一种用于风力发电机组的风向标校准装置和方法与流程

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种用于风力发电机组的风向标校准装置和方法。

背景技术：

风力发电机组的风向标安装于机舱顶部，用于测量风向与风机主轴的水平投影的偏角。风向标安装时，要求风向标的N-S连线的水平投影与风机主轴的水平投影平行，否则风向标的读数就不能反应风机主轴与风向的偏离角度，影响风机的发电量并导致风机受到额外的载荷。

目前通常使用的风向标校准方法是用安装在风向标安装座上的激光发射器发射激光到机舱上表面，转动风向标的安装座调整角度使光点移动到选定的靶点，即靶点到风机主轴的水平距离等于激光发射器到风机主轴的水平距离，达到校准风向标的目的。

然而，上述方法需要选定靶点，还需要测量靶点到风机主轴的水平距离，以及激光发射器到风机主轴的水平距离，这需要知道风机主轴的位置，很多风力发电机组的机舱上表面并非平面，确定风机主轴的位置和选定靶点并测量水平距离并不容易。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种校准简单的用于风力发电机组的风向标校准装置和方法。

根据本发明的一方面，本发明提供一种用于风力发电机组的风向标校准装置，其包括风向标，还包括风向标夹具和方位传感器，所述风向标夹具安装在风向标的安装座上并且可绕风向标的旋转轴转动，所述风向标夹具靠风向标一侧设有Y形槽，风向标的舵面固定于Y形槽下部直槽内并且使风向标的舵面与风向标的N-S连线重合，所述方位传感器外形为圆柱体或棱柱体，所述方位传感器设置在Y形槽上部V槽内，此时方位传感器的轴线的水平投影与所述风向标的N-S连线的水平投影平行，所述方位传感器用于在采集点采集风机主轴的方向并记录从采集点移动到Y形槽的过程中方位传感器的角位移，所述采集点为位于方向平行于风机主轴方向的轴线上或槽上或边线上；所述方位传感器内部有三轴陀螺仪，用于获取所述方位传感器在移动过程中的角位移，所述方位传感器内部还有三轴加速度计，用于获取所述方位传感器从采集点移动到Y形槽的过程中以自身轴线为中心转动的角位移。

进一步地，所述三轴加速度计和所述三轴陀螺仪各有一轴与所述方位传感器的轴线重合或平行。

进一步地，所述三轴加速度计的其余两轴和所述三轴陀螺仪的其余两轴对应平行。

进一步地，所述方位传感器内部有寄存单元，用于寄存所述方位传感器在移动过程中所述三轴加速度计和所述三轴陀螺仪获取的数据。

进一步地，所述方位传感器内部设有计算单元，用于根据所述三轴加速度计和所述三轴陀螺仪获取的数据，计算出所述方位传感器在移动始末轴线的水平投影方向的改变量，此改变量即为风向标的待调整角度，并在随后调整风向标的过程中实时计算出剩余待调整角度。

进一步地，所述方位传感器还有显示单元，用于显示所述计算单元计算的结果。

进一步地，所述采集点为位于风力发电机组上任一水平投影平行于风机主轴水平投影的轴线上或边线上或槽上。

根据本发明的又一方面，本发明提供一种用于风力发电机组的风向标校准方法，其包括以下步骤：

步骤1、将风向标夹具安装在风向标的安装座上，风向标的舵面固定于Y形槽下部直槽内并且使风向标的舵面与风向标的N-S连线重合，此时风向标的读数为0°；

步骤2、 将方位传感器放置在采集点采集风力发电机组主轴的方位矢量作为第一方位矢量并寄存在寄存单元内，所述采集点为位于方向平行于风机主轴方向的轴线上或槽上或边线上；

步骤3、将方位传感器移动到风向标夹具的Y形槽上部的V槽内，此时方位传感器的轴线的水平投影与所述风向标的N-S连线的水平投影平行，方位传感器获取风向标N-S连线的方位矢量作为第二方位矢量；

步骤4、方位传感器计算并显示出第二方位矢量的水平投影与第一方位矢量的水平投影所夹的角度作为风向标的待调整角度；

步骤5、将风向标的安装座旋转待调整角度即可。

进一步地，所述采集点为位于风力发电机组上任一水平投影平行于风机主轴水平投影的轴线上或边线上或槽上。

进一步地，在转动所述风向标安装座的过程中方位传感器实时计算并显示剩余待调整角度。

本发明的有益技术效果是，风向标夹具使风向标的舵面与N-S连线重合，并且风向标夹具上设有Y形槽可以安放方位传感器，从而方位传感器可以获取N-S连线的方位矢量，与在采集点获取的风力发电机组主轴的方位矢量进行比较后，方位传感器计算出N-S连线与主轴在水平面上的偏离角度，根据此偏离角度校准风向标即可。采用本发明的方法测量简单，只需要获取主轴的方向而不需要获取风机主轴的位置，并且不需要选定靶点和测量靶点到风机主轴的水平距离。

附图说明

图1是本发明实施例风向标校准装置结构示意图；

图2是本发明实施例风向标校准方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步说明。

参照附图1，本发明提供一种用于风力发电机组的风向标校准装置，其包括风向标，还包括风向标夹具2和方位传感器1，所述风向标夹具2安装在风向标的安装座3上并且可绕风向标的旋转轴转动，所述风向标夹具2靠风向标一侧设有Y形槽4，风向标的舵面6固定于Y形槽4下部直槽内并且使风向标的舵面6与风向标的N-S连线5重合，所述方位传感器1外形为圆柱体，所述方位传感器1设置在Y形槽4上部V槽内，此时方位传感器1的轴线的水平投影与所述风向标的N-S连线5的水平投影平行，所述方位传感器1用于在采集点采集风机主轴的方向并记录从采集点移动到Y形槽4的过程中方位传感器1的角位移，所述采集点为位于方向平行于风机主轴方向的轴线上。所述方位传感器1内部有三轴陀螺仪，用于获取所述方位传感器1在移动过程中的角位移，所述方位传感器1内部还有三轴加速度计，用于获取所述方位传感器1从采集点移动到Y形槽4的过程中以自身轴线为中心转动的角位移， 所述三轴加速度计和所述三轴陀螺仪各有一轴与所述方位传感器1的轴线重合或平行，所述三轴加速度计的其余两轴和所述三轴陀螺仪的其余两轴对应平行。所述方位传感器1内部有寄存单元，用于寄存所述方位传感器1在移动过程中所述三轴加速度计和所述三轴陀螺仪获取的数据，所述方位传感器1内部有计算单元，用于根据所述三轴加速度计和所述三轴陀螺仪获取的数据，计算出所述方位传感器1在移动始末轴线的水平投影方向的改变量，此改变量即为风向标的待调整角度，并在随后调整风向标的过程中实时计算出剩余待调整角度，所述方位传感器1还有显示单元，用于显示所述计算单元计算的结果。

本发明实施例所述的风向标夹具2上的Y形槽4，用于夹住风向标的舵面6，使风向标的舵面6与风向标的N-S连线5重合并固定，此时风向标的读数为0°。

参照附图2，本发明实施例还提供一种用于风力发电机组的风向标校准方法，其包括以下步骤：

步骤1、将风向标夹具2安装在风向标的安装座3上，风向标的舵面6固定于Y形槽4下部直槽内并且使风向标的舵面6与风向标的N-S连线5重合，此时风向标的读数为0°；

步骤2、 将方位传感器1放置在采集点采集风力发电机组主轴的方位矢量作为第一方位矢量并寄存在寄存单元内，所述采集点为位于方向平行于风机主轴方向的轴线上；

步骤3、将方位传感器1移动到风向标夹具2的Y形槽4上部的V槽内，此时方位传感器1的轴线的水平投影与所述风向标的N-S连线5的水平投影平行，方位传感器1获取风向标的N-S连线5的方位矢量作为第二方位矢量；

步骤4、方位传感器1计算并显示出第二方位矢量的水平投影与第一方位矢量的水平投影所夹的角度作为风向标的待调整角度；

步骤5、将风向标的安装座3旋转待调整角度即可，在转动所述风向标的安装座3的过程中方位传感器1实时计算并显示剩余待调整角度。。

本发明实施例中的风向标夹具2使风向标的舵面6与风向标的N-S连线5重合，并且风向标夹具2上设有Y形槽4可以安放方位传感器1，从而方位传感器1可以获取风向标的N-S连线5的方位矢量，与在采集点获取的风力发电机组主轴的方位矢量进行比较后，方位传感器1计算出风向标的N-S连线5与主轴在水平面上的偏离角度，根据此偏离角度校准风向标即可。采用本发明的方法测量简单，只需要获取主轴的方向而不需要获取风机主轴的位置，并且不需要选定靶点和测量靶点到风机主轴的水平距离。

以上只是本发明的一种实施方式，一个优选示范例。本发明申请请求保护的范围并不只限于所述实施方式。凡与本实施例等效的技术方案均属于本发明的保护范围。