风机塔架就是风力发电的塔杆，在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组震动，其中包括塔架和塔架内饰件。塔架是风力发电机组的主要承载部件，其主要功能是支承风力发电机的机械部件。
虽然已年逾七旬，经历人间数度风雨，但在崔尔杰的记忆里始终无法忘怀的是坐落在济南运署街上的济南一中，这是一座有百年历史的名校。自1947年考入该校到1953年高中毕业，六年的时光中，泉城济南大明湖畔的省图书馆和汇泉寺、北极阁这些去处，留下了少年崔尔杰其乐无穷的成长印记。令崔尔杰最为难忘的是1948年9月的（阴历8月）中秋节前，解放军围城，解放济南的炮声已经在市郊打响，第二天去学校上课，老师给他们出了个作文题目：《一夜炮声又中秋》，而实际上，炮声响起就没有再停歇，学自然是上不成了。经过七、八天的激战，济南获得解放。不久，接管工作队进驻到一中，工作队的干部们“走家串户”地访问老师和同学，动员大家回校复课。解放后的济南百废待兴，为了尽快恢复教学秩序，工作队和老师们一面加紧抢修校舍，一面想出很多办法吸引学生们回校。工作队还分发演出票，让学生们去旧军门巷电影院看宣传队演出《白毛女》、《解放区的天》等节目。崔尔杰回忆说，解放后学校里到处是一片热火朝天的新气象，各班级纷纷出版墙报，《春风》、《野火》、《潮流》……贴满了校园墙壁，同学们评论时政，欢庆解放，气氛非常活跃。“那时候我感觉很新鲜，参加活动也很多，慢慢对解放后的社会有了很多认识。”1949年10月新中国宣告成立，就在这一年，崔尔杰和其他几位同学一起加入了青年团，成为他政治生活中的新起点。刻苦学习的同时，他还担任了学生会学习部长，组织同学搞活动，崔尔杰说那是他早年思想过程中的一个转变时期。接受很多新事物，对共产党、对解放后的新政权有了很好的认识。“从那时开始觉得一个人应该为社会作贡献，要关心集体，为人民服务，这样一些朦朦胧胧的思想就开始形成了。”而在此之前，出身于诗书之家的崔尔杰的人生理想是好好念书、孝敬父母，做一个正直的人，没有什么远大的理想抱负。 在激情飞扬的青春岁月里，崔尔杰还参加了很多的政治活动。1951年社会上开展“三反”“五反”运动，他和同学们加入宣传大军，深入基层。后来他们又跟随“工商业检查大队”到工厂、商店检查偷税漏税、投机倒把等不法行为，在斗争中接受锻炼与考验。对于崔尔杰的世界观和人生观的形成、发展产生了很大影响。实际上，深受传统文化浸润的崔尔杰从小就非常喜欢文学，当年在一中办墙报和校刊，写诗歌、评论，已小有名气。高中二年级时，华东青年报（上海）聘请他为特约通讯员，高考时报的三个志愿全是北大、外交学院的文科专业。要不是受解放后时代新风气和当时“抗美援朝”的感染和影响，崔尔杰很有可能与航空航天这个他为之付出大量精力和心血的领域失之交臂，而他此后在中国航空领域所做出的一系列成绩也就无从谈起了。为了增强新中国的国防力量，1950年和1951年学校两次动员同学们报名参加军干校。崔尔杰至今还记得庄子正老师在欢送参军同学离校大会上的慷慨陈词，他勉励留校的同学们：虽不能“仗剑而立，决胜于千里疆场”，也当发愤读书、学好本领、报效祖国。在全校这种“为祖国、为人民、发奋学习”的热潮中，崔尔杰强烈地感觉到国家需要强大的力量来对付外国的侵略，年轻人有责任保卫国家。他毅然决然地放弃了他对文学的兴趣爱好，改学工科。正好当时听说北京新成立了一个航空学院，因为成绩优秀，他和另外几位同学被学校推荐，经考试有四位同学被北航录取了。由此，崔尔杰开始了长达半个多世纪的航空科研生涯。 创建于1952年的北京航空学院是今日北京航空航天大学的前身。建国伊始，国家把建立新兴的航空工业作为发展经济和巩固国防的一件重要事情，给予高度重视和大力扶持。与此同时，中央也极为重视航空高等教育事业的建设。1952年，全国高等院校院系调整中，根据周恩来总理要办专门的航空大学的指示，于同年10月25日，在清华大学航空系和四川大学、北京工业学院（现北京理工大学）航空系合并的基础上，成立了新中国第一所航空学院－－北京航空学院。建校的第二年，崔尔杰考入该校，学习飞机设计专业。到1956年，为了适应祖国发展航空航天事业的迫切需求，在钱学森、沈元、陆世嘉等老一辈专家学者的倡议和推动下，北航决定成立空气动力学这个新专业，要从飞机系的设计和工艺专业抽调40名同学。但空气动力学是一门很艰深的学问，对学生平时的学习基础和外语水平要求很高。在为北航空气动力学专业成立50周年所写的纪念文章《岁月峥嵘真情难忘》里，崔尔杰深情地回忆了当年北航的年轻学子们对这个新专业的激烈竞争：“当时我们这帮年轻气盛‘不知天高地厚’的年轻人，个个跃跃欲试。记得提出报名申请的很快就达到上百人。”入学以后崔尔杰对专业非常热爱，学习热情很高。他说一方面是本身对科学有兴趣，另外就是考虑到国家的需求，因为当时国家航空很落后，需要振兴和发展。再加上受到了当时全国“向科学进军”高潮的鼓舞和一大批学术造诣深厚的教授们教导培育，学业上成长很快。除学好正课以外，他还和同学们一起参加了课外学习小组、研究小组以及学生科技协会的活动。崔尔杰回忆说：记得当时我和几位同学参加了理论力学小组，学习如何开展科学研究工作。同学们在这样环境和气氛中，潜心读书、搞科研、做学问，并有名师的悉心教导，进步很快。这期间，他还曾接受过教研室下达的一项任务，由老师带领，帮助北京的一家钢厂解决生产中遇到的问题。当时北京有些钢铁厂的炼铁炉，在底部周圈同时用四个鼓风机向炉子内吹气，由于几个鼓风机间压力不平衡，使炉子无法正常工作，因此向北航提出要求，希望能帮助解决。老师带着他们三位同学，深入工厂搞调查研究，听取工人师傅们的意见，现场分析问题，获得第一手资料数据，后来他们还真的提出了一个能自动调节，保持风机间压力均衡的解决问题方案。这次任务，使他又一次生动地体会到：空气动力学的生命力就在于密切联系实际。这种体验对于他参加工作后的科研活动，一直产生着巨大的影响。 在1958年的大跃进风潮中，北航学校里也开始搞大炼钢铁，武光校长和校党委及时发现问题，停止了土高炉大炼钢铁的活动，提出结合专业搞科研。学校开始组织正规的飞机型号研制，“北京一号”、二号、三号、四号……就是在这种情况下纷纷上马的。“北京一号”以空前的速度很快搞成了，试飞中还飞到了济南、上海。崔尔杰当时被分配到“北京四号”研究设计室，这是一个要将一架飞机改造成无人驾驶的任务。他和其他几位老师与同学跟随张桂联先生搞总体和气动设计计算，第一次亲身体会到参加型号研制的光荣与使命，留下了终生难忘的记忆。由于这种因缘，崔尔杰的毕业论文《无人驾驶飞机起飞着陆时的稳定性》是在张桂联老师指导下做的，这也是“北京四号”飞机设计中的一个具体课题。这个课题要解决的是飞机近地飞行时，各种气动参数由于“地面效应”产生随高度变化的“气动导数”影响飞行稳定性问题。后来，崔尔杰在当时苏联的《应用数学力学》杂志上，看到苏联学者卡缅阔夫的一篇文章《有限区间稳定性分析》，觉得对他论文里的问题很有用，就向张先生作了汇报，张先生考虑之后，鼓励崔尔杰把它好好看懂，想想怎样应用到自己当前的问题上去。张先生的教导，使他进一步体悟到如何联系实际深入学习，“学以致用”的道理。“四十年后，1995年开始，他承担了一项研制地效飞行器的任务，这是一种掠海飞行的飞行器，其研制关键技术问题，也是近地飞行的稳定性，有了过去的这一段经历，解决问题就感到‘得心应手’，容易多了。1998年地效飞行器试飞成功，在试飞典礼上，他感慨万千，不由自主地想到：四十年后，‘重操旧业’，历史就是这样一种永远也转不完的‘怪圈’。”崔尔杰如是感慨。 在几十年的科研生涯中，崔尔杰有很多自己切身的体会。理论研究和实际结合，科研工作要面向工程需求是他终身服膺的原则和准则。要独立思考、工作，不能简单地跟在别人后面亦步亦趋。而早年在北航期间参加多项型号科研工作，使他很早就学到了如何应用理论知识解决实际工程问题的方法。大学毕业后，崔尔杰被分配到航天部北京空气动力研究所工作。因为航天部门对人员的政治条件要求很高，崔尔杰那时接受了近半年时间的政治审查，不过他情绪还比较稳定，一直在招待所住着，同时还自学了不少新的知识。在他的心中，想着的始终是如何在业务上学得更好，增强为人民服务的本领。进入到空气动力研究所之后，令崔尔杰深深受感动的是我国航天事业迅猛发展的大好形势。当时研究所刚刚正式成立，一批国内最大规模的气动试验设备正在动工建设，由全国各地聚集来得技术骨干、管理干部和大学生，以巨大热情和力量，积极投入各项建设和科研工作。每天晚上过了12点，办公楼里仍是灯火通明，虽然领导一再动员大家回去休息，人们仍迟迟不愿放下手中的工作。回首往事，崔尔杰感叹自己当时赶上了科研工作的好时候。1956年国家搞第一个中长期科技发展规划，明确提出要大力发展我国的航空航天事业，1960年以后形势有很大变化，中央提出向科学进军。航空航天广泛吸收各方面人才，参加空气动力研究所的工作成为崔尔杰科学道路上一个很好的起步。当时正值航天型号发展的初期，钱学森提出要建立空气弹性专业。时任空气动力研究所所长的著名空气动力学家庄逢甘根据钱老指示，让他负责新成立的空气弹性专业组。空气弹性力学研究空气动力和结构弹性耦合起来的问题，是崔尔杰此前没有搞过的。但这些并没有难倒崔尔杰。大学期间，他除了学习本专业的知识外，还选修过黄克累老师的《振动力学》课，参加过高为炳老师的“李亚普诺夫运动稳定性”讲座。以前打下的这些基础，对他后来承担空气弹性研究课题有着很大的帮助。崔尔杰非常感念老一辈科学家和领导给予的机会，对他来讲，刚参加工作就遇到这些老一辈科学家把握方向，指明道路很重要。并且他也确确实实交出了令人满意的答卷。当时他所带领的空气弹性专业组和另一个搞强度的研究所合作了将近一年，解决了一系列专业技术和型号研制中的问题。在这期间，由于工作进展快，表现突出，当时才25岁左右的崔尔杰曾先后三次立功受奖。这些，同样成为了崔尔杰科学道路上的一段重要历程。从1960年开始一直到1979年近20年的时间里，他所作的都是型号方面关键技术问题的研究。工程组后来发展壮大，最多时达三十多人。几十年的科研和工程组管理工作使崔尔杰深切地体会到：科研工作，特别是工程性、应用性的科研，涉及面比较宽，不是一个人能够解决问题的，一定要学会和别人团结共事，发挥群体力量，共同解决问题。改革开放后，国门大开，崔尔杰于1980-1982年被推荐去美国普林斯顿大学机械与宇航工程系做访问学者后又受聘担任客座研究员。继续从事空气弹性方面的研究，在国外发表了多篇研究论文，在专业方面取得新进展。 从80年代后期至今的20多年时间里，响应国家大力开展军转民科研生产的号召，崔尔杰在完成科研任务之外，将很大一部分精力投向了“军转民”的工作当中。在航天航空技术的民用开拓方面，做出了骄人的成绩。在“军转民”工作中，崔尔杰积极倡导，将钝物体空气动力学、旋涡和涡致振动方面的研究成果用于建筑物与工业构筑物的风载、风激振动与结构抗风设计，取得了很好的工程效果。同行专家评审认为该项研究“做出了创造性成果，其水平在国内处于领先地位”。期间崔尔杰曾两次去香港，现场研究解决香港大佛结构抗台风问题。他指导学生完成的亚运会大型照明灯塔设计，至今已经历实际考验完整无损。此外，崔尔杰还承担国家“七五”重点科技攻关项目中的风力机动力学研究，建立了叶片气动弹性分析方法，以及考虑塔架柔性的整机动力学模型和解法，在国内首次完成风力机叶片动稳定性风洞模型试验并提出了建立风力机动力学研究体系的具体建议。自从1959年英国制造出世界上第一艘气垫船后，气垫船技术受到许多国家关注。上世纪80年代，航天部领导决定要利用航天技术优势，研制开发我国自己的气垫船，气垫船被列入当时航天部十大民品和国家首批“火炬计划”项目，榜上有名。作为项目负责人，崔尔杰承担了“全垫升气垫船”研制任务，将力学理论应用于工程设计，解决了多项关键技术，开发出多种型号投入国内和跨国航线运行，还首次出口进入国际市场，在国内外产生了重大影响。除气垫船这项技术开发取得成功外，崔尔杰感到欣慰的还有他在技术上主持研制的地效飞行器。这项肇始于前苏联、利用地面效应原理，贴近水面（或地面）实现高速航行的运载工具，让崔尔杰看到了光明的应用前景。为此，他和两院院士、我国歼8飞机总设计师顾诵芬院士一起，找到了原航天部老部长、时任中国科技开发院院长、全国人大教科文卫委员会副主任的李绪鄂，得到他的赞同与支持，在他出面协调与组织下，由原航天部空气动力研究所、航空部水上飞机研究所和深圳科技开发院三家机构协作成立了地效飞行器开发中心，并任命崔尔杰担任项目的总工程师。地效中心采取新的管理和运营机制，利用国内存量资源，组织国内有关专家一起，在经费不足、条件比较困难的情况下，开始投入研制工作。几位年过六旬甚至七旬的老专家们牵头，硬是带领研制队伍，从1995年立项到1998年首飞成功，短短3年的时间就实现了飞跃性的突破。1999年6月，TY-1型地效飞行器在浙江湖州举行了首航仪式，正式投入商业运营。在主持这一项目技术工作中，崔尔杰提出建立“地面效应空气-流体动力学”的框架设想并对其内容作了充实与发展，成功地解决了高升阻比气动构形，近地飞行稳定性和动力增冲等一系列关键技术问题。至今，第一个型号已在太湖水面运营多年，载运乘客超过30000多人次，受到国内外广泛关注。英国权威航空刊物“国际飞行杂志”评论：“中国以该型号而成为地效飞行器的主要发展国之一”；俄罗斯“雌鹞号”大型地效飞行器总设计师和他所率领的代表团认为：在这样短的时间搞出来，飞得很好，是了不起的成绩。近十年来，国外同行的赞誉和不断前来考察、交流，证明了中国地效飞行器在世界范围内所处的先进地位和水平。最近，崔尔杰和他的同事们在策划研制用于高速海上运输的大型地效飞行器，争取该项技术在军用和民用两方面都能发挥它的更大的作用。像所有新事物在最初所遭遇到的那样，人们对它的认识会有一个过程，而且技术上的难题也有待进一步的攻克。崔尔杰不能忘记李绪鄂临终对他的托付：“咱们搞到现在不容易，我不行了，你一定要坚持下去。”逝者长往矣，但生者还将继续前行。他们为此而不懈地努力着，尽管碰到很多困难，“但我相信会有实现的一天。”对此崔尔杰很有信心， 古人云：人生七十古来稀。在本应安享晚年的时候，74岁的崔尔杰却依然是非常忙碌，为祖国的航空航天科研事业发挥着热和力。近几年，身为国家几个重大工程项目专家组成员、他频繁出差外地，为重大专项工程出谋划策，奉献自己的力量。从1953年进入北航学习到今天，56年的时间里，崔尔杰从未离开过他热爱的航天科研领域。他回想起入学后第一年入选留苏预备生，在北京俄语专修学校留苏预备部（简称俄专）学了九个月的政治和俄语，后因不符合去苏联学习航空专业的政治条件而没去成。当时也曾有人建议他改选食品工业的通心粉专业，俄专也曾提出要他留在学校做老师。热爱本专业的崔尔杰放弃了留苏的机会，谢绝了俄专留他任教的美意，重新回到了北航。文化大革命中，他因“只重业务不重政治，引导年轻人走白专道路”，成了批判对象。但一心扑在科研事业上的崔尔杰对此处之淡然，并未受太大影响，仍然积极“抓革命促生产”，好在刚要受批判时，文化大革命的“16条”一公布，他那点“罪名”也就算不上什么了。回首科研生涯，崔尔杰感叹：搞科研要吃得了辛苦、耐得住寂寞、经得起诱惑，外面的世界虽然很精彩，但科研工作的意义和乐趣，非亲临其境是无法体验的。他回忆起大跃进时期去十三陵劳动和文革中下放胶东军垦农场的经历，农民的朴实可爱和生活的艰苦给他留下了深刻的印象。“想想那段经历，就很容易对生活感到满足。”尽管那段时间劳动很累很苦，但崔尔杰觉得生活很有意义。历史的机缘和国家的需要使得曾经怀着文学梦想的崔尔杰最终成为了一名航空领域的专家，但爱读书依然是他多年坚持的习惯。从年轻至今，每晚12点之前，他很少睡眠。崔尔杰读书很多、兴趣广泛，从小爱读岳飞的《满江红》，尤其景仰岳飞的民族气节和爱国情怀。这种对家国挚爱的情感在崔尔杰50多年的科研生涯中，已化作一个又一个技术上的突破和成就。无论何时何地，他考虑的始终是科学和实际需求的结合。如果说纯粹基础科学是兴趣驱动使然，以解决认知为目的，对于崔尔杰来说，他终生从事的侧重于应用的科学研究，乃是出于国家的任务需求驱动，是为了解决国家的实际问题。
影响塔架净空的因素，.现代风力发电机是一个大惯性非线性系统，随着近年来无论是海上风机还是陆上机组，单机容量越来越大，塔架越来越高，随之伴随着叶轮扫风面积增大，叶轮的上方和下方的风速差异较大。一般来说，风速随着高度增加而增大，不同的风速对叶轮面的推力不一，由于推力在叶轮平面分布点的不均衡，导致叶轮存在一定的不平衡度：对风力发电机来说，叶轮上方的风速大于叶轮下方的风速(风剪切为正)，导致整个叶轮平面受力不均匀。叶轮上方受到的推力较大，叶轮下方受到的推力较小，并随着叶轮旋转呈周期性变化。
3.当叶片旋转到最下方并与地面垂直时，叶尖与塔架之间的距离称为净空。当叶轮上方受到的推力大，而下方的推力较小时，理论上有助于提高机组的净空，提高机组运行的安全裕度。
4.考虑到净空的大小收到多种因素的影响，比如风机运行工况，风机在功率曲线过渡段时，由于风速较大，风机出力较大，同时变桨系统尚未介入，导致塔架净空减小；另一方面，当风速突增时，短时间内作用在叶轮面的推力增加，导致塔架净空变小。在某些特殊工况条件下，有可能出现风速负剪切的现象，叶轮下方的风速较大，而叶轮上方的风速较小，导致机组叶片的叶尖更接近于塔架壁，导致机组安全净空减小，对机组的安全稳定运行带来隐患。
技术实现要素：
5.本发明所要解决的技术问题是：解决机组在一定的工况条件下，塔架净空过低的问题，提高机组运行的安全裕度；同时，通过对阵风的精确识别，按照一定的控制算法抬升机组的桨距角，有助于降低机组在阵风工况下的极限载荷。
6.本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
7.本发明将阵风识别引入到机组提前变桨的算法中，当检测到一定时间周期内阵风时，给机组理论最小桨距角加上一个附加角度，作为机组的最小设定桨距角，并保持一定的周期，从而确保机组塔架净空保持一定的安全裕度，提高机组运行性，同时亦可以降低机组在某些阵风工况条件下的极限载荷。
8.本发明提出一种风力发电机确保安全净空的方法，包括如下步骤：
9.s1、获取风机时间序列运行数据；
10.s2、将s1中原始运行数据按照一定时间周期进行滑动滤波处理，并根据如下模型计算阵风因子g：
[0011][0012]
其中t表示时间，iu为湍流强度；
[0013]
s3、根据公式(1)，计算一定时间周期内的阵风因子后，通过如下标准判断是否为阵风：
[0014][0015]
其中，g0为与设定的阵风因子阈值；
[0016]
s4、当判断出是阵风时，必须同时满足如下条件，确保机组运行在过渡段：
[0017][0018]
上式中：
[0019]
ω，p分别为一段时间内的滑动滤波平均发电机转速和平均功率功率输出，ω
max
为发电机运行最大转速，单位rpm；γ为发电机转速系数；p0为机组额定功率，单位kw；
[0020]
s5、当满足公式(2)和公式(3)时，表明当前机组经历了一个较大的阵风过程，并且当前机组运行在功率曲线过渡段，更新机组的最小桨距角需求β
min
：
[0021]
β
min
＝β0+θ
ꢀꢀ
(4)
[0022]
上式中，β0为机组理论最优桨距角；θ为附加桨距角；
[0023]
s6、按照公式(4)进行抬桨距角动作后，需要保持一定时间，然后重新执行步骤s3和s4，判断是否满足条件：如果满足，继续保持一定时间，否则，恢复到理论最优桨距角β0。
[0024]
本发明还提出一种确保风力发电机安全净空的装置，包括安装在测风塔塔架上的视频监控设备，安装在测风塔塔架不同高度的风速仪，以及安装于风力发电机上的风机控制器，其中：
[0025]
视频监控设备，实时捕捉机组的叶尖和塔架壁间距离，当检测到距离小于一定的预先设定阈值时，发送信号至风机控制器；
[0026]
风速仪，用于测量风速、风向；
[0027]
计算装置，通过本发明所提出的风力发电机确保安全净空的方法实时计算机组需求的最小桨距角，并发送至风机控制器；
[0028]
风机控制器，根据视频监控设备或计算装置的信号，控制抬升机组的桨距角确保塔架安全净空。
[0029]
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0030]
1)提高机组在某些特殊工况条件下塔架净空，提高机组的运行的安全裕度；
[0031]
2)检测导致阵风时，通过给机组的桨距角需求值附加一个桨距角，有助于降低机组的极限载荷。
附图说明
[0032]
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
[0033]
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
[0034]
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技
术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0035]
当前在风机开发阶段，塔架的净空评估是一个重要的指标。根据设计结果，机组运行在功率曲线过渡段时塔架净空较小，同时载荷较大(一般是极限载荷)，可以设计一定的控制策略，检测机组的一段时间内的功率输出平均值，在机组达到额定功率曲线，根据平均功率的大小，按照一定的斜率提高机组的桨距角，达到降低机组的极限载荷，提高机组的塔架净空的目的。
[0036]
检测机组在一定时间范围内的功率输出平均值p
avg
及额定功率p
rated
，当满足如下一定条件下时，抬升桨距角pa：
[0037][0038]
上式中，p0为预先设定的功率阈值，θ0为机组最优桨距角。
[0039]
为避免上述工况条件下净空降低对风机安全性的影响，本发明设计出了一个新的算法，捕捉短时间内阵风，根据阵风大小抬升桨距角，增大塔架净空大小。具体设计框图见图1。
[0040]
本发明具体说明见如下：
[0041]
首先获取风机时间序列运行数据，运行数据的周期一般取20ms，获取的变量包含：风速，风向，功率，额定功率，发电机转速等；
[0042]
然后，执行以下步骤：
[0043]
1)、将1中原始运行数据按照一定的周期(比如3s)进行滑动滤波处理，并根据如下模型计算阵风因子g：
[0044][0045]
上述公式中一般取t＝3，iu为湍流强度，一般取0.2、0.15和0.1，分别表征20％、15％和10％湍流强度，此处，一般取iu＝0.2；
[0046]
2)、根据公式(1)，计算一定时间周期内的阵风因子后，通过如下标准判断是否为阵风：
[0047][0048]
g0为与设定的阵风因子阈值。
[0049]
3)、当判断出是阵风时，必须同时满足如下条件，确保机组运行在过渡段：
[0050]
一般可以通过如下方法确定：
[0051][0052]
上式中：
[0053]
ω，p分别为一段时间内的滑动滤波平均发电机转速和平均功率功率输出，该时间段预先设定，比如1min；
[0054]
ω
max
为发电机运行最大转速，单位rpm；
[0055]
γ为发电机转速系数，一般取值0.85～1.05；
[0056]
p0为机组额定功率，单位kw。
[0057]
4)、当满足公式(2)和公式(3)时，表明机组当前机组经历了一个较大的阵风过程，并且当前机组运行在功率曲线过渡段，更新机组的最小桨距角需求β
min
：
[0058]
β
min
＝β0+θ
ꢀꢀ
(4)
[0059]
上式中，β0为机组理论最优桨距角；θ为附加桨距角，取值范围0～2deg。
[0060]
机组按照公式(4)进行抬桨距角动作后，需要保持一定的时间，比如10min，然后重新根据公式(2)和(3)，判断是否满足条件，如果满足，继续保持10min，否则，恢复到理论最优桨距角β0。
[0061]
本发明还提出一种确保风力发电机安全净空的装置，包括安装在测风塔塔架上的视频监控设备，安装在测风塔塔架不同高度的风速仪，以及安装于风力发电机上的风机控制器，其中：
[0062]
视频监控设备，实时捕捉机组的叶尖和塔架壁间距离，当检测到距离小于一定的预先设定阈值时，发送信号至风机控制器；
[0063]
风速仪，用于测量风速、风向；
[0064]
计算装置，通过本发明所提出的风力发电机确保安全净空的方法实时计算机组需求的最小桨距角，并发送至风机控制器；
[0065]
风机控制器，根据视频监控设备或计算装置的信号，控制抬升机组的桨距角确保塔架安全净空。
[0066]
本发明还提供另两种实施例，具体如下：
[0067]
1、在塔架安装视频监控设备，实时捕捉机组的叶尖和塔架壁间距离，当检测到距离小于一定的预先设定阈值时，可提前变桨，通过抬升机组的桨距角的方式增大塔架净空。
[0068]
2、在平坦地形条件下的风电场，本发明在具体实施时，可以将测风塔的数据引入到风机控制中，通过测风塔安装于不同高度的风速仪，实时计算风剪切指数，当指数为负时，可以通过算法抬升机组最小桨距角，可以同样达到提高塔架净空的功能。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
