風(fēng)力發(fā)電機組的對風(fēng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型實施例提供一種風(fēng)力發(fā)電機組的對風(fēng)系統(tǒng)。其中,所述系統(tǒng)包括：激光器、地面位置測量設(shè)備、衛(wèi)星定位定向裝置和對風(fēng)裝置，所述激光器、地面位置測量設(shè)備和衛(wèi)星定位定向裝置分別與所述對風(fēng)裝置通信連接，所述激光器用于向地面發(fā)射激光束，所述地面位置測量設(shè)備用于測量所述激光照射點的第二位置信息，所述衛(wèi)星定位定向裝置用于測量所述機艙的機艙頭和機艙尾的連線的第二方位角。本實用新型提供的對風(fēng)系統(tǒng)能夠使偏航系統(tǒng)精準(zhǔn)對風(fēng)，進而提高風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)電量。
【專利說明】
風(fēng)力發(fā)電機組的對風(fēng)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)力發(fā)電機組的對風(fēng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展，人們對能源，特別是清潔能源的需求不斷提高。近年來，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)得到快速發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的技術(shù)。在風(fēng)力發(fā)電機組中，偏航系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)向標(biāo)測量的風(fēng)向與機艙中心線的偏差角進行偏航對風(fēng)，風(fēng)機準(zhǔn)確地對準(zhǔn)主風(fēng)向是保證風(fēng)機能夠最大限度地發(fā)電的重要因素，風(fēng)向標(biāo)狀態(tài)的好壞因此也直接影響著風(fēng)機的發(fā)電效率。此外，風(fēng)向標(biāo)N-S連線與機艙中心線平行是最基本的風(fēng)向標(biāo)安裝要求，同時也是機組運行期間對風(fēng)向標(biāo)的基本要求。
[0003]然而，在目前的安裝過程中，很難調(diào)整N-S連線與機艙中心線精確平行，在運行期間也難以觀察出N-S連線與機組中線是否嚴(yán)格平行，而在近距離地校準(zhǔn)在風(fēng)向標(biāo)的狀態(tài)時，往往需要運維人員爬到幾十米甚至是百米的風(fēng)機頂端，對于維護人員的體力以及人身安全都是極大的考驗。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電機組的對風(fēng)系統(tǒng)，以提高風(fēng)力發(fā)電機組的對風(fēng)精度。
[0005]根據(jù)本實用新型的一方面，本實用新型提供一種用于風(fēng)力發(fā)電機組的激光器，所述激光器包括激光器本體和安裝在所述激光器本體上的發(fā)射頭，還包括與所述發(fā)射頭連接的仰角調(diào)整機構(gòu)，所述仰角調(diào)整機構(gòu)用于調(diào)整所述發(fā)射頭的仰角。
[0006]根據(jù)本實用新型的另一方面，本實用新型提供一種風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括激光器、地面位置測量設(shè)備、衛(wèi)星定位定向裝置和上述的對風(fēng)裝置，所述激光器、地面位置測量設(shè)備和衛(wèi)星定位定向裝置分別與所述對風(fēng)裝置通信連接，所述激光器用于向地面發(fā)射激光束，所述地面位置測量設(shè)備用于測量所述激光照射點的第二位置信息，所述衛(wèi)星定位定向裝置用于測量所述機艙的機艙頭和機艙尾的連線的第二方位角。
[0007]采用本實用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機組的對風(fēng)系統(tǒng)，可以在不需要運維人員上升到風(fēng)力發(fā)電機機組頂部的情況下，準(zhǔn)確檢查風(fēng)向標(biāo)的方向狀態(tài)，以使偏航系統(tǒng)精準(zhǔn)對風(fēng)，進而提高風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)電量。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型實施例一的激光器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是本實用新型實施例二的對風(fēng)方法原理平面圖；
[0010]圖3是本實用新型實施例二的風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)方法的流程圖；
[0011]圖4是本實用新型實施例三的風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖5是本實用新型實施例四的風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0013]附圖標(biāo)記說明:
【具體實施方式】
[0014]1-發(fā)射頭；2-仰角調(diào)整機構(gòu)；3-激光器本體;4-機艙;5-第一方位角；6_第二方位角;7-差值;8-地面測定點;9-連線。
[0015]本實用新型的設(shè)計思路是，使用激光器發(fā)射激光束，該激光束的水平投影與風(fēng)向標(biāo)的N-S連線的水平投影平行或重合，通過測定機艙的位置到激光束落地點的位置的第一方位角，再將第一方位角與與機艙的機艙尾至機艙頭的第二方位角之間比較，根據(jù)二者的該差值來調(diào)整發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)，從而實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組精確對風(fēng)。
[0016]如圖2所示的是本實用新型實施例的對風(fēng)方法原理平面圖。
[0017]風(fēng)向標(biāo)安裝在機艙4上，激光器安裝在風(fēng)向標(biāo)上，使用激光器4向地面測定點8發(fā)射激光束，該激光束的連線9如圖2所示。連線9的水平投影與正北方向的夾角即是第一方位角
5。機艙4的機艙頭和機艙尾的連線9在水平方向上投影與正北方向的夾角為第二方位角6。差值7為第一方位角5和第二方位角6之間的差。將差值7傳送給風(fēng)力發(fā)電機組的主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)根據(jù)差值7的信息對機組的偏航系統(tǒng)進行控制以調(diào)節(jié)補償差值7，從而實現(xiàn)智能化、自動化地精確對準(zhǔn)主風(fēng)向。
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型示例性實施例的用于風(fēng)力發(fā)電機組的激光器、對風(fēng)方法、裝置及系統(tǒng)進行詳細描述。
[0019]實施例一
[0020]圖1是本實用新型實施例一的激光器結(jié)構(gòu)示意圖，其中虛線部分表示仰角可以調(diào)整。
[0021]在圖1中，根據(jù)本實用新型實施例的用于風(fēng)力發(fā)電機組的激光器，包括激光器本體
3、安裝在激光器本體3上的發(fā)射頭I以及與發(fā)射頭I連接的仰角調(diào)整機構(gòu)2。
[0022]由于激光的光斑擴散小，不易受周圍光線影響，相對于其他光束來說，采用激光器發(fā)射激光束使得操作過程的可視化程度更高并且更加精確。
[0023]發(fā)射頭I用于發(fā)射激光束，通過設(shè)定激光束的水平投影與風(fēng)向標(biāo)N-S連線的投影平行和重合，該激光束被用于測定風(fēng)向標(biāo)N-S連線的方位角。
[0024]仰角調(diào)整機構(gòu)2可調(diào)整激光器的仰角，并且調(diào)整仰角時，發(fā)射頭I向不同的方向發(fā)射的激光束投射到水平面上的投影在同一條直線上。因此，在測定風(fēng)向標(biāo)N-S連線的方位角時，不論仰角大小如何，均能保證光束在水平投影與N-S連線在水平面上的投影處在同一條直線上。
[0025]此外，仰角調(diào)整機構(gòu)安裝在風(fēng)向標(biāo)的上方，并帶有緊固鎖緊螺釘，一旦激光器仰角調(diào)整完畢，可隨即鎖緊，從而避免激光器發(fā)射的光束的水平投影方向變化。這樣使得在風(fēng)向標(biāo)初次安裝時能夠進行仰角調(diào)整操作，一旦調(diào)整完畢鎖緊后不必再次調(diào)整。
[0026]采用緊固鎖緊螺釘設(shè)計，可以使得調(diào)整激光照射到地面的位置時避開障礙物或者在調(diào)整完畢后鎖緊激光器，從而避免了因仰角不合理導(dǎo)致該激光器所發(fā)出的光束投射到障礙物上而不是投射到地面上；另外也可以滿足不同型號、不同高度的風(fēng)機需求，使得激光器用于測定風(fēng)向標(biāo)N-S連線的方位角時能夠普遍適用于各個機型。
[0027]該激光器具有無線通信功能，維護人員可以利用手機或其他設(shè)備中安裝的能夠開關(guān)該激光器的通信軟件來生成無線控制信號，并將無線控制信號發(fā)送至激光器的接收器(未示出)，來觸發(fā)激光器發(fā)射激光束或者關(guān)閉激光器。從而，運維人員在進行檢測時，只要按下開關(guān)即可隨時對風(fēng)向標(biāo)進行檢測，同時，檢測結(jié)束后再次按開關(guān)即可關(guān)閉激光器。
[0028]實施例二
[0029]圖2是本實用新型實施例二的對風(fēng)方法原理平面圖。圖3是本實用新型實施例二的風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)方法的流程圖。下面根據(jù)圖2和圖3對本實用新型實施例二的風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)方法進行描述。
[0030]風(fēng)力發(fā)電機組包括機艙4，風(fēng)向標(biāo)安裝于機艙4的機艙尾部，風(fēng)向標(biāo)上安裝如實施例一的用于風(fēng)力發(fā)電機組的激光器，該風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)方法包括以下步驟:
[0031 ]步驟SI 10，激光器朝向地面發(fā)射激光束，激光束的水平投影與風(fēng)向標(biāo)的N-S連線的水平投影平行或重合。
[0032]具體地，在SllO步驟中，包括生成無線控制信號，無線控制信號用于觸發(fā)所述激光器發(fā)射激光束。該激光束的水平投影與風(fēng)向標(biāo)的N-S連線的水平投影平行或重合。
[0033]在步驟S120中，獲取機艙指向地面上的激光照射點的連線的第一方位角，其中獲取機艙的第一位置信息和激光照射點的第二位置信息，根據(jù)第一位置信息和第二位置信息獲取機艙指向地面上的激光照射點的連線。
[0034]由于風(fēng)機的地理坐標(biāo)是固定不變的常量，可以通過GPS或北斗全球定位系統(tǒng)獲得機艙的坐標(biāo)信息，即，第一位置信息。作為一種替代，該第一位置信息可被預(yù)先儲存在云平臺中，也可預(yù)存儲在風(fēng)力發(fā)電機組主控柜PLC、數(shù)據(jù)存儲主機或者檢測人員的手機的存儲器中，上述存儲位置也可以存儲其他數(shù)據(jù)。在激光器照射到地面時，檢測人員通過地面位置測量設(shè)備，如手機，放到激光束在地面的照射點位置，與此同時利用GPS或北斗全球定位系統(tǒng)，可以在地面上得到該時刻檢測人員所處的地理位置坐標(biāo)，即第二位置信息，并通過手機的移動網(wǎng)絡(luò)將該坐標(biāo)信息上傳至云平臺，如果第一位置信息未預(yù)先存儲在云平臺中，也將第一位置信息發(fā)送至云平臺中，在云平臺中，基于第一位置信息與第二位置信息，計算出第一位置和第二位置之間的連線與正北方向之間的夾角，即連線9與正北方向之間的夾角，這里稱之為第一方位角5，即風(fēng)向標(biāo)N-S連線方位角。
[0035]在步驟S130中，根據(jù)第一方位角與機艙的機艙頭和機艙尾的連線的第二方位角的差值調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)，使得風(fēng)力發(fā)電機組精確對風(fēng)。
[0036]通過安裝在機艙頂?shù)男l(wèi)星定位定向儀能夠檢測出機艙中心線與正北方向的夾角，這里稱為第二方位角6，同樣將第二方位角6傳輸?shù)皆破脚_，并在云平臺中計算第二方位角6與第一方位角5之間的差值7，并將差值7的信息傳遞給風(fēng)力發(fā)電機組主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)根據(jù)差值7的信息來進行對機組的偏航系統(tǒng)進行智能化控制，以調(diào)節(jié)補償差值7，從而實現(xiàn)智能化、自動化的精確對準(zhǔn)主風(fēng)向。
[0037]控制方法具體如下:
[0038]當(dāng)差值7等于O時，說明此時的N-S連線在水平面的投影與風(fēng)機中線在水平面的投影平行或重合，機組能夠精確地對準(zhǔn)風(fēng)向，此時，退出控制。
[0039]當(dāng)差值7不等于O時，說明此時的N-S連線在水平面的投影與機艙中心線的水平投影不平行，此時機組主控系統(tǒng)中的控制模塊利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、蟻群算法等智能控制算法進行補償，補償?shù)慕嵌葹榈谝环轿唤?與第二方位角6之間的差值7，主控系統(tǒng)隨即通過對機組偏航系統(tǒng)進行控制來調(diào)劑該補償?shù)慕嵌?。偏航補償之后，退出控制。然后方法結(jié)束。
[0040] 實施例三
[0041 ]圖4是本實用新型實施例三的風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0042]參照圖4，一種風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)裝置，其中風(fēng)力發(fā)電機組包括機艙，風(fēng)向標(biāo)安裝于機艙的機艙尾部，風(fēng)向標(biāo)上安裝實施例一的用于風(fēng)力發(fā)電機組的激光器，激光器朝向地面發(fā)射激光束，激光束的水平投影與風(fēng)向標(biāo)的N-S連線的水平投影平行或重合。風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)裝置包括:無線控制單元(未示出)、位置信息獲取單元410、第一連線獲取單元420、第一方位角獲取單元430和偏航調(diào)整單元440。
[0043]無線控制單元，用于生成無線控制信號以發(fā)送至激光器，以觸發(fā)激光器朝向地面發(fā)射激光束，激光束的水平投影與風(fēng)向標(biāo)的N-S連線的水平投影平行或重合。
[0044]檢測人員在地面通過無線控制單元生成無線控制信號，無線控制信號被傳輸至激光器，用于觸發(fā)激光器發(fā)射激光束，激光束的水平投影與風(fēng)向標(biāo)的N-S連線的水平投影平行或重合。
[0045]在激光器將激光束照射在地面上時，位置信息獲取單元410用于獲取機艙的第一位置信息和激光照射點的第二位置信息，并將其傳送給第一連線獲取單元420。
[0046]由于風(fēng)機的地理坐標(biāo)是固定不變的常量，位置信息獲取單元410可以通過GPS或北斗全球定位系統(tǒng)獲得風(fēng)機的坐標(biāo)信息，即，第一位置信息。在激光器照射到地面時，位置信息獲取單元410可獲取該時刻的激光在地面上的照射點處的信息，即第二位置信息，并通過以上的通信方式將第一位置信息和第二位置信息傳送至第一連線獲取單元420。
[0047]基于所接收的第一位置信息和第二位置信息，第一連線獲取單元420獲取機艙指向地面上的激光照射點的第一連線，即，圖2中所示的連線9，并將結(jié)果傳送至第一方位角獲取單元430。
[0048]第一方位角獲取單元430，基于所接收的由第一連線獲取單元420計算出第一位置8和第二位置之間的連線，計算第一連線與正北方向N之間的夾角作為第一方位角，即連線9與正北方向之間的夾角，這里稱之為第一方位角5，即N-S連線方位角
[0049]偏航調(diào)整單元440，根據(jù)所接收的第一方位角5與機艙的機艙頭和機艙尾的連線的第二方位角6的差值7，根據(jù)如上的控制方法，調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)，使得風(fēng)力發(fā)電機組精確對風(fēng)。
[0050]對風(fēng)裝置可以集成在風(fēng)力發(fā)電機組的主控制器中，或者，對風(fēng)裝置可以集成在風(fēng)力發(fā)電機組的PLC中，或者，對風(fēng)裝置可以集成在移動設(shè)備中，或者，對風(fēng)裝置可以集成在云平臺中。
[0051 ]實施例四
[0052]圖5是本實用新型實施例四的風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0053]參照圖5，一種風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)裝置，其中風(fēng)力發(fā)電機組包括機艙，風(fēng)向標(biāo)安裝于機艙的機艙尾部，風(fēng)向標(biāo)上安裝實施例一的用于風(fēng)力發(fā)電機組的激光器，激光器朝向地面發(fā)射激光束，激光束的水平投影與風(fēng)向標(biāo)的N-S連線的水平投影平行或重合。風(fēng)向標(biāo)裝置包括:無線控制單元(未示出)、存儲單元510、激光照射點位置信息獲取單元520、第二連線獲取單元530、第一方位角獲取單元540和偏航調(diào)整單元550。
[0054]無線控制單元，用于生成無線控制信號以發(fā)送至激光器，以觸發(fā)激光器朝向地面發(fā)射激光束，激光束的水平投影與風(fēng)向標(biāo)的N-S連線的水平投影平行或重合。檢測人員在地面通過無線控制單元生成無線控制信號，無線控制信號被傳輸至激光器，用于觸發(fā)激光器發(fā)射激光束，激光束的水平投影與風(fēng)向標(biāo)的N-S連線的水平投影平行或重合。
[0055]在激光器將激光束照射在地面上時，激光照射點位置信息獲取單元520用于通過GPS或北斗定位系統(tǒng)獲取激光照射點8的第二位置信息，并將其傳送給第二連線獲取單元530。
[0056]由于風(fēng)機的地理坐標(biāo)是固定不變的常量，風(fēng)機的坐標(biāo)信息，S卩，第一位置信息可以預(yù)先存儲在存儲單元510中。并且在風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)期間，存儲單元510將其發(fā)送給第二連線獲取單元530。
[0057]基于所接收的第一位置信息和第二位置信息，第二連線獲取單元530獲取機艙指向地面上的激光照射點的第二連線，即，圖2中所示的連線9，并將結(jié)果傳送至第一方位角獲取單元540。
[0058]第一方位角獲取單元540，基于所接收的由第二連線獲取單元530計算出第一位置8和第二位置之間的連線，計算第二連線與正北方向N之間的夾角作為第一方位角，即連線9與正北方向之間的夾角，這里稱之為第一方位角5，即N-S連線方位角
[0059]偏航調(diào)整單元550，根據(jù)所接收的第一方位角與機艙的機艙頭和機艙尾的連線的第二方位角6的差值，調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機組的偏航系統(tǒng)，使得風(fēng)力發(fā)電機組精確對風(fēng)。
[0060]對風(fēng)裝置可以集成在風(fēng)力發(fā)電機組的主控制器中，或者，對風(fēng)裝置可以集成在風(fēng)力發(fā)電機組的PLC中，或者，對風(fēng)裝置可以集成在移動設(shè)備中，或者，對風(fēng)裝置可以集成在云平臺中。
[0061 ] 實施例五
[0062]—種風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)向標(biāo)對風(fēng)系統(tǒng)，包括實施例一的激光器、地面位置測量設(shè)備、衛(wèi)星定位定向裝置和實施例三或四中的的對風(fēng)裝置，激光器、地面位置測量設(shè)備和衛(wèi)星定位定向裝置分別與對風(fēng)裝置通信連接，激光器用于向地面發(fā)射激光束，地面位置測量設(shè)備可用于測量激光照射點的第二位置信息，衛(wèi)星定位定向裝置用于測量機艙的機艙頭和機艙尾的連線的第二方位角。
[0063]衛(wèi)星定位系統(tǒng)還用于測量機艙的第一位置信息。
[0064]采用本實用新型提供的用于風(fēng)力發(fā)電機組的激光器、裝置及系統(tǒng)，可以在不需要運維人員上升到風(fēng)力發(fā)電機機組頂部的情況下準(zhǔn)確檢查風(fēng)向標(biāo)的方向狀態(tài)，以使偏航系統(tǒng)精準(zhǔn)對風(fēng)，進而提高風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)電量。
[0065]以上，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種風(fēng)力發(fā)電機組的對風(fēng)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:激光器、地面位置測量設(shè)備、衛(wèi)星定位定向裝置和對風(fēng)裝置，所述激光器包括激光器本體和安裝在所述激光器本體上的發(fā)射頭，還包括與所述發(fā)射頭連接的仰角調(diào)整機構(gòu)，所述仰角調(diào)整機構(gòu)用于調(diào)整所述發(fā)射頭的仰角;所述激光器、地面位置測量設(shè)備和衛(wèi)星定位定向裝置分別與所述對風(fēng)裝置通信連接，所述激光器用于向地面發(fā)射激光束，所述地面位置測量設(shè)備用于測量激光照射點的第二位置信息，所述衛(wèi)星定位定向裝置用于測量機艙的機艙頭和機艙尾的連線的第二方位角。
【文檔編號】F03D7/02GK205478099SQ201521143243
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】姜永強, 何源遠, 唐新安
【申請人】北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司