[发明专利]风机载荷的测量装置、系统和风机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风机载荷的测量装置、系统和风机控制系统。 

背景技术

风力发电机组(以下简称：风机)的叶片根部截面和塔架各法兰截面的载荷是其设计和认证的重要依据，用于评估风机长期服役安全、故障预测与诊断。由于风机系统的复杂性、外部环境不可预测性以及仿真分析模型可能存在缺陷和不确定因素，因此需要通过测试来验证载荷，IEC61400-13标准对载荷测试内容进行了明确的规定。由于风机的叶片根部截面和塔架各法兰截面的载荷巨大，因此还没有成熟、精确的专项测试技术。目前，Wintest和Moog分别采用电阻应变计和光纤应变传感器对载荷进行测量，电阻应变计和光纤应变传感器均可以在距离叶片根部1.5m处或塔筒的内壁表面沿轴向90°均匀分布，从而测量出叶片根部和塔架的载荷。 

图7为现有技术中电阻应变计的应用示意图，图8为图7中B-B向剖视图，如图7和图8所示，在被测部件12的内壁上粘贴电阻应变计R1、R2、R3和R4，R1、R2、R3和R4分别位于被测部件12圆周上的四等分处，且R1、R2、R3和R4沿轴线方向粘贴于被测部件12的内壁上。被测部件12可以为叶片或者塔架，当被测部件12为叶片时电阻应变计可粘贴于叶片根部。需要说明的是：图7中为清楚的表达出电阻应变计的结构，在画出粘贴于内壁上的R3之外还同时画出了R3的平面结构图，即：图7中R3这一标号所指的图形。图9为图7中电阻应变计通过全桥或者半桥进行载荷测量的示意图，如图9所示，若通过全桥测量载荷时，载荷函数为 若通 过半桥测量时，载荷函数为 其中，ΔU_o为电阻应变计的输出信号，U_i为电阻应变计的输入信号，k为电阻应变计中应变片的灵敏系数，r为应变测量点与圆心的距离，E为被测部件的材料弹性模量，W为测量截面的抗弯截面模量。由于作用在测量截面的载荷可沿坐标系的X轴和Y轴分解为M_x和M_y，因此上述载荷函数中的i＝x，y。则上述载荷函数中，系数C_i可包括C_x和C_y，M_i可包括M_x和M_y。在已知ΔU_o和C_i的前提下，可通过载荷函数计算出载荷M_i，其中，ΔU_o由电阻应变计测量获得，而C_x和C_y需要通过现场加载标定的方式获得。