本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電，尤其涉及一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著風(fēng)電裝備的大型化和離岸化發(fā)展，浮式風(fēng)機(jī)成為風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的重要方向。相較于傳統(tǒng)固定式風(fēng)機(jī)，浮式風(fēng)機(jī)往往具有更大的空間尺度和結(jié)構(gòu)尺寸，同時(shí)塔筒和葉片等柔性部件的結(jié)構(gòu)變形也更加顯著。在海洋風(fēng)浪流等環(huán)境載荷的聯(lián)合作用下，浮式支撐平臺(tái)將發(fā)生大幅宏觀運(yùn)動(dòng)，浮式風(fēng)機(jī)塔筒和葉片也將發(fā)生顯著的結(jié)構(gòu)振動(dòng)。因此，浮式風(fēng)機(jī)塔筒和葉片都將經(jīng)歷空間大位移和結(jié)構(gòu)大變形。由于塔筒與葉片的異步振動(dòng)，葉片與塔筒之間存在碰撞危險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定服役。因此，實(shí)現(xiàn)浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的實(shí)時(shí)精確監(jiān)測，對(duì)于保障浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)安全性具有重要意義。

2、在傳統(tǒng)固定式風(fēng)機(jī)中，通常認(rèn)為塔筒自身的振動(dòng)幅度相對(duì)較小，通過監(jiān)測葉片的變形可粗略估計(jì)塔筒-葉片間距。然而，與傳統(tǒng)固定式風(fēng)機(jī)不同，浮式風(fēng)機(jī)搭載于漂浮式的支撐平臺(tái)上。在海洋風(fēng)浪流等環(huán)境載荷的聯(lián)合作用下，浮式支撐平臺(tái)將發(fā)生大幅振蕩運(yùn)動(dòng)，塔筒、葉片等風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)也隨著平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生大幅空間運(yùn)動(dòng)。因而塔筒和葉片都具有空間大位移疊加結(jié)構(gòu)大變形的特點(diǎn)，只監(jiān)測葉片變形無法確定塔筒-葉片間距，必須直接監(jiān)測塔筒與葉尖之間的間距。

3、此外，由于風(fēng)向的隨機(jī)性，風(fēng)機(jī)在偏航系統(tǒng)的控制下，風(fēng)輪將實(shí)時(shí)對(duì)風(fēng)。多普勒雷達(dá)等測距裝置，發(fā)射角有限，當(dāng)風(fēng)輪發(fā)生偏航時(shí)，葉片可能不在雷達(dá)覆蓋面內(nèi)。因此需要開發(fā)一種實(shí)時(shí)、精確的浮式風(fēng)機(jī)塔筒-葉片監(jiān)測裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的裝置及方法，在風(fēng)輪隨風(fēng)偏航的過程中，仍能實(shí)時(shí)監(jiān)測塔筒-葉片之間的距離。

2、為解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的裝置，應(yīng)用于海洋浮式風(fēng)機(jī)上，所述海洋浮式風(fēng)機(jī)包括風(fēng)機(jī)塔筒(2)和固定在風(fēng)機(jī)塔筒(2)頂端上的風(fēng)機(jī)葉片(1)，其中，所述裝置包括偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)、多普勒雷達(dá)(4)和激光反射層；

4、所述偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)套設(shè)在風(fēng)機(jī)塔筒(2)上部，所述偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)不能沿所述風(fēng)機(jī)塔筒(2)上下移動(dòng)，沿所述風(fēng)機(jī)塔筒(2)的自由轉(zhuǎn)動(dòng)；所述多普勒雷達(dá)(4)固定在所述偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)的表面上，所述激光反射層設(shè)置在所述風(fēng)機(jī)葉片(1)上；

5、所述偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)內(nèi)部有控制單元和動(dòng)力單元，所述控制單元與所述海洋浮式風(fēng)機(jī)的偏航系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊交互，并通過所述動(dòng)力單元使所述偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)與所述海洋浮式風(fēng)機(jī)的偏航保持同步，以保證所述風(fēng)機(jī)葉片(1)大角度偏航之后，所述風(fēng)機(jī)葉片(1)上的所述激光反射層在所述多普勒雷達(dá)(4)的發(fā)射信號(hào)有效覆蓋范圍內(nèi)；所述多普勒雷達(dá)(4)通過發(fā)射連續(xù)波信號(hào)，經(jīng)所述風(fēng)機(jī)葉片(1)上的所述激光反射層反射后，通過對(duì)比發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)，解算得到塔筒-葉片間距。

6、根據(jù)本發(fā)明一可選實(shí)施例，所述激光反射層為所述風(fēng)機(jī)葉片的85％～95％展長區(qū)間的潔凈表面層。

7、根據(jù)本發(fā)明一可選實(shí)施例，所述激光反射層為所述風(fēng)機(jī)葉片的85％～95％展長區(qū)間的涂敷金屬薄膜層。

8、根據(jù)本發(fā)明一可選實(shí)施例，所述偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)固定在所述風(fēng)機(jī)塔筒(2)的90％的高度位置上，以保證風(fēng)機(jī)葉片(1)大幅變形時(shí)仍能被葉片上的激光反射層有效反射。

9、根據(jù)本發(fā)明一可選實(shí)施例，所述多普勒雷達(dá)(4)選用單發(fā)單收式連續(xù)波雷達(dá)，所述單發(fā)單收式連續(xù)波雷達(dá)與所述偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)外表面固定連接，可隨所述偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)沿所述風(fēng)機(jī)塔筒(2)外緣運(yùn)動(dòng)。

10、本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的方法，采用如上述實(shí)施例中的一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的裝置實(shí)現(xiàn)的，其中，所述方法包括：

11、步驟s1，風(fēng)機(jī)葉片(1)在其展長85％～95％區(qū)間，通過表面清潔處理或涂敷金屬薄膜層，使風(fēng)機(jī)葉片(1)形成有激光反射層；

12、步驟s2，偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)固定在所述風(fēng)機(jī)塔筒(2)的高度位置對(duì)應(yīng)所述風(fēng)機(jī)葉片(1)豎直向下時(shí)的90％展長處；偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)包裹于所述風(fēng)機(jī)塔筒(2)外緣，其可沿所述風(fēng)機(jī)塔筒(2)外沿轉(zhuǎn)動(dòng)；

13、步驟s3，偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)內(nèi)部有控制單元和動(dòng)力單元，該控制單元與海洋浮式風(fēng)機(jī)的偏航系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊交互，并通過該動(dòng)力單元使偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)與海洋浮式風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)偏航保持同步；

14、步驟s4，多普勒雷達(dá)(4)選用單發(fā)單收式連續(xù)波雷達(dá)，與偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)外表面固定連接，可隨偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)沿所述風(fēng)機(jī)塔筒(2)外緣運(yùn)動(dòng)，通過發(fā)射連續(xù)波信號(hào)，經(jīng)風(fēng)機(jī)葉片(1)上的激光反射層反射后，通過對(duì)比發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)，解算得到塔筒-葉片間距。

15、有益效果：本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的裝置及方法，該裝置包括偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、多普勒雷達(dá)和激光反射層；偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)套設(shè)在風(fēng)機(jī)塔筒上部，偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)不能沿風(fēng)機(jī)塔筒上下移動(dòng)，沿風(fēng)機(jī)塔筒的自由轉(zhuǎn)動(dòng)；多普勒雷達(dá)固定在偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面上，激光反射層設(shè)置在風(fēng)機(jī)葉片上；偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部有控制單元和動(dòng)力單元，控制單元與海洋浮式風(fēng)機(jī)的偏航系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊交互，并通過動(dòng)力單元使偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)與海洋浮式風(fēng)機(jī)的偏航保持同步，以保證風(fēng)機(jī)葉片大角度偏航之后，風(fēng)機(jī)葉片上的激光反射層在多普勒雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)有效覆蓋范圍內(nèi)；多普勒雷達(dá)通過發(fā)射連續(xù)波信號(hào)，經(jīng)風(fēng)機(jī)葉片上的激光反射層反射后，通過對(duì)比發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)，解算得到塔筒-葉片間距。

技術(shù)特征：

1.一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的裝置，應(yīng)用于海洋浮式風(fēng)機(jī)上，所述海洋浮式風(fēng)機(jī)包括風(fēng)機(jī)塔筒(2)和固定在風(fēng)機(jī)塔筒(2)頂端上的風(fēng)機(jī)葉片(1)，其特征在于，所述裝置包括偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)、多普勒雷達(dá)(4)和激光反射層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的裝置，其特征在于，所述激光反射層為所述風(fēng)機(jī)葉片的85％～95％展長區(qū)間的潔凈表面層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的裝置，其特征在于，所述激光反射層為所述風(fēng)機(jī)葉片的85％～95％展長區(qū)間的涂敷金屬薄膜層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的裝置，其特征在于，所述偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)固定在所述風(fēng)機(jī)塔筒(2)的90％的高度位置上，以保證風(fēng)機(jī)葉片(1)大幅變形時(shí)仍能被葉片上的激光反射層有效反射。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的裝置，其特征在于，所述多普勒雷達(dá)(4)選用單發(fā)單收式連續(xù)波雷達(dá)，所述單發(fā)單收式連續(xù)波雷達(dá)與所述偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)外表面固定連接，可隨所述偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)沿所述風(fēng)機(jī)塔筒(2)外緣運(yùn)動(dòng)。

6.一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的方法，采用如權(quán)利要求1～5任一所述的一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的裝置實(shí)現(xiàn)的，其特征在于，所述方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于監(jiān)測浮式風(fēng)機(jī)塔筒與葉片之間距離的裝置及方法，該裝置包括偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、多普勒雷達(dá)和激光反射層；偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)套設(shè)在風(fēng)機(jī)塔筒上部，多普勒雷達(dá)固定在偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的表面上，激光反射層設(shè)置在風(fēng)機(jī)葉片上；偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部有控制單元和動(dòng)力單元，控制單元與海洋浮式風(fēng)機(jī)的偏航系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊交互，并通過動(dòng)力單元使偏航聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)與海洋浮式風(fēng)機(jī)的偏航保持同步，以保證風(fēng)機(jī)葉片大角度偏航之后，風(fēng)機(jī)葉片上的激光反射層在多普勒雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)有效覆蓋范圍內(nèi)；多普勒雷達(dá)通過發(fā)射連續(xù)波信號(hào)，經(jīng)風(fēng)機(jī)葉片上的激光反射層反射后，通過對(duì)比發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)，解算得到塔筒?葉片間距。

技術(shù)研發(fā)人員：李志川,齊磊,陳實(shí),熊勇,勞景水,喻志友,楊季平,許正剛,趙楠,曹柏寒,孫兆恒,孫見章,肖艷,李文曉,吳偉嘉,高譽(yù)寧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：渤海石油航務(wù)建筑工程有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10