阅读说明：本技术 一种风力发电机组的叶片防扫塔监测装置 (Tower monitoring devices is prevented sweeping by wind generating set's blade ) 是由 石宇峰 蒋祥增 刘坤 陈思范 邓顺城 何宇翔 魏煜锋 于 2020-05-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种风力发电机组的叶片防扫塔监测装置,包括环形支撑件、旋转件、限位开关和一个可控制机组停机并发出报警信号的控制器；环形支撑件套装固定在风力发电机组的塔筒外壁上,且其安装位置处的塔筒高度对应于机组必须停机的净空距离；旋转件套装在塔筒外壁上,并位于环形支撑件上面,旋转件的外周均布有多根保护杆,保护杆的伸出长度即为必须停机的净空距离,旋转件底部沿其周向均布有多个用于触发限位开关的触发件,限位开关有一个安装在其中两个相邻的触发件之间,并通过电缆连接到控制器。本发明无需使用任何传感器,主要通过机械结构和电气原理来实现,可避免传统方法出现的传感器稳定性不高、一旦失效将导致重大事故的问题。(The invention discloses a blade anti-sweep tower monitoring device of a wind generating set, which comprises an annular supporting piece, a rotating piece, a limit switch and a controller, wherein the controller can control the unit to stop and send an alarm signal; the annular support piece is sleeved and fixed on the outer wall of a tower barrel of the wind generating set, and the height of the tower barrel at the installation position of the annular support piece corresponds to a clearance distance for stopping the wind generating set; the rotating part is sleeved on the outer wall of the tower cylinder and located on the annular supporting part, a plurality of protection rods are uniformly distributed on the periphery of the rotating part, the extending length of each protection rod is a clearance distance which needs to be stopped, a plurality of trigger parts used for triggering the limit switch are uniformly distributed on the bottom of the rotating part along the circumferential direction of the rotating part, and one limit switch is installed between two adjacent trigger parts and connected to the controller through a cable. The invention does not need to use any sensor, is mainly realized by a mechanical structure and an electrical principle, and can avoid the problems of low stability of the sensor and serious accidents caused by failure in the traditional method.)

一种风力发电机组的叶片防扫塔监测装置

技术领域

本发明涉及风力发电机组的技术领域，尤其是指一种风力发电机组的叶片防扫塔监测装置。

背景技术

随着风力发电机组向大型化方向的发展，叶片越来越长，意味着叶片越来越柔软，变形非常大，叶片在旋转过程中有可能扫到塔筒带来危险，轻则造成叶片断裂，重则造成塔筒折断，因此，有必要实时监控叶片与塔筒之间的最小距离，即净空距离，当净空距离小于或等于0时，即发生了叶片扫塔事故。

目前行业内用于测量叶片与塔筒之间净空距离的方法主要有以下两种：方法一是在塔筒上靠近叶片下叶尖的位置，沿径向360度布置若干个激光扫描仪，激光扫描仪反复水平扫描，通过实时测量激光与叶片之间的夹角和距离，计算下叶尖与塔筒之间的最小距离，当最小距离低于某个阈值时，发出报警和停机信号。方法二是在机舱上面安装测距传感器，测距传感器固定指向某个角度，实时测量传感器到下叶尖某个方向的距离，监测叶片是否触发了设置的限值，并传输相应信号到控制系统，控制系统将判断是否需停机。

上述两种方法，存在以下问题：

1、方法一，激光扫描仪属于易损件，容易受天气影响，例如，雨雪沙尘天气，导致测量不准确；寿命也不长，需要定期更换。

2、方法二，测距传感器也属于易损件，容易出现故障或损坏，并且，对安装角度的要求非常高，一旦安装角度出现偏差，或者在运行过程中，出现螺栓松动导致角度偏差，都将导致监测失效。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种安全可靠的风力发电机组的叶片防扫塔监测装置，该装置无需使用任何传感器，主要通过机械结构和电气原理来实现，可有效避免传统方法出现的传感器稳定性不高、一旦失效将导致重大事故的问题。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种风力发电机组的叶片防扫塔监测装置，包括环形支撑件、旋转件、限位开关和一个能够控制风力发电机组停机并发出报警信号的控制器；所述环形支撑件套装固定在风力发电机组的塔筒外壁上，且其安装位置处的塔筒高度对应于风力发电机组必须停机的净空距离，即叶片开始弯曲变形后其下端与塔筒外壁之间的最小距离；所述旋转件套装在塔筒外壁上，并位于环形支撑件上面，所述旋转件的外周均布有多根向外伸出的保护杆，且所述保护杆的伸出长度即为必须停机的净空距离，当保护杆受到外力推动时，即叶片扫到保护杆时，能够带动旋转件沿塔筒外壁自由转动，所述旋转件的底部沿其周向均布有多个用于触发限位开关的触发件，所述触发件随旋转件的转动来碰压限位开关实现对限位开关的触发，所述限位开关有一个安装在其中两个相邻的触发件之间，并通过电缆连接到控制器，所述控制器能够根据限位开关的触发情况来实现对风力发电机组的及时停机和报警。

进一步，还包括两个定滑轮和两根绳子，两个定滑轮安装在塔筒外壁上，并位于旋转件上方，每个定滑轮配对有一根绳子，所述绳子的一端固定到一个保护杆上，其另一端绕过相应定滑轮后向下垂到地面，处于自然松弛状态，避免保护杆被绳子拉紧而无法自由旋转；其中，两根绳子连接的保护杆各不相同。

进一步，所述保护杆的最外端设计成单侧斜边结构，起到叶片扫到保护杆时减小两者受力的作用。

进一步，所述旋转件由两个半圆拼接而成。

进一步，所述触发件为凸块。

进一步，所述限位开关为常闭触点的限位开关。

进一步，所述旋转件为塑料件或玻璃钢件。

进一步，所述保护杆为塑料件或玻璃钢件。

进一步，所述触发件为塑料件或玻璃钢件。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、无需使用任何传感器，减少维护工作量，成本低。

2、采用限位开关作为无源节点，可靠性非常高，基本不会出现失效的情况，并且不受任何天气影响。

3、采用常闭节点作为监测点，当电缆断裂或某处接触不良时，可及时触发停机，不放过任何失效点。

4、本装置安装方便，可以在塔筒吊装的时候安装，无需额外安装费用。

5、维护和定检非常方便，随时可检查本装置是否处于正常状态。

附图说明

图1为叶片防扫塔监测装置的安装示意图。

图2为支撑件的安装示意图。

图3为旋转件的结构示意图。

图4为叶片防扫塔监测装置的部分结构示意图。

图5为叶片即将扫到保护杆的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1所示，风力发电机组主要由塔筒1、叶片2、轮毂3和机舱4组成，叶片1在风力作用下旋转，并随着风速增大变形也增大，进而逐渐靠近塔筒1。

参见图1至图5所示，本实施例所提供的风力发电机组的叶片防扫塔监测装置，包括环形支撑件11、旋转件8、一个常闭触点的限位开关5、一个能够控制风力发电机组停机并发出报警信号的控制器7、两个定滑轮12和两根绳子13；所述环形支撑件11套装固定在塔筒1外壁上，且该环形支撑件11安装位置处的塔筒1高度H对应于风力发电机组必须停机的净空距离L，即叶片2开始弯曲变形后其下端与塔筒1外壁之间的最小距离；所述旋转件8由两个半圆组成，整体套装在塔筒1外壁上，并位于环形支撑件11上面，所述旋转件8的外周对称安装有四根向外伸出的保护杆9，且保护杆9的伸出长度即为必须停机的净空距离L，此净空距离L为叶片2防止扫塔的最后一道防线，当保护杆9受到外力推动时，即叶片2扫到保护杆9时，能够带动旋转件8沿塔筒外壁自由转动，阻力非常小，另外，保护杆9的最外端设计成单侧斜边结构，该结构的作用是当叶片2扫到保护杆9时，叶片2和保护杆9的受力都尽量小；所述旋转件8的底部沿其周向均布有多个用于触发限位开关5的触发件10，在本实施例该触发件10具体为凸块，可随旋转件8的转动来碰压限位开关5实现对限位开关5的触发，所述限位开关5安装在其中两个相邻的触发件10之间，并通过电缆6连接到控制器7，控制器7能够根据限位开关5的触发情况来实现对风力发电机组的及时停机和报警；在旋转件8上方的塔筒1外壁处，固定两个定滑轮12，每个定滑轮12配对有一根绳子13，绳子13的一端固定到一个保护杆9上(其中，两根绳子13连接的保护杆9各不相同)，另一端绕过定滑轮12后下垂到地面，绳子处于自然松弛状态，并有足够余量，避免保护杆9被绳子13拉紧而无法自由旋转，导致叶片2扫到保护杆9时，叶片2和保护杆9都被破坏。

旋转件8、保护杆9和触发件10都是由塑料或玻璃钢材料组成，强度大，重量轻。

由于旋转件8周围安装了四根保护杆9，无论叶片2随机舱4偏航到哪个方向，叶片2都将先扫到保护杆9，而不是直接扫到塔筒1。

当叶片2与塔筒1之间的净空距离逐渐变小，导致叶片2扫到保护杆9时，保护杆9带动旋转件8旋转，旋转件8又带动触发件10旋转，触发件10旋转时，将触发限位开关5，限位开关5将由常闭变成常开，当控制器7检测到限位开关5由常闭变成常开时，以最高级别的停机方式及时停机，并发出净空过小的报警，确保风力发电机组的安全。

维护人员在得知净空过小的报警后，及时赶赴现场，检查叶片2、保护杆9、旋转件8是否受损，如有受损，及时修复，同时检查净空过小的原因，在确保可以安全启机的情况下，复位控制器7，如果此时限位开关5由于旋转件8后期的旋转触发，刚好处于两个触发件10之间，即处于常闭状态，即可迅速复位启机，如果此时限位开关5刚好位于触发件10处，即被触发件10压着处于常开状态，则可手动拉动其中一根绳子13，让旋转件8旋转，使限位开关5位于两个触发件10之间，即处于常闭状态。

为避免监测装置失效，应编制定检流程，每个月拉动一次绳子13，即让旋转件8旋转，当一根绳子13无法使旋转件8旋转时，可以拉动另一根绳子13，检验触发件10是否能正常触发到限位开关5，如果不能，则需检查是哪个环节出了问题。

以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。