CN110857685B - 一种风电机组叶片安装角偏差检测方法 - Google Patents

一种风电机组叶片安装角偏差检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风电机组叶片安装角偏差检测方法，首先将基准叶片调整至方位角为270°的水平位置，再对基准叶片进行多次变桨，每次变桨均拍下照片，然后将其他待测叶片调整至方位角为270°的水平位置，安装角调整为0°并拍下照片，对所拍摄的照片按照相同的尺寸大小批量进行剪裁处理，然后将裁剪后的照片导入图像处理软件，对照片中基准叶片最下缘位置标注水平参考线作为基准线，分别与其他待测叶片的最下缘位置水平标线进行对比，从而确定不同叶片间安装角的偏差。本发明采用的设备简单，操作简便，相机架设过程无需精确定位，现场实施便捷，所测得的叶片安装角偏差具有较高的精度。

Description

一种风电机组叶片安装角偏差检测方法
技术领域
本发明涉及风电技术领域，特指一种风电机组叶片安装角偏差检测方法。
背景技术
在风电机组中，叶片不仅可以在风力的作用下绕风轮的中心公转，每个叶片还可以绕自身轴线自转，叶尖横截面的特征弦线（即，叶尖横截面上最长的一条弦线）与叶片旋转平面（如图2所示的H）之间的夹角称为安装角，也称桨距角（如图2所示的β角）。风电机组叶片间的安装角偏差是造成风电机组气动不平衡的主要因素之一。气动不平衡会造成机舱振动加剧，严重的甚至可能影响风电机组的运行安全和风电机组寿命。造成风电机组叶片安装角存在偏差的主要因素有三个：1）轮毂和叶片出厂前的零位标记出错；2）风电机组吊装时，叶片安装出现螺栓孔错位；3）风电机组长时间运行后，三支叶片出现明显的变桨累积误差，而且三者的变桨累积误差不一致。
当风电机组叶片间出现较大的安装角偏差时，风电机组原本所具有的运行稳定性将受到破坏，直接表现为机舱振动增大，风电机组承受的载荷增加。严重的情况下，可能影响风机的运行安全。
为了解决上述问题，现有技术中也出现了对风电机组叶片安装角偏差的检测方案，中国专利S3N103982379A公开了一种风机叶片零度安装角标定方法，采用摄影技术对实际风机叶片处于0°安装角的安装位置进行拍照，对照片进行处理并与风机叶片在0°安装角下的三维模型进行对比和计算，从而确定叶片0°安装角是否存在误差，并根据该结果对叶安装角进行正向或负向调整。该方法实施起来比较繁琐，对检测人员技术水平要求较高，且实际制造的叶片与三维模型叶片之间存在一些差异，将实拍照片与三维模型进行比较难以控制误差。
中国专利申请（公开号为S3N106152997A）公开了一种测量风电机组叶片零位角的相对偏差的方法，通过弦线定位模板及安装于该模板上的罗盘来实现对叶片零位角（即叶片自转角为0°时的安装角）偏差的测量。对于每个叶片进行安装角测量时，均需要加装弦线定位模板，大大增加了安装角测量的成本。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实施更方便、简单，且检测成本更低的风电机组叶片安装角偏差检测方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种风电机组叶片安装角偏差检测方法，包含以下步骤：
S1、选取一支叶片作为基准叶片，将基准叶片调整至水平状态，使其方位角为270°；
S2、在基准叶片宽度值最大处的正下方架设相机，相机镜头向上，拍摄基准叶片；
S3、对基准叶片进行变桨操作，变桨范围为-3°～15°，调整基准叶片的安装角，拍摄照片并记录安装角的角度值；
S4、完成基准叶片拍摄后，选取其他待测叶片重复步骤S1；
S5、调整其他待测叶片的安装角为0°，并拍摄照片；
S6、对所有拍摄的照片按照相同的尺寸大小进行剪裁处理；
S7、将裁剪后的基准叶片的照片导入图像处理软件，对照片中基准叶片最下缘位置标注水平参考线作为基准线，并对每条水平参考线标注安装角的角度值；
S8、将裁剪后的其他待测叶片的照片导入图像处理软件，对照片中待测叶片最下缘位置标注水平参考线并与基准线进行比对，获得基准叶片与待测叶片之间安装角的偏差值。
进一步的，所述步骤S3中变桨范围为-2.5°～10°。
进一步的，所述步骤S3中调整基准叶片的安装角至少包含0°以及1个以上的大于0°、小于0°的角度值。
进一步的，所述步骤S3中每次安装角的角度值调整控制在0.3°至1.0°。
进一步的，所述步骤S3中安装角的角度值每次调整0.5°。
进一步的，所述步骤S6中所拍摄的照片取叶片最宽值或最宽值的1/2N（N为正整数）进行裁剪。
进一步的，所述相机不低于2000万像素，采用85mm以上的定焦镜头。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明采用的设备简单，操作简便，测试用的相机架设过程无需精确定位，现场实施便捷且检测成本低。
2、本发明采用基准叶片的照片构造图层，选用现有的图像处理软件，利用其水平参考线功能，对照片中基准叶片最下缘位置进行标注作为基准线，并以相同的方法对其他待测叶片照片进行标注，对比水平参考线的位置可确定不同叶片之间安装角的偏差值，整个图片数据处理过程简单、方便，且所测得的叶片安装角的偏差具有较高的精度。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图。
图2为本发明安装角定义的示意图。
图3为本发明安装角偏差测定时风机各部件位置关系的示意图。
图4为本发明基准叶片的照片处理结果示意图。
图5为本发明待测叶片的照片处理结果示意图。
图例说明：
1、基准叶片；2、相机；H、叶片旋转平面。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明公开了一种风电机组叶片安装角偏差检测方法。该方法首先将基准叶片1调整至方位角为270°的水平位置，然后对基准叶片1进行多次变桨，每次变桨均拍下照片，始终保持相机2设定的位置和参数设置，分别将其他待测叶片调整至方位角为270°的水平位置，并依次拍下照片，对所拍摄的照片按照相同的尺寸大小批量进行剪裁处理，然后将裁剪后的照片导入图像处理软件，对照片中基准叶片1最下缘位置标注水平参考线作为基准线，分别与其他待测叶片的最下缘位置水平参考线进行对比，从而确定基准叶片1与待测叶片间安装角的偏差。
如图1、图3、图4和图5所示，一种风电机组叶片安装角偏差检测方法具体步骤包括：
S1、将风电机组停机，设定为维护状态，转动风机叶片，选择其中一支叶片作为基准叶片1，调整基准叶片1至水平状态，且方位角为270°。
S2、在基准叶片1宽度值最大处的正下方架设相机2，相机2镜头向上，调整相机2变焦，使其能够完整且清晰的拍摄基准叶片1，对成像部位进行拍照。
本实施例中，步骤2中采用2000万以上像素的相机2，采用85mm以上的定焦镜头。
S3、对基准叶片1进行变桨操作，在变桨范围为-3°～15°，调整基准叶片1的安装角，拍摄照片并记录安装角的角度值；
本实施例中，步骤S3中变桨范围选取-2.5°～10°，首先将基准叶片1的安装角调整至10°，拍下基准叶片1安装角为10°的照片，然后对基准叶片1的安装角进行调整，每次调整角度值控制在0.3°至1.0°，在优选实施例中，角度值调整控制为0.5°，每调整一次基准叶片1的安装角拍摄一张照片。本实施例中，在安装角为 10°、9.5°、9.0°、8.5°、8.0°、7.5°、7.0°、6.5°、6.0°、5.5°、5.0°、4.5°、4.0°、3.5°、3.0°、2.5°、2.0°、1.5°、1.0°、0.5°、0°、-0.5°、-1°、-1.5°、-2.0°、-2.5°均拍摄照片，共计拍摄26张照片。
S4、完成基准叶片1拍摄后，选取其他待测叶片重复步骤S1；
本实施例中，叶片数量为3支，基准叶片1拍摄完成后，松开风轮锁，并将第一支待测叶片调整至水平状态且方位角为270°，锁上风轮锁。
S5、调整其他待测叶片的安装角为0°，并拍摄照片；
S6、对所有拍摄的照片按照相同的尺寸大小进行剪裁处理；
本实施例中，选取照片中叶片最宽处作为照片的边缘对所有拍摄照片按照同一尺寸进行批量裁剪。需要说明的是，在其他实施例中，也可以选择叶片最宽值的1/2N（N为正整数）作为照片边缘进行裁剪。
S7、将裁剪后的基准叶片1的照片导入图像处理软件，对照片中基准叶片1最下缘位置标注水平参考线作为基准线，并对每条水平参考线标注安装角的角度值；
本实施例中，将裁剪后的所有基准叶片1的照片作为图层导入到Photoshop中，利用Photoshop中水平参考线功能标注每张照片中基准叶片1最下缘位置，并在水平参考线处标注安装角的角度值，如图3所示，基准叶片1被标记为a，“-1”、“0”、“1”、“10”表示基准叶片1调整的安装角的角度值，将所有基准叶片1照片标注的水平参考线作为基准线。
S8、将裁剪后的其他待测叶片的照片导入图像处理软件，对照片中叶片最下缘位置标注水平参考线并与基准线进行比对，获得基准叶片1和待测叶片之间安装角的偏差值。
本实施例中，将裁剪后的第一支待测叶片0°安装角的照片导入到Photoshop中，利用Photoshop中水平参考线功能标注照片中待测叶片最下缘位置，并在水平参考线处标注安装角0°，如图4所示，第一支待测叶片被标记为b，用“b_0”表示待测叶片b在0°安装角。通过对比基准叶片1基准线与待测叶片的水平参考线的位置，可以估算出两支叶片安装角的偏差，如图4所示，基准叶片1与待测叶片的安装角偏差约为0.33°。
重复步骤8，可得到第二支待测叶片与基准叶片1安装角的偏差。本发明通过摄像技术对叶片不同的安装角进行拍照，利用现有的图像处理软件Photoshop处理照片，且处理过程简单、方便，利用Photoshop的水平参考线，标注照片中叶片最下缘的位置，实现不同叶片之间安装角偏差的检测，所测得叶片安装角偏差具有较高的精度。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种风电机组叶片安装角偏差检测方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1、选取一支叶片作为基准叶片(1)，将基准叶片(1)调整至水平状态，使其方位角为270°；
S2、在基准叶片(1)宽度值最大处的正下方架设相机(2)，相机(2)镜头向上，拍摄基准叶片(1)；
S3、对基准叶片(1)进行变桨操作，变桨范围为-3°～15°，调整基准叶片(1)的安装角，拍摄照片并记录安装角的角度值，安装角至少包含0°、一个以上大于0°及一个以上小于0°的角度值；
S4、完成基准叶片(1)拍摄后，选取其他待测叶片重复步骤S1；
S5、调整其他待测叶片的安装角为0°，并拍摄照片；
S6、对所有拍摄的照片按照相同的尺寸大小进行剪裁处理；
S7、将裁剪后的基准叶片(1)的照片导入图像处理软件，对照片中基准叶片(1)最下缘位置标注水平参考线作为基准线，并对每条水平参考线标注安装角的角度值；
S8、将裁剪后的其他待测叶片的照片导入图像处理软件，对照片中其他待测叶片最下缘位置标注水平参考线并与基准线进行比对，获得基准叶片(1)与其他待测叶片之间安装角的偏差值。
2.根据权利要求1所述的一种风电机组叶片安装角偏差检测方法，其特征在于：所述步骤S3中变桨范围为-2.5°～10°。
3.根据权利要求1所述的一种风电机组叶片安装角偏差检测方法，其特征在于：所述步骤S3中每次安装角的角度值调整控制在0.3°至1.0°。
4.根据权利要求3所述的一种风电机组叶片安装角偏差检测方法，其特征在于：所述步骤S3中安装角的角度值每次调整0.5°。
5.根据权利要求1所述的一种风电机组叶片安装角偏差检测方法，其特征在于：所述步骤S6中所拍摄的照片取叶片最宽值或最宽值的1/2N进行裁剪，N为正整数。
6.根据权利要求1所述的一种风电机组叶片安装角偏差检测方法，其特征在于：所述相机(2)不低于2000万像素，采用85mm以上的定焦镜头。
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