叶片扫塔防治及净空监测技术应用

叶片扫塔防治及净空监测技术应用2024年4月28日目

录背景与挑战发展趋势解决方案12301背景与挑战背景与挑战行业趋势技术方向风险隐患•

更低的成本•

轻量化叶片•

超长柔性叶片•

叶片质量隐患•

更好的发电性能•

扫塔风险大•

恶劣工况适应性差扫塔事故发生随机、叶片易损伤发电量损失大：减少无意义的净空控制风场环境、气候多变存量、新增机组数量多数据有效性高于95%可适应各种雨雪雾沙尘、陆上海上等气候地形性价比高、安装便捷维护简单、预警可靠精度越高电量损失越小©HNCERI2020.AllRightsReserved背景与挑战①

大叶片、高塔架风力发电机组在运行过程中，由于柔性塔架及叶片轻量化设计，叶片与塔架易出现动态净空距离小于机组设计的最小净空距离。②

如果发生叶片扫塔，轻则需要更换叶片，重则出现倒塔事件，将会造成很大的成本损失和发电量的损失。塔架净空监测尤为重要。③

通过机组变桨控制进行净空保护会带来比较大的发电量损失。©HNCERI2020.AllRightsReserved背景与挑战最高©HNCERI2020.AllRightsReserved02发展趋势发展趋势工业化信息化数字化智能化计算机仿真分析大部分故障预警风电场智慧运维大数据技术降工业4.0本人工智能全生命周期的风电场能源管理系统以数字化方式实现风电在能源消耗革命进程中的历史使命人工智能新型传感物联网技术©HNCERI2020.AllRightsReserved发展趋势©HNCERI2020.AllRightsReserved03解决方案userid:656793,docid:161519,date:2024-06-02,叶片净空监测叶片净空监测采用机器视觉技术、毫米波技术，通过安装在机舱底部的摄像头或毫米波雷达，实现叶尖与塔筒距离的实时监测。可以根据需要设置报警阈值，当净空距离超过报警值时，该系统会通过主控进行机组控制。通过机组主动控制避免扫塔事故的发生，同时可以减少由于机组过保护造成的发电量损失©HNCERI2020.AllRightsReserved叶片净空监测净空监测机组防扫塔系统通过毫米波雷达获取目标叶片的准确距离结合系统安装的位置以及机组的几何位置信息，从而得到叶片前端相对于机舱塔筒的距离。假设以5米作为紧急停机阈值，机组净空可在1/3周期内提升提空距离5米以上，可充分保障机组运行安全。©HNCERI2020.AllRightsReserved叶片净空监测叶片健康状态预测发电性能提升监控系统

主控逻辑发电量损

保护发电无净空保

监控系统净

主控逻辑保风况护净空值空值护净空值失量损失净空-工况数据5.655135.77007DLC12DLC13DLC14DLC15DLC21DLC22DLC23DLC24DLC41DLC42DLC515.220724.281993.9492透视图4.575574.033924.805664.882343.070846.153086.146966.760675.700627.352914.742515.347185.182873.880663.42813.930473.864483.335995.402235.841636.760635.697957.35623损失0.07%损失5-10%5.448646.397368.087765.768737.84432三只叶片气动不平衡关系当叶片出现结构性损失时会出现叶片净空变化数据突变，从而实现提前预警通过提升桨距角、提前变桨进行净空保护会带来很大的发电量损失。©HNCERI2020.AllRightsReserved叶片净空监测激光雷达方案通常用单线、三线激光，以固定角度向下照射叶片弯曲时，依次截断L1-L2-L3，根据测距距离及载荷反演计算净空根据测距置信度和激光返回距离输出净空值©HNCERI2020.AllRightsReserved叶片净空监测计算机视觉方案实时控制与预警保护机组安全获取机组运行图像中央监控平台危险数据分析边缘计算实时计算净空距离高清摄像头+补光设备+边缘计算终端通过图像识别算法实时计算净空距离净空距离输入主控控制机组并当出现危险净空时保存视频©HNCERI2020.AllRightsReserved叶片净空监测微波雷达/毫米波方案二维成像多普勒图净空-风速-功率图毫米波雷达以大广角向下照射，当叶片进行雷达波束范围后实时追踪叶尖位置通过DSP和FPGA进行信号处理计算净空距离后输入至主控PLC©HNCERI2020.AllRightsReserved叶片净空监测微波雷达/毫米波方案雷达测量转速（红色）与主控提供的转速匹配图可对叶尖的距离实现真实测量，准确捕捉叶尖的位置雨雪雾等特殊天气均可实现净空值的稳定测量©HNCERI2020.AllRight