CN102435394A - 一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法及其装置，该方法包括：检测叶轮的绝对位置，选定每个叶片垂直地面的位置分别进行成像；将叶轮旋转一周作为一个周期存储所成图像，并提取图像线条；对每一周期内所成图像的线条进行重叠，经对比分析得到叶片的气动不平衡度。该装置包括PC机以及与PC机连接的成像装置和风电机组PLC转子编码器。本发明可检测风力发电机组叶片气动的不平衡度和形变度，相关分析数据可以作为风电机组载荷计算的参考，再结合相关方法减小风电机组载荷，从而延长风电机组的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力发电领域的风力发电机组叶片气动不平衡检测方法及其装置。
背景技术
近年来随着风力发电不断地发展，风力发电相关技术也在不断地提高，其中，对风电机组的运行特性进行分析，有助于风电机组参数的优化，以及延长风电机组的寿命。而风力发电机组叶片气动特性的不平衡则会影响风电机组的载荷以及寿命，造成风力发电机组叶片气动不平衡的原因主要在于叶片在安装时的误差以及风电机组长期运行后叶片发生的形变。目前在国内对于风力发电机组叶片气动不平衡检测方法的研究还比较少，尚无可用于检测风力发电机组叶片气动不平衡的装置。
由此可见，如何能创设一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法及其装置，实属当前本领域的重要研发课题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法及其装置，使其可检测风力发电机组叶片气动的不平衡度和形变度。
为解决上述技术问题，本发明一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法，包括以下步骤：检测叶轮的绝对位置，选定每个叶片垂直地面的位置分别进行成像；将叶轮旋转一周作为一个周期存储所成图像，并提取图像线条；对每一周期内所成图像的线条进行重叠，经对比分析得到叶片的气动不平衡度。
作为本发明的一种改进，最后还包括以下步骤：与风电机组安装时第一次检测的不平衡度对比，分析叶片的形变度。
还包括以下步骤：根据分析结果计算载荷，调整变桨方案。
还包括以下步骤：记录分析结果，以备下次检测参考。
所述的成像由安装在风电机组塔筒外部地面上的成像装置完成。
所述的成像装置为两个，分别安装在风电机组塔筒的正下方和斜下方。
所述的叶轮位置由风电机组的PLC转子编码器检测得到；PC机根据PLC转子编码器获得的叶轮位置，控制成像时间、提取图像线条、对线条进行对比分析、并得到结论。
此外，本发明还提供一种应用上述方法的风力发电机组叶片气动不平衡检测装置，包括PC机以及与PC机连接的成像装置和风电机组PLC转子编码器。
作为进一步改进，所述的成像装置为两个，分别安装在风电机组塔筒的正下方和斜下方。
采用这样的设计后，本发明可检测风力发电机组叶片气动的不平衡度和形变度，相关分析数据可以作为风电机组载荷计算的参考，再结合相关方法减小风电机组载荷，从而延长风电机组的寿命。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明风力发电机组叶片气动不平衡检测方法的流程示意图。
图2是本发明风力发电机组叶片气动不平衡检测装置的组成示意图。
图3是本发明风力发电机组叶片气动不平衡检测装置的成像装置安装位置示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法，主要包括图像读取、线条提取和对比分析步骤。
其中，图像读取，是先检测叶轮的绝对位置，选定每个叶片垂直地面的位置分别进行成像。例如，如果是三叶片风力发电机组，对第一次叶片成像后，根据转子编码器的信号顺延120度后进行第二次叶片成像，之后再根据转子编码器的信号顺延120度进行第三次叶片成像；同理，两叶片风力发电机组两次成像时间相隔180度，成像时刻均可由PC控制。
之后，将所成图像进行周期储存，以叶轮旋转一周作为一个周期，以三叶片风电机组为例来说，每个周期中即包含有三个叶片的图像。之后分别对图像应用图像处理和分析方法自动检测和提取图像上的线性特征。
最后，在叶片线性特征提取后进行重叠对比，分析每一周期内所成图像的线条重叠度，结合风电机组其它参数进行分析，得出风力发电机组叶片的气动不平衡度。
除了在风电机组新安装时对叶片的启动不平衡度进行上述检测外，在使用过程中也可进行上述检测，并将分析得出的结论与新安装时第一次检测的不平衡度对比，就可以分析得到叶片的形变度。
上述检测结果均可保留记录，以备作为下次检测的参考。
本发明不平衡度和形变度的对比分析和判定可采用以下方案完成：对图像提取线性特征后，将图形不动点的中心点(选取叶片根部特征点设为不动点，不动点不只是一个点，将不动点的几何中心设为中心点)至叶尖点用直线连接起来；以三只叶片的风电机组为例，之后将三只叶片不动点重合起来，这样就会有三条直线(每只叶片不动点的中心点至叶尖点的连线)，以其中的中间那条直线为标准，其它两条直线与中间那条直线所成的角度就是不平衡度，求出三只叶片多次周期对比的不平衡度平均值，即可得出结论。
此外，根据上述步骤分析得到的不平衡度和形变度数据，重新进行载荷计算，并与变桨系统相结合，调整变桨方案，减小风电机组的载荷，如果风电机组采用独立变桨系统，调整效果会更佳。
请配合参阅图2所示，本发明风力发电机组叶片气动不平衡检测装置，主要包括PC机以及与PC机连接的成像装置和风电机组PLC转子编码器。
其中，成像装置可以安装在风电机组塔筒外部地面上，成像装置的安装与后期图形采集有着密切的关系，请配合参阅图3所示，本发明的成像装置1优选为两个，分别安装在风机塔筒2的正下方和斜下方，两种成像同时进行，所采集的数据分别处理。
本发明可选用现有的成像装置，只要满足以下条件：首先，具有较好的像素要求和焦距要求，可以保证100米之内的图像清晰可辨；其次，有远程通信可控拍摄功能，以便计算机执行成像命令。
PLC转子编码器用于检测叶轮的绝对位置，并通过数据线路将位置信号传送到PC里。
PC机根据PLC转子编码器获得的信号，判断叶轮位置，从而确定成像装置的成像时间，选定叶片垂直地面的位置进行成像，并将所成图像进行线性特征提取，之后对线性特征进行对比分析得出风电机组叶片气动不平衡度结论。
本发明由软件和硬件配合搭建，根据风力发电机组叶片的特性以及风力发电机组的旋转特性，用成像装置对叶片进行成像，得出风电机组叶片图像，之后利用计算机提取图像的线性特征。对比叶片的线性特征、结合其它参数分析，得出有关风电机组叶片气动不平衡度的结论。本发明既可以检测风电机组在安装后叶片是否平衡，又可以在风电机组运行一定时间后检测风电机组叶片是否发生形变，还可以作为风电机组载荷计算的参考。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法，其特征在于包括以下步骤：
检测叶轮的绝对位置，选定每个叶片垂直地面的位置分别进行成像；
将叶轮旋转一周作为一个周期存储所成图像，并提取图像线条；
对每一周期内所成图像的线条进行重叠，经对比分析得到叶片的气动不平衡度。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法，其特征在于最后还包括以下步骤：
与风电机组安装时第一次检测的不平衡度对比，分析叶片的形变度。
3.根据权利要求1或2所述的一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法，其特征在于还包括以下步骤：
根据分析结果计算载荷，调整变桨方案。
4.根据权利要求1或2所述的一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法，其特征在于还包括以下步骤：
记录分析结果，以备下次检测参考。
5.根据权利要求1或2所述的一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法，其特征在于所述的成像由安装在风电机组塔筒外部地面上的成像装置完成。
6.根据权利要求5所述的一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法，其特征在于所述的成像装置为两个，分别安装在风电机组塔筒的正下方和斜下方。
7.根据权利要求1或2所述的一种风力发电机组叶片气动不平衡检测方法，其特征在于：
所述的叶轮位置由风电机组的PLC转子编码器检测得到；
PC机根据PLC转子编码器获得的叶轮位置，控制成像时间、提取图像线条、对线条进行对比分析、并得到结论。
8.一种应用权利要求1或2所述方法的风力发电机组叶片气动不平衡检测装置，其特征在于包括PC机以及与PC机连接的成像装置和风电机组PLC转子编码器。
9.根据权利要求8所述的风力发电机组叶片气动不平衡检测装置，其特征在于所述的成像装置为两个，分别安装在风电机组塔筒的正下方和斜下方。
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