CN101344422A - 风力发电机叶片配重测试系统 - Google Patents

Abstract

一种风力发电机叶片配重测试系统，包括数字两点式电子吊秤、信号电缆及计算机，电子吊秤将叶片的重量信号转换成数字式电信号，由信号电缆送入计算机处理，计算机将处理结果显示出来；计算机具有：存储模块用于存储叶片的重量、重心及静力矩参数设定值、叶片重量、重心及静力矩计算的数学模型、称重结果、成组建议、加重重量值及部位；数据采集模块用于实时采集来自信号电缆的数据；计算模块用于计算叶片的实际重量、重心及静力矩、加重重量值及部位；判断模块用于将叶片的实际重量、重心及静力矩与设定值比较，判断叶片是否合格，提出成组或加重建议；显示模块用于显示叶片的实际重量、重心位置及静力矩、判断结果、成组建议、加重重量值及部位。

Description

风力发电机叶片配重测试系统

技术领域

本发明涉及风力发电机叶片，具体说，涉及该叶片配重测试系统。

背景技术

风力发电机叶片的尺寸很大，为了保证机组运行时各叶片的力矩平衡，风轮各个叶片的几何形状、尺寸、重量应当一致。但是在叶片加工过程中，不可避免地存在误差，一般来说，叶片型线的长度、宽度、扭转角度比较容易控制，误差通常能够符合设计要求，而厚度控制难度大，误差较大，导致叶片的重量、重心及静力矩等参数不一致。因此，风力发电机生产厂家在装配风轮时，都要对叶片进行配重测试，筛选出静力矩相对误差在允许范围内的一组(三只)叶片，用在同一风轮上，如果筛选出的叶片的相对误差仍不符合要求，则要对其中静力矩较小的叶片加重，使之符合要求。

目前，风力发电机叶片配重测试方法还很落后，用称重装置称重时，由操作员人工读数，读取数据后，再录入计算机计算，计算机显示出计算结果，再由操作员判断是否符合要求，对不符合要求的，再重新输入相关数据计算加重重量及加重的部位。其缺点是：称重由人工读数，不可避免地存在读数误差；计算步骤多，操作繁琐，测试工作效率低。

发明内容

本发明的目的，是提供一种全自动风力发电机叶片配重测试系统。该系统无需人工读数，避免读数误差；也无需操作员手工计算、判断结果，直接由系统判断并显示结果，给出成组建议或/和配重方案。

本发明的技术解决方案是：

一种风力发电机叶片配重测试系统，包括顺序链接的称重装置、数据传输装置、数据处理装置，所述称重装置是数字两点式电子吊秤，所述数据传输装置是信号电缆，所述数据处理装置是计算机，所述数字式电子吊秤将叶片的重量信号转换成数字式电信号，由信号电缆送入计算机处理，计算机将处理结果显示出来。

本系统的一种改进方案是：包括顺序链接的称重装置、数据传输装置、数据处理装置，所述称重装置是数字两点式电子吊秤，所述数据处理装置是计算机，所述数据传输装置是无线传输装置，包括发射器、接收器、信号电缆，发射器布置在电子吊秤内，接收器是手持移动式接收器，信号电缆的一端连接接收器、另一端连接计算机，所述数字式电子吊秤将叶片的重量信号转换成数字式电信号，由发射器发射出无线信号，接收器接收该信号，再经信号电缆送入计算机处理，计算机将处理结果显示出来。

上述两种方案的计算机包括：

-存储模块：用于存储叶片的重量、重心及静力矩参数设定值、叶片重量、重心及静力矩计算的数学模型、称重结果、成组建议、加重重量值及部位；

-数据采集模块：用于实时采集来自信号电缆的数据；

-计算模块：用于计算叶片的实际重量、重心及静力矩、加重重量值及部位；

-判断模块：用于将叶片的实际重量、重心及静力矩与设定值比较；判断叶片是否合格，提出成组或加重建议；

-显示模块：用于显示叶片的实际重量、重心位置及静力矩、判断结果、成组建议、加重重量值及部位。

本发明的有益技术效果是：

无需人工读数，避免了读数误差，测试精度高；也无需操作员手工计算、判断结果，直接由系统处理判断并显示结果，操作简单，测试快捷，工作效率高。

附图说明

图1是本系统的一种结构框图

图2是叶片称重原理示意图

图3是本系统一个工作步骤的流程图

图4是本系统另一个工作步骤的流程图

具体实施方式

实例一

参见图1：本风力发电机叶片配重测试系统主要包括三部分，一是称重装置，二是重量信号传输装置，三是重量信号处理装置。

称重装置由2套电子吊秤1构成，该电子吊秤1选用OCS-10Hg-XS型无线数传电子吊秤，按照图1所示进行两点式称重，将叶片的重量信号转换成数字电信号。称重原理参见图3。

图2中：A、B为#1、#2电子吊秤的起吊位置，L₁、L₂分别为A、B到连接法兰的距离，L为叶片重心到连接法兰的距离，W₁、W₂为两吊秤测得的重量，这里W₁、W₂、L₁、L₂为已知参数，L为未知参数，所以

叶片重量：W＝W₁+W₂

由力矩平衡原理：W×L＝W₁×L₁+W₂×L₂

得： $L=\frac{W_1\×L_1+W_2\×L_2}{W}=\frac{W_1\×L_1+W_2\×L_2}{W_1+W_2}$

叶片对连接法兰处产生的静力矩：M＝W×L＝W₁×L₁+W₂×L₂

重量信号传输装置包括：布置在电子吊秤1内的发射器2、手持式接收器3、U-232信号电缆4。发射器2将称得的重量数字信号发射出去，手持式接收器3接收该信号，再通过信号电缆4传输给重量信号处理装置。

重量信号处理装置是一台计算机5，具有如下功能模块：

存储模块6，用于存储叶片的重量、重心及静力矩等参数设定值、叶片重量、重心及静力矩计算的数学模型、称重结果、成组建议、加重重量值及部位；

数据采集模块7，用于实时采集来自信号电缆的数据；

计算模块8，用于计算叶片的实际重量、重心及静力矩、加重重量值及部位；

判断模块9，用于将叶片的实际重量、重心及静力矩与设定值比较，判断叶片是否合格，提出成组或加重建议；

显示模块10，用于显示叶片的实际重量、重心位置及静力矩、判断结果、成组建议、加重重量值及部位。

当然，计算机5还配有相应的外围设备，例如显示器、打印机等。

本系统的工作过程，包括两大步骤：

一、叶片称重步骤，请见图3。

启动计算机5后，由信号电缆4传来的叶片重量数字信号被显示器显示出来，待数据稳定后，数据采集模块7实时采集来自信号电缆4的数据，连同测量的距离参数一起送入计算模块8，按照叶片重量、重心及静力矩计算的数学模型进行计算，计算结果送入判断模块9，将叶片的实际重量、重心及静力矩与设定值比较，判断叶片是否合格，是则将数据存储，否则提出加重方案。

加重时，如果是重量不合格，选择在叶片的重心位置附近加重，如果是重心位置不合格，选择在力矩影响较大的叶顶部位加重，如果加重量超过限制值或者加重后叶片的重量参数超过设计范围，即为废品，不可使用。

二、叶片成组配重步骤，请见图4。

从上述已称重合格的叶片数据中选出三个静力矩相近的数据，送入计算模块8，按照叶片成组计算的数学模型进行计算，得出三只叶片静力矩的相对误差值数据，送入判断模块9，与设定的相对误差值比较，判断成组方案是否合格，是则将数据存储，否则提出加重方案，对其中的一只或两只叶片加重，若仍不合格，则另外选择三只叶片，重新配组。

加重时，首先在力矩影响较大的叶顶部位加重，如果达到加重量的限制值仍未合格，则在叶片的重心位置附近加重，如果此处的加重量超过限制值或者加重后叶片的重量等参数超过设计范围，则此组叶片无法配重，需要重新选择叶片进行配重。

本步骤是测试同组三只叶片的相对误差。配组不合格可另外选择叶片，不会报废叶片。

实例二

电子吊秤1选用普通数字式电子吊秤，没有无线传输功能，直接用信号电缆与计算机连接。其余与实例一相同。

Claims (4)

1.一种风力发电机叶片配重测试系统，包括顺序链接的称重装置、数据传输装置、数据处理装置，其特征在于所述称重装置是数字两点式电子吊秤，所述数据传输装置是信号电缆，所述数据处理装置是计算机，所述数字式电子吊秤将叶片的重量信号转换成数字式电信号，由信号电缆送入计算机处理，计算机将处理结果显示出来。

2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片配重测试系统，其特征在于所述计算机包括：

存储模块：用于存储叶片的重量、重心及静力矩参数设定值、叶片重量、重心及静力矩计算的数学模型、称重结果、成组建议、加重重量值及部位；

数据采集模块：用于实时采集来自信号电缆的数据；

计算模块：用于计算叶片的实际重量、重心及静力矩、加重重量值及部位；

判断模块：用于将叶片的实际重量、重心及静力矩与设定值比较；判断叶片是否合格，提出成组或加重建议；

显示模块：用于显示叶片的实际重量、重心位置及静力矩、判断结果、成组建议、加重重量值及部位。

3.一种风力发电机叶片配重测试系统，包括顺序链接的称重装置、数据传输装置、数据处理装置，其特征在于所述称重装置是数字两点式电子吊秤，所述数据处理装置是计算机，所述数据传输装置是无线传输装置，包括发射器、接收器、信号电缆，发射器布置在电子吊秤内，接收器是手持移动式接收器，信号电缆的一端连接接收器，另一端连接计算机，所述数字式电子吊秤将叶片的重量信号转换成数字式电信号，由发射器发射出无线信号，接收器接收该信号，再经信号电缆送入计算机处理，计算机将处理结果显示出来。

4.根据权利要求3所述的风力发电机叶片配重测试系统，其特征在于所述计算机包括：

存储模块：用于存储叶片的重量、重心及静力矩参数设定值、叶片重量、重心及静力矩计算的数学模型、称重结果、成组建议、加重重量值及部位；

数据采集模块：用于实时采集来自信号电缆的数据；

计算模块：用于计算叶片的实际重量、重心及静力矩、加重重量值及部位；

判断模块：用于将叶片的实际重量、重心及静力矩与设定值比较；判断叶片是否合格，提出成组或加重建议；

显示模块：用于显示叶片的实际重量、重心位置及静力矩、判断结果、成组建议、加重重量值及部位。

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