本发明涉及风力发电，具体涉及一种基于塔筒振动的叶片转速控制系统及方法。
背景技术：
1、我国风电产业随着装机容量的快速上升及存量机组运行时间的积累，风力发电机组暴露出很多问题。风电多位于地势条件复杂的地区，加上严酷的外界自然环境作用。一些极端的自然现象(如雨雪、台风等)以及煤矿开采、工程施工、人为破坏、工程质量不合格，塔筒疲劳损伤等原因造成塔体倾斜、形变和基础不规则沉降的情况时有发生。风力发电机组塔筒支撑机舱和风轮，本身还承受自身的重力、风的推力、扭力等复杂多变的负荷。塔筒会有一定程度幅度的摇摆和扭曲等弹性变形。在运行过程中不断的的摆动将导致塔体结构加速疲劳，产生安全隐患。塔筒的疲劳损伤和多变的载荷会降低塔筒的固有频率，当塔筒频率和接近叶轮转频时，会使风力发电机产生共振，严重影响风风力发电机组性能，甚者会引起塔筒倾覆，造成巨大经济损失，机组载荷的变化及异常，可以集中体现在塔筒载荷的变化上，叶片在旋转运行过程中，其与风摩擦产生频率的变化与叶片产生的噪音频率相关。因此通过监测塔筒载荷变化、塔筒振动情况以及叶片产生的噪音频率等即可对整个机组的载荷变化以及叶片的状态进行监测，因此本发明提供一种基于塔筒振动的叶片转速控制系统及方法。针对现有技术存在以下问题：
2、1、现有的基于塔筒振动的叶片转速控制系统及方法,风机塔筒运行环境千差万别，不便于对风电机组叶片与塔筒的进行有效的监测与控制，风电机组叶片叶尖与塔筒碰撞的风险不能够得到有效降低。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
2、一种基于塔筒振动的叶片转速控制系统，包括以下内容，
3、s1、系统搭建：系统组成包括采集系统、分析系统和控制系统，采集系统包括检测传感器、振动传感器、摄像头、雷达和激光测距器，所述检测传感器的输出端与摄像头的输入端电性连接，所述振动传感器的输出端与摄像头的输入端电性连接，所述摄像头的输入端与雷达的输出端电性连接，所述激光测距器的输出端与摄像头的输入端电性连接，所述检测传感器与振动传感器同时工作对塔筒内部的叶片转速与振动幅度进行感应，将感应后所得的信息传输至摄像头内部的信息转换器内，并由内部的采集系统进行收集，而设有的激光测距器则是通过其激光长短来测量叶片转动后与初始位置的距离；
4、s2、采集系统：采集系统通过检测传感器监测载荷变化，检测传感器安装在塔筒中部和底部，通过振动传感器监测塔筒的振动频率变化和运行过程中的噪音频率变化；
5、s3、分析系统：塔底和塔筒内部的设备通过采集信号线与分析系统电性连接，工作人员通过分析系统对采集的数据进行观察；
6、s4、控制系统：控制系统用于确定目标叶片是否处于安全状态，振动传感器和控制系统电性连接，振动传感器采集塔筒的振动数据，判断振动大小是否存在共振，控制系统通过振动传感器的数据控制变桨电机调节叶片角度，避免共振的产生。
7、本发明技术方案的进一步改进在于：s1摄像头与控制系统电性连接，使用摄像头采集图像与原图像的对比完成监测标，记位移和转动倾角，计算出塔筒的摇摆和扭转数据。
8、本发明技术方案的进一步改进在于：激光测距器均安装在风电机组机舱的预设位置，激光测距分别发出激光检测光束，实时监控光束遇到的外部障碍物之间的距离，雷达用于检测得到叶片经过塔筒正面时的叶尖方位角的均值。
9、一种基于塔筒振动的叶片转速控制方法，包括以下步骤，
10、d1、叶片幅度信息获取：获取叶片各个时间段的挥舞幅度信息，确定叶片在塔筒方向的挥舞幅度的最大值，确定叶片当前方位角达到180度时的时间信息；
11、d2、风险判断：获取叶片加速振动数据，基于加速度振动信号计算叶片是否有扫塔风险，当叶片有扫塔风险时，获取叶片的当前方位角；
12、d3、进行控制：确定对比值是否满足预设条件，满足预设条件时，对叶片进行控制，避免叶片即将扫塔。
13、本发明技术方案的进一步改进在于：d1判断叶片在塔筒方向幅度最大值时的时间信息是否存在差异，根据判断的结果对叶片进行控制。
14、本发明技术方案的进一步改进在于：d2根据加速振动信号得到叶片的挥舞频率，通过挥舞频率计算挥舞幅值，挥舞幅值预设阈值确定叶片有扫塔风险。
15、由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：
16、1、本发明提供一种基于塔筒振动的叶片转速控制系统及方法，通过采集系统的作用下，采集系统通过检测传感器监测载荷变化，检测传感器安装在塔筒中部和底部，通过振动传感器监测塔筒的振动频率变化和运行过程中的噪音频率变化，可以采集塔筒的振动数据，判断振动大小是否风轮的某转速的转动导致了共振，进而控制变桨电机改变叶片的角度从而调节风轮的转速，避免共振的产生，雷达均匀固定在塔筒的内部，雷达检测得到当目标叶片经过所述塔筒正面时的叶尖方位角，雷达具有全天候工作特点，可以在雨、雾、沙尘、大风等恶劣天气下正常工作，测量可靠性较高。
17、2、本发明提供一种基于塔筒振动的叶片转速控制系统及方法，通过的风险判断作用下，获取叶片加速振动数据，基于加速度振动信号计算叶片是否有扫塔风险，当叶片有扫塔风险时，获取叶片的当前方位角，可以通过触发激励信号改变叶片朝塔筒方向的挥舞幅度，有效避免叶片扫塔，能够对风电机组叶片叶尖与塔筒的净空进行有效的监测与控制，显著降低风电机组叶片叶尖与塔筒碰撞的风险，从而降低风电机组的运行风险，具有重大的实践意义。
1.一种基于塔筒振动的叶片转速控制系统，包括以下内容，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种基于塔筒振动的叶片转速控制系统，其特征在于：s1摄像头与控制系统电性连接，使用摄像头采集图像与原图像的对比完成监测标，记位移和转动倾角，计算出塔筒的摇摆和扭转数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于塔筒振动的叶片转速控制系统，其特征在于：激光测距器均安装在风电机组机舱的预设位置，激光测距分别发出激光检测光束，实时监控光束遇到的外部障碍物之间的距离，雷达用于检测得到叶片经过塔筒正面时的叶尖方位角的均值。
4.一种基于塔筒振动的叶片转速控制方法，包括以下步骤，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种基于塔筒振动的叶片转速控制方法，其特征在于：d1判断叶片在塔筒方向幅度最大值时的时间信息是否存在差异，根据判断的结果对叶片进行控制。
6.根据权利要求4所述的一种基于塔筒振动的叶片转速控制方法，其特征在于：d2根据加速振动信号得到叶片的挥舞频率，通过挥舞频率计算挥舞幅值，挥舞幅值预设阈值确定叶片有扫塔风险。
