一种失速状态监测方法及系统技术方案

本申请公开了一种失速状态监测方法及系统，包括：先根据失速分离监测坐标获取目标叶片的各个监测点，并通过压电传感器分别对各个监测点的失速分离信号进行采集；再基于该各个监测点的失速分离信号，获取该目标叶片的各个不同展向位置的截面翼型的失速分离状态；最后基于该各个不同展向位置的截面翼型的失速分离状态，获取该目标叶片的失速状态以及失速程度。本申请基于目标叶片的三维流场特性和功率失速本身考虑，失速判断更为准确，提高了叶片的运行安全性。的运行安全性。的运行安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种失速状态监测方法及系统


[0001]本申请涉及风力发电
，具体涉及一种失速状态监测方法及系统。

技术介绍

[0002]风电机组是将风的动能转换为电能的系统，叶片的是风电机组捕获风能的核心部件，其运行状态直接关系到风能的利用效率。
[0003]叶片表面大范围内严重的流动分离是造成风电机组发电效率下降，功率损失(即叶片失速)、载荷波动，疲劳载荷增加甚至颤振失稳的重要原因。因此，如何监测叶片表面的流动状态和失速情况，对叶片进行失速控制、机组安全保护以及实施相应的叶片增功技术具有重要意义。在现有技术中，更多地是针对叶片的翼型失速状态进行监测，其常采用毕托管直接测量翼型吸力面尾缘附近特定点的压差，作为翼型分离失速的判据，以判断叶片是否处于失速状态，并与整机控制系统结合，对叶片非额定工况的失速控制提供参考，从而能够对应调整叶片的运行状态。
[0004]但在上述方案中，叶片的局部翼型失速并不能代表整个叶片运行过程中的“失速”，从而导致叶片的运行安全性降低。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种失速状态监测方法及系统，叶片的失速判断更为准确，提高了叶片的运行安全性，该技术方案如下。
[0006]一方面，提供了一种失速状态监测方法，所述方法包括：
[0007]根据失速分离监测坐标获取目标叶片的各个监测点；所述失速分离监测坐标包括叶片展向坐标和弦向坐标；
[0008]通过压电传感器分别对所述各个监测点的失速分离信号进行采集；所述失速分离信号包括速度信号以及压力信号中的至少一者；
[0009]基于所述各个监测点的失速分离信号，获取所述目标叶片的各个不同展向位置处截面翼型的失速分离状态；
[0010]基于所述各个不同展向位置截面翼型的失速分离状态，获取所述目标叶片的失速状态以及失速程度。
[0011]又一方面，提供了一种失速状态监测系统，所述系统包括：压电传感器以及数据采集处理单元；所述压电传感器设置在各个监测点处；
[0012]所述数据采集处理单元，用于：
[0013]根据失速分离监测坐标获取目标叶片的各个监测点；所述失速分离监测坐标包括叶片展向坐标和弦向坐标；
[0014]通过压电传感器分别对所述各个监测点的失速分离信号进行采集；所述失速分离信号包括速度信号以及压力信号中的至少一者；
[0015]基于所述各个监测点的失速分离信号，获取所述目标叶片的各个不同展向位置处
截面翼型的失速分离状态；
[0016]基于所述各个不同展向位置截面翼型的失速分离状态，获取所述目标叶片的失速状态以及失速程度。
[0017]再一方面，提供了一种失速状态监测装置，所述装置应用于失速状态监测系统中的数据采集处理单元，所述系统还包括压电传感器以及数据采集处理单元；所述压电传感器设置在各个监测点处；
[0018]所述装置包括：
[0019]监测点获取模块，用于根据失速分离监测坐标获取目标叶片的各个监测点；所述失速分离监测坐标包括叶片展向坐标和弦向坐标；
[0020]失速分离信号采集模块，用于通过压电传感器分别对所述各个监测点的失速分离信号进行采集；所述失速分离信号包括速度信号以及压力信号中的至少一者；
[0021]截面翼型失速状态获取模块，用于基于所述各个监测点的失速分离信号，获取所述目标叶片的各个不同展向位置处截面翼型的失速分离状态；
[0022]目标叶片失速状态获取模块，用于基于所述各个不同展向位置截面翼型的失速分离状态，获取所述目标叶片的失速状态以及失速程度。
[0023]在一种可能的实施方式中，所述监测点获取模块，还用于：
[0024]关系曲线获取模块，用于基于所述目标叶片的气动外形信息，获取所述目标叶片的功率损失系数与叶片表面失速分离区覆盖占比的关系曲线；
[0025]各个监测点获取模块，用于基于所述关系曲线，获取所述目标叶片的三维表面失速分离的各个监测点。
[0026]在一种可能的实施方式中，所述关系曲线获取模块，还用于：
[0027]确定参考风速，并基于所述目标叶片的气动外形信息，建立在所述参考风速下，所述目标叶片的功率损失系数与叶片表面失速分离区覆盖占比的关系曲线。
[0028]在一种可能的实施方式中，所述各个监测点获取模块，还用于：
[0029]基于所述关系曲线，获取所述目标叶片在不同失速程度下的功率损失阈值所对应的分离区覆盖范围点的叶片展向坐标，并将各个所述分离区覆盖范围点确定为各个监测点。
[0030]在一种可能的实施方式中，所述装置，还包括：
[0031]叶片展向坐标获取单元，用于获取所述目标叶片的各个监测点的叶片展向坐标；
[0032]截面翼型获取单元，用于基于所述各个监测点的叶片展向坐标，获取所述各个监测点的展向位置下的截面翼型；
[0033]压力分布曲线获取单元，用于获取所述各个监测点的截面翼型在失速攻角下的压力分布曲线；
[0034]弦向坐标获取单元，用于根据各个所述压力分布曲线，获取所述各个监测点对应的失速分离区域覆盖到截面翼型的弦向坐标。
[0035]在一种可能的实施方式中，所述弦向坐标获取单元，还用于：
[0036]根据各个所述压力分布曲线，获取所述各个监测点的截面翼型对应的叶片背风面的近似分离点起始位置，以及截面翼型的压力参考位置；
[0037]根据所述各个监测点的所述近似分离点起始位置以及所述截面翼型的压力参考
位置，获取所述各个监测点对应的弦向坐标。
[0038]在一种可能的实施方式中，所述截面翼型失速状态获取模块，还用于：
[0039]根据所述各个监测点对应的截面翼型的压力分布特征，获取所述目标叶片的截面翼型的失速状态判据参数；
[0040]根据各个所述截面翼型的弦向坐标对应的失速分离信号的差值，与所述失速状态判据参数的比较结果，获取所述目标叶片的各个监测点的截面翼型的失速分离状态。
[0041]在一种可能的实施方式中，所述目标叶片失速状态获取模块还用于：
[0042]基于所述各个截面翼型的失速分离状态，获取所述目标叶片的表面失速分离区的覆盖范围；
[0043]根据所述目标叶片的表面失速分离区的覆盖范围，获取所述目标叶片的失速状态以及失速程度。
[0044]在一种可能的实施方式中，所述装置还用于：
[0045]从所述各个监测点中选取异常失速监测点；所述异常失速监测点为靠近所述目标叶片的叶尖位置的监测点；
[0046]当所述异常失速监测点的截面翼型发生失速分离时，对所述目标叶片进行保护控制操作。
[0047]又一方面，提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如上所述的一种失速状态监测方法。
[0048]再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种失速状态监测方法，其特征在于，所述方法包括：根据失速分离监测坐标获取目标叶片的各个监测点；所述失速分离监测坐标包括叶片展向坐标和弦向坐标；通过压电传感器分别对所述各个监测点的失速分离信号进行采集；所述失速分离信号包括速度信号以及压力信号中的至少一者；基于所述各个监测点的失速分离信号，获取所述目标叶片的各个不同展向位置处截面翼型的失速分离状态；基于所述各个不同展向位置截面翼型的失速分离状态，获取所述目标叶片的失速状态以及失速程度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据失速分离监测坐标获取目标叶片的各个监测点，包括：基于所述目标叶片的气动外形信息，获取所述目标叶片的功率损失系数与叶片表面失速分离区覆盖占比的关系曲线；基于所述关系曲线，获取所述目标叶片的三维表面失速分离的各个监测点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标叶片的气动外形信息，获取所述目标叶片的功率损失系数与叶片表面失速分离区覆盖占比的关系曲线，包括：确定参考风速，并基于所述目标叶片的气动外形信息，建立在所述参考风速下，所述目标叶片的功率损失系数与叶片表面失速分离区覆盖占比的关系曲线。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述关系曲线，获取所述目标叶片的三维表面失速分离的各个监测点，包括：基于所述关系曲线，获取所述目标叶片在不同失速程度下的功率损失阈值所对应的分离区覆盖范围点的叶片展向坐标，并将各个所述分离区覆盖范围点确定为各个监测点。5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，在所述根据失速分离监测坐标获取目标叶片的各个监测点之前，所述方法包括：获取所述目标叶片的各个监测点的叶片展向坐标；基于所述各个监测点的叶片展向坐标，获取所述各个监测点的展向位置下的截面翼型；获取所述各个监测点的截面翼型在失速攻角下的压力分布曲线；根据各个所述压力分布曲线，获取所述各个监测点对应的失速分离区域覆盖到截面翼型的弦向坐标。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据各个所述压力分布曲线，获取所述各个监测点对应的失速分离区域覆盖到截面翼型的弦向坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：李星星，李成良，鲁晓锋，张登刚，
申请(专利权)人：中材科技风电叶片股份有限公司，
类型：发明
国别省市：