一种风电塔筒形建筑物的倾斜形变检测方法与流程

1.本发明涉及一种面向风电塔筒的外置倾斜形变检测方法。


背景技术：

2.风力发电机运行中受到风力及振动等因素的作用，风电塔筒容易发生倾斜。如果倾斜角 度过大，直接危害风力发电机的正常运行，严重时会引发倒塔事故，造成巨大经济损失。因 此，对风电塔筒实时准确的倾斜监测有重大价值。
3.目前公开的方法都是在风电塔筒塔上安装测量装置，当塔筒倾斜时，测量装置也跟随塔 身发生倾斜产生测量误差，影响测量准确度。本发明基于以上问题提出了一种独立于风电塔 筒的倾斜测量方法，能够更精确地实时检测塔筒倾斜并能够提前预警。


技术实现要素：

4.本发明目的在于克服以上所述缺点，提供一种面向风电塔筒的外置倾斜形变检测方法。
5.为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种面向风电塔筒的外置倾斜形变检测方法， 如图1所示，在风电塔筒1外围设有检测环3，并使用检测杆2将检测环3安装在风电塔筒1 外侧。塔筒1与检测环3留有间隙，不能发生接触。检测环3在检测杆2上的安装位置可上 下调整。
6.检测环3是由两个绝缘双半环连接而成，其可开口可闭合。如图2、图3所示，检测环 由检测环转动轴6连接，并由检测环固定器5实现打开和闭合，其内壁在上下左右四个方向 上均匀的安装了四个涡流传感器4。
7.每个涡流传感器4将各自对塔筒1距离测量数据传输至计算机信息系统，根据安装不同 位置上涡流传感器4对塔筒1的位移变化计算塔筒的倾斜形变方向及形变位移量，可对塔筒 1等类似形状建筑物不同高度倾斜形变进行实时检测。
8.其中，检测杆2是一个上下固定位置可调整的金属杆，上面有多个固定点，可以实现多 个检测环3同时固定在检测杆2的上下不同位置。根据安装在检测环3内壁不同方向上涡流 传感器4对塔筒1的距离变化计算出塔筒的倾斜形变趋势并达到预警效果。
9.本发明中的安装方式不限于塔筒外具体位置，如单独在塔筒外某段或多段进行布置亦属 于本发明的方案。也不限于固定检测环的检测杆数目及方式，如使用独立于塔筒的固定检测 环装置测量塔筒倾斜度亦属于本发明的方案。
10.本发明提供了一种面向风电塔筒的外置实时倾斜形变检测方法，该方法使用圆形检测环 3作为风电塔筒1形变检测的基准，在塔筒1不同高度横截面上布设圆形检测环装置，检测 环3上装有多个均匀分布的涡流传感器4，并提出使用电涡流法测量风电塔筒各个方向对检 测环3位移变化，用于对风电塔筒的倾斜形变检测方法，具有检测精度高，灵敏度好，不受 外部气象条件干扰，实施布设简单，能够对风电塔筒进行倾斜形变检测。
附图说明
11.图1为本发明塔筒倾斜检测实施示意图；
12.图2为本发明实施实例的检测环示意图；
13.图3为本发明实施实例的检测环打开示意图；
14.图4本发明实施例数学关系示意图；
15.图5为本发明塔筒倾斜度计算原理示意图。
16.图1至图2中的附图标记说明：
17.1-风电塔筒；2-检测杆；3-检测环；4-涡流传感器；5-检测环固定器；6-检测环转动轴。
18.a、b、c、d为上下左右四个方向上均匀安装的四个涡流传感器4
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
20.本发明中的主要解决方法为：使用独立垂直于水平面的检测杆2将检测环3固定在风电塔筒1的外侧，并保持间隙，不能接触到塔筒1。调整检测环3的高度及位置，使得检测环3 与风电塔筒横截面平行，与测量杆2垂直。提出可以在塔筒1不同高度上布设多个检测环3。同时在检测环3内部a、b、c、d四个方向均匀安装四个涡流传感器4，安装方式为嵌入式方式，同时传感器垂直正对塔筒外壁。使用涡流位移测量方式检测塔筒相对于检测环3的位移量δd。
21.其中，涡流传感器4通过电缆从风电塔筒1内部获取电源，涡流传感器4内部前置器中高频振荡电流通过电缆流入探头线圈，在探头内部的线圈中产生交变的磁场。当被测塔筒靠近这一磁场，则在塔筒表面产生电涡流效应，同时该电涡流效应产生一个方向与涡流传感器 4内部线圈方向相反的交变磁场。由于其反作用，使线圈高频电流的幅度和相位发生改变，该变化的电信号将通过电子检测装置进行数字模拟转换运算将电信号转换成相对位移变化量δd，利用c、a、b、d四个涡流传感器4所检测到风电塔筒的位移变化量δd1、δd2、δ d3、δd4能够计算出风电塔筒的倾斜方向以及倾斜角度。
22.如图4，若塔筒偏向c方向产生倾斜位移量δd1，则a、c方向的涡流传感器分别测量出的位移量为：
23.wa＝l δd2，wc＝l-δd1；
24.其中：l为初始塔筒1和检测环3内壁的涡流传感器4之间的初始间隙距离。假设安装初始间隙距离在都相等，并且为l。
25.同理，若塔筒偏向d方向产生倾斜位移量δd3，则b、d方向的涡流传感器分别测量出的位移量为：
26.wb＝l δd4，wd＝l-δd3；
27.后台计算机通过接收来自a b c d方向上的涡流传感器位移量数据，就可以根据上面数学公式计算判断出塔筒倾斜到哪个方向。
28.同时，通过检测环接收到的不同方向的位移量可以计算出倾斜角α。有如下数学关系式：
[0029][0030][0031]
其中，以塔底部横截面中心为坐标原点的坐标系下，检测环安装对地高度为h，在倾斜形变监测过程中，涡流传感器检测到的位移变化量δd。
[0032]
本发明的有益效果：提供了一种面向风电类塔筒的外置倾斜形变监测方法，使用圆形检测环作为风电塔筒形变检测的基准，在塔筒不同高度横截面上可以布设多个圆形检测环装置，检测环内壁装有4个均匀分布的涡流传感器，并提出利用电涡流法测量风电塔筒各个方向对检测环位移变化，利用数学公式计算出具体倾斜度。该方法检测精度高、灵敏度好、不受塔筒倾斜的影响，能够对风电塔筒实时形变检测并预警。
[0033]
以上所述仅是本发明的一个典型实施例，凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。


技术特征：
1.一种风电塔筒形建筑物的倾斜形变检测方法，包括检测杆、可开口可闭口的检测环(检测环内壁均匀分布有多个涡流传感器)，测量点为任意高度，通过测量风电塔筒倾斜产生的位移量计算风电塔筒倾斜度的方法。2.如权利要求1所述的检测杆，其特征在于独立于风电塔筒之外，垂直于风电塔筒横截面。3.如权利要求1所述的检测环，其特征在于固定在检测杆上，同时套在风电塔筒外侧，检测环的横截面与风电塔筒的横截面平行，同时其内壁均匀分布多个涡流传感器，用来检测风电塔筒位移量。4.如权利要求1所述的测量点，其特征在于检测环在检测杆上的位置可调节，相应的测量点也相应的不受限制。5.如权利要求1所述的计算风电塔筒倾斜度，其特征在于，通过检测环内壁的涡流传感器测量风电塔筒在检测环水平面方向倾斜的位移量δd，同时测量环固定在检测杆上的高度为h，由于检测环水平面与检测杆为垂直关系，所以有倾斜角6.以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术总结
本发明公开了一种测量风电塔筒倾斜形变的检测方法。包括检测杆，可开口可闭口的检测环，涡流传感器。通过检测环内部的涡流传感器测量风电塔筒位移量而计算出风电塔筒的倾斜角度。目前，很多测量方式都是在风电塔筒塔身上安装测量系统，在风电塔筒产生倾斜的同时，测量仪器也跟着发生倾斜，严重的影响测量精度。本发明基于以上问题提出了一种独立于风电塔筒的测量方式，具有测量不受塔身倾斜影响的优点，能够更精确的实时监测塔筒倾斜状况并能够提前预警倒塔事故。够提前预警倒塔事故。够提前预警倒塔事故。


技术研发人员：张晋源 高赫 高峰山
受保护的技术使用者：太原中能合泰电气工程有限公司
技术研发日：2020.06.05
技术公布日：2021/12/6