[發明專利]一種水平軸風力發電機葉片載荷傳感器的標定方法

有效

• 申請號: 201410519954.3
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104318070B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 陳文光;譚銀銀;代勇波
• 申請（專利權）人: 成都阜特科技股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種標定方法，尤其涉及一種一種水平軸風力發電機葉片載荷傳感器的標定方法。

背景技術

目前，大多數風力發電機葉片設計壽命均為20年，涉及載荷的計算來自對風況的統計和參數表征，并利用工程模型仿真計算。風況統計通常采樣點不足，統計周期短；工程模型也有諸多假設、過于簡化的缺點；而風能具有隨機性和不可控性，許多已經用作或被考慮用作風力發電的風場的風況，遠遠超出機組設計階段考慮的風況表征參數所能表示的范圍。為風力發電機葉片的設計帶來了極大的困難，進而造成不能實現收益最大化，實際運行存在巨大風險。由上述可知，將估計的風況與簡化的工程模型結合來進行風力發電機的設計必然存在缺陷。

請參閱圖1A及圖1B，一風力發電機葉片載荷測量裝置裝置包括：風力發電機葉片輪轂1；三個風力發電機葉片2；一光纖解調器3；若干光纖光柵應變傳感器4；若干光纖光柵溫度傳感器5；；若干光纖(圖中未示意出)。一光纖光柵應變傳感器4和一光纖光柵溫度傳感器5、若干光纖通過玻纖封裝的方式組成一個傳感器面板7；四個傳感器面板7通過光纖串聯安裝于葉片2根部位置處，形成一個串聯的傳感器陣列，三傳感器組安裝于三葉片2上并分別連接到光纖解調器3的三個通道上。通過該載荷測量裝置可以得到傳感器陣列的各個應變，然后利用應變和葉片載荷之間的理論公式可以得到葉片實時載荷。

雖然利用載荷和傳感器陣列的各個應變之間公式以獲得的應變數據計算葉片根部載荷，但由于光柵傳感器是粘貼在葉片上，實際運用中往往存在以下原因致使獲得的結果并不適用或可能引起誤差：如實際葉片抗彎剛度與理論抗彎剛度的偏差；葉根內壁非完美圓形；葉根材料或鋪層并不均勻；傳感器粘貼質量問題；傳感器粘貼位置誤差；傳感器粘貼方向非嚴格垂直葉根法蘭面，因此，實際測量之前均需要對傳感器進行標定。

發明內容

本發明的目的是針對上述背景技術存在的缺陷，提供一種水平軸風力發電機葉片載荷傳感器的標定方法。

為實現上述目的，本發明一種水平軸風力發電機葉片載荷傳感器的標定方法包括：需使風力發電機處在低風(速)且發電機切出狀態進行標定，具體采用以下公式對安裝于風力發電機葉片根部的載荷傳感器進行標定，即其中，S_f為揮舞方向載荷特征值，風輪旋轉若干周期后，載荷正弦函數達到穩定后，葉片上某一方位角下的揮舞載荷值；S_e為擺振方向載荷特征值，風輪旋轉若干周期后，載荷正弦函數達到穩定后，葉片某一方位角下的擺振載荷值；M_f為葉片某一方位角下的揮舞方向載荷理論值，通過葉片的重心、重力及槳距角正弦值之間的關系計算得出；M_e為葉片某一方位角下的擺振方向載荷理論值，通過葉片的重心、重力及葉片槳距角余弦值之間的關系計算得出；為理論載荷矩陣，測量載荷矩陣，為交叉影響矩陣。

本發明一種水平軸風力發電機葉片載荷傳感器的標定方法，用于對單一葉片的標定，其包括：

步驟S10：求取風力發電機葉片在一個特征狀態下的理論載荷和測試載荷之間的關系；

步驟S20：通過擬合求取風力發電機葉片在若干個特征狀態下的理論載荷和測試載荷之間的相關系數的平均值；

步驟S30：求取理論揮舞載荷和測試擺振載荷的相關系數，以及理論擺振載荷和測試揮舞載荷之間的相關系數；

步驟S40：將步驟S10、S20、S30獲得的系數根據測試載荷獲取葉片承受的實際載荷，具體采用進行標定。

本發明一種水平軸風力發電機葉片載荷傳感器的標定方法，用于對至少具有兩葉片的風機進行標定，其包括：重復步驟S10、S20、S30、S40對風力發電機葉片進行標定。

本發明一種水平軸風力發電機葉片載荷傳感器的標定方法包括：

步驟S10：求取風力發電機葉片在一個特征狀態下的理論載荷和測試載荷之間的關系，該步驟S10進一步包括步驟S11、S12及S13，

步驟S11：首先假定風力發電機的葉片揮舞和擺振之間無交叉影響，即風力發電機的葉片揮舞方向上載荷對擺振方向上的應變無影響，同時擺振方向上載荷對揮舞方向上的應變無影響，此時M_e＝S_e·c_e，M_f＝S_f·c_f，

步驟S12：風輪空轉狀態下，槳距角設定為0度，即葉片與吹過葉片的風相互垂直，利用步驟S11中關系式M_e＝S_e·c_e可求得，