一種風(fēng)電機(jī)組塔架傾斜與沉降監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種風(fēng)電機(jī)組塔架傾斜與沉降監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)力發(fā)電是國(guó)家提倡大力發(fā)展的一種可再生綠色能源，能有效地節(jié)約水、煤資源， 減輕大氣污染，并對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境有著深遠(yuǎn)的意義。風(fēng)力發(fā)電與火電、核電相比單機(jī)容量 小，占地面積廣，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)通常地處邊遠(yuǎn)地區(qū)，技術(shù)條件、運(yùn)行條件一般較差，因此風(fēng)力發(fā) 電系統(tǒng)的可靠性和安全性至關(guān)重要。風(fēng)電機(jī)組塔架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要承載部件，設(shè)計(jì) 工作周期是20年。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的容量、高度增加，在不同地質(zhì)條件下極有可能發(fā)生 傾斜與沉降，給機(jī)組安全帶來隱患，目前，各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)需要定期人工對(duì)塔架基礎(chǔ)進(jìn)行測(cè)量， 耗費(fèi)了大量財(cái)力人力。
[0003] 現(xiàn)在的方法主要有利用液體擺式傾斜傳感器中電導(dǎo)的變化正比于傾斜角的變化 來測(cè)量?jī)A角；還有利用壓阻式加速度傳感器來測(cè)量?jī)A角，該方法具有頻響高、精度高、靈敏 度高等特點(diǎn)，但是由于傳感器需要同時(shí)測(cè)量X、Y、Z=個(gè)方向，盡管=路信號(hào)從敏感元件到 濾波、放大電路的設(shè)計(jì)均采用相同的參數(shù)，但是要做到完全匹配還是十分困難的，故而=個(gè) 方向上的滿量程輸出（A/D采集之前的模擬量輸出）不可能完全一致，須用數(shù)字量進(jìn)行修 正，并且由于它是用半導(dǎo)體材料制作的，受溫度影響較大，因此使用時(shí)必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償， W電路的形式補(bǔ)償熱零點(diǎn)漂移和熱靈敏度漂移，用硬件補(bǔ)償需經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，而且在某 些點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)較大的偏差。上述的測(cè)量?jī)A角的方法對(duì)于應(yīng)用在環(huán)境復(fù)雜的風(fēng)機(jī)塔架而 言有著先天性的不足。隨著風(fēng)機(jī)工作時(shí)間的增加，解決風(fēng)機(jī)塔架沉降傾斜的問題日益刻不 容緩，現(xiàn)在風(fēng)場(chǎng)中的人工測(cè)量的方法不能保證實(shí)時(shí)性和足夠的精度，注定不可能長(zhǎng)久的應(yīng) 用。國(guó)內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)與風(fēng)機(jī)生產(chǎn)商也開展了針對(duì)風(fēng)機(jī)塔架沉降傾斜診斷和狀態(tài)監(jiān)控的 相關(guān)研究，例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)傾斜檢測(cè)裝置就用于實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)傾斜的最大值和最大 位置，該裝置雖然可進(jìn)行無人在線檢測(cè)并可獲得用戶需要的技術(shù)指標(biāo)，但是在風(fēng)機(jī)周圍安 裝水準(zhǔn)儀有一定的不可行性，照明系統(tǒng)工作具有不可靠性，并且整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本較 局。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明公開了一種風(fēng)電機(jī)組塔架傾斜與沉降監(jiān)測(cè)裝置，其特征在 于，由激光發(fā)射接收單元、信號(hào)處理運(yùn)算單元、通信單元和上位機(jī)組成；
[0005] 所述激光發(fā)射接收單元由3個(gè)激光測(cè)距傳感器和3個(gè)激光反射板組成，激光反射 板X、激光反射板Y、激光反射板Z分別等間距固定安裝在離開塔架基礎(chǔ)的地面上，激光反射 板Z固定在正北方向，激光反射板X安裝在東偏南30度角方向，激光反射板Y安裝在西偏 南30度角方向，相應(yīng)的激光測(cè)距傳感器A、激光測(cè)距傳感器B、激光測(cè)距傳感器C等間距環(huán) 繞安裝在塔架上，使得激光測(cè)距傳感器的激光束能照射到各自的激光發(fā)射板上，激光測(cè)距 傳感器用來測(cè)量傳感器與反射板之間的距離；當(dāng)塔架出現(xiàn)傾斜或沉降時(shí)，3個(gè)激光測(cè)距傳 感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)將發(fā)生改變，將檢測(cè)數(shù)據(jù)通過信號(hào)處理運(yùn)算單元中的算法處理，通信單元 將運(yùn)算得到結(jié)果送到上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示得到的塔架傾斜角度及沉降距離。
[0006] 所述激光測(cè)距傳感器采用印刷電路板工藝，在一塊電路板上集成了紅外激光的發(fā) 射接收及接收信號(hào)的校準(zhǔn)、放大、運(yùn)算和A/D轉(zhuǎn)換、輸出功能，測(cè)量精度為± 1mm，測(cè)量距離 達(dá)150m，激光波長(zhǎng)905皿，控制方式為控制線控制，輸出信號(hào)為TTL電平。
[0007] 所述信號(hào)處理運(yùn)算單元中的下位機(jī)采用TI公司的TMS320F2812型DSP進(jìn)行信號(hào) 處理，所有信號(hào)處理和算法均在該DSP中進(jìn)行運(yùn)算，每一臺(tái)風(fēng)機(jī)塔架對(duì)應(yīng)一個(gè)下位機(jī)，每一 個(gè)下位機(jī)負(fù)責(zé)處理一臺(tái)風(fēng)機(jī)塔架上的=個(gè)激光發(fā)射接收單元的檢測(cè)數(shù)據(jù)。
[0008] 所述通信單元采用光纖W太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)與多個(gè)下位機(jī)的通信，將下位機(jī)處 理器運(yùn)算得到結(jié)果送到上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和報(bào)警處理。
[0009] 所述上位機(jī)對(duì)各信號(hào)處理運(yùn)算單元的處理結(jié)果進(jìn)行綜合處理，圖形化顯示實(shí)時(shí)狀 態(tài)信息、歷史趨勢(shì)、報(bào)警信息。
[0010] 所述檢測(cè)數(shù)據(jù)通過信號(hào)處理運(yùn)算單元中的處理結(jié)果如下：
[0011] 傾斜方向：風(fēng)機(jī)塔架與激光反射板Z之間的夾角
與 激光反射板X的夾角
，通過運(yùn)兩個(gè)夾角精確的定義風(fēng)機(jī)塔架 傾斜方向，沉降高度：Ah=h-h';
[0012] 其中0' 0為測(cè)量點(diǎn)H在地面的投影點(diǎn)0'到塔架的距離，h為測(cè)量點(diǎn)H的原垂直 高度，傳感器安裝垂直高度為h，h'為塔架傾斜后測(cè)量點(diǎn)H到地面的垂直高度，m為相鄰激 光反射板之間的距離，e為0'到激光反射板X的距離，d為0'到激光反射板Y的距離，f 為0'到激光反射板Z的距離。
[0013] 有益效果
[0014] 本發(fā)明采用一個(gè)風(fēng)機(jī)塔架=個(gè)傳感器運(yùn)用一個(gè)下位機(jī)處理器模式，保證了設(shè)備簡(jiǎn) 單安裝和良好的可延展性，能夠快速實(shí)時(shí)的檢測(cè)出風(fēng)機(jī)塔架沉降傾斜的角度和傾斜方向W 及沉降的高度，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝，不會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)主要工作造成影響，同時(shí)傳感器測(cè)量 的控制方式為本系統(tǒng)帶來了很好的可控性，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的算法處理，提高了設(shè)備的利用率， 能夠?qū)Χ鄠€(gè)風(fēng)機(jī)塔架同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在主控室內(nèi)的計(jì)算機(jī)上安裝軟件進(jìn)行顯示，方便查看， 良好的模塊化特點(diǎn)使得本發(fā)明能夠很好地嵌入其他故障診斷中，具有很好的可兼容性。
【附圖說明】
[0015] 圖Ia~化為本發(fā)明的傳感器安裝位置圖；
[0016] 圖2為風(fēng)機(jī)塔架發(fā)生傾斜沉降時(shí)的示意圖；
[0017]圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0018] 圖4a~4b為信號(hào)處理運(yùn)算單元采用的算法說明圖；
[0019] 圖5為算法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。
[0021] 附圖Ia為本發(fā)明的傳感器安裝位置的主視圖，化為本發(fā)明的傳感器安裝位置俯 視圖，風(fēng)電機(jī)組塔架高度在60~100米，底部直徑4~5米，地下基礎(chǔ)直徑在14 + 0. 5米， 本實(shí)施例所使用的激光測(cè)距傳感器模塊安裝高度在10米。運(yùn)行時(shí)，風(fēng)對(duì)塔架下部作用產(chǎn)生 的晃動(dòng)忽略不