[发明专利]一种水平轴风力发电机叶片载荷传感器的标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种标定方法，尤其涉及一种一种水平轴风力发电机叶片载荷传感器的标定方法。

背景技术

目前，大多数风力发电机叶片设计寿命均为20年，涉及载荷的计算来自对风况的统计和参数表征，并利用工程模型仿真计算。风况统计通常采样点不足，统计周期短；工程模型也有诸多假设、过于简化的缺点；而风能具有随机性和不可控性，许多已经用作或被考虑用作风力发电的风场的风况，远远超出机组设计阶段考虑的风况表征参数所能表示的范围。为风力发电机叶片的设计带来了极大的困难，进而造成不能实现收益最大化，实际运行存在巨大风险。由上述可知，将估计的风况与简化的工程模型结合来进行风力发电机的设计必然存在缺陷。

请参阅图1A及图1B，一风力发电机叶片载荷测量装置装置包括：风力发电机叶片轮毂1；三个风力发电机叶片2；一光纤解调器3；若干光纤光栅应变传感器4；若干光纤光栅温度传感器5；；若干光纤(图中未示意出)。一光纤光栅应变传感器4和一光纤光栅温度传感器5、若干光纤通过玻纤封装的方式组成一个传感器面板7；四个传感器面板7通过光纤串联安装于叶片2根部位置处，形成一个串联的传感器阵列，三传感器组安装于三叶片2上并分别连接到光纤解调器3的三个通道上。通过该载荷测量装置可以得到传感器阵列的各个应变，然后利用应变和叶片载荷之间的理论公式可以得到叶片实时载荷。

虽然利用载荷和传感器阵列的各个应变之间公式以获得的应变数据计算叶片根部载荷，但由于光栅传感器是粘贴在叶片上，实际运用中往往存在以下原因致使获得的结果并不适用或可能引起误差：如实际叶片抗弯刚度与理论抗弯刚度的偏差；叶根内壁非完美圆形；叶根材料或铺层并不均匀；传感器粘贴质量问题；传感器粘贴位置误差；传感器粘贴方向非严格垂直叶根法兰面，因此，实际测量之前均需要对传感器进行标定。

发明内容

本发明的目的是针对上述背景技术存在的缺陷，提供一种水平轴风力发电机叶片载荷传感器的标定方法。

为实现上述目的，本发明一种水平轴风力发电机叶片载荷传感器的标定方法包括：需使风力发电机处在低风(速)且发电机切出状态进行标定，具体采用以下公式对安装于风力发电机叶片根部的载荷传感器进行标定，即其中，S_f为挥舞方向载荷特征值，风轮旋转若干周期后，载荷正弦函数达到稳定后，叶片上某一方位角下的挥舞载荷值；S_e为摆振方向载荷特征值，风轮旋转若干周期后，载荷正弦函数达到稳定后，叶片某一方位角下的摆振载荷值；M_f为叶片某一方位角下的挥舞方向载荷理论值，通过叶片的重心、重力及桨距角正弦值之间的关系计算得出；M_e为叶片某一方位角下的摆振方向载荷理论值，通过叶片的重心、重力及叶片桨距角余弦值之间的关系计算得出；为理论载荷矩阵，测量载荷矩阵，为交叉影响矩阵。

本发明一种水平轴风力发电机叶片载荷传感器的标定方法，用于对单一叶片的标定，其包括：

步骤S10：求取风力发电机叶片在一个特征状态下的理论载荷和测试载荷之间的关系；

步骤S20：通过拟合求取风力发电机叶片在若干个特征状态下的理论载荷和测试载荷之间的相关系数的平均值；

步骤S30：求取理论挥舞载荷和测试摆振载荷的相关系数，以及理论摆振载荷和测试挥舞载荷之间的相关系数；

步骤S40：将步骤S10、S20、S30获得的系数根据测试载荷获取叶片承受的实际载荷，具体采用进行标定。

本发明一种水平轴风力发电机叶片载荷传感器的标定方法，用于对至少具有两叶片的风机进行标定，其包括：重复步骤S10、S20、S30、S40对风力发电机叶片进行标定。

本发明一种水平轴风力发电机叶片载荷传感器的标定方法包括：

步骤S10：求取风力发电机叶片在一个特征状态下的理论载荷和测试载荷之间的关系，该步骤S10进一步包括步骤S11、S12及S13，

步骤S11：首先假定风力发电机的叶片挥舞和摆振之间无交叉影响，即风力发电机的叶片挥舞方向上载荷对摆振方向上的应变无影响，同时摆振方向上载荷对挥舞方向上的应变无影响，此时M_e＝S_e·c_e，M_f＝S_f·c_f，

步骤S12：风轮空转状态下，桨距角设定为0度，即叶片与吹过叶片的风相互垂直，利用步骤S11中关系式M_e＝S_e·c_e可求得，