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CN114087132A - 一种用于塔筒安装的定位方法 - Google Patents

一种用于塔筒安装的定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于风电技术领域，公开了一种用于塔筒安装的定位方法，包括步骤S101：在待安装塔筒位置的机位点确定真北方向，并确定机位点塔筒设计方向相对于真北方向的设计方位角；步骤S102：通过数据接收模块，确定设置于机位点的定位装置的观察方向；并确定观察方向与设计方向的夹角；步骤S103：旋转定位装置，并观察和计算观察方向和塔筒设计方向的夹角；步骤S104：确定观察方向和塔筒设计方向的夹角小于或等于预设夹角范围，确认塔筒门的安装方向。本发明使得设计角度与实际安装角度最大程度地保持一致，解决了塔筒现场安装时方位不准确，导致风机安装后在长期运行过程中存在安全风险的问题。

Description

一种用于塔筒安装的定位方法
技术领域
本发明属于风电技术领域，具体涉及一种用于塔筒安装的定位方法。
背景技术
随着平价风电时代的来临，风电项目定制化开发和精益设计要求越来越高，其中结合主风向进行风机塔架开发和固定方位安装，是项目经济性和安全性的基础。整机载荷会根据项目所在地的风速及风频分布进行仿真，主风向一般为疲劳载荷最大的方向。塔筒在设计校核时，塔筒门洞区域存在较大应力集中，属于薄弱区域，因此一般会要求塔筒安装时，塔筒门的朝向必须与项目现场的主风向垂直，目的是将塔筒门洞的薄弱区域避开疲劳载荷最大的方向。
实际风电项目现场安装时，需确保塔筒安装方位与设计一致以保障机组运行安全，目前使用的指南针或电子罗盘等工具，容易受地理磁场或电磁场等外部环境因素的影响，存在较大的偏差，且目前使用的技术难以对现场安装的塔筒门方位进行准确定位，导致现场安装的风机安装后在长期运行过程中存在安全风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于塔筒安装的定位方法，以解决塔筒门现场安装时方位不准确，导致风机安装后在长期运行过程中存在安全风险的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于塔筒安装的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S101：在待安装塔筒位置的机位点确定真北方向，并确定机位点塔筒设计方向相对于真北方向的设计方位角；
步骤S102：通过数据接收模块，确定设置于机位点的定位装置的观察方向；并确定观察方向与设计方向的夹角；
步骤S103：旋转定位装置，并观察和计算观察方向和塔筒设计方向的夹角；
步骤S104：确定观察方向和塔筒设计方向的夹角小于或等于预设夹角范围，确认塔筒门的安装方向。
进一步地，所述数据接收模块通过数据接收单元和数据处理单元接收数据。
进一步地，所述数据处理单元包括处理器、显示器、加速度测量单元、输入单元和存储器，其中：
所述处理器用于处理所述加速度测量单元，所述输入单元输入的信号；
所述显示器用于显示所述处理器处理的数据；
所述加速度测量单元用于测量所述定位装置转动过程中的加速度；
所述输入单元用于输入所述数据接收单元接收的位置信息；
所述存储器用于存储定位装置定位的信息，并将存储结果实时传输于所述处理器，所述处理器将处理的位置信息显示于所述显示器上。
进一步地，所述数据接收单元包括卫星天线和定位模块，其中：
所述卫星天线用于接收卫星信号，并将卫星信号反馈至处理器；
所述定位模块用于定位定位装置所处位置。
进一步地，步骤S104中最终的观察方向与所述塔筒门方向垂直。
进一步地，所述定位装置通过定位模块进行定位。
进一步地，所述定位模块为陀螺仪或电子罗盘。
进一步地，所述定位装置为手持式装置。
进一步地，所述预设夹角范围为1°。
相较于现有技术，本发明的优点在于：
1、通过塔筒定位的方法，能够有效减小塔筒安装过程中塔筒门安装方向与设计方向方位角角度的误差，使得设计方向与实际安装方向地保持一致，解决了塔筒门现场安装时方位不准确，导致风机安装后在长期运行过程中存在安全风险的问题；
2、通过连接于处理器上显示器、加速度测量单元、输入单元和存储器，能够将数据接收模块接收的数据通过处理器传输至显示器上，并通过加速度测量单元测量定位装置转动过程中的加速度，能够准确确定定位装置的方位角和观察角，避免了塔筒安装过程的误差；
3、通过辅助定位装置的辅助定好，更好地将塔筒的观察角度和安装角度进行定位，保障观察角度和设备方位角保持一致，有效减少了观察角度的误差；
4、定位装置为手持式装置，一方面能够方便携带和运输，另一方面能够快速方便的旋转定位装置，方便对塔筒的位置进行观察和定位。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种用于塔筒安装的定位方法的流程示意图；
图2为本发明一种用于塔筒安装的定位方法中各方位角度示意图；
图3为本发明一种用于塔筒安装的定位方法一实施例的结构示意图；
图4为本发明一种用于塔筒安装的定位方法另一实施例的结构示意图。.
其中：31-处理器、32-定位模块、33-卫星天线、34-显示器、35-存储器、36-输入单元、 37-加速度测量单元、51-陀螺仪、52-电子罗盘。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
本发明的一种用于塔筒安装的定位方法，如图3-4所示，包括连接于处理器31上的数据接收模块、显示器34、加速度测量单元37、输入单元36、存储器35，其中数据接收模块包括卫星天线33和定位模块32，卫星天线33与定位模块32相连接，用于接收信号；并将接收到的信号传输至定位模块32，定位模块32与处理器31相连，处理定位模块32传输的数据；处理器31将处理的信号传输于显示器34上，处理器31与存储器35之间进行双向数据传输。
进一步具体地，本发明的一种用于塔筒安装的定位方法，如图1所示，在进行定位时，进行以下步骤：
步骤S101：在待安装塔筒位置的机位点确定真北方向，并确定机位点塔筒设计方向相对于真北方向的设计方位角；
步骤S102：通过数据接收模块，确定设置于机位点的定位装置的观察方向；并确定观察方向与设计方向的夹角；
步骤S103：旋转定位装置，并观察和计算观察方向和塔筒设计方向的夹角；
步骤S104：确定观察方向和塔筒设计方向的夹角小于或等于预设夹角范围，确认塔筒门的安装方向。
进一步具体地，如图2所示，磁北方向为固定方向，即地磁北极方向，用来参考确定真北方向。步骤S101具体步骤为基于风电场项目定制化结果给出机位点塔架相对于真北方向的设计方位角，设计方位角为图2中的α角度，步骤S102具体步骤为在风电项目风机点位，通过卫星天线33和定位模块32，接受卫星数据测算所在地点的两点坐标，例如A点、B点；基于两点坐标，给出两点相对真北方向的方位，其中两点可以是A指向B或B指向A，其中A 点为塔筒所在的点，B点为任意选的一个方位点；通过AB连线，确定观察方向，然后通过设备，可显示出AB方向与真北方向的夹角，即设备方位角，即图2中γ角。步骤S103具体步骤为计算旋转方向和旋转角度并显示。通过旋转定位设备，实时显示观察夹角，图2中β角度即为观察夹角。步骤S104，优选预设夹角范围为1°，具体步骤为当显示观察夹角β＜1°时，认为锁定塔架设计方位角，可基于该方位进行塔架安装；直至步骤S104中最终的观察方向与所述塔筒门方向垂直。具体地，旋转定位设备是在AB连线的基础上旋转设备，并将旋转的角度通过处理器31处理后将结构通过显示器34显示出实时旋转角度，且当旋转角度达到γ+α的角度后，也即旋转角度达到设备方位角γ与塔筒设计方位角α之和时即是塔筒设计方位。具体地，以图2为例，顺时针方向时，当旋转角度为α-γ时为塔筒门的设计方位，当逆时针放向时旋转角度为γ+α时为塔筒门的设计方位。
进一步地具体地，数据接收模块通过数据接收单元和数据处理单元接收数据。数据处理单元包括处理器、显示器、加速度测量单元、输入单元和存储器，其中处理器用于处理所述加速度测量单元，所述输入单元输入的信号；显示器用于显示所述处理器处理的数据；加速度测量单元用于测量所述定位装置转动过程中的加速度；输入单元用于输入所述数据接收单元接收的位置信息；存储器用于存储定位装置定位的信息，并将存储结果实时传输于所述处理器，所述处理器将处理的位置信息显示于所述显示器上。数据接收单元包括卫星天线和定位模块，其中：卫星天线用于接收卫星信号，并将卫星信号反馈至处理器；定位模块用于定位定位装置所处位置。
进一步具体地，观察方向与所述塔筒门方向垂直，定位装置通过定位模块进行定位，定位模块为陀螺仪或电子罗盘。其中定位装置为手持式装置。进一步具体地，存储器35用于存储软件程序，处理器31从该存储器35中调用并运行软件程序。存储器35同时用于存储输入单元36输入的塔筒设计方位角α数据，即图2中α角度，并实时记录设备转动过程中的方位角数据即图2中β角度；卫星天线33和定位模块32用于接收卫星数据，并计算给定点位坐标，给定点位坐标即为接受卫星数据测算所在地点的AB两点坐标。定位模块32可基于点位坐标给出该设备方位，即图3中γ角度，或由处理器31计算定位模块32给出的点位坐标锁定的设备方位。显示器34实时显示该设备方位，即图2中γ的角度；加速度测量单元37和辅助定位元件则负责测量转动过程中的加速度、俯仰并输入处理器31进行观察夹角β，即图2中β角度，且当观察夹角β≤1°时，认为设备方位与塔筒门设计方位角α重合，锁定方位并进行塔筒安装。
进一步具体的，本发明的定位装置及定位方法的原理为：在进行塔筒定位时，采用基于风电场项目定制化结果给出机位点塔架相对于真北方向的设计方位角，在项目安装现场，通过卫星天线33和定位模块32，先标定出真北方向的方位，计算得出设计方位角与真北方向的夹角，随后旋转定位设备，实时观察夹角β变化，当显示观察夹角β小于或小于等于1°时，认为锁定塔架设计方位角，可基于该方位进行塔架安装。
实施例1：
如图3所示，作为本发明的一实施例，辅助定位元件优选陀螺仪51，在定位装置对塔筒进行定位时，可利用陀螺仪51，体积小、重量轻，内部无转动部件，全固态装置，抗大过载冲击的优点，和工作寿命长、可靠性高、大量程、低成本、易于数字化、智能化、可数字输出和温度补偿，零位校正的优点适配于定位装置上对塔筒进行定位，并将定位的数据传输至处理器31。
实施例2：
如图4所示，作为本发明的另一实施例，辅助定位元件可选电子罗盘52，在定位装置对塔筒进行定位时，可利用电子罗盘52，不仅可以减少相对于使用陀螺仪51的成本，而且电子罗盘52与传统指针式和平衡架结构罗盘相比能耗低、体积小、重量轻、精度高、可微型化，其输出信号通过处理可以实现数码显示，不仅可以用来指向，其数字信号可直接输出，便于与处理器31接收信号和处理。
随着平价风电时代的来临，风电项目定制化开发和精益设计要求越来越高，由于主风向为疲劳载荷最大的方向，塔筒安装时门的朝向必须与项目现场的主风向垂直，目的是将塔筒门洞的薄弱区域避开疲劳载荷最大的方向。目前在使用的指南针或罗盘等工具，容易受地理磁场或电磁场等外部环境因素的影响，存在较大的偏差。
本发明的一种用于塔筒安装的定位方法，能够将塔筒安装过程中观察角度和塔筒设计的方位角与设备的方位角角度误差，使得设计角度与实际安装角度最大程度地保持一致，解决了塔筒现场安装时方位不准确，导致风机安装后在长期运行过程中存在安全风险的问题。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于塔筒安装的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S101：在待安装塔筒位置的机位点确定真北方向，并确定机位点塔筒设计方向相对于真北方向的设计方位角；
步骤S102：通过数据接收模块，确定设置于机位点的定位装置的观察方向；并确定观察方向与设计方向的夹角；
步骤S103：旋转定位装置，并观察和计算观察方向和塔筒设计方向的夹角；
步骤S104：确定观察方向和塔筒设计方向的夹角小于或等于预设夹角范围，确认塔筒门的安装方向。
2.根据权利要求1所述的一种用于塔筒安装的定位方法，其特征在于，所述数据接收模块通过数据接收单元和数据处理单元接收数据。
3.根据权利要求2所述的一种用于塔筒安装的定位方法，其特征在于，所述数据处理单元包括处理器(31)、显示器(34)、加速度测量单元(37)、输入单元(36)和存储器(35)，其中：
所述处理器(31)用于处理所述加速度测量单元(37)，所述输入单元(36)输入的信号；
所述显示器(34)用于显示所述处理器(31)处理的数据；
所述加速度测量单元(37)用于测量所述定位装置转动过程中的加速度；
所述输入单元(36)用于输入所述数据接收单元接收的位置信息；
所述存储器(35)用于存储定位装置定位的信息，并将存储结果实时传输于所述处理器(31)，所述处理器(31)将处理的位置信息显示于所述显示器(34)上。
4.根据权利要求2所述的一种用于塔筒安装的定位方法，其特征在于，所述数据接收单元包括卫星天线(33)和定位模块(32)，其中：
所述卫星天线(33)用于接收卫星信号，并将卫星信号反馈至处理器(31)；
所述定位模块(32)用于定位定位装置所处位置。
5.根据权利要求1所述的一种用于塔筒安装的定位方法，其特征在于，步骤S104中最终的观察方向与所述塔筒门方向垂直。
6.根据权利要求1所述的一种用于塔筒安装的定位方法，其特征在于，所述定位装置通过定位模块进行定位。
7.根据权利要求6所述的一种用于塔筒安装的定位方法，其特征在于，所述定位模块为陀螺仪(51)或电子罗盘(52)。
8.根据权利要求1所述的一种用于塔筒安装的定位方法，其特征在于，所述定位装置为手持式装置。
9.根据权利要求1所述的一种用于塔筒安装的定位方法，其特征在于，所述预设夹角范围为1°。
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