[发明专利]一种用于监测叶片的变形的方法

说明书

本发明涉及一种用于监测叶片的变形的方法，该方法包括：确定风力发电机的叶片在风速低于风速阈值且所述叶片处于竖直位置时的初始变形量；在风速低于阈值时测量叶片在处于水平位置时的第一变形量以确定静态挥舞变形响应；在风速低于阈值时将叶片的桨角改变90°并测量叶片的第二变形量以确定静态摆阵变形响应；在风力发电机的运行期间从叶片变形监测装置接收叶片变形数据；以及根据静态挥舞变形响应、静态摆阵变形响应和叶片变形数据确定叶片的变形。本发明还涉及一种风力发电机。通过本发明，可以准确地确定叶片的变形，从而及时发现可能的叶片损坏。此外该系统也可基于叶片实时的变形数据重构叶片展向风速分布，准确界定不同位置的风速变化。

技术领域

本发明总体上涉及清洁能源领域，具体而言涉及一种用于监测叶片的变形的方法。此外，本发明还涉及一种能够监测叶片的变形的风力发电机。

背景技术

风力发电机的叶片是接收风能的关键组件，其可靠性直接影响风力发电机的安全运行。例如，兆瓦级风力发电机的叶片展长可超过50m，最长的可达80m，而越大的叶片的损坏将导致越高的维护成本。同时，叶片的承载比较复杂，主要承受的有空气动力、惯性力和离心力等。影响叶片受力的因素，既有风速、风向、层流分布、叶片覆冰、地形等气象和地理环境因素，又有叶片结构、安装等机械因素。上述因素都可能造成叶片损伤进而导致结构性能如刚度的损失，通常刚度的损失会导致叶片变形更大。如何实时且准确地监测叶片的变形以及时发现可能的叶片损坏，是一个保证风力发电机安全运行和降低维护成本的重要手段。

在现有技术中公开了采用声发射或激光雷达的监测方法，但是这些监测方法简单地对所监测的变形数据进行分析，造成精确度较低，不能准确发现和定位风机因变形造成的故障。

发明内容

本发明的任务是提供一种用于监测叶片的变形的方法和一种能够监测叶片的变形的风力发电机，通过该方法或该风力发电机，可以准确地确定叶片的变形，从而及时发现可能的叶片损坏，由此保证风力发电机安全运行和降低维护成本。

在本发明的第一方面，前述任务通过一种用于监测叶片的变形的方法来解决，该方法包括：

确定风力发电机的叶片在风速低于风速阈值且所述叶片处于竖直位置时的初始变形量；

在风速低于阈值时测量叶片在处于水平位置时的第一变形量以确定静态挥舞变形参考响应；

在风速低于阈值时将叶片的桨角改变90°并测量叶片的第二变形量以确定静态摆阵变形参考响应；

在风力发电机的运行期间从叶片变形监测装置接收叶片变形数据；以及

根据静态挥舞变形参考响应、静态摆阵变形参考响应和风机运行中叶片动态变形数据确定叶片的变形。

根据权利要求1所述的方法，其中在风速低于阈值时确定风力发电机的叶片在处于竖直位置时的初始变形量包括：设定初始变形量等于0。

在本发明的一个优选方案中规定，该方法还包括下列步骤：

在所确定的变形大于损伤阈值时输出表示叶片已损伤的信号。

在本发明的另一优选方案中规定，该方法还包括下列步骤：

在所确定的变形小于损伤阈值时根据风力发电机提供的风机信息确定风速，所述风机信息包括：扭矩、桨角、转速、以及叶片在对应时刻的变形量。

在本发明的又一优选方案中规定，该方法还包括下列步骤：

根据所述风速计算风轮平面的风载荷。

在本发明的另一优选方案中规定，该方法还包括下列步骤：

根据所确定的变形确定叶片的振动幅度；以及

根据所述振动幅度确定叶片是否损坏以及是否结冰。