CN107844654B - 一种风机液压变桨系统载荷处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种风机液压变桨系统载荷处理平台。该发明一种风机液压变桨系统载荷处理平台，具体为基于BLADED和C#开发的风机液压变桨系统设计载荷处理软件，主要包括三大模块，分别为计算进程跟踪显示模块、载荷分析处理主模块和计算结果实时动态显示模块。其有益效果是：本发明将常见的液压变桨系统设计载荷处理过程通过计算程序实现自动化，减少液压变桨系统设计及载荷计算人员手动处理的时间与重复性工作，提高液压变桨系统载荷处理的效率，弥补了液压变桨技术领域的不足。

Description

一种风机液压变桨系统载荷处理系统
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种风机液压变桨系统载荷处理系统。
背景技术
随着风电产业持续快速发展，市场竞争越来越激烈，液压变桨技术凭借其平稳的功率输出、高的控制精度以及高可靠性等优势在新型大兆瓦机组开发中逐渐成为了优选方案。载荷是液压变桨系统设计的输入条件，准确可靠的设计载荷是保障液压变桨系统设计安全性和可靠性的关键所在。现在多数厂家通常采用的是手动提取LTS载荷数据后用excel处理得到液压变桨系统设计载荷的计算方法，计算过程繁琐，耗时长，出错率高，计算方法不统一。
在专利检索和查新中发现专利CN 106126843 A公开了一种基于Matlab的Bladed风机载荷处理系统，具体为基于MATLAB开发的风机BLADED载荷计算前后处理软件。该发明将常见的载荷前后处理过程通过计算程序实现自动化，提高载荷前后处理的效率。该专利偏向于描述一种系统的风机载荷处理软件，对机组液压变桨系统设计分类载荷的处理方法和自动化计算系统并无说明。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种风机液压变桨系统载荷处理系统，将常见的液压变桨系统设计载荷处理过程通过计算程序实现自动化，减少液压变桨系统设计及载荷计算人员手动处理的时间与重复性工作，提高液压变桨系统载荷处理的效率。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种风机液压变桨系统载荷处理系统，所述系统为基于BLADED和C#开发的风机液压变桨系统设计载荷处理软件，主要包括三大模块，分别为计算进程跟踪显示模块、载荷分析处理主模块和计算结果实时动态显示模块，其中：所述计算进程跟踪显示模块，包括实时显示液压变桨系统载荷处理过程，对异常情况会给出警告或错误提示信息；所述载荷分析处理主模块，通过程序依据特定的载荷处理方法自动计算输出液压变桨系统需求分类设计载荷；所述计算结果动态显示模块，包括以动态图表形式显示的液压变桨系统需求分类设计载荷-桨距角曲线，可自动生成计算报告图表。
进一步的，所述计算进程跟踪显示模块还包括以下内容：选择TextBox控件作为文本显示编辑载体，在代码实现的关键环节设置提示信息，提示信息的内容包括输入载荷工况存储路径、载荷工况文件格式、载荷工况状态、程序执行异常情况、异常解决方案、程序执行进度、输出载荷结果存储路径、载荷结果文件格式、载荷结果状态等。该模块有助于提高载荷计算人员工作效率、及时发现并解决问题。
进一步的，所述载荷分析处理主模块还包括以下内容：
所述载荷处理方法具体指的是将BLADED风机叶根时序动载荷分析处理得到液压变桨系统分类设计载荷的算法实现，具体如下：
液压变桨系统设计需要考虑叶片变桨和不变桨两种状态。
叶片变桨时液压变桨系统设计载荷计算式如下所示：
Tpd＝MZB±Tbf
其中，MZB表示叶根扭矩动载荷，Tbf表示轴承摩擦力矩。
叶片不变桨时液压变桨系统设计载荷计算式如下所示：
Figure GDA0002847335860000031
变桨轴承摩擦力矩Tbf计算公式可参照下式：
Figure GDA0002847335860000032
其中，μ表示轴承摩擦系数；dm表示轴承直径；M表示轴承承受的弯矩载荷；Fr表示轴承径向力；Fa表示轴承轴向力。
液压变桨系统设计工作状态可分为四类，分别是正常运行状态、可控停机状态、紧急停机状态和不变桨状态。根据设计需要可以把不同的载荷工况与设计工作状态进行分类匹配，由此即可得到液压变桨系统的分类设计载荷。
所述液压变桨系统需求分类设计载荷自动化计算输出代码实现流程如下：
BLADED计算文件格式为.PJ文件，其计算叶根动载荷结果文件存储在后缀为.$和.％文件中。.PJ文件存储的是计算模型参数信息，为文本格式；.$文件存储的是计算结果数据，为二进制格式；.％文件存储的是计算结果变量名以及.$文件中载荷数据的存储格式等信息，为文本格式。程序需要首先找到目标载荷文件存储根目录，然后遍历该目录下所有文件，找到目标.PJ、.$和.％文件，通过自定义函数或方法读取目标文件存储的数据，实现存储数据按需调用。根据所述液压变桨系统设计载荷处理方法，对各工况输入载荷数据进行分析处理，得到变桨系统不同工作状态下的分类设计载荷。最后把结果数据写到指定路径的.TXT格式的文件中。输出载荷数据变量包括桨距角、叶根Mxy、叶根Mz、叶根Fxy、叶根Fz、变桨速率、工况名及变桨系统设计载荷。
进一步的，所述计算结果动态显示模块还包括以下内容：选择Chart控件作为图表编辑显示载体，在控件属性列表里面设置图表图例内容及格式，坐标轴名称及轴属性。程序实现需要将载荷分析处理主模块中定义的输出设计载荷及桨距角变量分别作为图表的Y轴和X轴数据源，使主程序每一次循环计算结果变量动态的显示在软件界面上。最终计算生成的图表文件以.JPG格式存储在指定目录下。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)提供了一种高效的基于BLADED和C#开发的风机液压变桨系统设计载荷处理软件，弥补了液压变桨技术领域的不足；
2)将常见的液压变桨系统设计载荷处理过程通过计算程序实现自动化，减少液压变桨系统设计及载荷计算人员手动处理的时间与重复性工作，提高液压变桨系统载荷处理的效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图1为本发明所述BLADED风机液压变桨系统载荷处理系统界面图；
附图2为本发明所述载荷分析处理主模块代码设计流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本实施例所述的一种风机液压变桨系统载荷处理系统，具体是基于C#开发的某兆瓦级风机液压变桨系统BLADED载荷计算处理软件，主要包括三大模块，分别为计算进程跟踪显示模块、载荷分析处理主模块和计算结果实时动态显示模块，如图1所示，参照GL2010标准自动实现风机液压变桨系统设计LTS载荷的计算输出。其中：
所述计算进程跟踪显示模块，包括实时显示液压变桨系统载荷处理过程，对异常情况会给出警告或错误提示信息。
如图1计算进程跟踪显示模块所示为当前数据处理进程信息。
所述载荷分析处理主模块，通过程序依据特定的载荷处理方法自动计算输出液压变桨系统需求分类设计载荷。
进一步的，所述载荷分析处理主模块还包括以下内容：
液压变桨系统设计需要考虑叶片变桨和不变桨两种状态。
叶片变桨时液压变桨系统设计载荷计算式如下所示：
Tpd＝MZB±Tbf
其中，MZB表示叶根扭矩动载荷，Tbf表示轴承摩擦力矩。
叶片不变桨时液压变桨系统设计载荷计算式如下所示：
Figure GDA0002847335860000051
本实施例变桨轴承摩擦力矩Tbf计算公式如下式：
Tbf＝0.004*1.21*(1.81*Mxy+2.2*Fxy+Fz)
其中，Mxy表示叶根合弯矩；Fxy表示叶根轴向合力；Fz表示叶根径向力。
液压变桨系统设计工作状态可分为四类，分别是正常运行状态、可控停机状态、紧急停机状态和不变桨状态。
本实施例实现的载荷工况与液压变桨系统工作状态的关联如下：
正常运行状态：DLC1.1、DLC1.3、DLC1.6非触发急停工况、DLC1.7、DLC1.8、DLC3.1、DLC3.2、DLC4.1、DLC4.2
可控停机状态：DLC1.4、DLC1.5；DLC2.1、DLC2.2非触发急停工况
紧急停机状态：DLC1.6触发急停工况、DLC2.2触发急停工况、DLC5.1
不变桨状态：所有工况，叶片不变桨
所述载荷分析处理模块代码设计流程如图2所示，包括：
S201，找到目标载荷文件存储根目录，遍历该目录下所有文件，找到目标.PJ、.$和.％文件；
S202，通过自定义函数或方法读取目标文件存储的数据，实现存储数据按需调用；
S203，根据所述液压变桨系统设计载荷处理方法，对各工况输入载荷数据进行分析处理，得到变桨系统不同工作状态下的分类设计载荷；
S204，把处理后的数据存储为指定路径的具有特定格式的文件中，通常存储格式为.TXT，可以加快计算速度，也方便二次处理。
如图1载荷分析处理模块所示，界面中需要输入如下内容：
提取位置：可以选取输入载荷计算数据文件存储路径。
默认必须勾选”B1”(表示考虑叶片1)，可选择性勾选”B2”和”B3”。
可以勾选”所有工况”,表示自动选取所有计算工况。
可以勾选”V4.X”,表示计算BLADED版本号为V4.X版本，不勾选为V3.X版本。
提取LTS载荷：单击可以选择输出载荷计算结果存储路径。
所述计算结果动态显示模块，包括以动态图表形式显示的液压变桨系统需求分类设计载荷-桨距角曲线，可自动生成计算报告图表。
如图1计算结果动态显示模块所示为本实施例某兆瓦级风机液压变桨系统四种不同工作模式设计极限载荷随桨距角变化统计曲线图。
以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (4)

1.一种风机液压变桨系统载荷处理系统，其特征在于：所述系统为基于BLADED和C#开发的风机液压变桨系统设计载荷处理软件，主要包括三大模块，分别为计算进程跟踪显示模块、载荷分析处理主模块和计算结果实时动态显示模块；其中：所述计算进程跟踪显示模块，包括实时显示液压变桨系统载荷处理过程，对异常情况会给出警告或错误提示信息；所述载荷分析处理主模块，通过程序依据特定的载荷处理方法自动计算输出液压变桨系统需求分类设计载荷；所述计算结果实时动态显示模块，包括以动态图表形式显示的液压变桨系统需求分类设计载荷-桨距角曲线，可自动生成计算报告图表；
所述载荷分析处理主模块还包括以下内容：
液压变桨系统设计需要考虑叶片变桨和不变桨两种状态；
叶片变桨时液压变桨系统设计载荷计算式如下所示：
Tpd＝MZB±Tbf
其中，MZB表示叶根扭矩动载荷，Tbf表示轴承摩擦力矩；
叶片不变桨时液压变桨系统设计载荷计算式如下所示：
Figure FDA0002899694820000011
变桨轴承摩擦力矩Tbf计算公式如下式：
Tbf＝0.004*1.21*(1.81*Mxy+2.2*Fxy+Fz)
其中，Mxy表示叶根合弯矩；Fxy表示叶根轴向合力；Fz表示叶根径向力。
2.根据权利要求1所述的一种风机液压变桨系统载荷处理系统，其特征在于：
所述计算进程跟踪显示模块还包括：
选择TextBox控件作为文本编辑显示载体，在代码实现的全局设置提示信息，提示信息的内容包括输入载荷工况存储路径、载荷工况文件格式、载荷工况状态、程序执行异常情况、异常解决方案、程序执行进度、输出载荷结果存储路径、载荷结果文件格式、载荷结果状态。
3.根据权利要求1所述的一种风机液压变桨系统载荷处理系统，其特征在于：所述液压变桨系统需求分类设计载荷自动化计算输出代码实现流程如下：
首先找到目标载荷文件存储根目录，然后遍历该目录下所有文件，找到目标.PJ、.$和.％文件，通过自定义函数或方法读取目标文件存储的数据，实现存储数据按需调用，根据所述液压变桨系统设计载荷处理方法，对各工况输入载荷数据进行分析处理，得到变桨系统不同工作状态下的分类设计载荷，最后把结果数据写到指定路径的.TXT格式的文件中；
.PJ文件存储的是计算模型参数信息，为文本格式；.$文件存储的是计算结果数据，为二进制格式；.％文件存储的是计算结果变量名以及.$文件中载荷数据的存储格式信息，为文本格式。
4.根据权利要求1所述的一种风机液压变桨系统载荷处理系统，其特征在于：所述计算结果实时动态显示模块还包括，选择Chart控件作为图表编辑显示载体，在控件属性列表里面设置图表图例内容及格式，坐标轴名称及轴属性，程序实现需要将载荷分析处理主模块中定义的输出设计载荷及桨距角变量分别作为图表的Y轴和X轴数据源，使主程序每一次循环计算结果变量动态的显示在软件界面上，最终计算生成的图表文件以.JPG格式存储在指定目录下。
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