一種解決風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡故障的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到風(fēng)電機(jī)組領(lǐng)域，特指一種適用于解決風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡故障的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]葉輪作為風(fēng)力機(jī)的重要部件，對風(fēng)力機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行影響很大，葉輪不平衡故障是葉輪的主要故障之一，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在常年運(yùn)行過程中，由于風(fēng)沙對葉片造成的磨損、在寒冷地區(qū)葉片結(jié)冰抑或旋轉(zhuǎn)過程中葉片內(nèi)部填充材料在離心力作用下發(fā)生松動朝葉尖偏移等均可能造成風(fēng)力機(jī)的質(zhì)量不平衡故障，特別是風(fēng)力機(jī)的容量越來越大，葉輪直徑越來越大，塔架高度也越高，風(fēng)力機(jī)的柔性也越強(qiáng)，葉輪不平衡故障會造成風(fēng)力機(jī)整體結(jié)構(gòu)的巨大振動，同時(shí)也會使傳動鏈部件產(chǎn)生疲勞應(yīng)力進(jìn)而影響風(fēng)力機(jī)的壽命。在風(fēng)電機(jī)組整機(jī)載荷計(jì)算中，根據(jù)相關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，需要考慮風(fēng)輪的不平衡。
[0003]風(fēng)輪的不平衡故障包括質(zhì)量不平衡和氣動力不平衡，當(dāng)前針對風(fēng)力機(jī)不平衡故障的研究方法主要沿用了其它旋轉(zhuǎn)機(jī)械基于實(shí)驗(yàn)的振動信號處理方法，但風(fēng)機(jī)所處的環(huán)境惡劣，需要在風(fēng)力機(jī)上安裝大量的傳感器，方法成本較高同時(shí)可靠性也較差；其實(shí)驗(yàn)方法也難以獲得大量的針對某種故障的典型信號，同時(shí)難于從機(jī)理的角度對故障的影響進(jìn)行分析。有學(xué)者在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了可以通過發(fā)電機(jī)的電功率信號來檢測風(fēng)力機(jī)的質(zhì)量不平衡故障，但未對該診斷方法提供理論解釋。另有人從故障建模與仿真的角度研究了不平衡故障，對該故障的形成機(jī)理進(jìn)行了闡述，該方法還可以仿真出足夠數(shù)量的有代表性的各類故障信號，這些信號可以應(yīng)用到譬如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練等需要大量數(shù)據(jù)的場合，這些故障數(shù)據(jù)還可以用來試驗(yàn)和比較不同的故障診斷算法，進(jìn)而對開發(fā)新的故障診斷算法也具有重要意義。
[0004]但現(xiàn)有的研究無論是基于振動信號還是基于電信號的故障診斷、還是故障模型等都只能對質(zhì)量不平衡故障和氣動不平衡故障進(jìn)行診斷，并沒有給出解決葉輪不平衡故障的具體方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種原理簡單、精度高、提高葉輪可靠性和穩(wěn)定性的解決風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡故障的方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種解決風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡故障的方法，通過配重的方式來消除葉輪不平衡故障，其步驟為:
(1)將葉片的安裝誤差角作為氣動不平衡的施加參數(shù)，結(jié)合葉片的設(shè)計(jì)參數(shù)作為建模依據(jù)，形成葉片模型；
(2)將步驟(1)得到的葉片模型與風(fēng)機(jī)傳動鏈動力學(xué)模型、額定轉(zhuǎn)速所需的氣動力一起建立風(fēng)機(jī)整機(jī)動力學(xué)分析模型；
(3)利用步驟(2)得到的風(fēng)機(jī)整機(jī)動力學(xué)分析模型計(jì)算發(fā)電機(jī)功率曲線，并將得到的發(fā)電機(jī)功率曲線與正常狀態(tài)下的功率曲線進(jìn)行對比，找出葉輪不平衡故障所需配重的最佳位置。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(3)中，設(shè)定一個(gè)誤差理論允許值，將得到的發(fā)電機(jī)功率曲線與正常狀態(tài)下的功率曲線進(jìn)行對比，如果誤差小于誤差理論允許值，則計(jì)算終止，此時(shí)的配重質(zhì)量、配重距離、葉片編號即為解決不平衡進(jìn)行配重的具體參數(shù)；如果誤差大于誤差理論允許值，給出新的配重質(zhì)量和配重距離，風(fēng)機(jī)整機(jī)動力學(xué)分析模型再根據(jù)新的配重值重新計(jì)算，按配重葉片的順序依次進(jìn)行，直到得到最優(yōu)的結(jié)果，停止計(jì)算。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):在步驟(3)的過程中，新的配重質(zhì)量和配重距離是通過ISIGHT參數(shù)優(yōu)化程序給出的。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述葉片的設(shè)計(jì)參數(shù)為出廠時(shí)的葉片質(zhì)量參數(shù)和質(zhì)心參數(shù)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明原理簡單、精度高、易實(shí)現(xiàn)，借助整機(jī)動力學(xué)的高精度建模優(yōu)勢，把風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉輪的質(zhì)量不平衡和氣動不平衡都參數(shù)化加載到模型中，解決不平衡故障的配重也通過在葉片上不同位置固接一質(zhì)量塊的方式體現(xiàn)，通過優(yōu)化計(jì)算可找出葉輪配重的最佳位置和大小。
【附圖說明】
[0011]圖1是三葉片風(fēng)力機(jī)在正常狀態(tài)時(shí)的示意圖。
[0012]圖2是建立風(fēng)電機(jī)組整機(jī)動力學(xué)模型的示意圖。
[0013]圖3是進(jìn)行質(zhì)量不平衡故障配重的示意圖。
[0014]圖4是本發(fā)明在具體應(yīng)用時(shí)的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]本發(fā)明的一種解決風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡故障的方法，為配重式解決不平衡的方法。葉輪的不平衡故障包括質(zhì)量不平衡和氣動力不平衡，這兩種不平衡故障最終都會在葉輪上形成一個(gè)不平衡作用力矩，解決的辦法是在不平衡作用力矩的180°相位加一大小相等的配重，使葉輪達(dá)到一種新的平衡狀態(tài)。本發(fā)明方法利用專業(yè)風(fēng)機(jī)動力學(xué)軟件(ISIGHT程序)進(jìn)行高精度建模分析，若干個(gè)葉片根據(jù)實(shí)際質(zhì)量、質(zhì)心位置進(jìn)行真實(shí)建模，鉸接過程考慮若干個(gè)葉片的安裝誤差角，這樣葉輪的質(zhì)量不平衡和氣動不平衡都在建模中通過參數(shù)的形式進(jìn)行了考慮。為保證計(jì)算的精度，利用優(yōu)化軟件與動力學(xué)軟件的聯(lián)合仿真進(jìn)行計(jì)算，評價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo)是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率的穩(wěn)定性，最優(yōu)計(jì)算結(jié)果的值所對應(yīng)的不平衡量的質(zhì)量和質(zhì)心位置即為葉輪配重所需質(zhì)量的大小和位置。
[0017]如圖4所示，本發(fā)明的一種解決風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡故障的方法，是通過配重的方式來消除葉輪不平衡故障，其具體步驟為:
(1)將葉片的安裝誤差角作為氣動不平衡的施加參數(shù)，結(jié)合葉片的設(shè)計(jì)參數(shù)(出廠時(shí)的葉片質(zhì)量參數(shù)和質(zhì)心參數(shù)。)作為建模依據(jù)，形成葉片模型；
(2)將步驟(1)得到的葉片模型與風(fēng)機(jī)傳動鏈動力學(xué)模型、額定轉(zhuǎn)速所需的氣