用于识别叶片的失速的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于识别叶片的失速的方法，该方法包括下列步骤：在叶片运行期间通过由多个麦克风组成的麦克风阵列测量多个声音数据，其中所述麦克风阵列中的至少一个麦克风布置在塔筒上靠近叶片尖端的位置；对所述多个声音数据进行处理；分析经处理的所述多个声音数据以确定声源位置以及噪声水平；将噪声水平与噪声阈值相比较；以及在噪声水平超过噪声阈值的情况下提供表示失速的提醒信号，其中提醒信号还包括失速位置。本发明专利技术还涉及一种用于识别叶片的失速的装置。通过该方法或该装置，可以准确地识别失速并定位失速的叶片或叶片部位，使得能够根据所述信息调整叶片的攻角以停止失速状态。

【技术实现步骤摘要】
用于识别叶片的失速的方法和装置
本专利技术总体而言涉及风力发电领域，更具体而言，涉及一种用于识别叶片的失速的方法。此外，本专利技术还涉及一种用于识别叶片的失速的装置。
技术介绍
近年来，清洁能源领域呈现出快速发展的趋势。作为清洁能源的代表，风力发电机的应用日益增长。风力发电机的叶片是风力发电机捕获风能的核心部件，其运行状态直接关系到设备安全和发电效率。叶片的一种异常运行状态是失速。当叶片的攻角低于某个临界值时，升力系数随攻角增大而线性增加。但是当叶片的攻角超过这个临界值后，升力系数随攻角增大而减小。在失速状态下，由于气流分离导致叶片强烈扰动，从而造成发电效率降低，还可能导致叶片损伤或安全事故。目前为避免失速，大多通过变桨控制使得叶片主要气动功能区域远离失速攻角，从而损失了可观的气动性能。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种用于识别叶片的失速的方法和一种用于识别叶片的失速的装置，通过该方法或该装置，可以准确地识别失速并定位失速的叶片或叶片部位，使得能够根据所述信息调整叶片的攻角以停止失速状态。在本专利技术的第一方面，前述任务一种用于识别叶片的失速的方法来解决，该方法包括下列步骤：在叶片运行期间通过由多个麦克风组成的麦克风阵列测量多个声音数据，其中所述麦克风阵列中的至少一个麦克风布置在塔筒上靠近叶片尖端的位置；对所述多个声音数据进行处理；分析经处理的所述多个声音数据以确定声源位置以及噪声水平；将噪声水平与噪声阈值相比较；以及在噪声水平超过噪声阈值的情况下提供表示失速的提醒信号，其中提醒信号还包括失速位置。在本专利技术的一个优选方案中规定，对所述多个声音数据进行处理包括：通过截止频率为1000Hz的高通滤波器对所述声音数据进行滤波；和/或通过后置滤波器和/或相干滤波器对所述声音数据进行滤波。通过该优选方案，可以滤除低频电机噪声，而低频电机噪声一般而言处于1000Hz以下。通过该滤波可以改善识别精度。但是应当指出，也可以采用具有合适上截止频率的带通滤波器。在本专利技术的另一优选方案中规定，该方法还包括步骤：根据声源位置确定噪声是否由叶片发出。通过该优选方案，可以减少误判。由于本专利技术的方法采用麦克风阵列，因此可以精确地对声源进行定位，从而判断声源是否为叶片区域。如果不是叶片区域，则可确定未发生失速。在本专利技术的又一优选方案中规定，分析经处理的所述多个声音数据以确定声源位置包括：分析经处理的所述多个声音数据以在空间域中确定一个或多个声源的平面坐标或空间坐标。通过该优选方案，可以实现精确的声源定位。例如，通过多个麦克风的声音数据中的噪声强弱并结合各个麦克风的安装位置，可以确定声源相对于各个麦克风的相对位置，从而确定声源的位置。在本专利技术的另一优选方案中规定，该方法还包括步骤：根据提醒信号调整叶片的气动功能区域，使得所述气动功能区域处于安全攻角范围。通过该优选方案，可以结束叶片的失速状态，从而提高发电效率并且避免叶片损伤。在本专利技术的又一优选方案中规定，该方法还包括步骤：根据所述多个声音数据确定噪声强度；以及根据噪声强度确定叶片的工况。通过该优选方案，可以确定叶片的工况。例如可以确定叶片失速的程度，以及是否损坏等等。确定噪声强度例如可以通过如下方式进行：首先，通过多个声音信号确定声源位置，然后根据相应声音数据确定声源的噪声强度。在本专利技术的第二方面，前述任务通过一种用于识别叶片的失速的装置来解决，该装置具有：由多个麦克风组成的麦克风阵列，所述麦克风阵列被配置为在叶片运行期间测量多个声音数据，其中所述麦克风阵列中的至少一个麦克风布置在靠近叶片尖端的塔筒上；控制器，所述控制器被配置为执行下列动作：对所述多个声音数据进行处理；分析经处理的所述多个声音数据以确定声源位置以及噪声水平；将噪声水平与噪声阈值相比较；以及在噪声水平超过噪声阈值的情况下提供表示失速的提醒信号，其中提醒信号还包括失速位置。在本专利技术的一个优选方案中规定，该装置还包括执行器，所述执行器被配置为根据提醒信号调整叶片的气动功能区域，使得所述气动功能区域处于安全攻角范围。通过该优选方案，可以结束叶片的失速状态，从而提高发电效率并且避免叶片损伤。本专利技术至少具有下列有益效果：(1)通过本专利技术，可以精确地确定失速，这是基于专利技术人的如下独特洞察：当叶片出现失速时，将产生较大且独特的噪声，因此通过利用多个麦克风测量噪声可以提供足够的声音数据，从而准确地识别失速状态；(2)通过本专利技术，可以定位失速的叶片或叶片部位，这是因为本专利技术采用布置在不同位置处的多个麦克风来测量噪声，从而可以通过所测量的多个声音数据以及相应麦克风的位置来定位声源，由此确定失速部位。附图说明下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本专利技术。图1示出了用于识别叶片的失速的方法的原理；以及图2示出了用于识别叶片的失速的装置的示意图。具体实施方式应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。在本专利技术中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。在本专利技术中，各实施例仅仅旨在说明本专利技术的方案，而不应被理解为限制性的。在本专利技术中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。在此还应当指出，在本专利技术的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本专利技术的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。在此还应当指出，在本专利技术的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。另外，本专利技术的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，所述方法步骤可以以不同顺序执行。图1示出了用于识别叶片的失速的方法的原理。在图1中示出了叶片的三种工况：a.正常工况、b.临界工况以及c.失速工况。本专利技术的方案基于专利技术人的如下独特洞察：叶片是风机捕获风能的核心部件，为了适应不同的风资源环境，需要确保叶片的气动外形主要气动功能区域在运行过程中处于翼型的安全攻角范围；在安全攻角范围(参见a.正常工况)，翼型的升力随着攻角的增大而线性增大，当攻角增大到某个临界值(参见b.临界工况)，升力将达到最大，但与此同时由于气流分离等导致的强烈扰动，升力将十分不稳定，且产生较大噪声，同时伴有能量损失；攻角继续增大时，一个小的攻角增量将会导致升力的迅速巨大下降，进入失速状态(参见c.失速工况)，此时噪声非常大；如果叶片主要气动功能区域较大区域相当时间内翼型都处于这个异常攻角区域，整个叶片的气动性能会迅速下降，并伴有较大的载荷震荡；通过布置多个麦克风，可以更准确地确定相应位置的噪声谱(例如可以排除电机噪声、其它无关噪音等)，并且将其与失速状态的噪声特征谱相比较，从而准确地确定失误状态，同时还可以从所述多个麦克风的声音数据中确定声源位置并由此确定失速的叶片或叶片部位，从而能够更准确地调整相应叶片的攻角以避免或停止失速状态。图2示出了用于识别叶片的失速的装置100的示意图。如图2所示，装置100包括布置在风力发电机上的由多个麦克风102、10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于识别叶片的失速的方法，包括下列步骤：在叶片运行期间通过由多个麦克风组成的麦克风阵列测量多个声音数据，其中所述麦克风阵列中的至少一个麦克风布置在塔筒上靠近叶片尖端的位置；对所述多个声音数据进行处理；分析经处理的所述多个声音数据以确定声源位置以及噪声水平；将噪声水平与噪声阈值相比较；以及在噪声水平超过噪声阈值的情况下提供表示失速的提醒信号，其中提醒信号还包括失速位置。

【技术特征摘要】
1.一种用于识别叶片的失速的方法，包括下列步骤：在叶片运行期间通过由多个麦克风组成的麦克风阵列测量多个声音数据，其中所述麦克风阵列中的至少一个麦克风布置在塔筒上靠近叶片尖端的位置；对所述多个声音数据进行处理；分析经处理的所述多个声音数据以确定声源位置以及噪声水平；将噪声水平与噪声阈值相比较；以及在噪声水平超过噪声阈值的情况下提供表示失速的提醒信号，其中提醒信号还包括失速位置。2.根据权利要求1所述的方法，其中对所述多个声音数据进行处理包括：通过截止频率为1000Hz的高通滤波器对所述声音数据进行滤波；和/或通过后置滤波器和/或相干滤波器对所述声音数据进行滤波。3.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：根据声源位置确定噪声是否由叶片发出。4.根据权利要求1所述的方法，其中分析经处理的所述多个声音数据以确定声源位置包括：分析经处理的所述多个声音数据以在空间域中确定一个或多个声源的平面坐标或...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐亮，郭晓明，朱小芹，梁家宁，刘鹏，陈潇，朱秋娴，吉凡，
申请(专利权)人：远景能源江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32