叶片动平衡评估方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种叶片动平衡评估方法、装置及系统，涉及风机评估的技术领域，该方法包括：获取风机运行过程中风机的每个叶片与风机塔筒的距离参数；根据风机的转速和距离参数绘制风机运行时叶片靠近塔筒一侧的截面曲线；基于截面曲线，计算叶片在风机运行过程中的角度参数和叶片的变形量；根据角度参数和变形量计算风机运行过程中的动平衡评价指数，以对风机的叶片动平衡状态进行评估。本发明专利技术提供的叶片动平衡评估方法、装置及系统，在评估的过程中通过非接触式测量距离参数的方式，可以有效减少人工干预，从而对风机的动平衡情况进行有效评价及监控，并将风机的动平衡控制在安全范围内，确保了风机运行的安全性和可靠性。

Evaluation Method, Device and System of Blade Dynamic Balance

The invention provides a blade dynamic balance evaluation method, device and system, which relates to the technical field of fan evaluation. The method includes: obtaining the distance parameters between each blade of fan and tower barrel in the process of fan operation; drawing the cross-section curve of blade near the side of tower barrel in fan operation according to the speed and distance parameters of fan; calculating the blade on the basis of cross-section curve in fan operation; and calculating the cross-section curve of blade on the side of tower Angle parameters and deformations of blades during operation; dynamic balance evaluation index is calculated according to angle parameters and deformations to evaluate the dynamic balance state of blades. The blade dynamic balance evaluation method, device and system provided by the invention can effectively reduce manual intervention through non-contact measurement of distance parameters in the evaluation process, thereby effectively evaluate and monitor the dynamic balance of the fan, and control the dynamic balance of the fan within a safe range to ensure the safety and reliability of the fan operation.

【技术实现步骤摘要】
叶片动平衡评估方法、装置及系统
本专利技术涉及风机评估的
，尤其是涉及一种叶片动平衡评估方法、装置及系统。
技术介绍
随着我国风力发电机产业的快速发展，国内风力发电机的存量越来越大。当风机经过长时间运行后，叶片的初始零位将因为各种原因偏离设计的正确零位。各个叶片之间的变桨角度不一致，导致风机叶片捕捉风能的效率、带来的风载不同，从而引起风机的气动不平衡。同时，因为叶片的质量、刚度等因素不一致，也会导致风机的质量不平衡或者气动不平衡。风机的动不平衡常常会引起风机振动异常、载荷偏大、发电量偏低，寿命缩短等问题。并且，由于风机振动的影响因子众多，往往难以准确提取风机动不平衡的具体情况，使得风机的质量或气动不平衡问题成为了影响风机安全可靠运行的重要制约因素。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种叶片动平衡评估方法、装置及系统，以缓解难以准确提取风机动不平衡情况的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种叶片动平衡评估方法，包括：获取风机运行过程中风机的每个叶片与风机塔筒的距离参数，其中，距离参数包括叶片的叶根与塔筒的距离参数和叶片的叶尖与塔筒的距离参数；叶根与塔筒的距离参数为设置在塔筒上，且靠近叶片根部的叶根传感器测得的距离参数，叶尖与塔筒的距离参数为设置在塔筒上，且靠近叶片尖部的叶尖传感器测得的距离参数；根据风机的转速和距离参数绘制风机运行时叶片靠近塔筒一侧的截面曲线；基于截面曲线，计算叶片在风机运行过程中的角度参数和叶片的变形量；根据角度参数和变形量计算风机运行过程中的动平衡评价指数，以对风机的叶片动平衡状态进行评估。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述根据风机的转速和距离参数绘制风机运行时叶片靠近塔筒一侧的截面曲线的步骤包括：以时间参数为横坐标，距离参数为纵坐标建立时间-距离坐标系，在时间-距离坐标系中，根据风机的转速和距离参数，绘制风机运行时叶根靠近塔筒一侧的截面曲线，以及叶尖靠近塔筒一侧的截面曲线。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述角度参数和变形量为风机在以塔筒所在的方向为纵坐标，以塔筒的顶部且垂直于塔筒所在的方向为横坐标的空间坐标系中计算的参数；基于截面曲线，计算叶片在风机运行过程中的角度参数和叶片的变形量的步骤包括：基于叶根靠近塔筒一侧的截面曲线，计算叶片的叶根弦线方向，以及叶根弦线的两个顶点在空间坐标系中的坐标位置；根据坐标位置计算叶根的桨距角；以及，基于叶尖靠近塔筒一侧的截面曲线，计算叶片的叶尖弦线方向，以及叶尖弦线的两个顶点在空间坐标系中的坐标位置；根据坐标位置计算叶尖的桨距角；根据叶根的桨距角、叶尖的桨距角计算叶根的桨叶角和叶尖的桨叶角，并根据叶根的桨叶角和叶尖的桨叶角计算角度参数，以及根据叶片的叶根与塔筒的距离参数和叶片的叶尖与塔筒的距离参数计算叶片的弯曲变形量；其中，角度参数至少包括：风机包括的每个叶片的叶根相对桨叶角差、每个叶片的叶尖相对桨叶角差和每个叶尖相对于叶根的扭转角度。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述根据角度参数和变形量计算风机运行过程中的动平衡评价指数的步骤包括：根据每个叶片的叶根相对桨叶角差计算风机的叶根桨叶角差；根据每个叶尖相对于叶根的扭转角度计算风机的扭转角度差；以及，根据每个叶片的变形量计算风机的变形量差；将叶根桨叶角差、扭转角度差和变形量差输入至动平衡评价指数计算模型，计算动平衡评价指数，其中，动平衡评价指数表示为：Δα*γα+Δβ*γβ+ΔL*γL＝Ai；其中，A为动平衡评价指数，Δα为叶根桨叶角差，γα为叶根桨叶角差对应的第一加权系数；Δβ为扭转角度差，γβ为扭转角度差对应的第二加权系数；ΔL为变形量差，γL为变形量差对应的第三加权系数；i为计入评价的风轮圈数；n为风轮圈数的总数。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述对风机的叶片动平衡状态进行评估的步骤包括：如果动平衡评价指数小于预先设置的下限值，输出风机动平衡正常的信息；如果动平衡评价指数大于预先设置的上限值，输出风机动平衡异常的信息；如果动平衡评价指数大于预先设置的下限值，且小于预先设置的上限值，输出风机动平衡处于可调整状态的信息；其中，上限值大于下限值。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：如果动平衡评价指数大于预先设置的上限值，计算叶片的零位误差，将零位误差输入至风机的主控调零模块，对风机的动平衡进行调整。第二方面，本专利技术实施例还提供一种叶片动平衡评估装置，包括：获取模块，用于获取风机运行过程中风机的每个叶片与风机塔筒的距离参数，其中，距离参数包括叶片的叶根与塔筒的距离参数和叶片的叶尖与塔筒的距离参数；叶根与塔筒的距离参数为设置在塔筒上，且靠近叶片根部的叶根传感器测得的距离参数，叶尖与塔筒的距离参数为设置在塔筒上，且靠近叶片尖部的叶尖传感器测得的距离参数；绘制模块，用于根据风机的转速和距离参数绘制风机运行时叶片靠近塔筒一侧的截面曲线；计算模块，用于基于截面曲线，计算叶片在风机运行过程中的角度参数和叶片的变形量；评价模块，用于根据角度参数和变形量计算风机运行过程中的动平衡评价指数，以对风机的叶片动平衡状态进行评估。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述绘制模块用于：以时间参数为横坐标，距离参数为纵坐标建立时间-距离坐标系，在时间-距离坐标系中，根据风机的转速和距离参数，绘制风机运行时叶根靠近塔筒一侧的截面曲线，以及叶尖靠近塔筒一侧的截面曲线。第三方面，本专利技术实施例还提供一种叶片动平衡评估系统，该系统包括主控制器，风机控制器，以及与风机控制器连接的传感器，其中，风机控制器和传感器设置在风机的塔筒上；传感器的数量为多个，多个传感器在塔筒上从叶片的叶根到叶片的叶尖方向上依次排列，分别测量叶片的指定位置与塔筒的距离参数；并将距离参数发送至风机控制器；风机控制器与主控制器通讯连接，主控制器设置有第二方面的叶片动平衡评估装置；风机控制器用于将距离参数发送至主控制器，以使主控制器根据距离参数对风机的叶片动平衡进行评估。结合第三方面，本专利技术实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式，其中，上述传感器的数量为两个，包括叶根传感器和叶尖传感器；其中，叶根传感器设置在塔筒上，且靠近叶片的根部位置，用于测量叶根与塔筒的距离参数；叶尖传感器设置在塔筒上，且靠近叶片的叶尖位置，用于测量叶尖与塔筒的距离参数。本专利技术实施例带来了以下有益效果：本专利技术实施例提供的一种叶片动平衡评估方法、装置及系统，通过获取风机运行过程中每个叶片与风机塔筒的距离参数，可以结合风机的转速绘制风机运行时叶片靠近塔筒一侧的截面曲线，并基于该截面曲线计算叶片在风机运行过程中的角度参数和叶片的变形量，进而计算风机运行过程中的动平衡评价指数以对风机的叶片动平衡状态进行评估，在评估的过程中获取通过非接触式测量距离参数的方式，可以有效减少了人工干预的过程，从而对风机的动平衡情况进行有效评价及监控，并将风机的动平衡控制在安全范围内，保障载荷处于安全范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叶片动平衡评估方法，其特征在于，包括：获取风机运行过程中所述风机的每个叶片与风机塔筒的距离参数，其中，所述距离参数包括所述叶片的叶根与塔筒的距离参数和所述叶片的叶尖与塔筒的距离参数；所述叶根与塔筒的距离参数为设置在塔筒上，且靠近叶片根部的叶根传感器测得的距离参数，所述叶尖与塔筒的距离参数为设置在塔筒上，且靠近叶片尖部的叶尖传感器测得的距离参数；根据所述风机的转速和所述距离参数绘制所述风机运行时所述叶片靠近所述塔筒一侧的截面曲线；基于所述截面曲线，计算所述叶片在所述风机运行过程中的角度参数和所述叶片的变形量；根据所述角度参数和所述变形量计算所述风机运行过程中的动平衡评价指数，以对所述风机的叶片动平衡状态进行评估。

【技术特征摘要】
1.一种叶片动平衡评估方法，其特征在于，包括：获取风机运行过程中所述风机的每个叶片与风机塔筒的距离参数，其中，所述距离参数包括所述叶片的叶根与塔筒的距离参数和所述叶片的叶尖与塔筒的距离参数；所述叶根与塔筒的距离参数为设置在塔筒上，且靠近叶片根部的叶根传感器测得的距离参数，所述叶尖与塔筒的距离参数为设置在塔筒上，且靠近叶片尖部的叶尖传感器测得的距离参数；根据所述风机的转速和所述距离参数绘制所述风机运行时所述叶片靠近所述塔筒一侧的截面曲线；基于所述截面曲线，计算所述叶片在所述风机运行过程中的角度参数和所述叶片的变形量；根据所述角度参数和所述变形量计算所述风机运行过程中的动平衡评价指数，以对所述风机的叶片动平衡状态进行评估。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述风机的转速和所述距离参数绘制所述风机运行时所述叶片靠近所述塔筒一侧的截面曲线的步骤包括：以时间参数为横坐标，距离参数为纵坐标建立时间-距离坐标系，在所述时间-距离坐标系中，根据所述风机的转速和所述距离参数，绘制所述风机运行时所述叶根靠近所述塔筒一侧的截面曲线，以及所述叶尖靠近所述塔筒一侧的截面曲线。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述角度参数和所述变形量为所述风机在以所述塔筒所在的方向为纵坐标，以所述塔筒的顶部且垂直于所述塔筒所在的方向为横坐标的空间坐标系中计算的参数；所述基于所述截面曲线，计算所述叶片在所述风机运行过程中的角度参数和所述叶片的变形量的步骤包括：基于所述叶根靠近所述塔筒一侧的截面曲线，计算所述叶片的叶根弦线方向，以及所述叶根弦线的两个顶点在所述空间坐标系中的坐标位置；根据所述坐标位置计算所述叶根的桨距角；以及，基于所述叶尖靠近所述塔筒一侧的截面曲线，计算所述叶片的叶尖弦线方向，以及所述叶尖弦线的两个顶点在所述空间坐标系中的坐标位置；根据所述坐标位置计算所述叶尖的桨距角；根据所述叶根的桨距角、所述叶尖的桨距角计算所述叶根的桨叶角和所述叶尖的桨叶角，并根据所述叶根的桨叶角和所述叶尖的桨叶角计算所述角度参数，以及，根据所述叶片的叶根与塔筒的距离参数和所述叶片的叶尖与塔筒的距离参数计算所述叶片的弯曲变形量；其中，所述角度参数至少包括：所述风机包括的每个所述叶片的叶根相对桨叶角差、每个所述叶片的叶尖相对桨叶角差和每个所述叶尖相对于所述叶根的扭转角度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述角度参数和所述变形量计算所述风机运行过程中的动平衡评价指数的步骤包括：根据每个所述叶片的叶根相对桨叶角差计算所述风机的叶根桨叶角差；根据每个所述叶尖相对于所述叶根的扭转角度计算所述风机的扭转角度差；以及，根据每个所述叶片的变形量计算所述风机的变形量差；将所述叶根桨叶角差、所述扭转角度差和所述变形量差输入至动平衡评价指数计算模型，计算动平衡评价指数，其中，所述动平衡评价指数表示为：Δα*γα+Δβ*γβ+ΔL*γL＝Ai；其中，A为动平衡评价指数，Δα为所述叶根桨叶角差，γα为所述叶根桨叶角差对应的第一加权系数；Δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：全文贤，李建涛，蒋登科，
申请(专利权)人：三一重能有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11