[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)的载荷是风机设计、认证和安全评估的重要依据，由于现场风况、地形地貌、环境以及风机运转、控制等诸多因素的影响，作用在风机叶轮和各传力、承力部件的载荷非常复杂，很难利用仿真分析和地面试验等手段得到准确的载荷。为此，在进行风机认证时除总体载荷分析与评估外，还需要对特定项目现场的风机进行现场载荷测试并进行分析和评估。IEC 61400-13标准对风机载荷测试内容进行了明确的规定，但是由于风机结构复杂，载荷巨大，因此还没有通用或专业的测力传感器来完成风机载荷的测试。

目前，为了节约成本，通常采用应变测试和现场载荷标定的方法进行风机载荷的测量。在风机载荷评估部位，沿载荷作用在结构的应变敏感方向上粘贴电阻应变计，具体地可根据结构传力的特点在多个部位粘贴应变计。然后运用惠士顿电桥原理，采用1/4桥、半桥或者全桥等方式，通过测量电桥输出信号而得出载荷，即根据测量信号计算出载荷。

现有技术中，通过在风机上粘贴电阻应变计以测量风机的载荷的方案具有如下技术问题：

(1)、由于现场环境恶劣，很难精确确定载荷作用在风机结构上的应变敏感方向，应变电阻计的粘贴质量难以控制，这导致电阻应变计出现灵敏度系数变化和电桥零点漂移的问题，从而降低了载荷的测量精确度。

(2)、为了根据测量信号计算出载荷，需要现场对电阻应变计进行加载标定，现场加载标定操作难度大，周期较长，且很难实现风机实际载荷量程的加载标定。为节约成本以及提高效率，现有技术中一般采用风机组重力载荷标定的现场加载标定方法，但是该现场加载标定方法的加载标定精确度较低，从而降低了载荷的测量精确度。

(3)、作用在风机结构上的载荷是多分量载荷，采用现有技术中的方法很难实现各分量载荷分解解耦测量，即：各分量载荷之间存在交叉干扰，而采用现场标定不能消除该交叉干扰，这必然导致测量灵敏度的降低，从而降低了载荷的测量精确度。

发明内容

本发明提供一种风机载荷的测量装置、系统和风机控制系统，用以提高载荷的测量精确度。

为实现上述目的，本发明提供了一种风机载荷的测量装置，包括：被测承力构件、第一测量部件、第二测量部件和测量传感器，所述被测承力构件设置于风机的被测部件的断开截面处，所述第一测量部件设置于所述被测承力构件的内部并与所述被测承力构件连接，所述第二测量部件设置于所述被测承力构件的内部并与所述被测承力构件连接，所述测量传感器设置于所述第一测量部件和所述第二测量部件之间且分别与所述第一测量部件和所述第二测量部件连接；

所述测量传感器，用于测量出测量信号，所述测量信号用于生成载荷。

可选地，所述被测承力构件的外形与所述被测部件的外形相同。

可选地，所述被测承力构件与所述被测部件通过固定连接方式连接，其中，固定连接方式包括法兰螺栓方式、焊接方式、铆接方式、粘接方式或者混凝土连接方式。

可选地，所述第一测量部件为圆环结构，所述第二测量部件为圆环结构。

可选地，所述第一测量部件为轮辐结构，所述第二测量部件为轮辐结构。

可选地，所述被测承力构件的内壁上形成有第一连接部，所述第一测量部件与所述第一连接部连接；所述被测承力构件的内壁上形成有第二连接部，所述第二测量部件与所述第二连接部连接。

可选地，所述测量传感器包括：传感器敏感元件、第一传感器连接端和第二传感器连接端，所述传感器敏感元件设置于所述第一传感器连接端和所述第二传感器连接端之间且分别与所述第一传感器连接端和所述第二传感器连接端连接，所述第一传感器连接端与所述第一测量部件连接，所述第二传感器连接端与所述第二测量部件连接。

可选地，所述第一传感器连接端与所述第一测量部件通过螺纹、摩擦、销套或者铆接方式连接，所述第二传感器连接端与所述第二测量部件通过螺纹、摩擦、销套或者铆接方式连接。

可选地，所述第一传感器连接端与所述第一测量部件通过第一测量部件法兰连接，所述第二传感器连接端与所述第二测量部件通过第二测量部件法兰连接。

可选地，所述测量传感器设置于所述被测承力构件的中心位置。

可选地，所述测量传感器为多分量测力传感器，所述测量信号为载荷信号。

可选地，所述测量传感器为位移传感器或者角度传感器，所述测量信号为位移信号。

可选地，所述被测部件包括叶片或者塔架。