CN106762449B - 一种叶片的真实载荷检测方法、系统和风电机组 - Google Patents
一种叶片的真实载荷检测方法、系统和风电机组 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开了一种叶片的真实载荷检测方法、系统和风电机组，该方法和系统应用于风电机组的控制装置。该方法和系统在风电机组正常运行期间，随时检测风电机组的变桨电机的实时滑差值和叶片的实时变桨转速值；然后利用预设的转矩公式对所述实时滑差值和所述实时变桨转速值进行计算，得到反映所述叶片的真实载荷的转矩值。由于本方法和系统能够得到叶片的真实载荷，人们在进行风电机组设计时，就能够依据真实载荷对变桨电机和变桨变速箱进行较为精确的选型，以避免因选型过小或过大造成风电机组出现故障或资源浪费。
Description
技术领域
本申请涉及风电技术领域，更具体地说，涉及一种叶片的真实载荷检测方法、系统和风电机组。
背景技术
风电机组在运转过程中，需要通过变桨电机和变桨变速箱对叶片进行变桨操作，即通过改变扇叶的轴向角度的办法实现对转速的控制或者控制器停机。目前风电机组的叶片载荷是通过数据仿真后进行计算得到的理论载荷，当叶片处于低温状态或结冰时载荷增大，理论载荷就不能够反映叶片的真实载荷。还有，由于变桨电机是通过变桨变速箱与叶片直接相连，因此也无法安装能够检测真实载荷的转矩测量设备。由于无法获取叶片的真实载荷，造成在风电机组的设计阶段缺乏对变桨电机和变桨变速箱进行选型的有效依据。一旦选型较小会造成过载，这样会导致风电机组的运行出现故障；选型较大又会造成不必要的资源浪费，导致整体成本的提高。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种叶片的真实载荷检测方法、系统和风电机组，用于对风电机组的叶片的真实载荷进行检测，以作为在设计风电机组时对变桨电机和变桨变速箱进行选型的依据。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种叶片的真实载荷检测方法，应用于风电机组的控制装置，包括步骤：
检测所述风电机组的变桨电机的实时滑差值和所述叶片的实时变桨转速值；
利用预设转矩公式对所述实时滑差值和所述实时变桨转速值进行计算，得到反映所述叶片的真实载荷的转矩值。
可选的，所述预设转矩公式包括：
转矩值＝第一预设参数x实时滑差值+第二预设参数x实时变桨转速值+第三预设参数。
可选的，
当所述实际变桨转速值≤1°/秒、且所述实际滑差值＜15时，所述第一预设参数为1.25，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为2.5；
当所述实际变桨转速值≤1°/秒、且15≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为4.67，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-50；
当1°/秒＜所述实际变桨转速值≤2°/秒、且所述实际滑差值＜17时，所述第一预设参数为1.25，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为0；
当1°/秒＜所述实际变桨转速值≤1°/秒、且17≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为3.75，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-41.25；
当2°/秒＜所述实际变桨转速值≤5°/秒、且所述实际滑差值＜20时，所述第一预设参数为1.25，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-2.5；
当2°/秒＜所述实际变桨转速值≤4°/秒、且20≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为3.08，所述第二预设参数为-10，所述第三预设参数为3.08；
当4°/秒＜所述实际变桨转速值≤5°/秒、且20≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为3.08，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-36.92；
当5°/秒＜所述实际变桨转速值≤8°/秒、且所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为1.33，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-3.33；
当所述实际变桨转速值≤7°/秒、且40≤所述实际滑差值＜45时，所述第一预设参数为1.33，所述第二预设参数为-10，所述第三预设参数为66.67。
可选的，还包括步骤：
将所述转矩值上传到所述风电机组的控制中心。
一种叶片的真实载荷检测系统，应用于风电机组的控制装置，包括：
第一检测模块，用于检测所述风电机组的变桨电机的实时滑差值；
第二检测模块，用于检测所述叶片的实时变桨转速值；
转矩值计算模块，用于利用预设转矩公式对所述实时滑差值和所述实时变桨转速值进行计算，得到并输出反映所述叶片的真实载荷的转矩值。
可选的，所述预设转矩公式包括：
转矩值＝第一预设参数x实时滑差值+第二预设参数x实时变桨转速值+第三预设参数。
可选的，
当所述实际变桨转速值≤1°/秒、且所述实际滑差值＜15时，所述第一预设参数为1.25，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为2.5；
当所述实际变桨转速值≤1°/秒、且15≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为4.67，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-50；
当1°/秒＜所述实际变桨转速值≤2°/秒、且所述实际滑差值＜17时，所述第一预设参数为1.25，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为0；
当1°/秒＜所述实际变桨转速值≤1°/秒、且17≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为3.75，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-41.25；
当2°/秒＜所述实际变桨转速值≤5°/秒、且所述实际滑差值＜20时，所述第一预设参数为1.25，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-2.5；
当2°/秒＜所述实际变桨转速值≤4°/秒、且20≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为3.08，所述第二预设参数为-10，所述第三预设参数为3.08；
当4°/秒＜所述实际变桨转速值≤5°/秒、且20≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为3.08，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-36.92；
当5°/秒＜所述实际变桨转速值≤8°/秒、且所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为1.33，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-3.33；
当所述实际变桨转速值≤7°/秒、且40≤所述实际滑差值＜45时，所述第一预设参数为1.33，所述第二预设参数为-10，所述第三预设参数为66.67。
可选的，还包括：
数据上传模块，用于将所述转矩值上传到所述风电机组的控制中心。
一种风电机组，包括控制装置，所述控制装置设置有如上所述的真实载荷检测系统。
从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种叶片的真实载荷检测方法、系统和风电机组，该方法和系统应用于风电机组的控制装置。该方法和系统在风电机组正常运行期间，随时检测风电机组的变桨电机的实时滑差值和叶片的实时变桨转速值；然后利用预设的转矩公式对所述实时滑差值和所述实时变桨转速值进行计算，得到反映所述叶片的真实载荷的转矩值。由于本方法和系统能够得到叶片的真实载荷，人们在进行风电机组设计时，就能够依据真实载荷对变桨电机和变桨变速箱进行较为精确的选型，以避免因选型过小或过大造成风电机组出现故障或资源浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种叶片的真实载荷检测方法的流程图；
图2为本申请另一实施例提供的一种叶片的真实载荷检测方法的流程图；
图3为本申请又一实施例提供的一种叶片的真实载荷检测系统的结构框图；
图4为本申请又一实施例提供的一种叶片的真实载荷检测系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
图1为本申请实施例提供的一种叶片的真实载荷检测方法的流程图。
如图1所示，本实施例提供的真实载荷检测方法应用于风电机组的控制装置，用于对风电机组的叶片的真实载荷进行检测，具体包括如下步骤：
S101：检测实时滑差值和实时变桨转速值。
在风电机组正常运行期间，通过相应的传感器对变桨电机的实时滑差值S’和叶片的实时变桨转速值Sa进行检测。该相应的传感器包括用于检测实时滑差值S’的滑差传感器和用于检测实时变桨转速值Sa的转速传感器。
S102：利用预设的转矩公式计算叶片的转矩值。
即利用预设的转矩公式对实时滑差值S’和实时变桨转速值Sa进行计算，得到反映该叶片的真实载荷的转矩值Tx。
该转矩公式为：Tx＝A·S’+B·Sa+C,其中，A为第一预设参数，B为第二预设参数，C为第三预设参数。该三个预设参数根据实时滑差值S’和叶片的实时变桨转速值Sa实际值的范围进行确定。
当Sa≤1°/秒、且S’＜15时，A为1.25，B为0，C为2.5；
当Sa≤1°/秒、且15≤S’＜40时，A为4.67，B为0，C为-50；
当1°/秒＜Sa≤2°/秒、且S’＜17时，A为1.25，B为0，C为0；
当1°/秒＜Sa≤1°/秒、且17≤S’＜40时，A为3.75，B为0，C为-41.25；
当2°/秒＜Sa≤5°/秒、且S’＜20时，A为1.25，B为0，C为-2.5；
当2°/秒＜Sa≤4°/秒、且20≤S’＜40时，A为3.08，B为-10，C为3.08；
当4°/秒＜Sa≤5°/秒、且20≤S’＜40时，A为3.08，B为0，C为-36.92；
当5°/秒＜Sa≤8°/秒、且S’＜40时，A为1.33，B为0，C为-3.33；
当Sa≤7°/秒、且40≤S’＜45时，A为1.33，B为-10，C为66.67。
从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种叶片的真实载荷检测方法，应用于风电机组的控制装置。该方法在风电机组正常运行期间，随时检测风电机组的变桨电机的实时滑差值和叶片的实时变桨转速值；然后利用预设的转矩公式对所述实时滑差值和所述实时变桨转速值进行计算，得到反映所述叶片的真实载荷的转矩值。由于本方法能够得到叶片的真实载荷，人们在进行风电机组设计时，就能够依据真实载荷对变桨电机和变桨变速箱进行较为精确的选型，以避免因选型过小或过大造成风电机组出现故障或资源浪费。
实施例二
图2为本申请另一实施例提供的一种叶片的真实载荷检测方法的流程图。
如图2所示，本实施例提供的真实载荷检测方法是在上一实施例的基础上做了进一步的改进，具体包括如下步骤：
S201：检测实时滑差值和实时变桨转速值。
在风电机组正常运行期间，通过相应的传感器对变桨电机的实时滑差值S’和叶片的实时变桨转速值Sa进行检测。该相应的传感器包括用于检测实时滑差值S’的滑差传感器和用于检测实时变桨转速值Sa的转速传感器。
S202：利用预设的转矩公式计算叶片的转矩值。
即利用预设的转矩公式对实时滑差值S’和实时变桨转速值Sa进行计算，得到反映该叶片的真实载荷的转矩值Tx。
该转矩公式为：Tx＝A·S’+B·Sa+C,其中，A为第一预设参数，B为第二预设参数，C为第三预设参数。该三个预设参数根据实时滑差值S’和叶片的实时变桨转速值Sa实际值的范围进行确定。
当Sa≤1°/秒、且S’＜15时，A为1.25，B为0，C为2.5；
当Sa≤1°/秒、且15≤S’＜40时，A为4.67，B为0，C为-50；
当1°/秒＜Sa≤2°/秒、且S’＜17时，A为1.25，B为0，C为0；
当1°/秒＜Sa≤1°/秒、且17≤S’＜40时，A为3.75，B为0，C为-41.25；
当2°/秒＜Sa≤5°/秒、且S’＜20时，A为1.25，B为0，C为-2.5；
当2°/秒＜Sa≤4°/秒、且20≤S’＜40时，A为3.08，B为-10，C为3.08；
当4°/秒＜Sa≤5°/秒、且20≤S’＜40时，A为3.08，B为0，C为-36.92；
当5°/秒＜Sa≤8°/秒、且S’＜40时，A为1.33，B为0，C为-3.33；
当Sa≤7°/秒、且40≤S’＜45时，A为1.33，B为-10，C为66.67。
S203：上传真实载荷。
即将上面通过检测和计算得到的反映叶片的真实转矩的转矩值上传到风电机组的控制中心，控制中心包括由多台风电机组组成的风电场的控制室或风电机组的厂商的信息中心。
通过上面的改造，设计者可方便地得到该真实载荷，无需在现场对该真实载荷进行下载，从而增加了操作的方便性。
实施例三
图3为本申请又一实施例提供的一种叶片的真实载荷检测系统的结构框图。
如图3所示，本实施例提供的真实载荷检测系统应用于风电机组的控制装置，用于对风电机组的叶片的真实载荷进行检测，具体包括第一检测模块10、第二检测模块20和转矩值计算模块30。
第一检测模块10用于在风电机组正常运行期间，通过相应的传感器对变桨电机的实时滑差值S’进行检测，第二检测模块20则拥有对叶片的实时变桨转速值Sa进行检测。该相应的传感器包括用于检测实时滑差值S’的滑差传感器和用于检测实时变桨转速值Sa的转速传感器。
转矩值计算模块30用于利用预设的转矩公式对实时滑差值S’和实时变桨转速值Sa进行计算，得到反映该叶片的真实载荷的转矩值Tx。
该转矩公式为：Tx＝A·S’+B·Sa+C,其中，A为第一预设参数，B为第二预设参数，C为第三预设参数。该三个预设参数根据实时滑差值S’和叶片的实时变桨转速值Sa实际值的范围进行确定。
当Sa≤1°/秒、且S’＜15时，A为1.25，B为0，C为2.5；
当Sa≤1°/秒、且15≤S’＜40时，A为4.67，B为0，C为-50；
当1°/秒＜Sa≤2°/秒、且S’＜17时，A为1.25，B为0，C为0；
当1°/秒＜Sa≤1°/秒、且17≤S’＜40时，A为3.75，B为0，C为-41.25；
当2°/秒＜Sa≤5°/秒、且S’＜20时，A为1.25，B为0，C为-2.5；
当2°/秒＜Sa≤4°/秒、且20≤S’＜40时，A为3.08，B为-10，C为3.08；
当4°/秒＜Sa≤5°/秒、且20≤S’＜40时，A为3.08，B为0，C为-36.92；
当5°/秒＜Sa≤8°/秒、且S’＜40时，A为1.33，B为0，C为-3.33；
当Sa≤7°/秒、且40≤S’＜45时，A为1.33，B为-10，C为66.67。
从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种叶片的真实载荷检测系统，应用于风电机组的控制装置。该系统在风电机组正常运行期间，随时检测风电机组的变桨电机的实时滑差值和叶片的实时变桨转速值；然后利用预设的转矩公式对所述实时滑差值和所述实时变桨转速值进行计算，得到反映所述叶片的真实载荷的转矩值。由于本系统能够得到叶片的真实载荷，人们在进行风电机组设计时，就能够依据真实载荷对变桨电机和变桨变速箱进行较为精确的选型，以避免因选型过小或过大造成风电机组出现故障或资源浪费。
实施例四
图4为本申请又一实施例提供的一种叶片的真实载荷检测系统的结构框图。
如图4所示，本实施例提供的真实载荷检测系统是在上一实施例的基础上增设了数据上传模块40。
数据上传模块40用于转矩值计算模块30计算得到的数据进行上传，即将反映叶片的真实转矩的转矩值上传到风电机组的控制中心，控制中心包括由多台风电机组组成的风电场的控制室或风电机组厂商的信息中心。
通过上面的改造，设计者可方便地得到该真实载荷，无需在现场对该真实载荷进行下载，从而增加了操作的方便性。
实施例五
本实施例提供了一种风电机组，该风电机组包括主机和叶片，在主机内设置有控制装置，控制装置设置有上面实施例所提的叶片的真实载荷检测系统。能够向设计者反馈其叶片的真实载荷，从而有利于后续型号的变桨电机和变桨变速箱的选型。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种叶片的真实载荷检测方法，应用于风电机组的控制装置，其特征在于，包括步骤：
检测所述风电机组的变桨电机的实时滑差值和所述叶片的实时变桨转速值；
利用预设转矩公式对所述实时滑差值和所述实时变桨转速值进行计算，得到反映所述叶片的真实载荷的转矩值；
所述预设转矩公式包括：
转矩值＝第一预设参数x实时滑差值+第二预设参数x实时变桨转速值+第三预设参数；
当所述实际变桨转速值≤1°/秒、且所述实际滑差值＜15时，所述第一预设参数为1.25，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为2.5；
当所述实际变桨转速值≤1°/秒、且15≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为4.67，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-50；
当1°/秒＜所述实际变桨转速值≤2°/秒、且所述实际滑差值＜17时，所述第一预设参数为1.25，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为0；
当1°/秒＜所述实际变桨转速值≤1°/秒、且17≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为3.75，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-41.25；
当2°/秒＜所述实际变桨转速值≤5°/秒、且所述实际滑差值＜20时，所述第一预设参数为1.25，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-2.5；
当2°/秒＜所述实际变桨转速值≤4°/秒、且20≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为3.08，所述第二预设参数为-10，所述第三预设参数为3.08；
当4°/秒＜所述实际变桨转速值≤5°/秒、且20≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为3.08，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-36.92；
当5°/秒＜所述实际变桨转速值≤8°/秒、且所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为1.33，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-3.33；
当所述实际变桨转速值≤7°/秒、且40≤所述实际滑差值＜45时，所述第一预设参数为1.33，所述第二预设参数为-10，所述第三预设参数为66.67。
2.如权利要求1所述的真实载荷检测方法，其特征在于，还包括步骤：
将所述转矩值上传到所述风电机组的主控系统和远程监控系统。
3.一种叶片的真实载荷检测系统，应用于风电机组的控制装置，其特征在于，包括：
第一检测模块，用于检测所述风电机组的变桨电机的实时滑差值；
第二检测模块，用于检测所述叶片的实时变桨转速值；
转矩值计算模块，用于利用预设转矩公式对所述实时滑差值和所述实时变桨转速值进行计算，得到并输出反映所述叶片的真实载荷的转矩值；
所述预设转矩公式包括：
转矩值＝第一预设参数x实时滑差值+第二预设参数x实时变桨转速值+第三预设参数；
当所述实际变桨转速值≤1°/秒、且所述实际滑差值＜15时，所述第一预设参数为1.25，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为2.5；
当所述实际变桨转速值≤1°/秒、且15≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为4.67，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-50；
当1°/秒＜所述实际变桨转速值≤2°/秒、且所述实际滑差值＜17时，所述第一预设参数为1.25，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为0；
当1°/秒＜所述实际变桨转速值≤1°/秒、且17≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为3.75，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-41.25；
当2°/秒＜所述实际变桨转速值≤5°/秒、且所述实际滑差值＜20时，所述第一预设参数为1.25，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-2.5；
当2°/秒＜所述实际变桨转速值≤4°/秒、且20≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为3.08，所述第二预设参数为-10，所述第三预设参数为3.08；
当4°/秒＜所述实际变桨转速值≤5°/秒、且20≤所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为3.08，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-36.92；
当5°/秒＜所述实际变桨转速值≤8°/秒、且所述实际滑差值＜40时，所述第一预设参数为1.33，所述第二预设参数为0，所述第三预设参数为-3.33；
当所述实际变桨转速值≤7°/秒、且40≤所述实际滑差值＜45时，所述第一预设参数为1.33，所述第二预设参数为-10，所述第三预设参数为66.67。
4.如权利要求3所述的真实载荷检测系统，其特征在于，还包括：
数据上传模块，用于将所述转矩值上传到所述风电机组的控制中心。
5.一种风电机组，包括控制装置，其特征在于，所述控制装置设置有如权利要求3或4所述的真实载荷检测系统。
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