一种基于无线电测距的涡激振动监测系统及安装方法与流程

1.本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种基于无线电测距的涡激振动监测系统及安装方法。


背景技术：

2.涡激振动是风机在吊装过程出现一个严重的问题，这将会导致机组吊装时间延长造成经济损失并且有安全事故发生的可能性。在涡激振动的抑制装置开发中，比较突出和广泛采用的是扰流装置，扰流装置的核心功能部件为扰流块或者扰流条。扰流块或者扰流条通过自身的几何特征依附在塔筒表面，有效的控制涡的分离位置，从而达到将整个原始的规律流场破坏的效果。
3.根据现有的塔架吊装工艺，在吊装过程中，需要对其上1/3的位置缠绕扰流条。
4.现有技术中还没有较好的方法对涡激振动进行检测，同时不能够对涡激振动抑制装置的效果进行监测。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于无线电测距的涡激振动监测系统及安装方法，以解决现有技术中无法准确的对涡激振动抑制装置的效果进行监测的问题。
6.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：
7.一方面，本发明提供一种基于无线电测距的涡激振动监测系统，包括：风力发电机、无线电发射装置和无线电接收装置；风力发电机顶部同一高度间隔90
°
设有四个无线电发射装置；与风力发电机塔底高度相同处设置两个无线电接收装置。
8.进一步的，所述无线电发射装置距风力发电机塔底的高度为50-100米。
9.进一步的，两个无线电接收装置间的角度为89
°
～91
°
。
10.进一步的，所述风力发电机由多节塔筒构成，所述无线电发射装置设于风力发电机最高一节塔筒处。
11.进一步的，还包括防风装置，防风装置呈梯形设于无线电接收装置外侧，用于防止由于大风导致的无线电接收装置抖动。
12.进一步的，所述风力发电机组的塔底设有一套风力发电机组数据采集器，用于记录风力发电机组塔筒的晃动幅度以及工况数据。
13.进一步的，风力发电机塔底处还设有无线电发射标定装置，用于通过gps获得无线电发射标定装置与无线电接收装置的距离。
14.另一方面，一种基于无线电测距的涡激振动监测系统的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
15.步骤1：安装塔筒，先对风力发电机由下至上吊装塔筒，在最高一节塔筒处间隔90
°
设置四个无线电发射装置；机舱准备吊装时，与风力发电机塔底高度相同处设置两个无线
电接收装置；在无线电接收装置处设置防风装置；
16.步骤2：在塔筒底部设置一套风力发电机组数据采集器；与无线电接收装置位置相同处设置无线电发射标定装置；
17.步骤3：吊装开始后，开启两台无线电接收装置以及塔筒上的无线电发射装置，进行无线电测距。
18.进一步的，所述步骤3还包括以下步骤：
19.塔筒顶部无线电发射装置和无线电接收装置的水平距离：
[0020][0021]
其中：
[0022]d水平
为无线电发射装置与无线电接收装置的水平距离；
[0023]
h为无线电发射装置的高度；
[0024]
d1为通过无线电接收装置测得的无线电发射装置和无线电接收装置的距离。
[0025]
进一步的，所述步骤3中，无线电接收装置测得的无线电发射装置和无线电接收装置的距离d1通过以下公式获得：
[0026]
r＝α
×d12
[0027]
其中：
[0028]
r为无线电接收装置接收到无线电发射装置发射信号的信号强度；
[0029]
d1为无线电发射装置与无线电接收装置的距离；
[0030]
α为标定模型系数。
[0031]
本发明至少具有以下有益效果：
[0032]
1、本发明通过监测无线电发射装置与无线电接收装置的水平距离来验证涡激振动抑制装置的有效性。
[0033]
2、本发明通过风力发电机组数据采集器采集风力发电机组的工况数据，测算涡激振动发生时的塔筒高度，避免该高度进行吊装，从而减少涡激振动发生的概率，避免由于涡激振动造成的吊装延时，减少吊装费用。同时通过该系统可以预防涡激振动对于机组的伤害。
[0034]
3、本发明使用无线电测距手段监测涡激振动的发生，具备监测准确，实时性好等优点。
附图说明
[0035]
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0036]
图1为本发明的安装示意图。
[0037]
附图标记：1、塔筒；2、无线电发射装置；3、无线电接收装置。
具体实施方式
[0038]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0039]
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
[0040]
实施例1
[0041]
如图1所示，本发明提供一种基于无线电测距的涡激振动监测系统，包括风力发电机、无线电发射装置2和无线电接收装置3；风力发电机顶部同一高度间隔90
°
设有四个无线电发射装置2；与风力发电机塔底高度相同处设置两个无线电接收装置3。
[0042]
无线电发射装置2距风力发电机塔底的高度为50-100米。
[0043]
两个无线电接收装置3间的角度为89
°
～91
°
。
[0044]
风力发电机由多节塔筒1构成；无线电发射装置2设于风力发电机最高一节塔筒1处。
[0045]
还包括防风装置，防风装置呈梯形设于无线电接收装置3外侧，对无线电接收装置3进行三面保护；用于防止由于大风导致的无线电接收装置3抖动，使无线电接收装置3在风力较大的情况也能保持稳定。
[0046]
风力发电机组的塔底设有一套风力发电机组数据采集器，用于记录风力发电机组塔筒的晃动幅度以及工况数据。
[0047]
风力发电机塔底处还设有无线电发射标定装置，用于通过gps获得无线电发射标定装置与无线电接收装置3的距离。
[0048]
实施例2
[0049]
本发明提供一种基于无线电测距的涡激振动监测系统的安装方法，包括以下步骤：
[0050]
步骤1：安装塔筒1，先对风力发电机由下至上吊装塔筒1，在最高一节塔筒1处间隔90
°
设置四个无线电发射装置2；机舱准备吊装时，与风力发电机塔底高度相同处设置两个无线电接收装置3；在无线电接收装置3处设置防风装置；
[0051]
步骤2：在塔筒底部设置一套风力发电机组数据采集器；与无线电接收装置3位置相同处设置无线电发射标定装置；
[0052]
步骤3：吊装开始后，开启两台无线电接收装置3以及塔筒上的无线电发射装置2，进行无线电测距。
[0053]
塔筒顶部无线电发射装置2和无线电接收装置3的水平距离。
[0054][0055]
其中：
[0056]d水平
为无线电发射装置2与无线电接收装置3的水平距离；
[0057]
h为无线电发射装置2的高度；
[0058]
d1为通过无线电接收装置3测得的无线电发射装置2和无线电接收装置3的距离。
[0059]
无线电测距采用rssi(received signal strength indicator，接收信号强度指示)技术。rssi技术主要是根据节点接收到的信号强度值，通过传播信号的标定模型系数，直接转换成其距离值。在自由空间中，rssi值与d
12
(无线电接收装置3与无线电发射装置2之
间的距离)成比例减少。
[0060]
r≡α
×d12
[0061]
其中：
[0062]
r为无线电接收装置3接收到无线电发射装置2发射信号的信号强度；
[0063]
d1为无线电发射装置2与无线电接收装置3的距离；
[0064]
α为标定模型系数。
[0065]
通过r评估涡激振动抑制装置的效果；标定模型系数受多径效应使得到达信号接收设备的频率值是由多种不同振幅、不同相位的干扰波与原来所发射的信号进行的重构的信号频率，从而造成了频率选择性衰落，即所测rssi值的误差。其次影响接收的rssi的是阴影效应，即当消除环境中的频率选择性衰落后，rssi值因信号传播过程中，遇到障碍物而产生误差。另一种影响rssi产生误差的原因在于传播新号在路径上的损失。所测量的rssi值是接收信号设备与发射信号电池型号的不同，使得接受到的频率也有差异。
[0066]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。