风力发电机组叶片防雷系统的检查系统及方法

摘要

本发明公开了一种风力发电机组叶片防雷系统的检查系统，包括：移动单元，用于在风力发电机组叶片的根部与叶片端部的闪接器之间运动；观察单元，设置于所述移动单元上，用于回传观察的影像；控制单元，用于远程控制所述移动单元和观察单元，并显示所述观察单元回传的所述影像。该系统能够对风力发电机组叶片的防雷系统进行高精度、高效率、低成本的检测，从而有效解决望远镜和吊篮检测方式存在的不足。本发明还公开了一种风力发电机组叶片防雷系统的检查方法。

说明书

技术领域

本发明涉及风电技术领域，特别涉及用于对风力发电机组叶片的防雷系统进行检查的系统。

背景技术

当前，世界各国已就应对气候变化国际合作和发展清洁能源达成共识。而风电是可再生能源中最具备成为大规模应用的能源方式。

风力发电机组多被安装在相对的高处，以获得更多的风能；随着风电的发展，风机的塔筒高度越来越高，叶片也越来越长，这使得风力发电机组极易遭受到雷击。为了避免直击雷产生的危险，通常采用叶片防雷和机舱后部防雷两种方式来主动将雷电导入大地。

每个叶片的防雷系统包括：不少于一个的闪接器、防雷引下线；其中闪接器用于将雷电引导到该处，从而避免雷击到叶片的其他部位；防雷引下线是用于将闪接器处汇集的雷电快速引导到叶片外通过机组的接地线将雷电导出。

请参考图1，图1为叶片防雷系统的简化示意图。

如图所示，闪接器1位于叶片最尖端位置，其连接有叶片防雷引下线2，引下线2与机舱等电位母排3通过电缆及设备5(可为其他导体)连接，接地线4将雷电从等电位排导入大地。

叶尖的闪接器1由于处在叶片的最尖端，无法直接靠近，使得在检查闪接器的外观时，只能通过站在机舱顶部的窗户14外使用望远镜或者吊篮的方式进行检查或测量，这就造成了：

若使用望远镜，则容易受到天气、视力等不确定因素影响，检测结果不够准确；

若使用吊篮，则需要使用大型的吊车挂吊篮进行操作，由于风机所立位置多为偏远山区或沙漠戈壁，这使得维护成本太高。

因此，如何克服上述检测方式存在的缺陷，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电机组叶片防雷系统的检查系统。该系统能够对风力发电机组叶片的防雷系统进行高精度、高效率、低成本的检测，从而有效解决了上述技术问题。

本发明的另一目的是提供一种风力发电机组叶片防雷系统的检查方法。

为实现上述目的，本发明提供一种风力发电机组叶片防雷系统的检查系统，包括：

移动单元，用于在风力发电机组的叶片上从根部向末端运动至对防雷部件进行检测的位置；

观察单元，设于所述移动单元；所述观察单元相对于所述移动单元具有可调节视角的自由度；

控制单元，用于远程控制所述移动单元和观察单元；所述控制单元设有控制屏，以对所述移动单元和观察单元进行操作，并显示所述观察单元回传的图像。

优选地，进一步包括防雷检测单元，其带有第一导线的第一检测探头设于所述移动单元，其带有第二导线的第二检测探头用于连接所述防雷部件的下引线。

优选地，所述第一检测探头在所述移动单元上具有相对于所述叶片垂直运动的自由度。

优选地，所述观察单元通过第一机械臂安装于所述移动单元；所述第一机械臂为至少三段式结构，其具有至少两个节点，可以自由移动旋转，以使所述观察单元可以从任意角度摄像。

优选地，所述第一检测探头通过第二机械臂安装于所述移动单元；所述第二机械臂能够上下移动，以带动所述第一检测探头垂直于所述叶片运动。

优选地，所述防雷检测单元为电阻测试仪器、电桥测试仪器或微欧计测试仪器。

优选地，进一步包括防护绳索；所述防护绳索的一端连接于所述移动单元，另一端连接于所述风力发电机组的机舱。

优选地，所述移动单元为能够在所述风力发电机组的塔筒和叶片上攀爬或行进的机器人。

优选地，所述机器人为负压式机器人，其设有负压真空吸附部件，以在攀爬或行进时吸附固定在所述叶片上。

优选地，所述机器人为有线控制和供电的机器人。

为实现上述第二目的，本发明提供一种风力发电机组叶片防雷系统的检查方法，包括：

在风力发电机组上部署上述任一项所述的风力发电机组叶片防雷系统的检查系统；

远程控制所述检查系统的移动单元从风力发电机组叶片的根部运动至叶片端部的闪接器；

远程控制所述观察单元进行观察，并回传观察的影像；

显示回传的所述影像，并根据所述影像判断所述闪接器是否处于正常状态。

本发明所提供的风力发电机组叶片防雷系统的检查系统和方法设有移动单元，此移动单元可携带观察单元从叶片根部向末端运行至对防雷部件(如闪接器)进行检测的位置，从而通过摄像的方式对防雷部件进行检测，其控制单元不仅能够控制移动单元和观察单元，而且还能够显示观察单元传回的图像，工作人员通过观察图像可判断防雷部件是否处于正常状态，与传统检测方式相比，此系统体积小、重量轻，便于携带，不产生运输成本，可减少吊车的雇佣费用，同时缩短由于吊车转场造成的时间损失，减少蜘蛛人或其他维护人员的投入成本，方便叶片防雷系统的检测，使得叶片防雷系统检测不再困难，并能够大幅减少人员的安全风险。

在一种优选方案中，进一步设有防雷检测单元，其第一检测探头设于所述移动单元，第二检测探头用于连接所述防雷部件的引下线。如此，便可以通过防雷检测单元检测整个防雷系统的电学性能，操作人员根据检测获得的电学性能参数，可准确的判断出整个防雷系统是否处于正常状态，从而使检测更加全面和到位，与观察单元检测结果相结合，可显著提高检测的准确性。

附图说明

图1为叶片防雷系统的简化示意图；

图2为本发明实施例公开的一种风力发电机组叶片防雷系统的检查系统的结构示意图；

图3为图2中所示移动单元的局部放大图；

图4为本发明实施例公开的另一种风力发电机组叶片防雷系统的检查系统的结构示意图。

图中：

1.闪接器 2.引下线 3.等电位母排 4.接地线 5.电缆及设备 11.机舱 12.控制器 13.电阻测试仪器 14.窗户 15.叶片 101.负压式机器人 102.第一机械臂 103.摄像头 104.第二机械臂 105.第一导线 106.第二导线 202.防护绳索 201.第一固定点 203.第二固定点

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本发明实施例公开的一种风力发电机组叶片防雷系统的检查系统的结构示意图。

如图所示，在一种具体实施方式中，本发明所提供的风力发电机组叶片防雷系统的检查系统，主要由负压式机器人101、摄像头103、电阻测试仪器13、控制器12等组成。

负压式机器人101用于在风力发电机组的叶片15上从根部向末端运动至对闪接器1进行检测的位置，其设有负压真空吸附部件，以在攀爬或行进时吸附固定在叶片15上。例如，此机器人可设有左腿和右腿(数量可为一个或多个)，并在左腿和右腿与叶片接触的下端分别安装能够抽真空的吸盘，能够在发电机组的塔筒和叶片15上攀爬行走。当迈出左腿与叶片15接触后，吸盘开始抽真空，牢固的吸附在叶片15上，然后迈出右腿与叶片接触，吸盘开始抽真空，牢固的吸附在叶片15上，接着，左腿的吸盘与大气连通，卸掉吸附力，从而继续向前迈进，如此交替，即可实现在叶片15上攀爬或行进的目的。由于机器人的其他部分采用现有机器人技术即可实现，因此，这里就不再展开描述。

当然，除了负压式机器人以外，移动单元还可以是其他类型的机器人或能够在叶片15上攀爬、行进的智能控制装置。例如，可以为机器人设计左右两排弹性导轮作为行进部件，两排弹性导轮位于同一平面上，分别位于叶片15厚度方向的左右两侧，将叶片15夹持在中间，当导轮旋转时，机器人便可以在叶片15上行进，随着叶片15厚度从根部向末端逐渐变窄，在弹力作用下，两侧导轮的间距也逐渐变窄，从而始终能够保持在叶片15上，同样能够实现在叶片15上攀爬或行进的目的。

请一并参考图3，图3为图2中所示移动单元的局部放大图。

如图所示，摄像头103为高清摄像头，可传输高清的影像，其设于负压式机器人101上，在负压式机器人101上具有可调节视角的自由度。具体地，摄像头103通过第一机械臂102安装于负压式机器人101，第一机械臂102为三段式结构，其具有两个节点，可以自由移动旋转，以便摄像头103可以从任意角度进行拍摄。

电阻测试仪器13设有第一检测探头和第二检测探头(均为金属探头)，第一检测探头安装在负压式机器人101上，通过第一导线105与电阻测试仪器13连接，相对于叶片15具有垂直运动的自由度，第二检测探头通过第二导线106连接防雷系统的引下线2(预埋在叶片内)。

具体地，第一检测探头通过第二机械臂104安装于负压式机器人101，第二机械臂104能够上下移动，以带动第一检测探头垂直于叶片15运动。

第一检测探头和第二检测探头的主要作用是用于检测闪接器1及防雷引下线2是否完好，两探头的末端均设有穿线孔，第一导线105和第二导线106可以直接固定在穿线孔内，电阻测试仪器13设置有直插空槽，第一导线105和第二导线106直接插入既可以使用。

控制器12用于远程控制负压式机器人101和摄像头103，其设有控制屏，以对负压式机器人101和摄像头103进行操作，并显示摄像头103回传的图像，由于采用通用控制技术即可实现，这里就不再展开描述。

当需要检测时，从机舱11顶部的窗户14将连接好的负压式机器人101放出，通过控制器12的遥控，负压式机器人101拖着第一导线105自行攀爬到达叶片15顶端闪接器1所在的区域，然后，使用第二机械臂104垂直运动，使得第一检测探头与闪接器1接触(可使用摄像头103检查实际是否接触到)；接着，工作人员在机舱11内使用电阻测试仪器13进行测试，一侧通过第二导线106和第二检测探头连接到叶根处的防雷引下线2固定处，另一侧通过第一导线105和第二检测探头连接到闪接器1，查看电阻测试仪器13测出的结果是否在允许范围内，即可判断防雷系统是否处于正常状态。

若不使用金属探头，则仅通过操作屏查看闪接器1外观是否完好来判断防雷系统是否处于正常状态。

请参考图4，图4为本发明实施例公开的另一种风力发电机组叶片防雷系统的检查系统的结构示意图。

在另一种实施例中，除了人员的防护措施以外，还提供了移动单元防护措施。

由于负压式机器人101存在由于失电或者由于其他特殊环境影响造成的滑落，因此需要进行防护保护。如图4所示，防护绳索202的一端通过第一固定点201固定在负压式机器人101的尾部，防护绳索202的另一端部件通过第二固定点203固定在在机舱11外侧。当负压式机器人101由于各种原因滑落时，可以防护负压式机器人101不坠落到地面，砸伤设备或塔底的人员。

这里需要说明的是，防护绳索202和第一导线105可以合并使用，使用一种强力带外保护的电缆，使得第一导线105可以承受由于负压式机器人101滑落所带来的冲击力，同样能够实现防护目的。

如上所述，在整个检测过程中，操作人员均处在风电机组的机舱内部，从而避免了人员出机舱作业的风险，由此不需要雇佣大型吊车设备，或者让蜘蛛人在机舱外作业，可以大量节约成本，并减少现场作业风险，使得叶尖防雷系统得到快速、准确的检测。

上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，所述防雷检测单元可以是电桥测试仪器或微欧计测试仪器；或者，所述机器人为有线控制和供电的机器人，以增强机器人的续航能力(遥控式机器人使用内部电池为动力，有线控制机器人可以外接电源)等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

除了上述检查系统，本发明还提供一种风力发电机组叶片防雷系统的检查方法，包括：

S01：将摄像头103设于负压式机器人101；

S02：通过控制器12远程控制负压式机器人101从风力发电机组叶片的根部运动至叶片端部的闪接器1；

S03：通过控制器12远程控制摄像头103进行拍摄，并回传拍摄的影像；

S04：在控制器12的屏幕上显示回传的影像，并根据影像判断闪接器1是否处于正常状态。

进一步，在步骤S01中，将摄像头103通过第一机械臂102安装在负压式机器人101上，使摄像头103可以从任意角度进行拍摄。

进一步地，在步骤S01中，将第一检测探头通过第二机械臂安装在负压式机器人101上，通过第一导线105与电阻测试仪器13连接，将第二检测探头通过第二导线106连接防雷系统的引下线2。

进一步地，还包括步骤S05，在步骤S05中，通过控制器12远程控制第二机械臂104垂直运动，使第一检测探头与闪接器1接触，使用电阻测试仪器13进行测试，查看电阻测试仪器13测出的结果是否在允许范围内，判断防雷系统是否处于正常状态。

以上对本发明所提供的风力发电机组叶片防雷系统的检查系统和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。