風電機組塔筒垂直度離線檢測方法及垂直度在線監(jiān)測方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種風電機組塔筒垂直度離線檢測方法，包括以下步驟：1)先順時針給塔筒頂部法蘭面上周向均勻分布的螺栓編號；2)測量第一個螺栓和塔筒門中心的連線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角a1；3)測量塔筒中心和塔筒門中心的連線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角a2；4)計算第一個螺栓和塔筒中心的連線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角a；5)利用梁式傾斜傳感器對螺栓所在位置的法蘭面進行測量；6)按照步驟5)的方法，對至少兩個不同螺栓所在位置的法蘭面進行測量；7)計算出合成的塔筒頂部最大傾斜角度Angle和合成的塔筒頂部相對于正北傾斜方位Dir。本發(fā)明專利技術(shù)還公開了一種垂直度在線監(jiān)測方法。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種風電機組塔筒垂直度離線檢測方法及垂直度在線監(jiān)測方法。
技術(shù)介紹
風電機組的塔筒是風力發(fā)電機組中的承重部件，在風力發(fā)電機組中主要起支撐作用，同時吸收機組震動。塔筒承受著推力，彎矩和扭矩負荷等復(fù)雜多變的載荷，使得風力發(fā)電機組運行過程中，塔筒會出現(xiàn)一定幅度的搖擺和扭曲等變形；此外，塔筒還會受到材料變化，零部件失效以及地基沉降等因素的影響，發(fā)生傾斜，產(chǎn)生一定的撓度。塔筒過大的傾斜變形會影響風力發(fā)電機組的正常運行，嚴重的還會產(chǎn)生安全事故，因此，需要對風電機組垂直度及塔筒安全進行實時檢測。目前，風電機組塔筒垂直度檢測使用光學(xué)水準儀定期測量，費時費力并不能實時知道塔筒的垂直度信息。對于塔筒形態(tài)測量通常是在塔筒上安裝多個GPS接收機，根據(jù)GPS測量數(shù)據(jù)來繪制得到塔筒的傾斜形態(tài)，這種方式成本高，而且塔筒為封閉狀態(tài)，GPS信號接收困難。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足和缺陷，提供一種風電機組塔筒垂直度離線檢測方法及垂直度在線監(jiān)測方法，以解決上述問題。本專利技術(shù)所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：風電機組塔筒垂直度離線檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：1)先順時針給塔筒頂部法蘭面上周向均勻分布的螺栓編號，假設(shè)有N個螺栓，即螺栓編號分別為1、2、3···N；2)測量第一個螺栓和塔筒門中心的連線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角a1；3)測量塔筒中心和塔筒門中心的連線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角a2；4)計算第一個螺栓和塔筒中心的連線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角a，a＝2×a1-a2；5)利用梁式傾斜傳感器對螺栓所在位置的法蘭面進行測量，假設(shè)被抽取到的需要測量的法蘭面對應(yīng)的螺栓編號為S，則在該S編號的螺栓所在位置的法蘭面位置上，所述梁式傾斜傳感器的軸線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角為X，其中X＝360×S÷N+a-90°，而且梁式傾斜傳感器測得與水平面的夾角為Y；6)按照步驟5)的方法，對其中的至少兩個不同螺栓所在位置的法蘭面進行測量，得到至少兩組關(guān)于夾角X和夾角Y的數(shù)據(jù)，至少兩組數(shù)據(jù)分別為(X1,Y1)，(X2,Y2)······；7)計算出合成的塔筒頂部最大傾斜角度Angle和合成的塔筒頂部相對于正北傾斜方位Dir，將步驟6)中的至少兩組數(shù)據(jù)(X1,Y1)和(X2,Y2)······代入下面公式(1)：sin(Y)＝sin(Angle)×cos(X-Dir)，(1)由上述公式(1)使用麥夸特法加上通用全局優(yōu)化法，計算出合成的塔筒頂部最大傾斜角度Angle和合成的塔筒頂部相對于正北傾斜方位Dir的最優(yōu)解。在本專利技術(shù)的一個優(yōu)選實施例中，所述梁式傾斜傳感器為單軸向梁式傾斜傳感器。風電機組塔筒垂直度在線監(jiān)測方法，其特征在于，包括上述任一技術(shù)方案所述的風電機組塔筒垂直度離線檢測方法，在所述的風電機組塔筒垂直度離線檢測方法的步驟7)之后，還包括以下步驟：8)在塔筒頂部內(nèi)側(cè)設(shè)置有在線監(jiān)測傳感器，所述線監(jiān)測傳感器根據(jù)步驟7)中獲得的合成的塔筒頂部最大傾斜角度Angle和合成的塔筒頂部相對于正北傾斜方位Dir的最優(yōu)解進行校準并歸零，歸零后的在線監(jiān)測傳感器所監(jiān)測到的動態(tài)數(shù)據(jù)為塔筒頂部傾斜狀態(tài)的動態(tài)數(shù)據(jù)，將歸零后的在線監(jiān)測傳感器檢測到的塔筒頂部相對于絕對垂直線的傾斜角度轉(zhuǎn)換為弧度后，得到塔筒頂部相對于絕對垂直線的傾斜角度θ’，則塔筒晃動幅度的傾斜角度為θ＝arcsin(2×θ’÷3)，其中傾斜角度θ’＜1.5弧度。在本專利技術(shù)的一個優(yōu)選實施例中，塔筒頂部偏離塔筒底部中心點的水平距離，即塔筒頂部的晃度S＝H×tanθ，其中H為塔筒的高度。由于采用了如上的技術(shù)方案，本專利技術(shù)使用梁式傾斜傳感器測量垂直度及塔筒的安全，能實時準確測量垂直度及塔筒的動態(tài)傾斜狀態(tài)，及時采取措施進行維護。本專利技術(shù)安裝調(diào)試方便，并成本低。本專利技術(shù)獲取的塔筒的動態(tài)傾斜數(shù)據(jù)，經(jīng)過算法分析可識別出塔筒結(jié)構(gòu)受損，法蘭螺栓松動等問題，并能定位發(fā)生問題的位置方位。本專利技術(shù)通過合成傾斜角度，能真正反應(yīng)平面的傾斜，對塔筒的安全分析有很大的意義。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術(shù)一種實施例在檢測時的俯視圖。圖2是本專利技術(shù)的梁式傾斜傳感器測得與水平面的夾角為Y的狀態(tài)示意圖。圖3是本專利技術(shù)在計算塔筒垂直度時的原理圖。具體實施方式為了使本專利技術(shù)實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面進一步闡述本專利技術(shù)。參見圖1和圖2所示，風電機組塔筒垂直度離線檢測方法，包括以下步驟：1)先順時針給塔筒頂部法蘭面100上周向均勻分布的螺栓編號，假設(shè)有N個螺栓，即螺栓編號分別為1、2、3···N；2)測量第一個螺栓和塔筒門110中心的連線L1與正北方向L2和塔筒中心O的連線所成的夾角a1；3)測量塔筒中心O和塔筒門110中心的連線L3與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角a2；4)計算第一個螺栓和塔筒中心O的連線L4與正北方向和塔筒中心O的連線L1所成的夾角a，a＝2×a1-a2；5)利用單軸向梁式傾斜傳感器200對螺栓所在位置的法蘭面進行測量，假設(shè)被抽取到的需要測量的法蘭面對應(yīng)的螺栓編號為S，則在該S編號的螺栓所在位置的法蘭面位置上，單軸向梁式傾斜傳感器200的軸線L5與正北方向和塔筒中心O的連線L2所成的夾角為X，其中X＝360×S÷N+a-90°，而且單軸向梁式傾斜傳感器200測得與水平面的夾角為Y；6)按照步驟5)的方法，對其中的至少兩個不同螺栓所在位置的法蘭面進行測量，得到至少兩組關(guān)于夾角X和夾角Y的數(shù)據(jù)，至少數(shù)據(jù)分別為(X1,Y1)，(X2,Y2)······；7)計算出合成的塔筒頂部最大傾斜角度Angle和合成的塔筒頂部相對于正北傾斜方位Dir，將步驟6)中的至少兩組數(shù)據(jù)(X1,Y1)和(X2,Y2)······代入下面公式(1)：sin(Y)＝sin(Angle)×cos(X-Dir)，(1)由上述公式(1)使用麥夸特法加上通用全局優(yōu)化法，計算出合成的塔筒頂部最大傾斜角度Angle和合成的塔筒頂部相對于正北傾斜方位Dir的最優(yōu)解。本專利技術(shù)的風電機組塔筒垂直度在線監(jiān)測方法，包括上述任一技術(shù)方案的風電機組塔筒垂直度離線檢測方法，在風電機組塔筒垂直度離線檢測方法的步驟7)之后，還包括以下步驟：8)在塔筒頂部內(nèi)側(cè)設(shè)置有在線監(jiān)測傳感器，線監(jiān)測傳感器根據(jù)步驟7)中獲得的合成的塔筒頂部最大傾斜角度Angle和合成的塔筒頂部相對于正北傾斜方位Dir的最優(yōu)解進行校準并歸零，歸零后的在線監(jiān)測傳感器所監(jiān)測到的動態(tài)數(shù)據(jù)為塔筒頂部傾斜狀態(tài)的動態(tài)數(shù)據(jù)，將歸零后的在線監(jiān)測傳感器檢測到的塔筒頂部相對于絕對垂直線的傾斜角度轉(zhuǎn)換為弧度后，得到塔筒頂部相對于絕對垂直線的傾斜角度θ’，則塔筒晃動幅度的傾斜角度為θ＝arcsin(2×θ’÷3)，其中傾斜角度θ’＜1.5弧度，塔筒晃動幅度的傾斜角度為θ也可以定義為塔筒頂部h點與塔筒底部中心01之間的連線L6與絕對垂直線L7之間的夾角。本專利技術(shù)的風電機組塔筒垂直度離線檢測方法及垂直度在線監(jiān)測方法本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
風電機組塔筒垂直度離線檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：1)先順時針給塔筒頂部法蘭面上周向均勻分布的螺栓編號，假設(shè)有N個螺栓，即螺栓編號分別為1、2、3···N；2)測量第一個螺栓和塔筒門中心的連線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角a1；3)測量塔筒中心和塔筒門中心的連線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角a2；4)計算第一個螺栓和塔筒中心的連線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角a，a＝2×a1?a2；5)利用梁式傾斜傳感器對螺栓所在位置的法蘭面進行測量，假設(shè)被抽取到的需要測量的法蘭面對應(yīng)的螺栓編號為S，則在該S編號的螺栓所在位置的法蘭面位置上，所述梁式傾斜傳感器的軸線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角為X，其中X＝360×S÷N+a?90°，而且梁式傾斜傳感器測得與水平面的夾角為Y；6)按照步驟5)的方法，對其中的至少兩個不同螺栓所在位置的法蘭面進行測量，得到至少兩組關(guān)于夾角X和夾角Y的數(shù)據(jù)，至少兩組數(shù)據(jù)分別為(X1,Y1)，(X2,Y2)······；7)計算出合成的塔筒頂部最大傾斜角度Angle和合成的塔筒頂部相對于正北傾斜方位Dir，將步驟6)中的至少兩組數(shù)據(jù)(X1,Y1)和(X2,Y2)······代入下面公式(1)：sin(Y)＝sin(Angle)×cos(X?Dir)，??????(1)由上述公式(1)使用麥夸特法加上通用全局優(yōu)化法，計算出合成的塔筒頂部最大傾斜角度Angle和合成的塔筒頂部相對于正北傾斜方位Dir的最優(yōu)解。...

【技術(shù)特征摘要】
1.風電機組塔筒垂直度離線檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：1)先順時針給塔筒頂部法蘭面上周向均勻分布的螺栓編號，假設(shè)有N個螺栓，即螺栓編號分別為1、2、3···N；2)測量第一個螺栓和塔筒門中心的連線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角a1；3)測量塔筒中心和塔筒門中心的連線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角a2；4)計算第一個螺栓和塔筒中心的連線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角a，a＝2×a1-a2；5)利用梁式傾斜傳感器對螺栓所在位置的法蘭面進行測量，假設(shè)被抽取到的需要測量的法蘭面對應(yīng)的螺栓編號為S，則在該S編號的螺栓所在位置的法蘭面位置上，所述梁式傾斜傳感器的軸線與正北方向和塔筒中心的連線所成的夾角為X，其中X＝360×S÷N+a-90°，而且梁式傾斜傳感器測得與水平面的夾角為Y；6)按照步驟5)的方法，對其中的至少兩個不同螺栓所在位置的法蘭面進行測量，得到至少兩組關(guān)于夾角X和夾角Y的數(shù)據(jù)，至少兩組數(shù)據(jù)分別為(X1,Y1)，(X2,Y2)······；7)計算出合成的塔筒頂部最大傾斜角度Angle和合成的塔筒頂部相對于正北傾斜方位Dir，將步驟6)中的至少兩組數(shù)據(jù)(X1,Y1)和(X2,Y2)······代入下面公式(1)：sin(Y)＝sin(Angle...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳洪德，張洪武，
申請(專利權(quán))人：上海應(yīng)譜科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31