专利名称：风力发电机塔筒稳定性的监测装置及系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及参数测量技术领域，尤其涉及风力发电机塔筒稳定性的监测装置及系统。
背景技术：
随着风力发电技术的不断发展,大功率风力发电机的应用规模日益增大。由于大功率风力发电机的体积和重量较大，对支撑大功率风力发电机的塔筒的稳定性要求也较高。为了保证大功率风力发电机的安全运行，需要对塔筒的稳定性进行实时监测。目前，监测塔筒稳定性的方法是:如图1所示，在顶段塔筒12的内壁上沿塔筒周向选择合适的测点布置监测装置11 ;利用该监测装置测得顶段塔筒12相对于地面13的横向位移值；与该监测装置电连接的在线监测设备获得该横向位移值后判断该值是否超出了预设的警戒值；如果超出了警戒值则向维护人员发出告警信息。上述的监测装置11通常为振动传感器11。在使用上述监测装置对风力发电机塔筒相对于地面的横向位移进行监测时，由于风力发电机的叶片长度不同，塔架高度不同，塔筒的载荷就不同，所以在上述监测系统中预设警戒值时，无法设定一个准确的警戒值来作为判断塔筒稳定性好坏的依据，导致监测结果不能准确反应塔筒的稳定性。
实用新型内容本实用新型的实施例提供一种风力发电机塔筒稳定性的监测装置，解决了采用现有的监测装置对风力发电机塔筒的稳定性进行监测时，警戒值无法准确设定导致的监测结果不能准确反应塔筒稳定性的问题。为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案:—种风力发电机塔筒稳定性的监测装置，所述风力发电机塔筒中底段塔筒的第一法兰与固设在地面上的基础环的第二法兰固定连接，所述监测装置包括用于测量所述基础环相对于所述地面的纵向位移的传感器。优选地，所述传感器为位移传感器，其固定在所述地面上，所述第一法兰或第二法兰用于反馈所述位移传感器发射的信号。优选地，风力发电机塔筒稳定性的监测装置还包括测量辅助钢片，所述测量辅助钢片与所述第一法兰或第二法兰固定连接，所述第一法兰或第二法兰还用于通过所述测量辅助钢片反馈所述位移传感器发射的信号。优选地，风力发电机塔筒稳定性的监测装置还包括传感器支架，所述位移传感器通过所述传感器支架固定在所述地面上。优选地，所述传感器支架包括传感器调节孔，所述传感器调节孔内架设有位置可调的调节孔支架，所述位移传感器固定在所述调节孔支架上。优选地，风力发电机塔筒稳定性的监测装置还包括金属被测物，所述金属被测物固定在地面上，所述传感器固定在所述底段塔筒内壁上，所述金属被测物用于反馈所述传感器发射的信号。优选地，所述位移传感器的个数不少于2个。优选地，所述位移传感器的个数为2个，所述2个位移传感器沿所述底段塔筒的周向呈90°正交布置。优选地，所述位移传感器的个数为3个，所述3个位移传感器沿所述底段塔筒的周向分布；所述3个位移传感器中的第一和第二位移传感器沿所述底段塔筒的周向呈90°正交布置，第三位移传感器位于呈正交布置的所述第一和第二位移传感器所形成的90°的范围外。优选地，所述位移传感器个数不少于4个，所述不少于4个的位移传感器沿所述底段塔筒的周向均匀分布。一种风力发电机塔筒稳定性的监测系统，包括在线监测设备及上述的风力发电机塔筒稳定性的监测装置，所述在线监测设备与所述监测装置通过专用电缆连接。本实用新型实施例提供的风力发电机塔筒稳定性的监测装置中，由于底段塔筒的第一法兰与固设在地面上的基础环的第二法兰固定连接，起到了将底段塔筒与基础环固定连接的作用，所以当塔筒有倾覆趋势、底段塔筒的纵向位置有较明显的变化时，与之固定连接的基础环的纵向位置也会有较明显的变化；又由于底段塔筒相对地面的纵向位移是塔筒稳定性参数中的一个主要参数，这个警戒值的设定不受风力发电机的叶片长度不同、塔架高度不同等外界因素的影响，所以可以设定准确的警戒值来作为判断塔筒稳定性的依据。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为现有技术中风力发电机组塔筒的监测装置的测点布置示意图；图2为本实用新型实施例提供的风力发电机塔筒稳定性的监测装置测点布置示意图；图3为本实用新型实施例提供的安装在地面上的风力发电机塔筒稳定性监测装置的结构示意图；图4为本实用新型实施例中底段塔筒与基础环、法兰的安装结构示意图；图5为本实用新型实施例提供的安装在塔筒上的风力发电机塔筒稳定性监测装置测点布置示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本实用新型实施例提供了一种风力发电机塔筒稳定性的监测装置，如图4所示，风力发电机塔筒中底段塔筒22的第一法兰31与固设在地面23上的基础环41的第二法兰42固定连接，其中，监测装置包括用于测量基础环41相对于地面23的纵向位移的传感器。本实用新型实施例提供的风力发电机塔筒稳定性的监测装置中，由于底段塔筒22的第一法兰31与固设在地面23上的基础环41的第二法兰42固定连接，起到了将底段塔筒22与基础环41固定连接的作用，所以当塔筒有倾覆趋势、底段塔筒22的纵向位置有较明显的变化时，与之固定连接的基础环41的纵向位置也会有较明显的变化；又由于底段塔筒22相对地面23的纵向位移是塔筒稳定性参数中的一个主要参数，这个警戒值的设定不受风力发电机的叶片长度不同、塔架高度不同等外界因素的影响，所以可以设定准确的警戒值来作为判断塔筒稳定性的依据。上述实施例描述的风力发电机塔筒稳定性的监测装置中，如图2和图4所示，传感器21可以为位移传感器，其可以固定在地面23上，第一法兰31或第二法兰42用于反馈所述位移传感器发射的信号。由于位移传感器21固定在地面23上，不会产生自身的位移；第一法兰31和第二法兰42固定连接了底段塔筒22与基础环41，自身也不会产生位移，从而保证了位移传感器21接收到的测量值不受结构构件自身的干扰。另外，因为位移传感器21被固定在地面23上，不需再爬到塔筒顶端放置传感器，因此节省了人力和物力成本。位移传感器21在进行纵向位移检测时，会向第一法兰31或第二法兰42发射信号，如红外线信号、电磁波信号或激光信号等，然后接收第一法兰31或第二法兰42反馈回的信号，再通过接收到的信号，得到一个位移传感器21与第一法兰31或第二法兰42之间的距离值，该距离值的变化反应出与第一法兰31或第二法兰42都固定连接的基础环41相对地面23的纵向位移，通过检测到的纵向位移值，可以判断塔筒是否有倾覆趋势。上述实施例描述的风力发电机塔筒稳定性的监测装置中，如图3所示，还可以包括测量辅助钢片32，测量辅助钢片32与第一法兰31或第二法兰42固定连接，第一法兰31或第二法兰42还用于通过测量辅助钢片32反馈位移传感器21发射的信号。通常，第一法兰31或第二法兰42处的空间较小，而相对于该空间来说，位移传感器21的尺寸较大，要想使位移传感器21与第一法兰31或第二法兰42相对，以使第一法兰31或第二法兰42反馈位移传感器21发射的信号会存在安装难度较大的问题，所以本实施例中加了个中间环节——测量辅助钢片32，其与第一法兰31或第二法兰42固定连接，相当于扩展了第一法兰31或第二法兰42处的空间。通过使测量辅助钢片32与位移传感器21相对，可以使第一法兰31或第二法兰42通过测量辅助钢片32反馈位移传感器21发射的信号，从而达到了简化位移传感器21安装的目的。需要说明的是:由于第一法兰31位于第二法兰42之上，所以在安装和拆卸测量辅助钢片32时只需直接操作即可，若将测量辅助钢片32固定在位于第一法兰31下方的第二法兰42处，那么工作人员就需要俯身低头，使操作变得不便利，所以在本实用新型实施例中将测量辅助钢片32固定在第一法兰31处。为了使测量辅助钢片32能更好地与位移传感器21配合以测量基础环41的纵向位移，测量辅助钢片32的尺寸要求为:长度:40mm-150mm之间；宽度:20mm以上；厚度:2mm以上。测量辅助钢片32的一端固定在第一法兰31或第二法兰42处，另一端延伸至底段塔筒22的中空腔体内，并且位移传感器21的探头需正对着测量辅助钢片32的另一端，位移传感器21需要能够接收到通过测量辅助钢片32反馈回的信号。如此设置测量辅助钢片32的长度、宽度和厚度，可以保证测量辅助钢片32自身不会产生纵向晃动，因此可以防止对测量结果的干扰。当然，设置测量辅助钢片32是可选的，当第一法兰31或第二法兰42处的空间足够固定位移传感器21时，位移传感器21的探头也可以正对着第一法兰31或第二法兰42，直接接收第一法兰31或第二法兰42反馈回的信号，可以省去设置测量辅助钢片32的步骤。上述实施例描述的风力发电机塔筒稳定性的监测装置中，如图3所示，还可以包括传感器支架35，位移传感器21可以通过传感器支架35固定在地面23上，可以保证位移传感器21相对地面23是不动的，该位移传感器21的测量结果的变化反应了风力发电机塔筒相对地基的纵向变化。上述实施例描述的风力发电机塔筒稳定性的监测装置中，如图3所示，传感器支架35可以包括传感器调节孔34，传感器调节孔34内架设有位置可调的调节孔支架33，位移传感器21固定在调节孔支架33上。通过调节调节孔34的位置能够对位移传感器21的位置进行微调，以保证位移传感器21的探头正对着测量辅助钢片32的另一端，接收测量辅助钢片32反馈回的信号。上述实施例描述的风力发电机塔筒稳定性的监测装置中，如图5所示，位移传感器21的设置位置并不限于固定在地面23上，还可以直接固定在底段塔筒22内壁上。由于现有的位移传感器21只能检测金属材质物体的位移，因此，可以在地面23上固定一块金属被测物51，位移传感器21的探头正对着金属被测物51，金属被测物51用于反馈位移传感器21发射的信号。上述实施例描述的风力发电机塔筒稳定性的监测装置中，如图2所示，传感器21的个数可以不少于2个，传感器21的个数可以根据实际使用中的需要进行选择。传感器21的个数为2个时，2个传感器21沿基础环的周向呈90°正交布置，以保证监测到的结果较准确的反应塔筒22相对地面23的变化趋势。传感器21的个数为3个时，3个传感器21可以沿底段塔筒22的周向分布；3个传感器21中的第一和第二传感器沿底段塔筒22的周向呈90°正交布置，第三传感器位于呈正交布置的第一和第二传感器所形成的90°的范围外，或者，所述3个传感器沿所述基础环的周向均匀分布。增加一个传感器21相当于增加一个监测点，多一个监测点就能进一步的增加监测结果的全面性，将第三个传感器布置在呈正交布置的第一和第二传感器所形成的90°的范围外，或者，所述3个传感器沿所述基础环的周向均匀分布，都能保证三个传感器的监测值是有效的传感器21个数为不少于4个时，不少于4个的传感器21沿底段塔筒22的周向均匀分布。当然，在实际使用时，也可沿圆周向布置更多的传感器21，且各个传感器21布置在同一水平面上，以得到更多的监测值，达到更好的监测效果。需要说明的是:上述实施例描述的传感器为非接触式传感器，采用非接触式传感器测量只是得到位移的一种手段，也可用本领域技术人员所知的其它能进行纵向位移测量的传感器进行测量。本实用新型实施例还提供了一种风力发电机塔筒稳定性的监测系统，包括在线监测设备及上述实施例描述的风力发电机塔筒稳定性的监测装置，其中，在线监测设备与监测装置通过专用电缆连接。本实用新型实施例提供的风力发电机塔筒稳定性的监测系统中，由于使用了上述监测装置，使得监测结果更准确有效地反应了塔筒相对地面的纵向变化趋势。[0044]以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
权利要求1.一种风力发电机塔筒稳定性的监测装置，所述风力发电机塔筒中底段塔筒的第一法兰与固设在地面上的基础环的第二法兰固定连接，其特征在于，所述监测装置包括用于测量所述基础环相对于所述地面的纵向位移的传感器。
2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述传感器为位移传感器，其固定在所述地面上，所述第一法兰或第二法兰用于反馈所述位移传感器发射的信号。
3.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于，还包括测量辅助钢片，所述测量辅助钢片与所述第一法兰或第二法兰固定连接，所述第一法兰或第二法兰还用于通过所述测量辅助钢片反馈所述位移传感器发射的信号。
4.根据权利要求2或3所述的监测装置，其特征在于，还包括传感器支架，所述位移传感器通过所述传感器支架固定在所述地面上。
5.根据权利要求4所述的监测装置，其特征在于，所述传感器支架包括传感器调节孔，所述传感器调节孔内架设有位置可调的调节孔支架，所述位移传感器固定在所述调节孔支架上。
6.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，还包括金属被测物，所述金属被测物固定在所述地面上，所述传感器为位移传感器，固定在所述底段塔筒内壁上，所述金属被测物用于反馈所述位移传感器发射的信号。
7.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述传感器的个数不少于2个。
8.根据权利要求7所述的监测装置，其特征在于，所述传感器的个数为2个，所述2个传感器沿所述基础环的周向呈90°正交布置。
9.根据权利要求7所述的监测装置，其特征在于，所述传感器的个数为3个，所述3个传感器沿所述基础环的周向分布；所述3个传感器中的第一和第二传感器沿所述底段塔筒的周向呈90°正交布置，第三传感器位于呈正交布置的所述第一和第二传感器所形成的90°的范围外；或者，所述3个传感器沿所述基础环的周向均匀分布。
10.根据权利要求7所述的监测装置，其特征在于，所述传感器个数不少于4个，所述不少于4个的传感器沿所述基础环的周向均匀分布。
11.一种风力发电机塔筒稳定性的监测系统，其特征在于，包括在线监测设备及权利要求1-10中任一项所述的风力发电机塔筒稳定性的监测装置，所述在线监测设备与所述监测装置通过专用电缆连接。
专利摘要本实用新型提供了一种风力发电机塔筒稳定性的监测装置及系统，涉及参数测量技术领域，尤其涉及风力发电机塔筒稳定性的监测装置及系统，解决了采用现有的监测装置对风力发电机塔筒的稳定性进行监测时，警戒值无法准确设定导致的监测结果不能准确反应塔筒稳定性的问题。本实用新型实施例提供的风力发电机塔筒稳定性的监测装置中，风力发电机塔筒中底段塔筒的第一法兰与固设在地面上的基础环的第二法兰固定连接，该监测装置包括用于测量基础环相对于地面的纵向位移的传感器。
文档编号F03D11/00GK203009180SQ20122073121
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者石久波, 范德功, 唐新安 申请人:北京金风科创风电设备有限公司