CN103335059A - 风力发电机叶片分组配重系统 - Google Patents

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Abstract

一种风力发电机叶片分组配重系统，包括电子吊称、计算机和数据采集设备，电子吊称对叶片进行称重，计算机通过数据采集设备采集一批次叶片的重量，处理后显示最佳分组方案及配重方案；计算机具有：数据采集模块用于实时采集来自数据采集设备的重量数据；参数设置模块用于设置对叶片进行分组和配重的参数；存储模块用于存储叶片数据，配重参数，配重方案；配重计算模块用于计算该批次每个叶片的重量、静力矩、经过配重后所有可能的重量和静力矩范围，计算任意三片叶片是否可以配重，如果可配，选择最佳的配重方案；叶片分组模块用于对叶片进行智能分组，选择最佳的分组方案，使分组方案满足尽可能多的叶片能分组，配重最优组数最多等条件；显示输出模块用于显示输出分组配重方案。

Description

风力发电机叶片分组配重系统
技术领域
本发明涉及风力发电机叶片，具体说，涉及该叶片分组配重系统。
背景技术
风力发电机叶片的尺寸很大，为了保证发电机组运行时各叶片的力矩平衡，风轮各个叶片的形状，重量、重心应当一致。但是在叶片加工过程中，不可避免地存在误差，导致叶片的重量、重心不一致。因此，厂家在叶片出厂前，需要对叶片进行分组及配重，使每一组（三只）叶片重量和重心一致。
目前，风力发电机叶片分组配重的方法，是将一组叶片进行称重后，人工进行计算配重，计算对叶片配重的重量和位置，如果配重不成功，还需要另外选择三只叶片，重新分组，重新计算。其缺点是：计算繁琐，需要人工进行分组，分组方案不能保证最大可能地分组所有叶片，不能保证配重的重量最小，分组效率低，难以保证分组方案最优。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风力发电机叶片自动分组配重系统。该系统通过数据采集装置采集一批（不小于3片）叶片的重量和静力矩数据；无需操作员手工计算、分组、判断，系统智能计算出分组和配重方案。
 本发明的技术解决方案是：
一种风力发电机叶片分组配重系统，包括顺序链接的称重装置、数据采集装置、数据处理装置，其特征在于所述称重装置是两点式电子吊称，所述数据采集装置是数据采集设备，所述数据处理装置是计算机，所述两点式电子吊称对叶片进行称重，所述数据采集设备将数据送入计算机处理，计算机显示叶片分组及配重方案。
 上述方案的计算机包括：
- 数据采集模块：用于实时采集来自数据采集设备的重量数据；
- 参数设置模块：用于设置对叶片进行分组和配重的参数；
- 存储模块：用于存储叶片数据，配重参数，配重方案；
- 配重计算模块：用于计算该批次每个叶片的重量、静力矩、经过配重后所有可能的重量和静力矩范围，计算任意三片叶片是否可以配重，如果可配，选择最佳的配重方案；
- 叶片分组模块：用于对叶片进行智能分组，选择最佳的分组方案, 使分组方案满足尽可能多的叶片能分组，配重最优组数最多等条件；
- 显示输出模块：用于显示输出分组配重方案；分组配重方案包括输入叶片数量、重量、静力矩；已分组配重组数及片数，每组叶片的编号、平均重量、平均静力矩、重量误差、静力矩误差；已分组配重叶片的配重位置及重量、配重后重量、配重后静力矩。
 本发明的有益技术效果是：
无需操作员手工计算、分组、判断，系统智能计算出分组和配重方案，该分组配重方案是所有叶片所有分组组合中的最优分组组合。
附图说明
图1是本系统的结构框图
图2是叶片称重原理示意图
图3是本系统称重工作流程图
图4是本系统配重计算模块工作流程图
图5是本系统叶片分组模块工作流程图
图6是本系统显示输出模块界面图
具体实施方式
参见图1：本风力发电机叶片分组配重系统主要包括三部分，一是称重装置，二是数据采集装置，三是数据处理装置。
称重装置由两套电子吊秤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2所示进行两点式称重，将叶片的重量信号转换成重量数字信息后，通过无线发送装置发送给数据采集装置。称重原理参见图3。
图2中：R，H为根部电子吊秤起吊位置和尖部电子吊秤起吊位置，LR、LH分别为R、H到连接法兰的距离，WR、WH为根部、尖部电子吊秤测得的重量，可计算配重前叶片重量和静力矩
叶片重量：       Win = WR＋WH
叶片静力矩：   Min = WR×LR＋WH×LH
数据采集设备2包括接收仪表、仪表与计算机的连接线缆，数据采集装置接收电子吊秤发送的重量数字信息，传输给数据处理装置。
数据处理装置是一台计算机3，具有如下功能模块：
数据采集模块4，用于实时采集来自数据采集设备的重量数据；
参数设置模块5，用于设置对叶片进行分组和配重的参数；
存储模块6，用于存储叶片数据，配重参数，配重方案；
配重计算模块7，用于计算该批次每个叶片的重量、静力矩、经过配重后所有可能的重量和静力矩范围，计算任意三片叶片是否可以配重，如果可配，选择最佳的配重方案；
叶片分组模块8，用于对叶片进行智能分组，选择最佳的分组方案, 使分组方案满足尽可能多的叶片能分组，配重最优组数最多等条件；
显示输出模块9，用于显示输出分组配重方案；分组配重方案包括输入叶片数量、重量、静力矩；已分组配重组数及片数，每组叶片的编号、平均重量、平均静力矩、重量误差、静力矩误差；已分组配重叶片的配重位置及重量、配重后重量、配重后静力矩。
本系统的工作过程，包括五大步骤：
一、参数设置步骤
操作人员根据风力发电机叶片的工艺要求，通过参数设置模块5设置系统参数。参数主要包括配重后的总重量范围，配重后的静力矩范围，同一组三个叶片的总重量、静力矩最大误差，同一组三个叶片的总重量、静力矩最优误差，可以进行配重的多个位置范围及相应的重量范围。误差为百分比，正实数，最优误差应不大于最大误差。在叶片工艺不变的情况下，参数只需要设置一次。
  二、叶片称重步骤，请见图3
启动计算机后，数据采集设备2传输重量数字信号到数据采集模块4，待数据稳定后，数据采集模块4采集叶片重量，连同叶片编号和测量的距离参数一起送入存储模块6。将同型号一个批次叶片称重，叶片数n应大于等于3，叶片编号不应重复。
 三、计算最佳配重方案步骤，请见图4
称重完毕后，配重计算模块7计算任意三片叶片的配重方案，叶片数为n时，需要计算Cn 3组，即从n个元素中取出3个元素的组合数。方案包括该三片叶片是否可以配重；如果可配，是否有最优解，在方案是最优解的情况下，选择配重位置最少的最优解，在配重位置相同的情况下，选择配重总重量最小的最优解；在有近似解但没有最优解的情况下，选择配重位置最少的近似解，在配重位置相同的情况下，选择配重总重量最小的近似解。
 四、查找最佳分组方案步骤，请见图5
计算任意三片叶片的配重方案结束后，叶片分组模块8查找所有分组组合中的最佳分组方案，智能跳过不是最佳的方案，减少比较计算的数量，提高查找效率。最佳分组的条件可以设置为但不限于下列条件示例：
能配重的组数最多；
最优解组数最多；
配重的总位置数最少；
配重的总重量数最少。
最佳分组方案依次满足上述条件。
 五、显示输出方案步骤，请见图6
显示输出模块9显示输出分组配重方案，包括输入叶片数量、重量、静力矩；已分组配重组数及片数，每组叶片的编号、平均重量、平均静力矩、重量误差、静力矩误差；已分组配重叶片的配重位置及重量、配重后重量、配重后静力矩。

Claims (2)

1.一种风力发电机叶片分组配重系统，包括顺序链接的称重装置、数据采集装置、数据处理装置，其特征在于所述称重装置是两点式电子吊称，所述数据采集装置是数据采集设备，所述数据处理装置是计算机，所述两点式电子吊称对叶片进行称重，所述数据采集设备将数据送入计算机处理，计算机显示叶片分组及配重方案。
2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片分组配重系统，其特征在于所述计算机包括：
数据采集模块：用于实时采集来自数据采集设备的重量数据；
参数设置模块：用于设置对叶片进行分组和配重的参数；
存储模块：用于存储叶片数据，配重参数，配重方案；
配重计算模块：用于计算该批次每个叶片的重量、静力矩、经过配重后所有可能的重量和静力矩范围，计算任意三片叶片是否可以配重，如果可配，选择最佳的配重方案；
叶片分组模块：用于对叶片进行智能分组，选择最佳的分组方案, 使分组方案满足尽可能多的叶片能分组，配重最优组数最多等条件；
显示输出模块：用于显示输出分组配重方案；分组配重方案包括输入叶片数量、重量、静力矩；已分组配重组数及片数，每组叶片的编号、平均重量、平均静力矩、重量误差、静力矩误差；已分组配重叶片的配重位置及重量、配重后重量、配重后静力矩。
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