產(chǎn)品概述

   雷視凈空系統(tǒng)集成機(jī)器視覺和毫米波測量技術(shù)，用于監(jiān)測全天候風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架凈空距離的系統(tǒng)，包含設(shè)備與上位機(jī)軟件?？梢詫?shí)時(shí)監(jiān)測到風(fēng)機(jī)塔架凈空距離，以及變化趨勢?？梢愿鶕?jù)客戶的要求設(shè)置報(bào)警閾值，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)電場風(fēng)機(jī)凈空較低時(shí)進(jìn)行預(yù)警、顯示和歷史數(shù)據(jù)存儲，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測被測機(jī)組葉片塔架凈空的運(yùn)行狀態(tài)變化趨勢，該系統(tǒng)會通過主控進(jìn)行機(jī)組控制。

系統(tǒng)原理

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組凈空系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)葉片凈空的實(shí)時(shí)測量，視頻和毫米波監(jiān)測融合技術(shù)可以滿足白天、夜間、常規(guī)天氣監(jiān)測，視頻凈空可以適應(yīng)雨天監(jiān)測，毫米波凈空可以滿足霧天凈空監(jiān)測，工況適應(yīng)性能達(dá)到98%工況覆蓋率，凈空系統(tǒng)可以穩(wěn)定實(shí)時(shí)輸出凈空值給主控實(shí)時(shí)保護(hù)風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。

大霧并且同時(shí)伴有大雨特殊天氣該系統(tǒng)無法正常監(jiān)測凈空，會輸出天氣識別特征值給主控，主控系統(tǒng)可以根據(jù)天氣模式采用安全槳距角限功率運(yùn)行。

視頻監(jiān)控通過高清無畸變相機(jī)采集葉片運(yùn)行畫面，輔以補(bǔ)光燈實(shí)現(xiàn)夜晚環(huán)境圖像采集，并通過屏蔽網(wǎng)線將圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到凈空主機(jī)中。該系統(tǒng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，對圖像進(jìn)行解析，計(jì)算葉片凈空值。

毫米波雷達(dá)采用頻段為80GHz，調(diào)制波形為調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）雷達(dá)。主體安裝于機(jī)艙尾部（根據(jù)實(shí)際風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙內(nèi)作業(yè)空間來確立），通過毫米波雷達(dá)主機(jī)發(fā)射錐形電磁波，實(shí)時(shí)監(jiān)測風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)過程中葉片周期性經(jīng)過該錐形區(qū)域時(shí)形成的葉片目標(biāo)點(diǎn)，輸出葉片相對毫米波雷達(dá)的坐標(biāo)位置信息。進(jìn)一步通過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，計(jì)算葉片與塔筒間實(shí)時(shí)距離，即葉片實(shí)時(shí)凈空，視頻監(jiān)測凈空值與毫米波監(jiān)測凈空值進(jìn)行融合計(jì)算后將計(jì)算凈空值實(shí)時(shí)傳遞到風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，主控系統(tǒng)根據(jù)凈空監(jiān)測標(biāo)志位選用凈空值，通過變槳或停機(jī)等手段實(shí)現(xiàn)小凈空（實(shí)際凈空小于設(shè)計(jì)最小凈空）保護(hù)，以預(yù)防葉片掃塔事故發(fā)生，保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行。

其整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：

圖1凈空監(jiān)測系統(tǒng)示意圖

雷視融合凈空監(jiān)測案例

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝凈空監(jiān)測系統(tǒng)后，可實(shí)時(shí)查看風(fēng)機(jī)視頻畫面、毫米波雷達(dá) 點(diǎn)云畫面、以及凈空時(shí)序波動變化。

 圖2某風(fēng)電場雷視融合案例

小凈空案例

        某風(fēng)電場安裝凈空監(jiān)測系統(tǒng)后，機(jī)組在小凈空（實(shí)際凈空小于設(shè)計(jì)凈空）時(shí) 能夠及時(shí)做出停機(jī)保護(hù)，避免機(jī)組出現(xiàn)葉片掃塔事故。小凈空時(shí)的視頻畫面、葉 尖運(yùn)動軌跡、毫米波點(diǎn)云成像畫面、轉(zhuǎn)速凈空時(shí)序變化如下圖所示，視頻凈空為 3.57m，毫米波凈空為 3.70m，觸發(fā)凈空小于 4m 收槳保護(hù)停機(jī)，有效保障了機(jī)組 安全。

圖表 3塔架凈空觸發(fā)預(yù)警停機(jī)案例

       在危險(xiǎn)凈空觸發(fā)后到機(jī)組停機(jī)過程中，雷達(dá)監(jiān)測葉片點(diǎn)云及計(jì)算凈空如下圖 所示，第一張圖葉片凈空 370cm，觸發(fā)凈空小于 4m 收槳保護(hù)停機(jī)，第二張圖葉 片凈空 856cm，機(jī)組已經(jīng)開始收槳停機(jī)，第三張圖葉片凈空 2077cm，機(jī)組不斷收 槳、執(zhí)行停機(jī)動作， 第四張圖，機(jī)組完成收槳并停機(jī)，葉片后緣朝向塔筒，此時(shí) 葉尖已經(jīng)遠(yuǎn)離塔筒，有效保障了機(jī)組安全

圖表 4塔架凈空觸發(fā)預(yù)警到停機(jī)過程點(diǎn)云效果