[实用新型]一种风电机组塔顶U型管式倾角传感器

说明书

一种风电机组塔顶U型管式倾角传感器，包括U型管连通结构、紧固抱箍、测量液、液位传感器、支撑角钢、联接搭子和控制单元，U型管连通结构需注入测量液，再将液位传感安装并固定在U型管连通结构的连接立管顶端，并将电信号输入控制单元中并进行换算得到实时倾角，再由控制单元输出相应的转换电信号。本实用新型具有自校水平的特性，安装简便，易捕捉原始零位；连通结构底部跨度大，U型管理论模型与塔壁理论中心重合，安装误差对输出结果影响小；适用任意风向塔筒倾角测量。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种风电机组塔顶U 型管式倾角传感器。

背景技术

倾角传感器作为一种检测工具，目前已成为桥梁架设、铁路铺设、土木工程、石油钻井、航空航海、工业自动化、智能平台、机械加工等领域不可缺少的重要测量工具。但在风电行业内用于针对风电机组塔顶振动倾角和位移监测的应用案例尚不多见。电容式单轴或多轴倾斜角度传感器在风电机组塔顶位移监测测试中已有所应用，但以倾角监测为信号输入源，用作机组长期位移监测的一种方式还需进一步的验证。

电容式单轴或多轴倾斜角度传感器采用的电容微型摆锤原理，虽然可以针对塔顶水平夹角数据进行采集和提取，但因其安装寻找平整的测量面和相对固定的被测轴线这两个前提条件则存在较大的困难，考虑到风电机组运行风况的随机性，塔顶的倾斜方向随季节的变化有可能出现不同的主风向，无固定的测轴线；塔顶安装位置通常为曲面，传感器很难能安装到塔顶形心位置，借助与其它手段对倾角传感器的调零和对标上往往出现不同程度上的漂移。

发明内容

为解决现有技术存在的测量、安装和调零问题，本实用新型提供一种通过监测液面高低差变化，来反馈塔顶圆平面与水平面夹角的U型管式倾角传感器，该传感器不仅价格低廉，因其连通直径与塔筒被测位置内径相近，且经过塔筒水平截面形心位置，其调零校准简单，安装和使用方便，适用于各种风向环境，易广泛推广应用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种风电机组塔顶U型管式倾角传感器，包括U型管连通结构、紧固抱箍、测量液、液位传感器、支撑角钢、联接搭子和控制单元，所述U型管连通结构采用所述紧固抱箍和紧固件固定在所述支撑角钢上，所述支撑角钢与风电机机组塔壁上预留的所述联接搭子进行固定，所述联接搭子焊接位置应与塔筒一同放样和固定，使得所述搭子以塔筒中心线为环形分布，各所述搭子的中心线均处于同一水平面上，所述搭子分布在风电机组主风向及其垂直方向上；所述U型管连通结构需注入所述测量液，再将所述液位传感安装并固定在所述U型管连通结构的连接立管顶端，并将电信号输入所述控制单元中并进行换算得到实时倾角，再由所述控制单元输出相应的转换电信号。

进一步，所述U型管连通结构由连接立管、连接三通、连接底管拼接组成，连接立管、连接三通、连接底管采用透明树脂管状材料，首先将连接底管与连接三通拼接成圆环结构，再将连接立管按照相隔 180°两两相对的与连接三通拼接，并与底部圆环结构组成多立管的U 型管连通结构。

再进一步，所述液位传感器采用接触式或非接触式液位传感器。优选采用接触式电容式液位变送器输出实时液位电信号。

更进一步，所述连接立管的数量选取4-8根，优选的连接立管的数量为4根。

本实用新型的风电机组塔顶U型管式倾角传感器，采用U型管连通器测倾角的原理，如图1所示。所述塔顶U型管式倾角传感器安装完成后通过所述液位传感监测连接立管中测量液液面的变化，通过输出电信号获取液位，由于所述U型管连通器的连接立管按照塔筒中心线环状分布，选取液位最高、中、最低其中3根连接立管，以液位中心顶点三维坐标，绘制一空间平面与连接立管中心圆柱面相交，计算出交线高度方向上的最高点与最低点的高度差△h，与已知的连接立管中心圆柱面的内径B，通过公式θ＝arctg(△h/B)计算则可以得出最终的倾角。

本实用新型的有益效果主要表现在：