[发明专利]一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法

摘要

本发明提供的一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法，利用在叶片叶根处安装的光纤光栅传感器阵列，并利用温度传感器进行温度补偿，不仅可以准确地获得测量位置处的应变及叶根截面弯矩值，进而准确地计算出叶片覆冰质量大小，同时由于光纤光栅应变传感器的采用，可有效地避免恶劣电磁环境、昼夜高低温对测量结果的影响。

主权项

1.一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法，应用在水平轴风力发电机组上，包括：步骤1：将四光纤光栅传感器面板组成的一光纤光栅传感器阵列布设在叶片叶根截面所在圆周上的四个测量点，其中，两相对测量点为穿过圆心并与叶根翼型截面弦长垂直的直线与截面内圆的交点；另两相对的测量点分别为弦长与截面内圆的交点，且该两相对的测量点不与叶片合模缝位置重合；步骤2：通过光纤光栅传感器阵列获取叶片叶根截面四个测量点的应变量ε_le、ε_te、ε_ps、ε_ss，并分别计算出叶片弦长坐标系下叶片叶根的摆阵弯矩M_x及挥舞弯矩M_y，其中，ε_le为布设在靠近叶片前缘的光纤光栅传感器面板测得的应变量，ε_te为布设在靠近叶片后缘的光纤光栅传感器面板测得的应变量，ε_ps为布设在叶片迎风面上光纤光栅传感器面板测得的应变量，ε_ss为布设在叶片背风面上的光纤光栅传感器面板测得的应变量；步骤3：假设叶片前缘冰的质量分布状况为冰质量线密度从风轮中心轴处的0线性增加到风轮半径一半位置处的μ_E，从风轮半径一半位置往外到叶尖冰质量线密度保持不变，μ_E＝ρ_E·k·c_min(c_min+c_max)其中，ρ_E为冰的质量密度，c_max为最大弦长，c_min为叶尖弦长，k＝0.0675+0.3exp(‑0.32R/R₁)，R为风轮半径；R₁为与R相同量纲的单位量；步骤4：计算在不同的叶片方位角和叶片桨距角条件下，由覆冰产生的摆振方向的附加弯矩△M_理论(x)，即其中，β为叶片桨距角，为叶片方位角，即叶片与水平面夹角，R为风轮半径，r为0到中的任意一个量；步骤5：计算叶片上累积冰的理论质量m_E理论(x)及叶片覆冰后的重心相对风轮中心的理论距离L_理论(x)，通过m_E理论(x)＝0.75μ_E*R计算叶片上累积冰的理论质量，通过计算叶片覆冰后的重心相对风轮中心的理论距离；步骤6：当气温降低到T₀，对步骤2中得到的一个风轮旋转周期内的叶片叶根的摆振弯矩M_x与风力发电机组历史运行数据中具有相同风速、相同方位角、相同桨距角条件下记录的一个风轮旋转周期内叶片叶根的摆振弯矩M'_x进行差值比较，进而获得实际覆冰导致的附加摆振弯矩△M_实测(x)＝M'_x‑M_x；步骤7：根据实际覆冰导致的附加摆振弯矩△M_实测(x)，通过计算冰质量m_E实测(x)，其中，L₀为粘贴光纤光栅传感器面板所在的叶根截面与风轮中心的距离。