一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法將一定風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)測量的葉片特征載荷與該葉片在特定方位角和槳距角下的理論載荷進行比較，推算出理論載荷和實測載荷之間關(guān)系的標(biāo)定矩陣，從而實現(xiàn)葉片載荷的精確測量；本發(fā)明提供的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法另一優(yōu)點在于可以在現(xiàn)場，即葉片已經(jīng)安裝在風(fēng)力發(fā)電機葉片根部上標(biāo)定載荷傳感器，而不需要將葉片移除主機或在葉片廠的測試平臺上進行標(biāo)定。
【專利說明】一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種標(biāo)定方法，尤其涉及一種一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機葉片設(shè)計壽命均為20年，涉及載荷的計算來自對風(fēng)況的統(tǒng)計和參數(shù)表征，并利用工程模型仿真計算。風(fēng)況統(tǒng)計通常采樣點不足，統(tǒng)計周期短；工程模型也有諸多假設(shè)、過于簡化的缺點；而風(fēng)能具有隨機性和不可控性，許多已經(jīng)用作或被考慮用作風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)場的風(fēng)況，遠遠超出機組設(shè)計階段考慮的風(fēng)況表征參數(shù)所能表示的范圍。為風(fēng)力發(fā)電機葉片的設(shè)計帶來了極大的困難，進而造成不能實現(xiàn)收益最大化，實際運行存在巨大風(fēng)險。由上述可知，將估計的風(fēng)況與簡化的工程模型結(jié)合來進行風(fēng)力發(fā)電機的設(shè)計必然存在缺陷。
[0003]請參閱圖1A及圖1B，一風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷測量裝置裝置包括:風(fēng)力發(fā)電機葉片輪轂I ;三個風(fēng)力發(fā)電機葉片2 ;—光纖解調(diào)器3 ;若干光纖光柵應(yīng)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(yīng)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(lián)安裝于葉片2根部位置處，形成一個串聯(lián)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(diào)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(yīng)變，然后利用應(yīng)變和葉片載荷之間的理論公式可以得到葉片實時載荷。
[0004]雖然利用載荷和傳感器陣列的各個應(yīng)變之間公式以獲得的應(yīng)變數(shù)據(jù)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(jié)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(nèi)壁非完美圓形；葉根材料或鋪層并不均勻；傳感器粘貼質(zhì)量問題；傳感器粘貼位置誤差；傳感器粘貼方向非嚴(yán)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(biāo)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對上述【背景技術(shù)】存在的缺陷，提供一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法包括:需使風(fēng)力發(fā)電機處在低風(fēng)(速)且發(fā)電機切出狀態(tài)進行標(biāo)定，具體采用以下公式對安裝


Ad 廠 Αλ Αη S f ' C f
于風(fēng)力發(fā)電機葉片根部的載荷傳感器進行標(biāo)定，即M = J4.s\c 其中，Sf為揮舞方向載荷特征值，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)若干周期后，載荷正弦函數(shù)達到穩(wěn)定后，葉片上某一方位角下的揮舞載荷值為擺振方向載荷特征值，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)若干周期后，載荷正弦函數(shù)達到穩(wěn)定后，葉片某一方位角下的擺振載荷值;Mf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(guān)系計算得出；Me為葉片某一方位角下的擺振方
—M "
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(guān)系計算得出 M為





_ e _
理論載荷矩陣，5測量載荷矩陣，f f為交叉影響矩陣。
K」14 4」
[0007]本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，用于對單一葉片的標(biāo)定，其包括:
[0008]步驟SlO:求取風(fēng)力發(fā)電機葉片在一個特征狀態(tài)下的理論載荷和測試載荷之間的關(guān)系;
[0009]步驟S20:通過擬合求取風(fēng)力發(fā)電機葉片在若干個特征狀態(tài)下的理論載荷和測試載荷之間的相關(guān)系數(shù)的平均值；
[0010]步驟S30:求取理論揮舞載荷和測試擺振載荷的相關(guān)系數(shù)，以及理論擺振載荷和測試揮舞載荷之間的相關(guān)系數(shù)；
[0011]步驟S40:將步驟S10、S20、S30獲得的系數(shù)根據(jù)測試載荷獲取葉片承受的實際載
M Λ Γ A αΛ- Cf
荷，具體采用J = , ,.''進行標(biāo)定。
[0012]本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，用于對至少具有兩葉片的風(fēng)機進行標(biāo)定，其包括:重復(fù)步驟S10、S20、S30、S40對風(fēng)力發(fā)電機葉片進行標(biāo)定。
[0013]本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法包括:
[0014]步驟SlO:求取風(fēng)力發(fā)電機葉片在一個特征狀態(tài)下的理論載荷和測試載荷之間的關(guān)系，該步驟SlO進一步包括步驟S11、S12及S13，
[0015]步驟Sll:首先假定風(fēng)力發(fā)電機的葉片揮舞和擺振之間無交叉影響，即風(fēng)力發(fā)電機的葉片揮舞方向上載荷對擺振方向上的應(yīng)變無影響，同時擺振方向上載荷對揮舞方向上的應(yīng)變無影響，此時Me = Se.ce, Mf = Sf.cf,
[0016]步驟S12:風(fēng)輪空轉(zhuǎn)狀態(tài)下，槳距角設(shè)定為O度，即葉片與吹過葉片的風(fēng)相互垂直，利用步驟Sll中關(guān)系式Me = Se.Ce可求得，
[0017]ce = Me/Se (2)
[0018]由公式(2)，將葉片水平狀態(tài)下的擺振方向載荷理論值札除以測得的葉片的擺振方向載荷特征值Se即可求得系數(shù)ce，
[0019]步驟S13:風(fēng)輪空轉(zhuǎn)狀態(tài)下，槳距角設(shè)定為90度，即葉片與吹過葉片的風(fēng)相互平行，利用步驟Sll中關(guān)系式Mf = Sf.Cf可求得，
[0020]cf = Mf/Sf (3)
[0021]由公式(3)將葉片水平狀態(tài)下的揮舞方向載荷理論值除以測得的葉片的揮舞方向載荷特征值即可求得系數(shù)Cf ；
[0022]步驟S20:通過擬合求取風(fēng)力發(fā)電機葉片在若干個特征狀態(tài)下的理論載荷和測試載荷之間的相關(guān)系數(shù)的平均值，
[0023]設(shè)定風(fēng)力發(fā)電機葉片揮舞與擺振之間無交叉影響，根據(jù)步驟SI求得Ce和cf，
Mf A1 O Sf 'Cf
[0024]= a.* ο
LmJ L0 4」LtVcJ (4)
[0025]Me = A4.Se.ce, Mf = A1.Sf.cf
[0026]重復(fù)步驟SI，測量不同Mf對應(yīng)的AfSdcf,以及不同M6對應(yīng)的A4*Se*ce，利用回歸分析方法來求得A1和A4;
[0027]步驟S30:求取理論揮舞載荷和測試擺振載荷的相關(guān)系數(shù)，以及理論擺振載荷和測試揮舞載荷之間的相關(guān)系數(shù)，
[0028]根據(jù)步驟SlO及步驟S20獲得的ce、Ka已知。
MΛ Γ A1 ΑΛ「5V ‘cr
[0029]J = ； ;.c ;
LMJ L4 A\ lSe'Ce_
[0030]Mf = A1SfC^A2SeCe (5)
[0031]Me = A3Sfcf+A4Sece (6)
[0032]根據(jù)(5)、(6)，可得
[0033]A2 = (Mf-A1SfCf)ZSeCe (7)
[0034]A3= (Me-A4SeCe)/SfCf (8)
[0035]利用公式(7)⑶來計算A2和A3,
[0036]步驟S40:將步驟S1、S20、S30獲得的A1、A2、A3、A4、cf、Ce用于根據(jù)測試載荷獲取葉片承受的實際載荷，具體采用以下公式，
Ma A M.P
[0037]即細=；；.，其中，Mrealflap和Mreal _分別是葉片在揮

real—edge_ ^ 4 _test _ edge e
舞方向和擺振方向的實際載荷，Mtest flap和Mtest 分別是葉片在揮舞方向和擺振方向的測
、_pL 十卜.-H-
試載荷；
[0038]步驟S5:對其它至少兩個葉片進行標(biāo)定
[0039]對葉片重復(fù)步驟S10、S20、S30、S40中針對葉片的實際載荷標(biāo)定方法，完成對葉片的載荷傳感器標(biāo)定。
[0040]進一步地，步驟20中，風(fēng)力發(fā)電機葉片的槳距角設(shè)置可設(shè)定為O到90度的任意一個值。
[0041]進一步地，風(fēng)力發(fā)電機葉片的槳距角設(shè)定為30度、45度及60度。
[0042]本發(fā)明的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，包括:
[0043]步驟AlO:使風(fēng)力發(fā)電機處在低風(fēng)(速)且發(fā)電機切出狀態(tài)；
[0044]步驟All:確定風(fēng)力發(fā)電機槳距角并控制風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)一定周期，風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)一定周期是指在無法控制風(fēng)輪方位角的情況下，通過風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)一定周期可以得到載荷的最大值和最小值，即特征載荷；
[0045]步驟A12:通過光纖解調(diào)儀采集安裝在風(fēng)力發(fā)電機葉片根部橫截面上的光纖光柵傳感器采集的載荷時間序列，風(fēng)力發(fā)電機葉片根部安裝有四個光纖光柵傳感器；
[0046]步驟A13:載荷時間序列達到穩(wěn)定后提取時間序列上的相應(yīng)特征載荷；
[0047]步驟A14:基于風(fēng)力發(fā)電機槳距角計算風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的最大和最小理論載荷；
[0048]步驟A15:將傳感器測試值的三個葉片的揮舞載荷和擺振載荷的特征值與理論載荷進行比較，以便得到葉片根部弦長坐標(biāo)系下的揮舞方向載荷和擺振方向載荷的標(biāo)定系
Λ/ f Αλ jL., S f' c f數(shù)，采用J = , ；.C 建立標(biāo)定矩陣
[0049]綜上所述，本發(fā)明提供的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法將一定風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)測量的葉片特征載荷與該葉片在特定方位角和槳距角下的理論載荷進行比較，推算出理論載荷和實測載荷之間關(guān)系的標(biāo)定矩陣，從而實現(xiàn)葉片載荷的精確測量；本發(fā)明提供的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法另一優(yōu)點在于可以在現(xiàn)場，即葉片已經(jīng)安裝在風(fēng)力發(fā)電機葉片根部上標(biāo)定載荷傳感器，而不需要將葉片移除主機或在葉片廠的測試平臺上進行標(biāo)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1A為本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法中的傳感器組的安裝位置示意圖。
[0051]圖1B為本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法中的傳感器面板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0052]圖2為本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法中的應(yīng)變傳感器在葉片葉根橫截面的安裝位置詳細示意圖。
[0053]圖3為本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法中的葉片特征載荷測量狀態(tài)。
[0054]圖4為本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法中的三個葉片載荷隨方位角的變化情況示意圖。
[0055]圖5為本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法中的俯視狀態(tài)下葉片槳距角的示意圖。
[0056]圖6為本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機載荷傳感器的標(biāo)定方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0057]為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達成目的及效果，以下茲例舉實施例并配合附圖詳予說明。
[0058]請參閱圖2至圖6，本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，需使風(fēng)力發(fā)電機處在低風(fēng)(速)且發(fā)電機切出狀態(tài)進行標(biāo)定，具體采用以下公式對安裝于風(fēng)力發(fā)電機葉片根部的載荷傳感器進行標(biāo)定，即
Ai f Αλ Ay Sf'Cf
[0059]Λ.1: 其中，Sf為揮舞方向載荷特征值，如圖4所示，風(fēng)輪旋




J
轉(zhuǎn)若干周期后，載荷正弦函數(shù)達到穩(wěn)定后，葉片上某一方位角下的揮舞載荷值，如波峰值、波谷值為擺振方向載荷特征值，如圖4所示，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)若干周期后，載荷正弦函數(shù)達到穩(wěn)定后，葉片某一方位角下的擺振載荷值，如波峰值、波谷值;Mf為葉片某一方位角下的揮舞方向載荷理論值，如波峰值、波谷值，通過葉片的重心、重力及槳距角正弦值之間的關(guān)系計算得出為葉片某一方位角下的擺振方向載荷理論值，如波峰值、波谷值，通過葉片的重心、重力及葉片槳距角余弦值之間的關(guān)系計算得出；f/為理論載荷矩陣，^測量載
LmJ⑷
荷矩陣，j1 I2為交叉影響矩陣。
[0060]本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，用于對單一葉片的標(biāo)定，其包括:
[0061]步驟SlO:求取風(fēng)力發(fā)電機葉片在一個特征狀態(tài)下的理論載荷和測試載荷之間的關(guān)系;
[0062]步驟S20:通過擬合求取風(fēng)力發(fā)電機葉片在若干個特征狀態(tài)下的理論載荷和測試載荷之間的相關(guān)系數(shù)的平均值；
[0063]步驟S30:求取理論揮舞載荷和測試擺振載荷的相關(guān)系數(shù)，以及理論擺振載荷和測試揮舞載荷之間的相關(guān)系數(shù)；
[0064]步驟S40:將步驟S10、S20、S30獲得的系數(shù)根據(jù)測試載荷獲取葉片承受的實際載
M r Αλ An S f' c f荷，具體采用J = ； ；.7 '進行標(biāo)定。
[0065]本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，用于對至少具有兩葉片的風(fēng)機進行標(biāo)定，其包括:重復(fù)步驟S10、S20、S30、S40對風(fēng)力發(fā)電機葉片進行標(biāo)定。
[0066]本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，具體包括如下步驟:
[0067]步驟SlO:求取風(fēng)力發(fā)電機葉片在一個特征狀態(tài)下的理論載荷和測試載荷之間的關(guān)系，該步驟SlO進一步包括步驟S11、S12及S13，
[0068]步驟Sll:首先假定風(fēng)力發(fā)電機的葉片揮舞和擺振之間無交叉影響，即風(fēng)力發(fā)電機的葉片揮舞方向上載荷對擺振方向上的應(yīng)變無影響，同時擺振方向上載荷對揮舞方向上的應(yīng)變無影響，此時Me = Se.ce, Mf = Sf.cf,
[0069]步驟S12:風(fēng)輪空轉(zhuǎn)狀態(tài)下，槳距角設(shè)定為O度，即葉片與吹過葉片的風(fēng)相互垂直，利用步驟Sll中關(guān)系式Me = Se.Ce可求得，
[0070]ce = Me/Se (2)
[0071]由公式(2)，將葉片I水平狀態(tài)下的擺振方向載荷理論值札除以測得的葉片I的擺振方向載荷特征值Se即可求得系數(shù)ce,
[0072]步驟S13:風(fēng)輪空轉(zhuǎn)狀態(tài)下，槳距角設(shè)定為90度，即葉片與吹過葉片的風(fēng)相互平行，利用步驟Sll中關(guān)系式Mf = Sf.Cf可求得，
[0073]cf = Mf/Sf (3)
[0074]由公式(3)將葉片I水平狀態(tài)下的揮舞方向載荷理論值除以測得的葉片I的揮舞方向載荷特征值即可求得系數(shù)Cf ;
[0075]步驟S20:通過擬合求取風(fēng)力發(fā)電機葉片在若干個特征狀態(tài)下的理論載荷和測試載荷之間的相關(guān)系數(shù)的平均值，
[0076]設(shè)定風(fēng)力發(fā)電機葉片揮舞與擺振之間無交叉影響，根據(jù)步驟SlO求得Ce和cf，
Mf A1 O Sf.cf
[0077]= a , * ο '
[0078]Me = A4.Se.ce, Mf = A1.Sf.cf
[0079]重復(fù)步驟S10，測量不同Mf (例如最大值和最小值)對應(yīng)的AfSdcf,以及不同Me對應(yīng)的A4*Se*ce，利用回歸分析方法來求得A1和A4 ；
[0080]步驟S30:求取理論揮舞載荷和測試擺振載荷的相關(guān)系數(shù)，以及理論擺振載荷和測試揮舞載荷之間的相關(guān)系數(shù)，
[0081]根據(jù)步驟SlO及步驟S20獲得的ce、cf、Ap A4已知。
Ad r At Λη S c f
[0082]J = -.1 >
LmJ L4
[0083]Mf = A1SfC^A2SeCe (5)
[0084]Me = A3Sfcf+A4Sece (6)
[0085]根據(jù)(5)、(6)，可得
[0086]A2 = (Mf-A1SfCf) /SeCe (7)
[0087]A3= (Me-A4SeCe)/SfCf (8)
[0088]風(fēng)力發(fā)電機葉片的槳距角設(shè)置可設(shè)定為O到90度的任意一個值，特別地，為便于計算，在具體實施例中，風(fēng)力發(fā)電機葉片的槳距角設(shè)定為30度、45度及60度，利用公式(7)
(8)來計算AjPA3，
[0089]步驟S40:將步驟S1、S20、S30獲得的A1、A2、A3、A4、cf、Ce用于根據(jù)測試載荷獲取葉片I承受的實際載荷，具體采用以下公式，
K4A A K4.q
[0090]即=；7.Π，其中，Mreal—fl』Mreal edge分別是葉片在揮
real—edge_ 34 _test_edge e
舞方向和擺振方向的實際載荷，Mtest flap和Mtest 分別是葉片在揮舞方向和擺振方向的測十卜.-H-
試載荷；
[0091]步驟S50:對至少兩個葉片進行標(biāo)定
[0092]對葉片2、3重復(fù)步驟S10、S20、S30、S40中針對葉片I的實際載荷標(biāo)定方法，完成對葉片2、3的載荷傳感器標(biāo)定。
[0093]本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，包括:
[0094]步驟AlO:使風(fēng)力發(fā)電機處在低風(fēng)(速)且發(fā)電機切出狀態(tài)；
[0095]步驟All:確定風(fēng)力發(fā)電機槳距角并控制風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)一定周期，風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)一定周期是指在無法控制風(fēng)輪方位角的情況下，通過風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)一定周期可以得到載荷的最大值和最小值，即特征載荷，而不需要將風(fēng)輪方位角限定為一個特定值，某些風(fēng)機上無法做到或成本太高，旋轉(zhuǎn)周期數(shù)根據(jù)特征載荷達到穩(wěn)定所需時間來判斷；
[0096]步驟A12:通過光纖解調(diào)儀采集安裝在風(fēng)力發(fā)電機葉片根部橫截面上的光纖光柵傳感器采集的載荷時間序列，在具體實施例，風(fēng)力發(fā)電機葉片根部安裝有四個光纖光柵傳感器；
[0097]步驟A13:載荷時間序列達到穩(wěn)定后提取時間序列上的相應(yīng)特征載荷；
[0098]步驟A14:基于風(fēng)力發(fā)電機槳距角計算風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的最大和最小理論載荷；
[0099]步驟A15:將傳感器測試值的三個葉片的揮舞載荷和擺振載荷的特征值與理論載荷進行比較，以便得到葉片根部弦長坐標(biāo)系下的揮舞方向載荷和擺振方向載荷的標(biāo)定系
M f Αλ Ary S f ' C f
數(shù)，采用J = I I ■ ? 建立標(biāo)定矩陣。
[0100]綜上所述，本發(fā)明提供的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法將一定風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)測量的葉片特征載荷與該葉片在特定方位角和槳距角下的理論載荷進行比較，推算出理論載荷和實測載荷之間關(guān)系的標(biāo)定矩陣，從而實現(xiàn)葉片載荷的精確測量；本發(fā)明提供的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法另一優(yōu)點在于可以在現(xiàn)場，即葉片已經(jīng)安裝在風(fēng)力發(fā)電機葉片根部上標(biāo)定載荷傳感器，而不需要將葉片移除主機或在葉片廠的測試平臺上進行標(biāo)定。
[0101]以上所述的技術(shù)方案僅為本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法的較佳實施例，任何在本發(fā)明一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法基礎(chǔ)上所作的等效變換或替換都包含在本專利的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，包括:需使風(fēng)力發(fā)電機處在低風(fēng)(速)且發(fā)電機切出狀態(tài)進行標(biāo)定，具體采用以下公式對安裝于風(fēng)力發(fā)電機葉片根部的

—M — ~ Al 為-~S - -c ~載荷傳感器進行標(biāo)定，即jJ = A: ^././ 其中，&為揮舞方向載荷特征值，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)若干周期后，載荷正弦函數(shù)達到穩(wěn)定后，葉片上某一方位角下的揮舞載荷值;Se為擺振方向載荷特征值，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)若干周期后，載荷正弦函數(shù)達到穩(wěn)定后，葉片某一方位角下的擺振載荷值;Mf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(guān)系計算得出；Me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(guān)系計算得出；Zf為理論載荷矩陣，1測量L&」載荷矩陣，:；為交叉影響矩陣。
_^3 ^4_
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，用于對單一葉片的標(biāo)定，其包括: 步驟S10:求取風(fēng)力發(fā)電機葉片在一個特征狀態(tài)下的理論載荷和測試載荷之間的關(guān)系; 步驟S20:通過擬合求取風(fēng)力發(fā)電機葉片在若干個特征狀態(tài)下的理論載荷和測試載荷之間的相關(guān)系數(shù)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(guān)系數(shù)，以及理論擺振載荷和測試揮舞載荷之間的相關(guān)系數(shù)； 步驟S40:將步驟S10、S20、S30獲得的系數(shù)根據(jù)測試載荷獲取葉片承受的實際載荷，具
Μ Λ Γ Α, ΑΛ「5V ‘cf體采用J = ! ；.' y進行標(biāo)定。
LMJ L4為」L*V?」
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，用于對至少具有兩葉片的風(fēng)機進行標(biāo)定，其包括:重復(fù)步驟S1、S20、S30、S40對風(fēng)力發(fā)電機葉片進行標(biāo)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，包括: 步驟S10:求取風(fēng)力發(fā)電機葉片在一個特征狀態(tài)下的理論載荷和測試載荷之間的關(guān)系，該步驟S10進一步包括步驟S11、S12及S13， 步驟S11:首先假定風(fēng)力發(fā)電機的葉片揮舞和擺振之間無交叉影響，即風(fēng)力發(fā)電機的葉片揮舞方向上載荷對擺振方向上的應(yīng)變無影響，同時擺振方向上載荷對揮舞方向上的應(yīng)變無影響，此時 Me = Se.ce, Mf = Sf.cf, 步驟S12:風(fēng)輪空轉(zhuǎn)狀態(tài)下，槳距角設(shè)定為0度，即葉片與吹過葉片的風(fēng)相互垂直，利用步驟S11中關(guān)系式Me = Se.ce可求得，ce = Me/Se (2) 由公式(2)，將葉片水平狀態(tài)下的擺振方向載荷理論值札除以測得的葉片的擺振方向載荷特征值\即可求得系數(shù)(V 步驟S13:風(fēng)輪空轉(zhuǎn)狀態(tài)下，槳距角設(shè)定為90度，即葉片與吹過葉片的風(fēng)相互平行，利用步驟Sll中關(guān)系式Mf = Sf.Cf可求得，cf = Mf/Sf (3) 由公式(3)將葉片水平狀態(tài)下的揮舞方向載荷理論值除以測得的葉片的揮舞方向載荷特征值即可求得系數(shù)cf ； 步驟S20:通過擬合求取風(fēng)力發(fā)電機葉片在若干個特征狀態(tài)下的理論載荷和測試載荷之間的相關(guān)系數(shù)的平均值， 設(shè)定風(fēng)力發(fā)電機葉片揮舞與擺振之間無交叉影響，根據(jù)步驟SlO求得Ce和cf， Mf A1 O Sf - Cf — Me_ _° A4_ _Se'Ce_ ⑷
Me = A4.Se.Ce, Mf = A1.Sf.Cf 重復(fù)步驟S10，測量不同Mf對應(yīng)的AfS^cf，以及不同M6對應(yīng)的A4*Se*ce，利用回歸分析方法來求得A1和A4 ； 步驟S30:求取理論揮舞載荷和測試擺振載荷的相關(guān)系數(shù)，以及理論擺振載荷和測試揮舞載荷之間的相關(guān)系數(shù)， 根據(jù)步驟SlO及步驟S20獲得的ce、CpA1J4已知。 MfI「4「Sf -Cf
_Me_ _A} A4_ _Se-ce _
Mf = A1SfC^A2SeCe (5)
Me = A3Sfcf+A4Sece (6) 根據(jù)(5)、(6)，可得
A2 = (Mf-A1SfCf)ZSeCe (7)
A3 = (Me-A4SeCe)/Sfcf (8) 利用公式(7)⑶來計算A2和A3, 步驟S40:將步驟S1、S20、S30獲得的A1、A2、A3、A4、cf、Ce用于根據(jù)測試載荷獲取葉片承受的實際載荷，具體采用以下公式，^real _ flap 為為test _ flap Cf _.,.即M —I = A A M -c 其中，ivUa ~和^1 edge分別疋葉片在揮舞萬向和擺振方向的實際載荷，Mtest flap和Mtest 分別是葉片在揮舞方向和擺振方向的測試載荷; 步驟S50:重復(fù)步驟S10、S20、S30、S40對其它至少兩個葉片進行標(biāo)定對其它至少兩個葉片重復(fù)步驟S10、S20、S30、S40中針對葉片的實際載荷標(biāo)定方法，完成對葉片其它至少兩個的載荷傳感器標(biāo)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，其特征在于:步驟20中，風(fēng)力發(fā)電機葉片的槳距角設(shè)置可設(shè)定為O到90度的任意一個值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，其特征在于:風(fēng)力發(fā)電機葉片的槳距角設(shè)定為30度、45度及60度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4中的任一項所述的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，包括: 步驟A10:使風(fēng)力發(fā)電機處在低風(fēng)(速)且發(fā)電機切出狀態(tài)； 步驟All:確定風(fēng)力發(fā)電機槳距角并控制風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)一定周期，風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)一定周期是指在無法控制風(fēng)輪方位角的情況下，通過風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)一定周期可以得到載荷的最大值和最小值，即特征載荷； 步驟A12:通過光纖解調(diào)儀采集安裝在風(fēng)力發(fā)電機葉片根部橫截面上的光纖光柵傳感器采集的載荷時間序列； 步驟A13:載荷時間序列達到穩(wěn)定后提取時間序列上的相應(yīng)特征載荷； 步驟A14:基于風(fēng)力發(fā)電機槳距角計算風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的最大和最小理論載荷； 步驟A15:將光纖光柵傳感器測試值的三個葉片的揮舞載荷和擺振載荷的特征值與理論載荷進行比較，以便得到葉片根部弦長坐標(biāo)系下的揮舞方向載荷和擺振方向載荷的標(biāo)定
A/ f Αλ Ary S f ' C f系數(shù)，采用J = a a ■ i 建立標(biāo)定矩陣。
_Me J L 3 4」L\.Ce_
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4中的任一項所述的一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機葉片載荷傳感器的標(biāo)定方法，包括: 步驟A10:使風(fēng)力發(fā)電機處在低風(fēng)(速)且發(fā)電機切出狀態(tài)； 步驟All:確定風(fēng)力發(fā)電機槳距角并控制風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)一定周期，風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)一定周期是指在無法控制風(fēng)輪方位角的情況下，通過風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)一定周期可以得到載荷的最大值和最小值，即特征載荷； 步驟A12:通過光纖解調(diào)儀采集安裝在風(fēng)力發(fā)電機葉片根部橫截面上的光纖光柵傳感器采集的載荷時間序列，風(fēng)力發(fā)電機葉片根部安裝有四個光纖光柵傳感器； 步驟A13:載荷時間序列達到穩(wěn)定后提取時間序列上的相應(yīng)特征載荷； 步驟A14:基于風(fēng)力發(fā)電機槳距角計算風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)的最大和最小理論載荷； 步驟A15:將光纖光柵傳感器測試值的三個葉片的揮舞載荷和擺振載荷的特征值與理論載荷進行比較，以便得到葉片根部弦長坐標(biāo)系下的揮舞方向載荷和擺振方向載荷的標(biāo)定
Ad f ΑλS f' c f系數(shù)，采用J = ； ；.' y建立標(biāo)定矩陣。
【文檔編號】G06F19/00GK104318070SQ201410519954
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】陳文光, 譚銀銀, 代勇波 申請人:成都阜特科技股份有限公司