本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)健康評估，具體是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)及評估方法。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功，機(jī)械功帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，最終輸出交流電的電力設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般有風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)(包括裝置)、調(diào)向器(尾翼)、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)能裝置等構(gòu)件組成，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理比較簡單，風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，它把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪軸的機(jī)械能，發(fā)電機(jī)在風(fēng)輪軸的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。廣義地說，風(fēng)能也是太陽能，所以也可以說風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)電機(jī)。

2、公開號為cn107829884b的專利公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒健康狀態(tài)監(jiān)測方法和專用檢測系統(tǒng)，該專利具體公開了“一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒健康狀態(tài)監(jiān)測方法，步驟為：1)雙軸加速度傳感器采集塔筒的振動(dòng)數(shù)據(jù)；2)雙軸傾角傳感器采集塔基的傾角數(shù)據(jù)；3)采集單元提取塔筒的加速度與塔基的傾角數(shù)據(jù)；4)采集單元接入環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，采集到的振動(dòng)、傾角數(shù)據(jù)及scada工況參數(shù)傳入在線監(jiān)測服務(wù)器；5)在線監(jiān)測服務(wù)器獲取塔筒的健康狀態(tài)和非健康狀態(tài)，塔筒異常時(shí)自動(dòng)報(bào)警；6)異常數(shù)據(jù)由外網(wǎng)服務(wù)器傳到遠(yuǎn)程診斷中心分析，并提交診斷報(bào)告；專用系統(tǒng)包括雙軸加速度傳感器、塔基平面上的傾角傳感器、采集單元，采集單元通過環(huán)網(wǎng)交換機(jī)與在線監(jiān)測服務(wù)器相連”的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了“遠(yuǎn)程在線監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔筒的結(jié)構(gòu)損傷、非均勻沉降與基礎(chǔ)松動(dòng)的情況，實(shí)時(shí)高效地評估塔筒的健康狀態(tài)”的技術(shù)效果。

3、但是該裝置沒有提出在整體進(jìn)行塔筒振幅的檢測，以及在局部進(jìn)行塔筒異常振動(dòng)或損壞的檢測方案，存在改善的余地。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)及評估方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，包括塔筒，所述塔筒的外壁每隔一段后直線陣列分布有若干個(gè)檢測節(jié)點(diǎn)，所述塔筒的內(nèi)部固定安裝有控制器，所述檢測節(jié)點(diǎn)與控制器信號連接，單個(gè)所述檢測節(jié)點(diǎn)供節(jié)段的塔筒偏移檢測，若干個(gè)所述檢測節(jié)點(diǎn)供整體的塔筒偏移檢測。

3、一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)及評估方法，包括

4、步驟s1：多向振動(dòng)傳感器跟隨塔筒的振動(dòng)向控制器傳遞塔定義節(jié)振動(dòng)的電信號并生成機(jī)械波；

5、步驟s2：穩(wěn)定波段檢測單元或非穩(wěn)定波段檢測單元追蹤異常振動(dòng)波段并定位異常振動(dòng)位置，確定區(qū)域振幅異常；

6、步驟s3：前向ipc攝像頭和側(cè)向ipc攝像頭根據(jù)點(diǎn)云位置偏移量計(jì)算塔定義節(jié)的偏移量，評估塔筒整體振幅；

7、步驟s4：前向ipc攝像頭和側(cè)向ipc攝像頭根據(jù)點(diǎn)云彩度評估塔筒的外觀完整度。

8、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，所述檢測節(jié)點(diǎn)包括安裝殼、安裝座、多向振動(dòng)傳感器、前向ipc攝像頭和側(cè)向ipc攝像頭，所述多向振動(dòng)傳感器固定安裝于安裝殼的內(nèi)部，所述安裝座固定安裝于塔筒的一側(cè)，所述前向ipc攝像頭固定安裝于安裝殼遠(yuǎn)離安裝座的一側(cè)，兩組所述側(cè)向ipc攝像頭固定安裝于多向振動(dòng)傳感器的側(cè)向，所述多向振動(dòng)傳感器供塔筒位置偏移檢測，所述前向ipc攝像頭和側(cè)向ipc攝像頭供塔筒位置偏移量檢測。

9、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，所述控制器包括信號傳輸模塊和波形生成模塊，所述信號傳輸模塊通過遠(yuǎn)程協(xié)議接受多向振動(dòng)傳感器振動(dòng)所產(chǎn)生的電信號，所述波形生成模塊通過電信號生成波形圖。

10、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，還包括塔定義節(jié)，所述塔定義節(jié)為塔筒等距設(shè)計(jì)且可供前向ipc攝像頭和側(cè)向ipc攝像頭清晰取像的結(jié)構(gòu)段。

11、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，所述波形生成模塊包括穩(wěn)定波段檢測單元和非穩(wěn)定波段檢測單元，所述穩(wěn)定波段檢測單元或非穩(wěn)定波段檢測單元均通過機(jī)械波波形狀態(tài)和趨勢判斷塔筒的振動(dòng)態(tài)勢。

12、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，所述安裝殼的一側(cè)固定連接有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸與安裝座轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

13、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，所述安裝座的內(nèi)部固定安裝有遙控電機(jī)，所述遙控電機(jī)的輸出端固定連接有主動(dòng)齒輪，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿入安裝座的一端固定連接有從動(dòng)齒輪，所述主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪相嚙合。

14、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，所述前向ipc攝像頭和側(cè)向ipc攝像頭均包括有圖像檢測單元、點(diǎn)云轉(zhuǎn)化單元和分析報(bào)告單元，所述前向ipc攝像頭檢測所固定安裝的塔筒對側(cè)壁處的偏移量，所述側(cè)向ipc攝像頭檢測所固定安裝的塔筒上下兩側(cè)壁處的偏移量。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

16、1、由于塔筒的外壁每隔一段后直線陣列分布有若干個(gè)檢測節(jié)點(diǎn)，塔筒的內(nèi)部固定安裝有控制器，檢測節(jié)點(diǎn)與控制器信號連接，單個(gè)檢測節(jié)點(diǎn)供節(jié)段的塔筒偏移檢測且若干個(gè)檢測節(jié)點(diǎn)供整體的塔筒偏移檢測，具體的是檢測節(jié)點(diǎn)中的多向振動(dòng)傳感器可以檢測塔筒節(jié)段的偏移量，通過前向ipc攝像頭和側(cè)向ipc攝像頭進(jìn)行光學(xué)探測可以與多向振動(dòng)傳感器的偏移量進(jìn)行核準(zhǔn)，從而確認(rèn)多向振動(dòng)傳感器的偏移正確量，確保塔筒振幅處于正確測量范圍，測量評估結(jié)果準(zhǔn)確。

17、2、通過主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)、從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)后帶動(dòng)多向振動(dòng)傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)可使安裝殼周向的側(cè)向ipc攝像頭進(jìn)行無死角的測量，提升塔筒的評估準(zhǔn)確性。

18、3、隨著時(shí)間推移、各個(gè)檢測節(jié)點(diǎn)所生成的波形圖電信號可以直觀的顯示在波形圖中，若波峰與波谷的差距過大且波形不是均與遞增的圖像，則表明塔筒的振動(dòng)出現(xiàn)異常，若長期出現(xiàn)該類問題，則需要人員將傳入該段波形圖的進(jìn)行定位，以幫助進(jìn)行塔筒的檢修。

19、4、由于距離該前向ipc攝像頭和側(cè)向ipc攝像頭過遠(yuǎn)的地方會(huì)形成檢測不良的模糊區(qū)，因此前向ipc攝像頭和側(cè)向ipc攝像頭會(huì)疊加一部分其他塔定義節(jié)的清晰區(qū)，然后在生成機(jī)械波圖像的過程中通過兩個(gè)塔定義節(jié)對重疊的清晰區(qū)進(jìn)行比對，確定前向ipc攝像頭和側(cè)向ipc攝像頭的檢測序列，從而生成還能與檢測位置相對應(yīng)的機(jī)械波圖標(biāo)，幫助人員快速定位振動(dòng)異常位置。

20、5、前向ipc攝像頭和側(cè)向ipc攝像頭均可通過圖像檢測單元攝錄塔筒的圖像，然后通過點(diǎn)云轉(zhuǎn)化單元將圖像中的像素轉(zhuǎn)化為密集點(diǎn)云，密集點(diǎn)云包括有分別針對點(diǎn)云的彩度和點(diǎn)云的三維空間位置信息的點(diǎn)云團(tuán)，其中點(diǎn)云彩度的點(diǎn)云團(tuán)中會(huì)分析異常色彩數(shù)值的點(diǎn)云和成條狀、孔狀的三維空間位置信息點(diǎn)云團(tuán)，判斷此處可能為裂縫或蝕孔，并及時(shí)提出報(bào)告。

21、6、前向ipc攝像頭和側(cè)向ipc攝像頭會(huì)在不同時(shí)間點(diǎn)對同一彩度的點(diǎn)云進(jìn)行位移跟蹤，從而判斷出塔筒的偏移位置量。

技術(shù)特征：

1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，其特征在于，包括塔筒(1)，所述塔筒(1)的外壁每隔一段后直線陣列分布有若干個(gè)檢測節(jié)點(diǎn)(3)，所述塔筒(1)的內(nèi)部固定安裝有控制器(2)，所述檢測節(jié)點(diǎn)(3)與控制器(2)信號連接，單個(gè)所述檢測節(jié)點(diǎn)(3)供節(jié)段的塔筒(1)偏移檢測，若干個(gè)所述檢測節(jié)點(diǎn)(3)供整體的塔筒(1)偏移檢測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測節(jié)點(diǎn)(3)包括安裝殼(31)、安裝座(32)、多向振動(dòng)傳感器(33)、前向ipc攝像頭(34)和側(cè)向ipc攝像頭(35)，所述多向振動(dòng)傳感器(33)固定安裝于安裝殼(31)的內(nèi)部，所述安裝座(32)固定安裝于塔筒(1)的一側(cè)，所述前向ipc攝像頭(34)固定安裝于安裝殼(31)遠(yuǎn)離安裝座(32)的一側(cè)，兩組所述側(cè)向ipc攝像頭(35)固定安裝于多向振動(dòng)傳感器(33)的側(cè)向，所述多向振動(dòng)傳感器(33)供塔筒(1)位置偏移檢測，所述前向ipc攝像頭(34)和側(cè)向ipc攝像頭(35)供塔筒(1)位置偏移量檢測。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(2)包括信號傳輸模塊和波形生成模塊，所述信號傳輸模塊通過遠(yuǎn)程協(xié)議接受多向振動(dòng)傳感器(33)振動(dòng)所產(chǎn)生的電信號，所述波形生成模塊通過電信號生成波形圖。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，其特征在于，還包括塔定義節(jié)(4)，所述塔定義節(jié)(4)為塔筒(1)等距設(shè)計(jì)且可供前向ipc攝像頭(34)和側(cè)向ipc攝像頭(35)清晰取像的結(jié)構(gòu)段。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，其特征在于，所述波形生成模塊包括穩(wěn)定波段檢測單元和非穩(wěn)定波段檢測單元，所述穩(wěn)定波段檢測單元或非穩(wěn)定波段檢測單元均通過機(jī)械波波形狀態(tài)和趨勢判斷塔筒(1)的振動(dòng)態(tài)勢。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，其特征在于，所述安裝殼(31)的一側(cè)固定連接有轉(zhuǎn)動(dòng)軸(36)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸(36)與安裝座(32)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，其特征在于，所述安裝座(32)的內(nèi)部固定安裝有遙控電機(jī)(39)，所述遙控電機(jī)(39)的輸出端固定連接有主動(dòng)齒輪(38)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸(36)穿入安裝座(32)的一端固定連接有從動(dòng)齒輪(37)，所述主動(dòng)齒輪(38)與從動(dòng)齒輪(37)相嚙合。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，其特征在于，所述前向ipc攝像頭(34)和側(cè)向ipc攝像頭(35)均包括有圖像檢測單元、點(diǎn)云轉(zhuǎn)化單元和分析報(bào)告單元，所述前向ipc攝像頭(34)檢測所固定安裝的塔筒(1)對側(cè)壁處的偏移量，所述側(cè)向ipc攝像頭(35)檢測所固定安裝的塔筒(1)上下兩側(cè)壁處的偏移量。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)及評估方法，其特征在于，包括

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒健康評估系統(tǒng)，包括塔筒，所述塔筒的外壁每隔一段后直線陣列分布有若干個(gè)檢測節(jié)點(diǎn)，所述塔筒的內(nèi)部固定安裝有控制器，涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)健康評估技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明由于塔筒的外壁每隔一段后直線陣列分布有若干個(gè)檢測節(jié)點(diǎn)，塔筒的內(nèi)部固定安裝有控制器，檢測節(jié)點(diǎn)與控制器信號連接，單個(gè)檢測節(jié)點(diǎn)供節(jié)段的塔筒偏移檢測且若干個(gè)檢測節(jié)點(diǎn)供整體的塔筒偏移檢測，具體的是檢測節(jié)點(diǎn)中的多向振動(dòng)傳感器可以檢測塔筒節(jié)段的偏移量，通過前向IPC攝像頭和側(cè)向IPC攝像頭進(jìn)行光學(xué)探測可以與多向振動(dòng)傳感器的偏移量進(jìn)行核準(zhǔn)，從而確認(rèn)多向振動(dòng)傳感器的偏移正確量，確保塔筒振幅處于正確測量范圍，測量評估結(jié)果準(zhǔn)確。

技術(shù)研發(fā)人員：田祥,羅昕,楊帥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中廣核大悟陽平風(fēng)力發(fā)電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19