[发明专利]一种风电机组塔体倾斜度计算方法有效

专利信息
申请号: 201510299649.2 申请日: 2015-06-03
公开(公告)号: CN105041584B 公开(公告)日: 2018-01-30
发明(设计)人: 赵洪山;徐樊浩;邓嵩;徐文岐 申请(专利权)人: 华北电力大学(保定)
主分类号: F03D17/00 分类号: F03D17/00;F03D13/20
代理公司: 四川君士达律师事务所51216 代理人: 芶忠义
地址: 071003 河北省保*** 国省代码: 河北;13
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摘要:
搜索关键词: 一种 机组 倾斜度 计算方法
【说明书】:

技术领域

发明属于风电技术领域,涉及一种风电机组塔体倾斜度计算方法。

背景技术

风电机组塔体在风力发电机中主要起支撑作用,塔体本身承受自身的重力、风的推力、叶轮的扭力等复杂多变的负荷,同时受气象及地质因素的影响,使得风力发电机组在运行的过程中,塔体作为一个弹性刚体会产生一定幅度的摇摆。在长期运行过程中,塔基会因塔体摇摆等因素的作用而产生沉降等现象,进而使塔体发生偏斜。塔体过大的倾斜会影响风力发电机组的正常运行,严重的还会产生安全事故。因此,研究出一种风力发电机组塔体倾斜度计算方法是非常有必要的。

在现有的技术方案中,有一种方案通过两个倾角传感器计算得到风电机组塔体的倾斜度:此方案包括在塔体顶部设置的第一倾角传感器、塔体底座设置的第二倾角传感器以及分别与两个传感器相连接的处理器。处理器根据第一倾角数据和第二倾角数据分别计算得到塔体顶部中心相对于塔体底座中心在水平方向上的第一偏移量和塔体底座中心在水平方向上的第二偏移量,进而经过处理器处理得到第一倾角数据αx、αy和第二倾角数据βx、βy,当其大于报警阈值时,便向主控机房发出报警信号。

同时,也有研究者对风电机组运行时塔筒的受力情况进行了分析。通过分析塔筒所受推力、升力力矩、重力对其产生的影响,进一步得到塔筒倾斜的偏移量与风速之间的关系。

上述采用传感器测量计算方案只是动态测量计算塔体顶部中心同塔体底部中心的相对偏移量,得不到静止条件下塔体的实际偏移量。在风电机组塔体偏移量与受力之间关系的研究中,其只是得到一个偏移量与风速之间的关系,并没有考虑不同风速下其受力情况的变化以及倾斜度与桨距角之间的关系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电机组塔体倾斜度计算方法,解决了目前在风电机组塔体偏移量与受力之间关系的研究中,其只是得到一个偏移量与风速之间的关系,并没有考虑不同风速下其受力情况的变化以及倾斜度与桨距角之间的关系的问题。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行:

步骤1:塔体倾斜角度同风速、桨距角之间的关系式如下:

式中,v代表风速,β代表桨距角,θ代表塔体倾斜角度,f表示拟合函数关系;

在风电机组运行过程中,其受风的推力、自身的的重力等产生倾斜,采用叠加法计算得到的塔体偏移量f为:

式中,h为塔筒高,E为弹性模量,I为塔筒弯曲时关于中性轴的惯性矩,ρ为空气密度,S为叶片面积,K1、K2为常数,v为风速;

步骤2:小于额定风速运行情况下算式的求取;

当v≤12m/s时,采用自适应最小二乘算法拟合风速与塔体倾斜度之间的函数关系,进而求得当风速为零或接近于零时,风机塔体的倾斜度;

步骤3:大于额定风速运行情况下算式的求取;

当12<v≤25m/s时,采用多元非线性回归分析法求取倾斜角度同风速、桨距角之间的关系,建立二次多项式回归模型

θ=k1+k2v+k3v2+k4β+k5β2+k6vβ (3)

式中,v为风速,β为桨距角,ki(i=1,…,6)为常系数,表示回归参数;采用最小二乘法估计多元线性回归模型的参数,得到倾斜角度。

进一步,所述步骤2的方法为:

1)对得到的数据组(vii)(i=1,2,…m),vi、θi表示一组数据中第i个风速和塔体倾斜角度,选取n=2次多项式进行拟合,拟合函数:

用常规的最小二乘法求出拟合函数的系数即得到第一次拟合函数:

2)对拟合曲线进行上下平移△θ,△θ的取值为:

对的值,取

对的值,取

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