CN113048014A - 风力发电机组叶根螺栓紧固控制系统和控制方法 - Google Patents
风力发电机组叶根螺栓紧固控制系统和控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113048014A CN113048014A CN201911375571.2A CN201911375571A CN113048014A CN 113048014 A CN113048014 A CN 113048014A CN 201911375571 A CN201911375571 A CN 201911375571A CN 113048014 A CN113048014 A CN 113048014A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- blade root
- blade
- bolts
- axial force
- hub
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 18
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 9
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000013316 zoning Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/04—Automatic control; Regulation
- F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
- B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
- B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
- B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
- B25B23/147—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
- F03D13/10—Assembly of wind motors; Arrangements for erecting wind motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/30—Retaining components in desired mutual position
- F05B2260/301—Retaining bolts or nuts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/80—Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
- F05B2270/808—Strain gauges; Load cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
本发明涉及风力发电机组叶根螺栓紧固控制系统和控制方法,所述控制系统包括:第一控制器,用于控制轮毂绕发电机转轴进行转动;第二控制器,用于控制紧固装置对叶根螺栓施加的轴力;其中,沿着叶根的圆周方向所述叶根螺栓划分为多组叶根螺栓,所述第二控制器用于根据轮毂的转动位置控制紧固装置对每组叶根螺栓施加不同的轴力。通过上述控制系统,能够根据叶根螺栓载荷特点对叶根螺栓分组施加轴力,应对叶根圆周上不同区域的叶根螺栓受到的应力、弯矩、形变不同而使各个叶根螺栓的实际轴力不同的问题。
Description
技术领域
本发明涉及风电技术领域,更具体地,涉及一种风力发电机组叶根螺栓紧固控制系统和控制方法。
背景技术
通常,在风力发电机组吊装过程中,需要将叶片进行人工安装,利用叶根螺栓将叶片连接至轮毂。在对叶根螺栓进行十字交叉紧固时,对每颗叶根螺栓施加的扭矩或者轴力相同,并未考虑叶片与轮毂的相对位置对叶根螺栓形变及螺纹摩擦力的影响,导致在叶根圆周上每颗螺栓的实际轴力并不一致。
另外,螺栓轴力是指螺栓预紧力,是在螺栓拧紧过程中在力矩作用下螺栓与被联接件之间产生的延螺栓轴心线方向的预紧力。在工程施工中,通常利用扭矩扳手的扭矩来推算出螺栓的轴力。然而,由于诸多因素影响螺纹副的摩擦,使得虽然设定了一定的扭矩,但是往往不能精确得到预估的螺栓轴力。例如,在极端情况下,螺母与螺纹表面咬合,尽管紧固扭矩足够大,但是螺栓受到的预紧力却可能很小。由于螺栓所受到的扭矩和预紧力之间的扭矩系数K不确定,这导致紧固扭矩不能有效地表征螺栓预紧力。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,本发明旨在提供一种叶根螺栓紧固方法,能够叶根圆周上不同区域的叶根螺栓受到的应力、弯矩、形变不同而使各个叶根螺栓的实际轴力不同的问题。
根据本发明的一方面,提供一种风力发电机组叶根螺栓紧固控制系统,包括:第一控制器,用于控制轮毂绕发电机转轴进行转动;第二控制器,用于控制紧固装置对叶根螺栓施加的轴力;其中,沿着叶根的圆周方向所述叶根螺栓划分为多组叶根螺栓,所述第二控制器用于根据轮毂的转动位置控制紧固装置对每组叶根螺栓施加不同的轴力。
优选地,所述第二控制器还可用于控制紧固装置按照预定顺序对所述多组叶根螺栓中的每组叶根螺栓施加轴力。
优选地,所述多组叶根螺栓可包括第一组叶根螺栓、第二组叶根螺栓、第三组叶根螺栓和第四组叶根螺栓;其中,叶根可沿着圆周顺时针方向顺次划分为第一区域、第三区域、第二区域和第四区域,在所述叶片相对于轮毂处于三点钟位置时,所述第一区域位于叶根圆周的上方。
优选地,在叶片相对于轮毂处于三点钟位置时,在叶根的圆周截面上,所述第一区域和所述第二区域可分别相对于穿过叶根中心轴的竖直线轴对称,并且所述第一区域位于上方,所述第二区域位于下方,所述第三区域和所述第四区域分别设置在所述第一区域和所述第二区域之间,并且所述第三区域远离机舱侧,所述第四区域靠近机舱侧。
优选地,在所述第一控制器控制所述叶片相对于轮毂处于三点钟位置的状态下,所述第二控制器可控制紧固装置对所述第二组叶根螺栓施加第一轴力。
优选地,在所述第一控制器控制所述轮毂顺时针转动90度,使所述叶片从所述三点钟位置转动到六点钟位置的状态下,所述第二控制器可控制紧固装置对所述第四组叶根螺栓施加第二轴力。
优选地,在所述第一控制器控制所述轮毂继续顺时针转动90度,使所述叶片从所述六点钟位置转动到九点钟位置的状态下,所述第二控制器可控制紧固装置对所述第一组叶根螺栓施加第三轴力。
优选地,在所述第一控制器控制所述轮毂转动180度,使所述叶片从所述九点钟位置再次转动到所述三点钟位置的状态下,所述第二控制器可控制紧固装置对所述第三组叶根螺栓施加第四轴力。
根据本发明的另一方面,提供一种风力发电机组叶根螺栓紧固控制方法,包括:沿着叶根的圆周方向将所述叶根螺栓划分为多组叶根螺栓;对每组叶根螺栓施加不同的轴力,以将叶片与变桨轴承紧固。
优选地,所述叶根螺栓紧固控制方法还可包括:按照预定顺序对所述多组叶根螺栓中的每组叶根螺栓施加轴力。
优选地,所述多组叶根螺栓还可包括第一组叶根螺栓、第二组叶根螺栓、第三组叶根螺栓和第四组叶根螺栓;其中,叶根沿着圆周顺时针方向顺次划分为第一区域、第三区域、第二区域和第四区域,在叶片相对于轮毂处于三点钟位置时,所述第一区域位于叶根圆周的上方。
优选地,对每组叶根螺栓施加不同的轴力的步骤可包括:在所述叶片相对于所述轮毂处于所述三点钟位置时,对所述第二组叶根螺栓施加第一轴力。
优选地,对每组叶根螺栓施加不同的轴力的步骤还可包括:将所述轮毂顺时针转动90度,使所述叶片从所述三点钟位置转动到六点钟位置,对所述第四组叶根螺栓施加第二轴力。
优选地,对每组叶根螺栓施加不同的轴力的步骤还可包括:将所述轮毂继续顺时针转动90度,使所述叶片从所述六点钟位置转动到九点钟位置,对所述第一组叶根螺栓施加第三轴力。
优选地,对每组叶根螺栓施加不同的轴力的步骤还可包括:将所述轮毂转动180度,使所述叶片从所述九点钟位置转动到所述三点钟位置,对所述第三组叶根螺栓施加第四轴力。
通过上述风力发电机组叶根螺栓紧固控制系统和控制方法,根据叶根螺栓载荷特点对叶根螺栓分组施加轴力,并且在三个不同的叶片位置处对不同组的叶根螺栓进行紧固,从而能够应对叶根圆周上不同区域的叶根螺栓受到的应力、弯矩、形变不同的问题,使得叶根圆周上每颗螺栓的实际轴力趋于一致。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的风力发电机组示意图;
图2示意性地示出了根据本发明的实施例的风力发电机组的侧视图;
图3示意性地示出了在叶片相对于轮毂处于三点钟位置时(即,叶片处于水平位置时)位于叶根圆周的上方和下方的叶根螺栓的受力情况;
图4示意性地示出了沿着叶根的圆周将叶根螺栓划分为多组叶根螺栓的分区示意图;
图5示意性地示出了根据本发明的实施例的叶根螺栓紧固控制方法的示意性步骤;
图6示出了根据本发明的实施例的叶根螺栓紧固装置的示意性透视图;
图7示出了根据本发明的实施例的叶根螺栓紧固装置中的超声探头和力平移工装相对于叶根螺栓的位置的示意图;
图8示出了根据本发明的实施例的叶根螺栓紧固装置的示意性框图;
图9示出了根据本发明的实施例的力平移工装的示意性透视图;
图10示出了根据本发明的实施例的利用叶根螺栓紧固装置来紧固叶根螺的示意性框图。
附图标记说明:
1-叶片;2-轮毂;3-塔架;101-变桨轴承;10-叶根螺栓紧固装置;11-力矩扳手;12-力平移工装;13-超声探头;15-控制器;20-叶根螺栓;21-螺栓头;121-第一可旋转部件;122-第二可旋转部件。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能够更好地理解本发明的技术构思,下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述,在附图中,相同的附图标记始终表示相同的部件。
如图1和图2所示,三支叶片1通过变桨轴承101连接至轮毂2,轮毂2、发电机和机舱(图中未示出)安装在塔架3顶端。叶片1利用穿设在变桨轴承101上的叶根螺栓20(如图4和图6中所示)连接至轮毂2。风力推动三支叶片1转动,叶片1带动轮毂2绕发电机转轴L2旋转。其中,轮毂2在与发电机转轴L2垂直的旋转平面S内转动。在叶片变桨过程中,叶根和变桨轴承101绕叶根中心轴L1旋转,从而调整叶片的迎风角度。
由于风力发电机组的发电机设置有固有的安装倾角,发电机转轴L2并非水平设置,导致轮毂2的旋转平面S并非垂直于地面。如图2所示,叶片1位于轮毂2正下方,由于重力作用叶片1基本保持竖直方向,叶根中心轴L1与轮毂2的旋转平面S之间存在夹角θ。发明人在工程实际中发现,该夹角导致沿变桨轴承圆周方向各个叶根螺栓发生的拉伸、形变、螺纹之间的摩擦等情况均不相同。因此,在对叶根螺栓进行紧固过程中,电动扳手施加的力矩转换成的轴力也不同。
如图3所示,在叶片1相对于轮毂2处于三点钟位置时(即,叶片1处于水平位置时),由于叶片自身重力和风载荷的作用,变桨轴承101上方A点和下方B点的受力、形变不同,A点处的叶根螺栓20受到的沿轴向的拉力更大,相对而言,B点处的叶根螺栓20受到的沿轴向的挤压力更大。
因此,本发明实施例提出根据叶根螺栓载荷特点对叶根螺栓分组施加轴力,应对叶根圆周上不同区域的叶根螺栓受到的应力、弯矩、形变不同的问题,使螺栓承受均匀的轴力。
如图1所示,本发明实施例提供一种风力发电机组叶根螺栓紧固控制系统,包括第一控制器和第二控制器。其中,第一控制器用于控制轮毂2绕发电机转轴L2进行转动。第一控制器可以为风力发电机组主控制器,也可以为独立于风力发电机组控制系统的控制器,只要能控制轮毂2绕发电机转轴L2转动即可。第二控制器用于控制紧固装置对叶根螺栓20的轴力。其中,紧固装置设置在轮毂2内,向叶根螺栓20施加扭矩,第二控制器可以为集成在紧固装置内的控制器,也可以为独立于紧固装置的控制器,不因此限定本申请的范围。
其中,沿着叶根的圆周方向叶根螺栓20划分为多组叶根螺栓,第二控制器用于根据轮毂2的转动位置控制紧固装置对每组叶根螺栓20施加不同的轴力。
具体地,如图4所示,图4示出了在叶片1处于如图3所示的三点钟位置的情况下从轮毂侧看叶根的截面图,将叶根沿着圆周顺时针方向顺次划分为第一区域A、第三区域C、第二区域B和第四区域D,每个区域占整个圆周的1/4。在叶片1相对于轮毂2处于三点钟位置时,在叶根的圆周截面上,第一区域A和第二区域B分别相对于穿过叶根中心轴L1的竖直线L3轴对称,并且第一区域A位于叶根圆周的上方,第二区域B位于叶根圆周的下方,第三区域D和第四区域C分别设置在第一区域A和第二区域B之间,并且第三区域C远离机舱侧,第四区域D靠近机舱侧。虽然在附图中示出了每个区域各占整个圆周的1/4,即,每个区域对应的圆弧所对的圆心角为90度,但本发明不限于此,每个区域对应的圆弧还可具有其它范围的圆心角。
在施工过程中,首先,利用多个叶根螺栓20将叶片1与轮毂2预紧固,预紧固可以是允许叶根螺栓20松连接到叶片1和变桨轴承101从而使叶片1能够初步固定到轮毂2上,在预紧固步骤中叶根螺栓20的轴力并未达到最终期望的轴力。
在预紧固步骤中,可以采用十字交叉法对每个叶根螺栓20施加均匀的预紧力。
在此之后,沿着叶根的圆周方向将叶根螺栓20划分为多组叶根螺栓,例如,将叶片螺栓20划分为第一组叶根螺栓、第二组叶根螺栓、第三组叶根螺栓和第四组叶根螺栓,并且第一组叶根螺栓、第二组叶根螺栓、第三组叶根螺栓和第四组叶根螺栓与上述的叶根圆周分区相对应,即分别对应于第一区域A、第二区域B、第三区域C和第四区域D。
然后,对每组叶根螺栓20施加不同的轴力,以将叶片1与变桨轴承101紧固。第二控制器可以控制紧固装置按照预定顺序对多组叶根螺栓20中的每组叶根螺栓20施加轴力。
具体地,参照图5,在步骤1中,第一控制器使叶片1相对于轮毂2处于三点钟位置(即,使叶片1处于水平位置),第二控制器控制紧固装置对位于第二区域B中的第二组叶根螺栓20施加第一轴力。在叶片1相对于轮毂2处于三点钟位置时,由于第一区域A中的第一组叶片螺栓20受叶片重力和风载荷影响最大,叶根螺栓20产生的轴向拉伸形变最大,而第二区域B中的第二组叶片螺栓20的轴向拉伸形变较小,因此,首先对第二区域B中的第二组叶根螺栓20施加轴力,以使叶片重力和风载荷等其它外部因素对叶根螺栓紧固造成的影响最小。
之后,在步骤2中,第一控制器控制轮毂2顺时针转动90度,使叶片1从三点钟位置转动到六点钟位置(即,使叶片1处于竖直位置),第二控制器控制紧固装置对位于第四区域D中的第四组叶根螺栓20施加第二轴力。在叶片1相对于轮毂2处于六点钟位置时,由于发电机具有固有的仰角,因此位于第三区域C中的第三组叶根螺栓20承受弯矩较大,叶根螺栓20产生的轴向拉伸形变量大,而位于第四区域D中的第四组叶根螺栓20的轴向拉伸形变较小,因此,在叶片1相对于轮毂2处于六点钟位置时,首先对第四区域D中的第四组叶根螺栓20施加轴力,以使叶片重力和风载荷等其它外部因素对叶根螺栓紧固造成的影响最小。
之后,在步骤3中,第一控制器控制轮毂2继续顺时针转动90度,使叶片1从六点钟位置转动到九点钟位置(即,使叶片1处于另一水平位置),第二控制器对位于第一区域A中的第一组叶根螺栓20施加第三轴力。第三轴力与第一轴力的数值关系根据实际情况设定,在此并不做限定。
之后,在步骤4中,第一控制器控制轮毂2转动180度,使叶片1从九点钟位置转动到三点钟位置,第二控制器对位于第三区域C中的第三组叶根螺栓20施加第四轴力。第四轴力与第二轴力的数值关系根据实际情况设定,在此并不做限定。优选地,第四轴力大于第二轴力。在步骤4中,可以利用第四区域D中的第四组叶根螺栓20的轴力对第三区域C中的叶根螺栓20进行轴力校正,首先利用超声探头(稍后将详细描述)检测第四区域D中的叶根螺栓20的平均轴力,以此为基准设定第三区域D中的叶根螺栓20的轴力的设定值。这样做的优点是:第四区域D中的叶根螺栓20的轴力已经在步骤2中进行校正,在步骤4所示的水平状态下,第四区域D的叶根螺栓20的轴力能够反应叶片重力或者风载荷对叶根螺栓形变的影响,因此可以作为第三区域C中的叶根螺栓20的轴力的基准值。
采用以上叶根螺栓紧固控制系统以及控制方法,根据叶根螺栓载荷特点对叶根螺栓分组施加轴力,在三个叶片位置下对不同组的叶根螺栓施加轴力,从而能够克服叶片重力或者风载荷对叶根螺栓的轴力造成的影响,使得叶根圆周上的各个叶根螺栓承受均匀的轴力。
此外,本发明提出利用集成有超声探头、电动扳手和控制器的叶根螺栓紧固装置对每个叶根螺栓进行紧固。
具体地,如图6至图9所示,本发明提出的风力发电机组叶根螺栓紧固装置10(即为上文所述的紧固装置)集成了力矩扳手11、力平移工装12、超声探头13和控制器15(即为上文所述第二控制器),通过该叶根螺栓紧固装置10对多个叶根螺栓20中的每个叶根螺栓20施加轴力,利用超声探头13实时感测每个叶根螺栓20的轴力,控制器15根据感测的轴力来控制电动扳手11的转速,从而使叶根螺栓20更加准确地达到预设轴力。
叶根螺栓20从叶片1的连接法兰侧穿过叶片1的连接法兰中的螺栓孔并拧入变桨轴承101的螺纹孔中,从而将叶片1固定连接到轮毂2。
由于叶根螺栓20通常紧邻叶根表面设置,且叶根周围可能还布置其它部件,因此在叶根螺栓20的正上方设置力矩扳手11的空间有限,利用力平移工装12能够使施加旋转力矩的力矩扳手11与叶片1间隔开一定距离,对叶根螺栓20的紧固提供便利。
力矩扳手11用于产生旋转力矩,优选地,力矩扳手11可以是电动扳手。力平移工装12具有接纳力矩扳手11的旋转头部的第一孔和接纳叶根螺栓20的第二孔,用于将由力矩扳手11产生的旋转力矩传递到叶根螺栓20。力平移工装12的第一孔内设置有与力矩扳手11的旋转头部匹配的第一可旋转部件121,第二孔内设置有与叶根螺栓20的螺栓头21匹配的第二可旋转部件122。
超声探头13可以固定在叶根螺栓紧固装置10上,用于实时测量叶根螺栓20的轴力。通过准确地且实时地测量叶根螺栓20的实际轴力,能够进一步准确地调节力矩扳手11的操作。超声探头13可以是电磁超声探头,其利用电磁超声波技术检测螺栓的轴力,可以通过接触螺栓或不接触螺栓的方式实时地测量螺栓的轴力。
此外,控制器15可以从超声探头13接收指示叶根螺栓20的轴力的信号,并且基于该信号生成转速控制信号,然后将该转速控制信号提供给力矩扳手11。
如图10所示,在使用叶根螺栓紧固装置10紧固叶根螺栓20期间,以力矩扳手11为电动扳手且超声探头13为电磁超声探头为例,首先接通电源,力矩扳手11输出旋转力矩并通过力平移工装12将力矩传递到叶根螺栓20的螺栓头21上,同时通过超声探头13利用电磁超声波技术实时地测量叶根螺栓20上的轴力,并通过控制器15输出与轴力对应的信号(例如,输出0-10V的电压信号)。
可以设置叶根螺栓20的期望的预设轴力,例如,可以在控制器15中存储叶根螺栓20的期望的预设轴力。如果超声探头13测量的叶根螺栓20的轴力达到90%的预设轴力,则可以使力矩扳手11(例如,电动扳手)的转速降低,如果超声探头13测量的叶根螺栓20的轴力达到100%的预设轴力,则使力矩扳手11停止运转。也就是说,在施工过程中,控制器15可以判断超声探头13测量的轴力是否大于或等于预设轴力的90%,如果是,则降低力矩扳手11的转速,例如,降低为1rpm,以在接近叶根螺栓20的预设轴力期间缓慢地施加力矩,从而能够准确地达到预设轴力。如果小于预设轴力的90%,则可以继续正常施加力矩并且实时测量轴力。
在达到预设轴力之后,力矩扳手11停止运转,可以将力平移工装12和超声探头13从叶根螺栓20移开,并将叶根螺栓紧固装置10移动到下一个目标叶根螺栓处。
通过采用集成有超声探头、电动扳手和控制器的叶根螺栓紧固装置对叶根螺栓施加进行紧固,能够在施工中实时测量轴力的变化,并根据叶根螺栓的真实轴力来控制电动扳手的操作,从而能够使每个叶根螺栓更准确地达到期望的预设轴力,并且能够降低螺栓轴力的离散性,使得叶根螺栓施工后的轴力偏差分散系数可以被控制在1.2甚至更好的水平,相比现有技术中的采用力矩法或转角法的螺栓连接方法,可以将离散系数进一步降低20%以上。
通过降低螺栓轴力的离散性,进而能够提高螺栓疲劳强度,延长螺栓使用寿命;此外,对于相同节点,可以使用更少的螺栓,提高材料利用率;另外,可以减少螺栓运维次数,节约成本。
上面对本发明的具体实施方式进行了详细描述,虽然已表示和描述了一些实施例,但本领域技术人员应该理解,在不脱离由权利要求限定其范围的本发明的原理和精神的情况下,可以对这些实施例进行组合、修改和完善(例如,可以对本发明的不同技术特征进行组合以得到新的技术方案)。这些组合、修改和完善也应在本发明的保护范围内。
Claims (15)
1.一种风力发电机组叶根螺栓紧固控制系统,其特征在于,包括:
第一控制器,用于控制轮毂绕发电机转轴进行转动;
第二控制器,用于控制紧固装置对叶根螺栓施加的轴力;
其中,沿着叶根的圆周方向所述叶根螺栓划分为多组叶根螺栓,所述第二控制器用于根据轮毂的转动位置控制紧固装置对每组叶根螺栓施加不同的轴力。
2.根据权利要求1所述的控制系统,其特征在于,所述第二控制器还用于控制紧固装置按照预定顺序对所述多组叶根螺栓中的每组叶根螺栓施加轴力。
3.根据权利要求1所述的控制系统,其特征在于,
所述多组叶根螺栓包括第一组叶根螺栓、第二组叶根螺栓、第三组叶根螺栓和第四组叶根螺栓;
其中,叶根沿着圆周顺时针方向顺次划分为第一区域、第三区域、第二区域和第四区域,在叶片相对于轮毂处于三点钟位置时,所述第一区域位于叶根圆周的上方。
4.根据权利要求3所述的控制系统,其特征在于,
在所述叶片相对于轮毂处于三点钟位置时,在叶根的圆周截面上,所述第一区域和所述第二区域分别相对于穿过叶根中心轴的竖直线轴对称,并且所述第一区域位于上方,所述第二区域位于下方,所述第三区域和所述第四区域分别设置在所述第一区域和所述第二区域之间,并且所述第三区域远离机舱侧,所述第四区域靠近机舱侧。
5.根据权利要求3所述的控制系统,其特征在于,
在所述第一控制器控制所述叶片相对于轮毂处于三点钟位置的状态下,所述第二控制器控制紧固装置对所述第二组叶根螺栓施加第一轴力。
6.根据权利要求5所述的控制系统,其特征在于,
在所述第一控制器控制所述轮毂顺时针转动90度,使所述叶片从所述三点钟位置转动到六点钟位置的状态下,所述第二控制器控制紧固装置对所述第四组叶根螺栓施加第二轴力。
7.根据权利要求6所述的控制系统,其特征在于,
在所述第一控制器控制所述轮毂继续顺时针转动90度,使所述叶片从所述六点钟位置转动到九点钟位置的状态下,所述第二控制器控制紧固装置对所述第一组叶根螺栓施加第三轴力。
8.根据权利要求7所述的控制系统,其特征在于,
在所述第一控制器控制所述轮毂转动180度,使所述叶片从所述九点钟位置再次转动到所述三点钟位置的状态下,所述第二控制器控制紧固装置对所述第三组叶根螺栓施加第四轴力。
9.一种风力发电机组叶根螺栓紧固控制方法,其特征在于,包括:
沿着叶根的圆周方向将所述叶根螺栓划分为多组叶根螺栓;
对每组叶根螺栓施加不同的轴力,以将叶片与变桨轴承紧固。
10.根据权利要求9所述的叶根螺栓紧固控制方法,其特征在于,所述叶根螺栓紧固控制方法还包括:
按照预定顺序对所述多组叶根螺栓中的每组叶根螺栓施加轴力。
11.根据权利要求9所述的叶根螺栓紧固控制方法,其特征在于,
所述多组叶根螺栓包括第一组叶根螺栓、第二组叶根螺栓、第三组叶根螺栓和第四组叶根螺栓;
其中,叶根沿着圆周顺时针方向顺次划分为第一区域、第三区域、第二区域和第四区域,在叶片相对于轮毂处于三点钟位置时,所述第一区域位于叶根圆周的上方。
12.根据权利要求11所述的叶根螺栓紧固控制方法,其特征在于,对每组叶根螺栓施加不同的轴力的步骤包括:
在所述叶片相对于所述轮毂处于所述三点钟位置时,对所述第二组叶根螺栓施加第一轴力。
13.根据权利要求12所述的叶根螺栓紧固控制方法,其特征在于,对每组叶根螺栓施加不同的轴力的步骤还包括:
将所述轮毂顺时针转动90度,使所述叶片从所述三点钟位置转动到六点钟位置,对所述第四组叶根螺栓施加第二轴力。
14.根据权利要求13所述的叶根螺栓紧固控制方法,其特征在于,对每组叶根螺栓施加不同的轴力的步骤还包括:
将所述轮毂继续顺时针转动90度,使所述叶片从所述六点钟位置转动到九点钟位置,对所述第一组叶根螺栓施加第三轴力。
15.根据权利要求14所述的叶根螺栓紧固控制方法,其特征在于,对每组叶根螺栓施加不同的轴力的步骤还包括:
将所述轮毂转动180度,使所述叶片从所述九点钟位置转动到所述三点钟位置,对所述第三组叶根螺栓施加第四轴力。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911375571.2A CN113048014B (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 风力发电机组叶根螺栓紧固控制系统和控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911375571.2A CN113048014B (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 风力发电机组叶根螺栓紧固控制系统和控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113048014A true CN113048014A (zh) | 2021-06-29 |
CN113048014B CN113048014B (zh) | 2023-03-31 |
Family
ID=76506184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911375571.2A Active CN113048014B (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 风力发电机组叶根螺栓紧固控制系统和控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113048014B (zh) |
Citations (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2715975A1 (fr) * | 1994-02-10 | 1995-08-11 | Snecma | Rotor de turbomachine à rainures d'aube débouchantes axiales ou inclinées. |
JP2002263968A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-17 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | ボルト締結機の制御装置 |
JP2008095869A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 締付け力管理方法および締付け装置 |
US20080095595A1 (en) * | 2005-01-11 | 2008-04-24 | Saburo Maruyama | Axial Force Control Nut Assembly |
US20100139093A1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-06-10 | Achim Koesters | Method and assembly for mounting rotor blade bearings of a wind turbine |
JP2010255625A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-11-11 | A−Wingインターナショナル株式会社 | 可変ピッチ装置 |
US20110142655A1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-16 | Hiwin Mikrosystem Corp. | Fan set for wind power generator |
US20110184666A1 (en) * | 2010-01-22 | 2011-07-28 | Atsushi Imai | Method of measuring axial force of bolt and instrument for measuring axial force of bolt |
JP2012189195A (ja) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Toyota Motor Corp | ベアリングプレート及び内燃機関の可変動弁機構駆動用アクチュエータ |
KR20130030113A (ko) * | 2011-09-16 | 2013-03-26 | 대우조선해양 주식회사 | 풍력 발전기의 피치 베어링 |
CN103114975A (zh) * | 2012-12-18 | 2013-05-22 | 北车风电有限公司 | 一种风机偏航驱动的安装方法 |
CN103423274A (zh) * | 2013-08-27 | 2013-12-04 | 南车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种确保风机高强螺栓预紧力准确施加的方法 |
EP2960490A1 (de) * | 2014-06-26 | 2015-12-30 | Senvion GmbH | Drehwerk zur verdrehung eines drehbar an einer windenergieanlage gelagerten bauteils |
CN205277710U (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-01 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机的齿形带预紧机构及风力发电机 |
CN205779499U (zh) * | 2016-06-21 | 2016-12-07 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种用于风力发电机组的紧固装置 |
CN107201990A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-09-26 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 变桨装置以及具有该变桨装置的风力发电机组 |
WO2018042063A1 (es) * | 2016-09-05 | 2018-03-08 | Emprending Business | Procedimiento y equipo para la reparación de raíces de palas de aerogeneradores |
CN109209755A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-01-15 | 太原重工股份有限公司 | 用于风力发电机组的轮毂装置 |
US20190024639A1 (en) * | 2017-07-20 | 2019-01-24 | General Electric Company | System and method for removing or installing rotor blade hardware of a wind turbine |
US20190063400A1 (en) * | 2017-08-31 | 2019-02-28 | General Electric Renovables Espana S. L. | Methods and systems for disassembling a pitch bearing from a wind turbine hub |
JP2019044602A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 |
WO2019189291A1 (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-03 | 株式会社バルカー | シール施工管理方法、シール施工管理装置、シール施工管理プログラム、シール施工管理システム |
US20190299346A1 (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | Jörg Hohmann | Device for Tightening Screw Connections |
CN110345019A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-18 | 浙江未来技术研究院(嘉兴) | 一种风力发电机叶片紧固螺栓健康状态的检测方法及系统 |
JP2019184433A (ja) * | 2018-04-11 | 2019-10-24 | 株式会社日立製作所 | 風車ブレードのボルト締結部における締付健全性の計測手法 |
CN110410284A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-11-05 | 长沙飚能信息科技有限公司 | 风机叶片根部载荷监测方法及实时在线监测系统 |
-
2019
- 2019-12-27 CN CN201911375571.2A patent/CN113048014B/zh active Active
Patent Citations (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2715975A1 (fr) * | 1994-02-10 | 1995-08-11 | Snecma | Rotor de turbomachine à rainures d'aube débouchantes axiales ou inclinées. |
JP2002263968A (ja) * | 2001-03-09 | 2002-09-17 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | ボルト締結機の制御装置 |
US20080095595A1 (en) * | 2005-01-11 | 2008-04-24 | Saburo Maruyama | Axial Force Control Nut Assembly |
JP2008095869A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 締付け力管理方法および締付け装置 |
US20100139093A1 (en) * | 2008-12-18 | 2010-06-10 | Achim Koesters | Method and assembly for mounting rotor blade bearings of a wind turbine |
JP2010255625A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-11-11 | A−Wingインターナショナル株式会社 | 可変ピッチ装置 |
US20110142655A1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-16 | Hiwin Mikrosystem Corp. | Fan set for wind power generator |
US20110184666A1 (en) * | 2010-01-22 | 2011-07-28 | Atsushi Imai | Method of measuring axial force of bolt and instrument for measuring axial force of bolt |
JP2012189195A (ja) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Toyota Motor Corp | ベアリングプレート及び内燃機関の可変動弁機構駆動用アクチュエータ |
KR20130030113A (ko) * | 2011-09-16 | 2013-03-26 | 대우조선해양 주식회사 | 풍력 발전기의 피치 베어링 |
CN103114975A (zh) * | 2012-12-18 | 2013-05-22 | 北车风电有限公司 | 一种风机偏航驱动的安装方法 |
CN103423274A (zh) * | 2013-08-27 | 2013-12-04 | 南车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种确保风机高强螺栓预紧力准确施加的方法 |
EP2960490A1 (de) * | 2014-06-26 | 2015-12-30 | Senvion GmbH | Drehwerk zur verdrehung eines drehbar an einer windenergieanlage gelagerten bauteils |
US20150377218A1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-12-31 | Senvion Se | Rotating unit for rotating a component mounted in a rotatble manner on a wind turbine |
CN205277710U (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-01 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风力发电机的齿形带预紧机构及风力发电机 |
CN205779499U (zh) * | 2016-06-21 | 2016-12-07 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 一种用于风力发电机组的紧固装置 |
WO2018042063A1 (es) * | 2016-09-05 | 2018-03-08 | Emprending Business | Procedimiento y equipo para la reparación de raíces de palas de aerogeneradores |
US20190024639A1 (en) * | 2017-07-20 | 2019-01-24 | General Electric Company | System and method for removing or installing rotor blade hardware of a wind turbine |
CN107201990A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-09-26 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 变桨装置以及具有该变桨装置的风力发电机组 |
JP2019044602A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 |
US20190063400A1 (en) * | 2017-08-31 | 2019-02-28 | General Electric Renovables Espana S. L. | Methods and systems for disassembling a pitch bearing from a wind turbine hub |
WO2019189291A1 (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-03 | 株式会社バルカー | シール施工管理方法、シール施工管理装置、シール施工管理プログラム、シール施工管理システム |
US20190299346A1 (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | Jörg Hohmann | Device for Tightening Screw Connections |
JP2019184433A (ja) * | 2018-04-11 | 2019-10-24 | 株式会社日立製作所 | 風車ブレードのボルト締結部における締付健全性の計測手法 |
CN109209755A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-01-15 | 太原重工股份有限公司 | 用于风力发电机组的轮毂装置 |
CN110410284A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-11-05 | 长沙飚能信息科技有限公司 | 风机叶片根部载荷监测方法及实时在线监测系统 |
CN110345019A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-18 | 浙江未来技术研究院(嘉兴) | 一种风力发电机叶片紧固螺栓健康状态的检测方法及系统 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
叶吉强;: "高强度螺栓施工质量控制分析" * |
孙传宗;姚兴佳;单光坤;陈雷;金嘉琦;: "MW级风力发电机轮毂强度分析" * |
张立志等: "风电机组安全运行研究", 《风能》 * |
陈孙艺: "高压法兰螺栓密封失效的制造因素", 《金属热处理》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113048014B (zh) | 2023-03-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9212651B2 (en) | Bolt tightening robot for wind turbines | |
US9726147B2 (en) | System and method for stopping the operation of wind turbine | |
US11306699B2 (en) | Method for load reduction on wind turbine blade pitch bearings | |
US7832101B2 (en) | Method and assembly for mounting rotor blade bearings of a wind turbine | |
US20100054939A1 (en) | Method and apparatus for adjusting a yaw angle of a wind turbine | |
US8172532B2 (en) | Device for adjustment of a rotor blade, wind energy converter, and method for adjusting a rotor blade | |
US20120027589A1 (en) | Method and apparatus for control of asymmetric loading of a wind turbine | |
EP3450744B1 (en) | Method and tool for disassembling a pitch bearing from a wind turbine hub | |
CN211491286U (zh) | 风力发电机组塔筒螺栓紧固装置及包括其的系统 | |
US11274658B2 (en) | Wind turbine tower section | |
EP2562412B1 (en) | System and method for adjusting a bending moment of a shaft in a wind turbine | |
CN113048014B (zh) | 风力发电机组叶根螺栓紧固控制系统和控制方法 | |
US11905930B2 (en) | Output device, condition monitoring device, wind turbine, output method, condition monitoring method and non-transitory computer-readable storage medium storing program | |
US20230014873A1 (en) | Yaw supervision | |
US10012212B2 (en) | Sensor assembly for a wind turbine bearing and related system and method | |
US8038395B2 (en) | Pulsed torque control of wind turbine pitch systems | |
CN109209755B (zh) | 用于风力发电机组的轮毂装置 | |
CN211219563U (zh) | 风力发电机组叶根螺栓紧固装置 | |
KR20150081663A (ko) | 풍력발전 시스템의 피치제어 장치 및 그 방법 | |
US11193469B2 (en) | Method for operating a wind turbine, wind turbine, and control means for a wind turbine | |
EP3957850A1 (en) | Wind turbine operation in extreme wind conditions | |
WO2024072818A2 (en) | Automated trolley system for tightening tower segments in wind turbines | |
CN115122081A (zh) | 拧紧装置 | |
WO2023078521A1 (en) | A method for reducing blade flap loads in a wind turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 830026 No. 107, Shanghai Road, Urumqi economic and Technological Development Zone, the Xinjiang Uygur Autonomous Region Patentee after: Jinfeng Technology Co.,Ltd. Address before: 830026 No. 107, Shanghai Road, Urumqi economic and Technological Development Zone, the Xinjiang Uygur Autonomous Region Patentee before: XINJIANG GOLDWIND SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |