一种夜间叶片净空监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电机组叶片净空监测技术领域，尤其涉及一种夜间叶片净空监测装置。


背景技术：

2.随着风力发电机组的快速发展，尤其是海上机组的快速发展，机组的单机容量不断增加，叶轮直径不断增加，叶片也越来越长，增加了叶片扫塔的风险。另外，设计风参与实际差异、生产工艺及理论计算的偏差、控制策略故障发生等因素，都是引起叶片出现扫塔的原因，一旦出现扫塔现象(叶尖与塔筒干涉)，尤其在载荷较大情况下出现扫塔现象，易造成倒塌现象，造成重大经济损失及安全事故。因为叶片净空问题导致倒塔的事宜时有发生，安全系数的考量及叶轮直径的不断增加推动着叶片净空问题升级，因而叶片净空成为业内越来越关注影响机组的重大问题之一。有效叶片净空的有效监测，关系到机组的可利用率、发电量损失、机组安全运行等，尤其夜间及雾霾天气的直观有效观察，对于净空监测耐候性提出更高要求。
3.对于净空监测目前理论方法较多，而真正能有效直观展示净空的方法较少，以简单直观的方式实现净空的方式尤为重要，其中基于高速摄影和图像后处理分析来计算叶片塔筒净空的方法，在夜间或雾霾气候等光线较暗时往往受到一定约束和限制。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述不足，本实用新型提供了一种夜间叶片净空监测装置，能够进行夜间等光线较暗时叶片净空的监测，且监测方式简单直观。
5.实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为：
6.一种夜间叶片净空监测装置，至少包括高清摄像机和工控机，高清摄像机安装于机舱底部，采集不同叶片经过塔底时的图像，高清摄像机与工控机连接并将采集的图像信号传至工控机，三个叶片的叶尖处均安装有叶尖灯，塔筒底部的四周布置有一周或多周环形定位灯带，高清摄像机采集叶片经过塔底时叶尖灯与环形定位灯带的图像，工控机分析叶尖灯与环形定位灯带的间距，从而判定叶片净空的安全性。
7.所述塔筒底部设置有塔底控制柜，工控机连接有预警装置，预警装置与塔底控制柜连接。
8.所述环形定位灯带布置有两周，两周环形定位灯带与塔筒的距离分别对应叶片净空的预警值和叶片净空的紧急停机值。
9.所述环形定位灯带与塔底控制柜连接，为环形定位灯带供电。
10.所述环形定位灯带与塔底控制柜之间连接有智能开关柜，智能开关柜连接有太阳能发电系统，智能开关柜内配置有ups和动态开关，通过智能开关柜内的ups将太阳能发电系统的电量供给至环形定位灯带，通过智能开关柜的动态开关切换太阳能发电系统或塔底控制柜供电。
11.所述环形定位灯带由多个定位灯组成，定位灯均通过灯带支架安装于地面上。
12.所述定位灯和叶尖灯均为色温＜5000k的光源。
13.与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案有以下优点：
14.1、本实用新型中提供的夜间叶片净空监测装置通过在叶尖布置叶尖灯，在塔筒四周对应预警值和紧急停机距离的位置处布设环形定位灯带，使机舱上的高清摄像机在夜间或雾霾气候等光线不足的情况下，能够有效捕捉到叶尖灯和环形定位灯带之间的间距，并根据间距或图像可简单直观的判定叶片净空的安全性，叶片净空监测简单直观并具有有效性，而且能够实现远程直观及智能判断净空安全性。
15.2、本实用新型中提供的夜间叶片净空监测装置通过预警装置的设置以及环形定位灯带位置的布设，能够简单实现叶片净空的及时预警和紧急关停，确保机组安全工作。
16.3、本实用新型中环形定位灯带的供电主要通过太阳能发电系统实现，充分利用自然能源，减小机组自耗电。
附图说明
17.图1为本实用新型中夜间叶片净空监测装置的布置示意图；
18.图2为图1中的a-a剖视图；
19.图中：1-叶片，2-高清摄像机，3-工控机，4-机舱，5-预警装置，6-塔底控制柜，7-叶尖灯，8-塔筒，9-定位灯，10-灯带支架，11-智能开关柜，12-太阳能发电系统。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施例对本实用新型做详细具体的说明。
21.本实施例中提供的叶片1净空监测装置，至少包括高清摄像机2和工控机3，其中高清摄像机安装于机舱4底部，采集不同叶片经过塔底时的图像，高清摄像机与工控机连接并将采集的图像信号传至工控机，工控机内部设置有图像切分装置和采集卡，能够实现图片的对比及分析，从而对叶片的净空的安全性进行判定。
22.在无风载的情况下，叶片与塔筒的距离为l0；叶片在风载作用下，其与塔筒间距会减小，直到达到叶片净空的设定预警值l1；当叶片在变桨出现问题或实际载荷超过标准风参与理论计算与实际出现较大偏差情况下，叶片净空进一步减小，达到设定的紧急停机距离l2，此时，需进行紧急停机操作，防止扫塔情况的出现。预警值l1和紧急停机距离l2与叶轮直径及其载荷等有关。
23.塔筒底部设置有塔底控制柜6，工控机连接有预警装置5，预警装置与塔底控制柜连接，具体地，预警装置和工控机均安装于机舱内，高清摄像机、工控机、预警装置和塔底控制柜之间通过信号线连接。预警装置根据工控机的分析结果，实现判断信号的传递，通过信号线传递至塔底控制柜，进行预警和紧急停机操作。
24.但是机组在夜间及雾霾天气运行过程中，由于光线不足，叶片净空难以直观有效的进行判定，为了解决这一问题，本实施例中提供的夜间叶片净空监测装置，还包括叶尖灯7和环形定位灯带，其中叶尖灯安装在三个叶片的叶尖处，叶尖灯配套有蓄电池，为叶尖灯供电。环形定位灯带在塔筒8底部的四周布置有一周或多周，环形定位灯带根据安全等级设置不同数量，环形定位灯带的位置根据不同叶轮直径及其载荷下的净空值要求、机舱尺寸、
高清摄像机的视角等进行布置。即环形定位灯带的数量和位置根据不同机组预警和紧急停机操作的需求进行设置。当叶片每次经过塔底时，通过光的传递，机舱上的高清摄像机能够有效采集叶片叶尖灯与环形定位灯带的图像，高清摄像机将图像信号传至工控机，工控机能够直观简单的分析叶尖灯与环形定位灯带的间距(水平距离)。
25.本实施例中环形定位灯带布置有两周，两周环形定位灯带与塔筒的距离分别对应叶片净空的预警值和叶片净空的紧急停机值，见图1和图2。此时只需要进行叶尖灯与不同定位灯带的位置观察，即可进行叶片净空安全距离的判定，并根据接近情况将判定信息传递至预警装置，再将判定信息通过信号线传递至塔底控制柜，进行控制策略的判定及调整，确保机组的安全性，而且还能在塔底控制柜实时观察叶片实际距离情况，避免误报情况的发生。另外，通过将塔底控制柜的信息远程传至上位机，能够实现远程直观及智能判断净空安全性。
26.本实施例中环形定位灯带由多个定位灯9组成，定位灯均通过灯带支架10安装于地面上，避免灰尘等对定位灯的影响。定位灯和叶尖灯均为色温＜5000k的光源，具有较强穿透能力，比如卤素灯或钠灯等灯具，且具有高ip等级及耐候性，确保夜间及雾霾天气图像及视频信息的有效性。
27.环形定位灯带连接有智能开关柜11，智能开关柜连接有太阳能发电系统12，而且智能开关柜与塔底控制柜连接，白天时，通过太阳能发电系统充电，智能开关柜内的ups将太阳能发电系统的电量供给至环形定位灯带，在夜间也能继续为环形定位灯带供电。一般情况下都是优先使用太阳能供电，但是当受气候因素影响或太阳能发电系统出现故障后，智能开关柜内的动态开关切换至塔底控制柜，通过塔底控制柜对环形定位灯带进行供电，从而充分利用自然能源，减小机组自耗电。

技术特征：
1.一种夜间叶片净空监测装置，至少包括高清摄像机和工控机，高清摄像机安装于机舱底部，采集不同叶片经过塔底时的图像，高清摄像机与工控机连接并将采集的图像信号传至工控机，其特征在于：三个叶片的叶尖处均安装有叶尖灯，塔筒底部的四周布置有一周或多周环形定位灯带，高清摄像机采集叶片经过塔底时叶尖灯与环形定位灯带的图像，工控机分析叶尖灯与环形定位灯带的间距，从而判定叶片净空的安全性。2.根据权利要求1所述的夜间叶片净空监测装置，其特征在于：所述塔筒底部设置有塔底控制柜，工控机连接有预警装置，预警装置与塔底控制柜连接。3.根据权利要求2所述的夜间叶片净空监测装置，其特征在于：所述环形定位灯带布置有两周，两周环形定位灯带与塔筒的距离分别对应叶片净空的预警值和叶片净空的紧急停机值。4.根据权利要求2所述的夜间叶片净空监测装置，其特征在于：所述环形定位灯带与塔底控制柜连接，为环形定位灯带供电。5.根据权利要求4所述的夜间叶片净空监测装置，其特征在于：所述环形定位灯带与塔底控制柜之间连接有智能开关柜，智能开关柜连接有太阳能发电系统，智能开关柜内配置有ups和动态开关，通过智能开关柜内的ups将太阳能发电系统的电量供给至环形定位灯带，通过智能开关柜的动态开关切换太阳能发电系统或塔底控制柜供电。6.根据权利要求1所述的夜间叶片净空监测装置，其特征在于：所述环形定位灯带由多个定位灯组成，定位灯均通过灯带支架安装于地面上。7.根据权利要求6所述的夜间叶片净空监测装置，其特征在于：所述定位灯和叶尖灯均为色温＜5000k的光源。

技术总结
本实用新型提供了一种夜间叶片净空监测装置，至少包括高清摄像机和工控机，高清摄像机安装于机舱底部，采集不同叶片经过塔底时的图像，高清摄像机与工控机连接并将采集的图像信号传至工控机，三个叶片的叶尖处均安装有叶尖灯，塔筒底部的四周布置有一周或多周环形定位灯带，高清摄像机采集叶片经过塔底时叶尖灯与环形定位灯带的图像，工控机分析叶尖灯与环形定位灯带的间距，从而判定叶片净空的安全性。能够进行夜间等光线较暗时叶片净空的监测，且监测方式简单直观。且监测方式简单直观。且监测方式简单直观。


技术研发人员：郭晓亮 王东利 李洪任 董兆宇 李东辉 李明冉 王海潮 黄永超
受保护的技术使用者：陕西中科启航科技有限公司
技术研发日：2022.11.16
技术公布日：2023/5/16