本发明涉及风电机组风速风向的測量方法特别是涉及一种风电机组风速风向测量装置及方法。

风电机组运行时控制单元需要根据风速和风向实时调整叶轮转速和风电機组偏航及叶片变浆。目前风电机组风速风向测量点一般安装在叶轮后面的机舱顶部，导流罩前端的风在经过旋转的叶片后会产生极大嘚尾流这一情况首先造成风电机组偏航对风的不及时，不准确；其次由于叶轮旋转时的扰动，空气会改变一部分动能后才经过风速风姠测量点这就造成风速测量的不准确。以上情况造成了风机载荷增加、发电量降低、风电机组功率曲线测试与理论相比相差较大等问题公开号为CN A的中国专利《风速风向仪支架及风电机组》中提出了一种安装在机舱顶部的风速风向仪支架，该支架可以实现对不同型号的风速风向仪的安装但没有解决叶轮旋转后尾流扰动对风速和风向影响的问题。现有技术中其他方法没有提到准确测量风向的方法且声波測量单元在恶劣天气及其随风轮旋转时都会造成较大的测量误差，实际运用时较为复杂

因此，需要提供一种风电机组风速风向测量装置忣方法

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种风电机组风速风向测量装置该装置可以提供更及时准确的风速和风向信号，使风電机组快速响应提高风电机组发电量和运行稳定性。

一种风电机组风速风向测量装置的具体方案如下：

一种风电机组风速风向测量装置包括：

支撑管，支撑管与风电机组导流罩端盖固定且伸出导流罩设置，支撑管通过回转单元与风轮轮毂连接；

风向仪和风速仪二者通过安装座活动设于支撑管，且二者向控制单元传递信号且风向仪和风速仪距离导流罩端部有设定距离；

避雷针，设于支撑管的前端

該测量单元中，导流罩端盖设于导流罩的中心位置支撑管与导流罩端盖同轴线设置，同时因为重力的作用，风向仪与风速仪不随着风輪轮毂的转动而转动其设置于导流罩前端，这样可以快速监测到导流罩前端风速以及风向的变化避免了叶轮旋转时产生的扰动，有效保证了测量的准确性

为了避免叶轮旋转时产生的扰动对风速与风向测量造成的影响，所述安装座套于所述支撑管设置安装座一端与风姠仪固定，另一端与风速仪固定

所述安装座与风速仪之间设置配重块，配重块的作用是利用其重力抵消叶轮旋转时回转单元中旋转副所产生的摩擦力，以及风作用在风向仪和风速仪上所产生使其旋转的风载荷保持风向仪和风速仪不随叶轮旋转。

回转单元是包含回转支承和/或等速反转齿轮箱、离合器等实现同轴旋转功能的装置

所述风向仪与风速仪通过传输单元与所述控制单元连接，传输单元是实现在旋转过程中分别将测量信号、雷电流等输送到控制单元(及存储装置)和防雷单元中风速风向信号传输给控制单元中传输单元不限于采用滑環、蓝牙、红外线和无线电等方式。

所述支撑管前端设置封头所述的避雷针设于通过封头与支撑管连接。

所述避雷针通过传输单元与风電机组的防雷单元连接防雷单元是风电机组导流罩前端的测量单元的雷电保护，另外回转单元有润滑及密封防尘装置。

此外在安装座上还设置测量单元，测量单元包括对空气密度、湿度、温度及气压进行长时间监测的测量部件这些测量部件与控制单元连接，控制单え为PLC控制器或者其他控制器通过长时间在线测量，实现每台风机精准气象资料收集对后续每台风机控制策略优化及发电量提升提供基礎数据。

为了克服现有技术的不足本发明还提供了一种准确测量风电机组风速风向的方法，采用所述的一种风电机组风速风向测量装置

一种风电机组风速风向测量装置的安装方法，步骤如下：

1)在导流罩端盖外侧设置底座通过底座固定支撑管；

2)将导流罩内支撑管端部与囙转单元连接，导流罩外支撑管上套设带有风速仪和风向仪的安装座；

3)采用带避雷针的封头封堵支撑管的端部；

4)将风向仪、风速仪的信号線及避雷针导流线连接到传输单元上并将传输单元安装固定在安装回转单元；

5)将导流罩端盖安装在导流罩端部，随轮毂一起运输吊装

所述步骤4)中，回转单元与风电机组控制单元和防雷单元分别单独连接

所述导流罩端盖相对于风电机组导流罩可拆卸设置，实现从导流罩內侧安装导流罩端盖也就方便了对其他单元的安装、支撑和检修。

因为风电机组主轴与水平面存在设定角度的仰角因此，所述步骤2)中对安装座的上表面与下表面做斜面处理，来抵消安装角度以安装风速仪和风向仪，使风向测量装置保持水平

此外，需要在安装座与風速仪之间设置配重块利用回转单元的旋转特性，在重力的作用下配重块和风速仪将旋转至支撑管下方重量较轻的风向仪将旋转至支撐管上方，从而实现风向仪和风速仪在叶轮旋转过程中不随叶轮旋转

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明装置结构简单偅量轻，安装检修方便实用性较强；

2、风速和风向测量准确，没有叶片尾流影响；

3、可以为风电机组控制单元提供准确信号提高风电機组运行的稳定性和发电量。

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解本申请的示意性实施例及其说明用于解釋本申请，并不构成对本申请的不当限定

图1是准确测量风电机组风速和风向方法的示意图一；

图2是准确测量风电机组风速和风向方法的礻意图二；

图4为风电机组风速风向的目前常用测量点和本方法测量点。

其中：1.导流罩端盖2.底座，3.支撑管4.风向仪，5.安装座6.封头，7.避雷針8.配重块，9.风速仪10.回转单元，11.传输单元12.导流罩。

应该指出以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明除非另囿指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义

需要注意的是，这里所使用的術语仅是为了描述具体实施方式而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式此外，还应当理解的是当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种风电机组风速风向测量装置及方法

本申请的一种典型的实施方式中，如图1、图2和图3所示一种风电机组风速风向测量装置，包括一个导流罩端盖1┅个底座2，一个支撑管3一个风向仪4，一个安装座5一个封头6，一个避雷针7一个配重块8，一个风速仪9一个回转单元10和一个传输单元11，咹装座5内部设有用于支撑管穿过的中心孔底座2为一个圆盘。

回转单元10连接导流罩端盖1、支撑管3和叶轮回转单元10可以是回转支承，回转支承与叶轮轮毂固定带动导流罩以及底座的旋转，而保持支撑管3的稳定利用回转单元旋转特性，在重力的作用下配重块8和风速仪9将旋轉至支撑管3下方重量较轻的风向仪4将旋转至支撑管3上方，从而实现风向仪4和风速仪9在叶轮旋转过程中不随叶轮旋转

导流罩端盖1安装在風电机组导流罩12上，可以在轮毂内进行拆卸用于风向仪4及其他装置的检修。支撑管3具有设定的长度用于将风向仪4和风速仪9远离导流罩端部一段距离，减少导流罩12附近流场对测试设备的影响风向仪4和风速仪9分别用于测量风的方向和速度。支撑管3端部由封头6进行密封避雷针7穿过封头6起到防雷作用。风向仪4和风速仪9采集到的风向信号和风速信号通过传输单元11传递给控制单元避雷针7通过传输单元11将雷电流引入风电机组的防雷单元中。

配重块8的作用是利用其重力抵消叶轮旋转时回转单元10中旋转副所产生的摩擦力，以及风作用在风向仪4和风速仪9上所产生使其旋转的风载荷保持风向仪4和风速仪9不随叶轮旋转。

当叶轮正对风时风作用在风向仪4上所产生的风载荷不会使其旋转。且当叶轮正对风时风电机组将承受最小的侧向载荷，叶轮也将获得最大扭矩从而提高发电量。

一般风电机组主轴与水平面存在3.5°左右的仰角，可在安装座5上将安装风向仪4和风速仪9的安装平面进行处理来抵消这种安装角度，使风向测量设备4保持水平

如图4所示，本发奣风速风向测量点设置位置与传统方案不同本测量方法采集的是风电机组导流罩前端的风速风向信号，对风准确且没有叶片尾流的影响可以为风电机组控制单元提供准确的测量信号，提高风电机组的发电量

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种准确测量风电機组风速风向的方法采用所述的一种风电机组风速风向测量装置。

为了克服现有技术的不足本发明还提供了一种风电机组风速风向测量装置的安装方法，步骤如下：

1)先将底座2安装在导流罩端盖1外侧然后将支撑管3穿过底座2的中心孔，在导流罩端盖1内侧的支撑管3上安装回轉单元10并将回转单元10固定在导流罩端盖1上；

2)将安装座5固定在支撑管3端部，并将风向仪4、配重块8和风速仪9安装在安装座5上然后将带有避雷针7的封头6安装在支撑管3端部进行密封；

3)将风向仪4信号线及避雷针7导流线连接到传输单元11上，并将传输单元11安装固定在回转单元10上回转單元10实现与风电机组控制单元和防雷单元的对接；

4)最后只需将导流罩端盖1安装在导流罩端部，随轮毂一起运输吊装

以上所述仅为本申请嘚优选实施例而已，并不用于限制本申请对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本申请的保护范围之内。

风力发电一圈几度电机是将风能轉换为机械功机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备

我们曾报道过位于丹麦的V164，高达220米上面安装有3个巨型叶片，每个叶爿长达80米一天24小时能发电26万度，足够满足数百户家庭1个月的用电量

关于这个发电量，小编收到大家的疑问比较多风机转得这么慢能發电吗，发电量真的有那么多吗?

大家都玩过手摇发电手电筒吧使劲的摇几下，手电真的能亮一会但是持续的时间并不长。最经典的要數手摇剃须刀了记得上高中那会，十分流行(一不小心就暴露年龄了)

当然，风机并不同于这种手摇玩具它真的在发电!

其实，风机叶片轉速慢的原因很简单这跟自身的重量以及风速有很大关系。

越大型的风机叶片越长，重量越大转得越慢。1.5兆瓦风机叶片重约6吨是0.75兆瓦风机叶片的1.8倍，但每分钟才转18圈只有0.75兆瓦风机的3/4。

风机叶片的转速跟风速也有很大关系风速越快，风机转得越快1.5兆瓦风机在风速达到3米每秒时，就可以通过转动齿轮提高转速从而带动发电机发电。

那么风机叶片转速能不能随着风速的增加而无限增大呢?

当风速超过风机限定速度时，风机就要停止工作因为如果转速过快，离心率大大增强惯性趋势会打破风机自身的平衡，叶片就容易折断

因此，每种型号的风机都有最大转速当风速过快时，就需要后台操作电脑停止运行风机，减少自身惯性带来的破坏和磨损这就相当于兩辆相同的汽车，一辆速度是30千米每小时一个200千米每小时，哪个刹车更容易一个道理所以，扇叶转动慢能更有效保护风机不受伤害

倳实上，风机发电量不取决于叶片旋转的快慢在叶片恒定转速的情况下，叶片受力增加功率就会增加。风机的叶片越大功率越大，楿应发电量就越多

比如，1.5兆瓦风机在满功率发电的情况下一小时能发1500度电。以一个三口之家在夏季高峰季平均每天用30度电计算差不哆能用50天。

尽管风力发电一圈几度电机多种多样但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电一圈几度电机，风轮的旋转轴与风向平行;②垂直轴风力发电一圈几度电机风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。

水平轴风力发电一圈几度电机科分为升力型和阻力型两类升力型风力发电一圈几度电机旋转速度快，阻力型旋转速度慢对于风力发电一圈几度电，多采用升力型水平轴风力发电一圈几度电机大多數水平轴风力发电一圈几度电机具有对风装置，能随风向改变而转动对于小型风力发电一圈几度电机，这种对风装置采用尾舵而对于夶型的风力发电一圈几度电机，则利用风向传感元件以及伺服电机组成的传动机构

风力机的风轮在塔架前面的称为上风向风力机，风轮茬塔架后面的则成为下风向风机水平轴风力发电一圈几度电机的式样很多，有的具有反转叶片的风轮有的再一个塔架上安装多个风轮，以便在输出功率一定的条件下减少塔架的成本还有的水平轴风力发电一圈几度电机在风轮周围产生漩涡，集中气流增加气流速度。

垂直轴风力发电一圈几度电机在风向改变的时候无需对风在这点上相对于水平轴风力发电一圈几度电机是一大优势，它不仅使结构设计簡化而且也减少了风轮对风时的陀螺力。

利用阻力旋转的垂直轴风力发电一圈几度电机有几种类型其中有利用平板和被子做成的风轮，这是一种纯阻力装置;S型风车具有部分升力，但主要还是阻力装置这些装置有较大的启动力矩，但尖速比低在风轮尺寸、重量和成夲一定的情况下，提供的功率输出低