一种风力发电机组塔筒载荷监测装置的制作方法

本技术涉及风力发电机组塔筒监测，尤其涉及一种风力发电机组塔筒载荷监测装置。

背景技术：

1、随着风力发电产业的快速发展，存量风电机组数量逐年增加，存量风电机组在每年为社会提供可观绿色能源的同时，也存在着风电场运行安全事故的频发问题。机组在正常运行过程中受载异常后，会使大部件的寿命出现严重衰减，严重情况下会导致大部件损坏，因此风机塔筒的载荷问题是一切故障的根源。

2、目前主要通过测量应变的方式来测量塔筒载荷，比如电阻应变片测量载荷方案、光纤载荷监测方案和振弦应变计监测方案，但是电阻应变片测量载荷方案中应变片运行超过一个月后会发生严重的漂移，导致载荷计算不准确；且电阻应变片的安装工艺要求较高，实施难度较大。光纤载荷受到环境影响，也易产生漂移的问题，同时产品本身的可靠性也有待提高，另外在价格方面也会导致不能正常工程化应用。振弦式应变计也属于金属结构件，受环境温度及湿度的影响较大，也影响其测量的精准度。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种风力发电机组塔筒载荷监测装置，该监测装置通过激光位移传感器和反光片对塔筒上的微小形变量进行监测，实现塔筒应变的测量，进而实现测点处塔筒载荷的监测，结构简单、安装方便，不易受环境温度的影响，而且反光片倾斜设置，放大测得的微小形变量，测量精度更高。

2、实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为：

3、一种风力发电机组塔筒载荷监测装置，包括依次连接的激光位移监测模块、边缘采集模块和上位机系统，激光位移监测模块和边缘采集模块连接，所述激光位移监测模块包括激光位移传感器和反光片，激光位移传感器沿塔筒高度方向固定于塔筒壁上，反光片倾斜固定于塔筒壁上，且反光片和激光位移传感器在塔筒壁上固定处的竖直中心线处于一条直线上，所述反光片与塔筒壁呈钝角的一面朝向激光位移传感器，激光位移传感器实时监测激光位移传感器与反光片之间的距离。

4、所述激光位移传感器的激光头与反光片之间的初始竖直距离为950mm-1050mm。

5、所述反光片与塔筒壁之间的夹角为30°-60°。

6、所述反光片通过直角三角支架安装于塔筒壁上，直角三角支架的其中一个直角面与塔筒壁贴靠固定，使直角三角支架的斜面朝向激光位移传感器，反光片贴靠固定于直角三角支架的斜面上，从而倾斜固定于塔筒壁上。

7、所述反光片的长度和宽度分别小于直角三角支架斜面的长度和宽度，反光片粘贴固定于直角三角支架的斜面上。

8、所述激光位移监测模块在塔筒上布置有多组，且每组激光位移监测模块的激光位移传感器均与边缘采集模块通过485通讯方式连接。

9、所述激光位移监测模块设置有四组，其中两组激光位移传感器布置于塔底同一水平面上的主风向方向和垂直于主风向方向处，另外两组激光位移传感器布置于塔顶同一水平面上的主风向方向和垂直于主风向方向处。

10、所述激光位移传感器通过胶粘或栓接或磁力的方式固定于塔筒壁上。

11、所述激光位移传感器的底部固定连接有安装板，安装板的长度和宽度分别大于激光位移传感器的长度和宽度，安装板与塔筒壁固定。

12、与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有以下优点：1、本实用新型提供的风力发电机组塔筒载荷监测装置通过激光位移传感器和反光片对塔筒上的微小形变量进行监测，实现塔筒应变的测量，进而实现测点处塔筒载荷的监测，该载荷值可用于机组运行性能评估及健康状态预警；该装置测量精度高，且不易受环境温度的影响，测量稳定，且成本较低。2、本实用新型提供的风力发电机组塔筒载荷监测装置结构简单、安装方便。3、本实用新型中反光片倾斜设置，放大测得的微小形变量，测量精度更高。

技术特征：

1.一种风力发电机组塔筒载荷监测装置，包括依次连接的激光位移监测模块、边缘采集模块和上位机系统，激光位移监测模块和边缘采集模块连接，其特征在于：所述激光位移监测模块包括激光位移传感器和反光片，激光位移传感器沿塔筒高度方向固定于塔筒壁上，反光片倾斜固定于塔筒壁上，且反光片和激光位移传感器在塔筒壁上固定处的竖直中心线处于一条直线上，所述反光片与塔筒壁呈钝角的一面朝向激光位移传感器，激光位移传感器实时监测激光位移传感器与反光片之间的距离。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒载荷监测装置，其特征在于：所述激光位移传感器的激光头与反光片之间的初始竖直距离为950mm-1050mm。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒载荷监测装置，其特征在于：所述反光片与塔筒壁之间的夹角为30°-60°。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒载荷监测装置，其特征在于：所述反光片通过直角三角支架安装于塔筒壁上，直角三角支架的其中一个直角面与塔筒壁贴靠固定，使直角三角支架的斜面朝向激光位移传感器，反光片贴靠固定于直角三角支架的斜面上，从而倾斜固定于塔筒壁上。

5.根据权利要求4所述的风力发电机组塔筒载荷监测装置，其特征在于：所述反光片的长度和宽度分别小于直角三角支架斜面的长度和宽度，反光片粘贴固定于直角三角支架的斜面上。

6.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒载荷监测装置，其特征在于：所述激光位移监测模块在塔筒上布置有多组，且每组激光位移监测模块的激光位移传感器均与边缘采集模块通过485通讯方式连接。

7.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒载荷监测装置，其特征在于：所述激光位移监测模块设置有四组，其中两组激光位移传感器布置于塔底同一水平面上的主风向方向和垂直于主风向方向处，另外两组激光位移传感器布置于塔顶同一水平面上的主风向方向和垂直于主风向方向处。

8.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒载荷监测装置，其特征在于：所述激光位移传感器通过胶粘或栓接或磁力的方式固定于塔筒壁上。

9.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒载荷监测装置，其特征在于：所述激光位移传感器的底部固定连接有安装板，安装板的长度和宽度分别大于激光位移传感器的长度和宽度，安装板与塔筒壁固定。

技术总结本技术提供了一种风力发电机组塔筒载荷监测装置，包括激光位移监测模块、边缘采集模块和上位机系统，激光位移监测模块包括激光位移传感器和反光片，激光位移传感器沿塔筒高度方向固定于塔筒壁上，反光片倾斜固定于塔筒壁上，且反光片和激光位移传感器在塔筒壁上固定处的竖直中心线处于一条直线上，所述反光片与塔筒壁呈钝角的一面朝向激光位移传感器，激光位移传感器实时监测激光位移传感器与反光片之间的距离。该监测装置通过激光位移传感器和反光片对塔筒上的微小形变量进行监测，实现塔筒应变的测量，进而实现测点处塔筒载荷的监测，不易受环境温度的影响，而且反光片倾斜设置，放大测得的微小形变量，测量精度更高。技术研发人员：曹建林,李海博,陈耿受保护的技术使用者：榆林中广核风力发电有限公司技术研发日：20231109技术公布日：2024/6/20