CN114321276A - 配重臂、叶片安装方法、控制方法、控制系统及配重系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种配重臂、叶片安装方法、控制方法、控制系统及配重系统。该配重臂呈柱形，并且包括用于容纳液体的储液舱，该配重臂的一端设置有用于连接到风力发电机组的轮毂的连接部。将该配重臂安装到轮毂上，通过调节容纳在储液舱中的液体的体积来调节轮毂的中心扭矩值，使中心扭矩值始终小于预定扭矩值。本发明的技术方案能够根据风力发电机组的叶片来设置自身所能提供的平衡扭矩，保证发电机和盘车系统的安全。

Description

配重臂、叶片安装方法、控制方法、控制系统及配重系统

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种配重臂、叶片安装方法、控制方法、控制系统及配重系统。

背景技术

随着风力发电机组的大型化发展，叶片的重量也越来越重，叶轮的吊装方式逐渐由叶轮和叶片整体吊装过渡为单叶片吊装，特别是海上大型风力发电机组，单叶片盘车吊装已经越来越被广泛应用。在单叶片盘车过程中，驱动载荷由盘车工装提供，用于抵抗叶片重力引起的轮毂中心轴向扭矩。由于驱动单元提供的载荷不能完全按照切线方向提供，因此盘车工装提供的驱动力除了产生的轴向扭矩与叶片重力引起的轮毂中心轴向扭矩平衡外，还会产生某个方向的合力，会造成发电机气隙减小，出现发电机气隙危险工况，很可能危及发电机和盘车系统的安全。

为此，需要提供一种能够在叶片吊装期间提供平衡扭矩的吊装工具。

发明内容

为了解决本申请中的上述技术问题，本发明提供一种用于叶片安装的配重臂，能够通过根据风力发电机组的叶片设置自身所能提供的平衡扭矩，来为风力发电机组单叶片盘车吊装提供一定的平衡载荷，从而保证发电机和盘车系统的安全。

本发明的配重臂能够通过调节其中容纳的液体的体积，进而调节配重臂所能提供的平衡扭矩，为大兆瓦风力发电机组单叶片盘车吊装提供一定的平衡载荷，保证发电机和盘车系统的安全。

根据本发明的一方面，提供一种配重臂，该配重臂呈柱形，并且包括用于容纳液体的储液舱，该配重臂的一端设置有用于连接到风力发电机组的轮毂的连接部。该配重臂能够通过根据风力发电机组的叶片设置自身所能提供的平衡扭矩，来为风力发电机组单叶片盘车吊装提供一定的平衡载荷。

根据本发明的示例性实施例，储液舱的容积大小可调，使得该配重臂能够通过调节其中容纳的液体的体积，进而调节配重臂所能提供的平衡扭矩，为大兆瓦风力发电机组单叶片盘车吊装提供一定的平衡载荷，保证发电机和盘车系统的安全。

根据本发明的示例性实施例，配重臂中可设置有滑动舱门，滑动舱门相对于配重臂的长度方向可滑动，从而调节储液舱的容积。

根据本发明的示例性实施例，该配重臂可包括安装、储液段以及连接在安装段和储液段之间的连动轴，储液段能够相对于安装段枢转，其中，储液舱设置在储液段中，连接部设置在安装段的端部。

根据本发明的另一方面，提供一种叶片安装方法，其中，在叶片安装期间，将上述用于叶片安装的配重臂安装到轮毂上，通过调节容纳在储液舱中的液体的体积来调节轮毂的中心扭矩值，使中心扭矩值始终小于预定扭矩值。

根据本发明的示例性实施例，该叶片安装方法可包括：在安装叶片之前，将轮毂的用于安装叶片的第一轮毂接口旋转至水平安装位置，将配重臂安装至第一轮毂接口；沿第一方向将轮毂旋转120°以将轮毂的用于安装叶片的第二轮毂接口旋转至水平安装位置，将第一叶片安装至第二轮毂接口；继续沿第一方向将轮毂旋转120°以将轮毂的用于安装叶片的第三轮毂接口旋转至水平安装位置，将第二叶片安装至第三轮毂接口；继续沿第一方向将轮毂旋转120°以将第一轮毂接口旋转至水平安装位置，将轮毂固定，拆下配重臂，将第三叶片安装至第一轮毂接口。

根据本发明的示例性实施例，该配重臂可包括安装段、储液段以及连接在安装段和储液段之间的连动轴，储液段能够相对于安装段枢转，其中，储液舱设置在储液段中，连接部设置在安装段的端部，叶片安装方法还可包括：转动配重臂的储液段，使配重臂的重心相对于轮毂的中心偏离预定夹角。

根据本发明的示例性实施例，在安装第一叶片期间，调节容纳在配重臂中的液体的体积以使中心扭矩值小于预定扭矩值；并且/或者在安装第二叶片期间，调节容纳在配重臂中的液体的体积以使中心扭矩值小于预定扭矩值。

根据本发明的另一方面，提供一种用于叶片安装的控制方法，该控制方法包括：获取待安装叶片的风力发电机组的轮毂的实时中心扭矩值；将实时中心扭矩值与预定扭矩值进行比较，以获得比较结果；基于比较结果来调节连接到轮毂上的配重臂提供的扭矩。

根据本发明的示例性实施例，配重臂可包括用于容纳液体的储液舱，基于比较结果来调节配重臂提供的扭矩包括：在比较结果为实时中心扭矩值大于或等于预定扭矩值时，调节配重臂中的液体的体积从而减小实时中心扭矩值。

根据本发明的示例性实施例，配重臂可包括安装段、储液段以及连接在安装段和储液段之间的连动轴，储液段能够相对于安装段枢转，其中，储液舱设置在储液段中，连接部设置在安装段的端部，基于比较结果来调节配重臂提供的扭矩包括：在比较结果为实时中心扭矩值大于或等于预定扭矩值时，调节储液段围绕连动轴相对于安装段枢转预定角度。

根据本发明的另一方面，提供一种用于叶片安装的控制系统，该控制系统包括：扭矩获取单元，用于获取待安装叶片的风力发电机组的轮毂的实时中心扭矩值；比较单元，用于将实时中心扭矩值与预定扭矩值进行比较，以获得比较结果；调节单元，用于基于比较结果来调节连接到轮毂上的配重臂提供的扭矩。

根据本发明的示例性实施例，扭矩获取单元可包括：旋转角度感测单元，用于测量轮毂的旋转角度；配重臂重量测量单元，用于测量配重臂的重量；计算单元，用于根据旋转角度以及配重臂的重量，计算轮毂的中心扭矩值。

根据本发明的示例性实施例，配重臂可包括用于容纳液体的储液舱，调节单元基于比较结果来调节配重臂提供的扭矩包括：在比较结果为实时中心扭矩值大于或等于预定扭矩值时，调节配重臂中的液体的体积从而减小实时中心扭矩值。

根据本发明的示例性实施例，配重臂可包括安装段、储液段以及连接在安装段和储液段之间的连动轴，储液段能够相对于安装段枢转，其中，储液舱设置在储液段中，连接部设置在安装段的端部，其中，扭矩获取单元还包括：配重臂转动角度感测单元，用于测量储液段围绕连动轴相对于安装段枢转的转动角度，其中，计算单元用于根据旋转角度、配重臂的重量以及转动角度，计算轮毂的中心扭矩值。

根据本发明的示例性实施例，调节单元基于比较结果来调节配重臂提供的扭矩包括：在比较结果为实时中心扭矩值大于或等于预定扭矩值时，调节储液段围绕连动轴相对于安装段旋转预定角度。

根据本发明的又一方面，提供一种配重系统，该配重系统包括：如上所述的配重臂以及如上所述的控制系统。

本发明的优点在于配重臂及使用该配重臂的叶片安装方法具有实用性、灵活性，可以根据不同的机组叶片质量来设置自身所能提供的平衡扭矩，同时由于解决了发电机气隙危险工况—单叶片盘车吊装，可为发电机减气隙提供支持。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的上述以及其他目的和特点将会变得更加清楚，在附图中：

图1是示出根据本发明的示例性实施例的配重臂的结构示意图。

图2至图6是示出根据本发明的示例性实施例的叶片安装方法的流程示意图。

图7是示出在叶片安装期间转动配重臂的储液段的放大示意图。

图8是示出根据本发明的示例性实施例的用于叶片安装的控制方法的流程图。

图9是示出根据本发明的示例性实施例的用于叶片安装的控制系统的结构框图。

图10是示出根据本发明的示例性实施例的配重系统的结构框图。

附图标号说明：

10：配重臂；11：储液段；12：安装段；13：连动轴；14：储液舱；15：滑动舱门；20：第一叶片；30：第二叶片；40：第三叶片；50：轮毂；100：控制系统；110：扭矩获取单元；111：旋转角度感测单元；112：配重臂重量测量单元；113：计算单元；120：比较单元；130：调节单元；200：配重系统。

具体实施方式

现在，将参照附图详细地描述根据本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的组件。

根据本发明的示例性实施例，提供了一种配重臂10，该配重臂10可以用于风力发电机组的叶片安装，但本发明的实施例不限于此。根据本发明的示例性实施例的配重臂10也可以用于其他需要提供平衡扭矩的设备或装置的安装。

首先，将参照图1来描述根据本发明的示例性实施例的配重臂10的结构。

如图1所示，根据本发明的示例性实施例的用于叶片安装的配重臂10可整体上呈柱形，并且包括用于容纳液体的储液舱14，通过根据风力发电机组的叶片安装过程中叶片对轮毂中心轴造成的扭矩大小来设置容纳于其中的液体的体积，为风力发电机组单叶片盘车吊装提供一定的平衡载荷，从而保证发电机和盘车系统的安全。作为示例，用于配重臂10的液体可以是水或海水，从而便于就地取材，因此，该配重臂10具有实施成本低的优点。

在安装叶片期间，可以将配重臂10安装到风力发电机组的轮毂50。为了便于连接到风力发电机组的轮毂50上的轮毂接口，该配重臂10的一端可设置有用于连接到风力发电机组的轮毂50的连接部。作为示例，该连接部可设置为连接法兰，但不限于此，只要其能够用于连接到风力发电机组的轮毂50即可。

针对不同的风力发电机组设定不同的液体体积，即，可根据风力发电机组的叶片参数来设计储液舱14的容积，以提供一定的平衡扭矩。

另外，为了更加灵活、方便地调节平衡扭矩，提高配重臂10的通用性，配重臂10可被设计为能够提供不同大小的平衡扭矩。作为示例，储液舱14的容积可被设计为大小可调，从而使得配重臂10所能提供的平衡扭矩可调。例如，针对不同的风力发电机组，配重臂10可根据风力发电机组的叶片的质量来设置容纳于储液舱14中的液体的体积来调节自身质量大小、重心分布和自身作用力臂，达到调节自身产生的轮毂中心轴向扭矩、抵消部分叶片重力产生的轮毂中心扭矩，从而提供扭矩平衡。

根据本发明的一个示例性实施例，该配重臂10中可设置有滑动舱门15，该滑动舱门15相对于配重臂10的长度方向可滑动，从而调节储液舱14的容积。作为示例，滑动舱门15可以沿着垂直于上述长度方向的方向设置。

更具体地，作为示例，配重臂10可包括安装段12和储液段11，储液舱14设置在储液段11中，连接部设置在安装段12的端部。为了确保力臂的长度，可以将储液舱14设置在配重臂10的远离安装段12的一端处，从而确保通过容纳于其中的液体提供足够大的扭矩。然而，本发明的实施例不限于此，储液舱14在储液段11中的位置也可以设置为可调节的，从而更灵活地提供不同的扭矩。

根据本发明的其他实施例，配重臂10中也可不设置滑动舱门15，而是将储液舱14设置为多个，从而通过合理地设置储液舱14的个数来调节容纳于配重臂10的液体的体积，实现灌装液体的体积多舱控制。如此，一方面可加快配重臂10的液体灌装和排出速度；另一方面可实现灌装体积控制多样化。

配重臂10还可包括连接在安装段12和储液段11之间的连动轴13，储液段11能够相对于安装段12枢转从而调节配重臂10的重心位置。通过该配重臂10的相对枢转结构，可通过调节储液段11和安装段12之间的角度来调节配重臂10的作用力臂的长度，从而达到调节配重臂10产生的轮毂中心轴向扭矩、抵消部分叶片重力产生的轮毂中心扭矩，从而提供扭矩平衡。

根据本发明的另一方面，提供一种叶片安装方法，在叶片安装期间，使用上述用于叶片安装的配重臂10安装到轮毂50上，通过调节容纳在储液舱14中的液体的体积来调节轮毂50的中心扭矩值，使中心扭矩值始终小于预定扭矩值(即，下面所说的MX_限值)。

下面将参照图2至图7详细描述使用配重臂10来安装叶片的方法流程。在下面的描述中，以单叶片安装方法为例进行介绍，然而，本发明的实施例不限于此，该配重臂10也可适用于其他需要提供平衡扭矩的叶片安装方式。

首先，安装配重臂10(步骤S0)。在安装叶片之前，将轮毂50用于安装叶片的第一轮毂接口旋转至水平安装位置，将配重臂10安装至第一轮毂接口。此时，配重臂10中可以预先容纳有预定体积v1的液体，也可以没有灌注液体，即，溶液的体积v1≥0m³。沿着轮毂的轴向看，可以在将第一轮毂接口旋转至9点钟位置的情况下，将配重臂10安装到第一轮毂接口上。

接着，安装第一叶片20(步骤S1)。沿第一方向将轮毂50旋转120°以将轮毂50的用于安装叶片的第二轮毂接口旋转至水平安装位置，将第一叶片20安装至第二轮毂接口。此时，第一轮毂接口可以沿顺时针方向旋转120度。

如果在步骤S0中，在安装配重臂10之前，配重臂10中已经按照计算得出的灌注量v1和绕连动轴13转动的角度θ1配置好，使得轮毂50的中心扭矩值在整个安装期间均小于预定扭矩值，那么可以在整个安装期间可以保持该灌注量和转动角度不变。

在上述步骤S1中，还可以调节容纳在配重臂10中的液体的体积，以使轮毂50的中心扭矩值小于预定扭矩值。具体地，如果在步骤S0中，配重臂10中无液体，则在步骤S1中，在轮毂50旋转期间可向配重臂10中灌注液体，调节容纳在配重臂10中的液体的体积，以使轮毂50的中心扭矩值小于预定扭矩值。在此状态下，配重臂10中的液体的体积可以保持在恒定量，也可以根据其所处的不同位置而灵活地进行调节，只要其能够使得轮毂50的中心扭矩值始终小于预定扭矩值即可。在上述步骤S1中，也可以转动配重臂10的储液段11相对连动轴13转过预定角度，使用于叶片安装的配重臂10的重心相对于轮毂50的中心C偏离预定夹角，从而使轮毂50的中心扭矩值小于预定扭矩值。在连动轴13距离轮毂的中心C很近的情况下，配重臂10的储液段11相对连动轴13转过的预定角度可近似等于用于叶片安装的配重臂10的重心相对于轮毂50的中心C偏离的预定夹角，例如，图7中示出的θ1。当然，为了进一步使轮毂50的中心扭矩值变小，不仅可以调节容纳在配重臂10中的液体的体积，还可以调节配重臂10的重心相对于轮毂50的中心C偏离的角度，从而使轮毂50的中心扭矩值最小化。

也就是说，在步骤S1中，在调节配重臂10所提供的平衡扭矩时，可以执行调节容纳在配重臂10中的液体的体积和转动配重臂10的储液段11这两个操作中的至少一个操作。

然后，安装第二叶片30(步骤S2)。继续沿上述第一方向将轮毂50旋转120°以将轮毂50的用于安装叶片的第三轮毂接口旋转至水平安装位置，将第二叶片30安装至第三轮毂接口。

在上述步骤S2中，还可以调节容纳在配重臂10中的液体的体积，以使轮毂50的中心扭矩值小于预定扭矩值。在此状态下，配重臂10中的液体的体积可以保持在恒定量，也可以根据其所处的不同位置而灵活地进行调节，只要其能够使得轮毂50的中心扭矩值始终小于预定扭矩值即可。

在上述步骤S2中，也可以转动配重臂10的储液段11，使用于叶片安装的配重臂10的重心相对于轮毂50的中心C偏离预定夹角，从而使轮毂50的中心扭矩值小于预定扭矩值。当然，为了进一步使轮毂50的中心扭矩值变小，不仅可以调节容纳在配重臂10中的液体的体积，还可以调节配重臂10的重心相对于轮毂50的中心C偏离的角度，从而使轮毂50的中心扭矩值最小化。

也就是说，在步骤S2中，在调节配重臂10所提供的平衡扭矩时，可以执行调节容纳在配重臂10中的液体的体积和转动配重臂10的储液段11这两个操作中的至少一个操作。

最后，拆下配重臂10，安装第三叶片40(步骤S3)。继续沿第一方向将轮毂50旋转120°以将第一轮毂接口旋转至水平安装位置，将轮毂50固定，拆下配重臂10，将第三叶片40安装至第一轮毂接口，完成叶片吊装工作。

具体地，可通过插入锁定销来将轮毂50固定，拆下配重臂10，并安装第三叶片40。

在安装第一叶片20期间，调节容纳在配重臂10中的液体的体积以使中心扭矩值小于预定扭矩值。

为了提高在轮毂50旋转期间，可实时监测轮毂50的中心扭矩值。在此检测轮毂50的中心扭矩值的方法不受限制，本领域技术人员熟知的技术手段均可，只要能够测量得出轮毂50的中心扭矩值即可。

根据本发明的另一方面，提供一种用于叶片安装的控制方法，参照图8，该控制方法包括：获取待安装叶片的风力发电机组的轮毂的实时中心扭矩值(步骤S110)；将实时中心扭矩值与预定扭矩值进行比较，以获得比较结果(步骤S120)；基于比较结果来调节连接到轮毂上的配重臂提供的扭矩(步骤S130)。

在配重臂10包括用于容纳液体的储液舱14的情况下，基于比较结果来调节配重臂10提供的扭矩的步骤可包括：在比较结果为实时中心扭矩值大于或等于预定扭矩值时，调节配重臂10中的液体的体积从而减小实时中心扭矩值。

在配重臂10具有下述结构的情况下：配重臂10包括安装段12、储液段11以及连接在安装段12和储液段11之间的连动轴13，储液段11能够相对于安装段12枢转，其中，储液舱14设置在储液段11中，连接部设置在安装段12的端部，基于比较结果来调节配重臂10提供的扭矩的步骤可包括：在比较结果为实时中心扭矩值大于或等于预定扭矩值时，调节储液段11围绕连动轴13相对于安装段12枢转预定角度。

根据本发明的另一方面，提供一种用于叶片安装的控制系统，参照图9，该控制系统100可包括：扭矩获取单元110，用于获取待安装叶片的风力发电机组的轮毂50的实时中心扭矩值；比较单元120，用于将实时中心扭矩值与预定扭矩值进行比较，以获得比较结果；调节单元130，用于基于比较结果来调节连接到轮毂50上的配重臂10提供的扭矩。

作为示例，扭矩获取单元110可包括：旋转角度感测单元111，用于测量轮毂50的旋转角度；配重臂重量测量单元112，用于测量配重臂10的重量；计算单元113，用于根据旋转角度以及配重臂10的重量，计算轮毂50的中心扭矩值。

根据本发明的一个示例，旋转角度感测单元111可设置为键相传感器。例如，盘车工装驱动单元装配在发电机端盖上，轮毂接口轴线方向处于九点钟位置时，在端盖对应于九点钟位置处安装键相传感器，以测量轮毂50的旋转角度，即，配重臂10随盘车工装转过的角度θ2。配重臂重量测量单元112可实现为位移传感器，具体地，在储液段11的滑动舱门15的位置处可安装有位移传感器，由于储液段11呈圆柱状，底面积已知，因此可实时将储液舱14中灌装的液体体积反馈至控制系统100。

在配重臂10包括用于容纳液体的储液舱14的情况下，调节单元130基于比较结果来调节配重臂10提供的扭矩包括：在比较结果为实时中心扭矩值大于或等于预定扭矩值时，调节配重臂10中的液体的体积从而减小实时中心扭矩值。

配重臂10包括安装段12、储液段11以及连接在安装段12和储液段11之间的连动轴13，储液段11能够相对于安装段12枢转，其中，储液舱14设置在储液段11中，连接部设置在安装段12的端部，在配重臂10具有这样的结构的情况下，扭矩获取单元110还可包括：配重臂转动角度感测单元，用于测量储液段11围绕连动轴13相对于安装段12枢转的转动角度θ1，其中，计算单元113用于根据旋转角度θ2、配重臂10的重量以及转动角度θ1，计算轮毂50的中心扭矩值。根据一个示例，配重臂转动角度感测单元可实现为倾角传感器，可实时将配重臂10偏离水平线的角度θ4反馈至控制系统100，可获取配重臂10绕连动轴13枢转的转动角度θ1，即，θ1＝θ4-θ2。然而，本发明的实施例不限于此，也可以采用本领域技术人员所熟知的其他技术手段来测量出θ1和θ2的值。

调节单元130基于比较结果来调节配重臂10提供的扭矩的步骤包括：在比较结果为实时中心扭矩值大于或等于预定扭矩值时，调节储液段11围绕连动轴13相对于安装段12旋转预定角度。

根据本发明的又一方面，提供一种配重系统，参照图10，该配重系统200包括如上所述的配重臂10；以及如上所述的控制系统100。

下面将简要分析在安装期间，配重臂10和叶片所产生的轮毂50中心扭矩值。将配重臂10处于水平安装位置，且绕连动轴13转动角度为0度的位置视为初始位置。在本说明书中所提及的水平安装位置可指的是九点钟水平位置，以便于执行吊装操作。配重臂10空载(即，无液体)时，配重臂10空载时的重心如图1中的G1所示，质量设为m1，配重臂10在初始位置时的力臂大小为l1；储液舱14配有刻度表，设液体的体积为v1，液体重心如图1中的G2所示，此时储液舱14中液体在初始位置时的力臂大小为l2(可通过配重臂10的储液舱14本身结构和位置计算出来)，液体密度为ρ。参照图7，设配重臂10绕连动轴13转过的角度为θ1，配重臂10随盘车工装转过的角度为θ2，则此时配重臂10产生的轮毂50的中心扭矩值的大小为MX_配重臂为：

MX_配重臂＝|m1·l1·g·cos(θ1+θ2)+ρ·v1·l2·g·cos(θ1+θ2)| (1)

在上面的式(1)中，θ1和θ2可具有预定的范围。例如，-45°≤θ1≤45°，0°≤θ2≤360°。

从图2示出的第一状态到图3示出的第二状态前(未安装第一叶片20)时，轮毂50的中心扭矩值的大小可通过下面的式(2)来表示：

MX_1＝|m1·l1·g·cos(θ1+θ2)+ρ·v1·l2·g·cos(θ1+θ2)| (2)

在上面的式(2)中，θ1和θ2可具有预定的范围。例如，-45°≤θ1≤45°，0°≤θ2≤120°。

假设第一叶片20、第二叶片30、第三叶片40中每个叶片的质量均为m3，每个叶片的重心到轮毂50中心的距离均为l3。在图3示出的第二状态到图4示出的第三状态前(安装了第一叶片20，未安装第二叶片30)时，轮毂50的中心扭矩值的大小可通过下面的式(3)来表示：

MX_2＝|m3·l3·g·cos(θ2-120°)+m1·l1·g·cos(θ1+θ2)+ρ·v1·l2·g·cos(θ1+θ2)| (3)

在上面的式(3)中，θ1和θ2可具有预定的范围。例如，-45°≤θ1≤45°，120°≤θ2≤240°。

图4示出的第三状态到图5示出的第四状态前(安装了第二叶片30，未拆卸配重臂10，未安装第三叶片40)时，轮毂50的中心扭矩值的大小可通过下面的式(4)来表示：

在上面的式(4)中，θ1和θ2可具有预定的范围。例如，-45°≤θ1≤45°，240°≤θ2≤360°。

一般来说，风力发电机组在投产之前，叶片、发电机、轮毂、底座、塔架等主要结构已确定设计方案，因此单叶片可产生的轮毂50的中心扭矩值的大小已知，为了确保盘车过程中风力发电机组安全，可利用仿真的手段严格按照标准要求得出风力发电机组可承受的轮毂50的中心扭矩值的限值MX_限值。因此，吊装过程中需要满足下面的式(5)：

max(MX_1,MX_2,MX_3)＜MX_限值 (5)

可根据式(2)、(3)、(4)、(5)依次编写控制系统100的程序，可采用穷举法来进行编写：a)：式(2)中的MX_1中的m1、l1、v1与l2之间的关系对于实际配重臂10是固定的(l2可写成v1的函数l2＝f(v1))，可根据配重臂10的实际情况编入程序，液体密度ρ可作为输入；变量θ1的单次变化量为1°，θ2的单次变化量为θ3(θ3为相邻盘车孔之间的角度)，变量v1单次变化量为1m³。将在θ2的整个变量空间内满足的变量θ1、v1组合分别存入对应列表；b)：将a)中的变量θ1、v1对应的列表依次代入式(3)，删掉在θ2的整个变量空间内不满足(MX_2<MX_限值)的变量θ1、v1组合得到更新列表；c)：将b)中更新的变量θ1、v1的列表代入式(4)，删掉在θ2的整个变量空间内不满足(MX_3<MX_限值)的变量θ1、v1组合得到更新列表；d)：对于满足条件的列表，首先选择v1最小的值，如果有多组，再选择θ1绝对值最小的值，便可得出本次吊装所用配重臂10的灌水量和绕连动轴13的转动角度。按照得出的灌注量v1和绕连动轴13转动的转动角度θ1设置配重臂10。例如，在上述步骤S0中，在安装配重臂10之前，可按照上述得出的灌水量v1和绕连动轴13转动的转动角度θ1预先设置配重臂10。在上述控制系统的控制下，在此后的步骤S1至S3中，也可始终保持配重臂10中的灌水量v1和绕连动轴13转动的角度θ1不变，也能够满足中心扭矩值始终小于预定扭矩值。

根据本发明的示例性实施例，在将配重臂10安装在轮毂50上之前，可以预先将单只叶片产生的最大Mx_叶片输入到控制系统100中，同时将吊装过程中的轮毂50的中心扭矩值的限值Mx_限值输入到控制系统100中，控制系统100可根据预先设定的算法给出最优的灌装体积v1和转动角度θ1并控制配重臂10完成液体的灌装和配重臂10自身的转动，由于感测单元或测量单元可实时将测量值反馈至控制系统100，当配重臂10的液体的体积和配重臂10的储液段11绕连动轴13旋转的转动角度到达预定值时，配重臂10可停止灌装和转动。

如上所述，配重臂10也可实现在盘车过程中的实时调控。在轮毂50旋转期间，实时监测中心扭矩值Mx，并反馈至控制系统100，以行程为计量单位，可实时调控配重臂10绕连动轴13转动的角度θ1，实现单个行程扭矩最小化。

根据本发明的示例性实施例，配重臂10可针对不同型号的风力发电机组而灵活、方便地调节液体的体积来调节轮毂50的中心扭矩值，使中心扭矩值始终小于预定值，从而平衡盘车载荷，保护发电机和盘车系统，避免事故发生。

根据本发明的示例性实施例，可通过转动配重臂10的储液段11，使配重臂10的重心相对于轮毂50的中心C偏离预定夹角，从而实现轮毂50的中心扭矩值最小化。

根据本发明的示例性实施例，配重臂10可通过根据风力发电机组的叶片设置自身所能提供的平衡扭矩，来为风力发电机组单叶片盘车吊装提供一定的平衡载荷，从而保证发电机和盘车系统的安全。

根据本发明的示例性实施例，配重臂10可调节容纳在配重臂10中的液体的体积以使轮毂50的中心扭矩值小于预定值，从而实现轮毂50的中心扭矩值最小化。根据本发明的示例性实施例，配重臂10可转动配重臂10的储液段11，使配重臂10的重心相对于轮毂50的中心C偏离预定夹角，以使轮毂50的中心扭矩值小于预定值，从而实现轮毂50的中心扭矩值最小化。

根据本发明的示例性实施例，可针对大功率风力发电机组，尤其是针对海上风力发电机组，通过配重臂10来提供平衡扭矩，降低盘车载荷，减小发电机气隙。

根据本发明的示例性实施例的配重臂、叶片安装方法、控制方法、控制系统及配重系统还具有安全可靠、操作方便、实施成本低的优点。

虽然上面已经详细描述了本发明的实施例，但本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明的实施例做出各种修改和变形。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变形仍将落入权利要求所限定的本发明的实施例的精神和范围内。

Claims (17)

1.一种配重臂，其特征在于，所述配重臂(10)呈柱形，并且包括用于容纳液体的储液舱(14)，所述配重臂(10)的一端设置有用于连接到风力发电机组的轮毂(50)的连接部。

2.如权利要求1所述的配重臂，其特征在于，所述储液舱(14)的容积大小可调。

3.如权利要求2所述的配重臂，其特征在于，所述配重臂(10)中设置有滑动舱门(15)，所述滑动舱门(15)相对于所述配重臂(10)的长度方向可滑动，从而调节所述储液舱(14)的容积；或者所述储液舱(14)设置为多个。

4.如权利要求1-3中任一项所述的配重臂，其特征在于，所述配重臂(10)包括安装段(12)、储液段(11)以及连接在所述安装段(12)和所述储液段(11)之间的连动轴(13)，所述储液段(11)能够相对于所述安装段(12)枢转，其中，所述储液舱(14)设置在所述储液段(11)中，所述连接部设置在所述安装段(12)的端部；所述连接部为连接法兰，用于与所述轮毂(50)上的叶片连接法兰进行连接。

5.一种叶片安装方法，其特征在于，在叶片安装期间，将如权利要求1-3中任一项所述的配重臂(10)安装到所述轮毂(50)上，通过调节容纳在所述储液舱(14)中的液体的体积来调节所述轮毂(50)的中心扭矩值，使所述中心扭矩值始终小于预定扭矩值。

6.如权利要求5所述的叶片安装方法，其特征在于，所述叶片安装方法包括：

在安装叶片之前，将所述轮毂(50)的用于安装叶片的第一轮毂接口旋转至水平安装位置，将所述配重臂(10)安装至所述第一轮毂接口；

沿第一方向将所述轮毂(50)旋转120°以将所述轮毂(50)的用于安装叶片的第二轮毂接口旋转至所述水平安装位置，将第一叶片(20)安装至所述第二轮毂接口；

继续沿所述第一方向将所述轮毂(50)旋转120°以将所述轮毂(50)的用于安装叶片的第三轮毂接口旋转至所述水平安装位置，将第二叶片(30)安装至所述第三轮毂接口；

继续沿所述第一方向将所述轮毂(50)旋转120°以将所述第一轮毂接口旋转至所述水平安装位置，将所述轮毂(50)固定，拆下所述配重臂(10)，将第三叶片(40)安装至所述第一轮毂接口。

7.如权利要求6所述的叶片安装方法，其特征在于，所述配重臂(10)包括安装段(12)、储液段(11)以及连接在所述安装段(12)和所述储液段(11)之间的连动轴(13)，所述储液段(11)能够相对于所述安装段(12)枢转，其中，所述储液舱(14)设置在所述储液段(11)中，所述连接部设置在所述安装段(12)的端部，

所述叶片安装方法还包括：转动所述配重臂(10)的所述储液段(11)，使所述配重臂(10)的重心相对于所述轮毂(50)的中心偏离预定夹角。

8.如权利要求6或7所述的叶片安装方法，其特征在于，在安装第一叶片(20)期间，调节容纳在所述配重臂(10)中的液体的体积以使所述中心扭矩值小于预定扭矩值；并且/或者

在安装第二叶片(30)期间，调节容纳在所述配重臂(10)中的液体的体积以使所述中心扭矩值小于预定扭矩值。

9.一种用于叶片安装的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

获取待安装叶片的风力发电机组的轮毂(50)的实时中心扭矩值；

将所述实时中心扭矩值与预定扭矩值进行比较，以获得比较结果；

基于所述比较结果来调节连接到所述轮毂(50)上的配重臂(10)提供的扭矩。

10.如权利要求9所述的用于叶片安装的控制方法，其特征在于，所述配重臂(10)包括用于容纳液体的储液舱(14)，基于所述比较结果来调节配重臂(10)提供的扭矩包括：

在比较结果为所述实时中心扭矩值大于或等于所述预定扭矩值时，调节所述配重臂(10)中的液体的体积，从而减小所述实时中心扭矩值。

11.如权利要求9或10所述的用于叶片安装的控制方法，其特征在于，所述配重臂(10)包括安装段(12)、储液段(11)以及连接在所述安装段(12)和所述储液段(11)之间的连动轴(13)，所述储液段(11)能够相对于所述安装段(12)枢转，其中，所述储液舱(14)设置在所述储液段(11)中，所述连接部设置在所述安装段(12)的端部，

基于所述比较结果来调节配重臂(10)提供的扭矩包括：

在比较结果为所述实时中心扭矩值大于或等于所述预定扭矩值时，调节所述储液段(11)围绕所述连动轴(13)相对于所述安装段(12)枢转预定角度。

12.一种用于叶片安装的控制系统，其特征在于，所述控制系统(100)包括：

扭矩获取单元(110)，用于获取待安装叶片的风力发电机组的轮毂(50)的实时中心扭矩值；

比较单元(120)，用于将所述实时中心扭矩值与预定扭矩值进行比较，以获得比较结果；

调节单元(130)，用于基于所述比较结果来调节连接到所述轮毂(50)上的配重臂(10)提供的扭矩。

13.如权利要求12所述的控制系统，其特征在于，所述扭矩获取单元(110)包括：

旋转角度感测单元(111)，用于测量所述轮毂(50)的旋转角度；

配重臂重量测量单元(112)，用于测量所述配重臂(10)的重量；以及

计算单元(113)，用于根据所述旋转角度以及所述配重臂(10)的重量，计算所述轮毂(50)的中心扭矩值。

14.如权利要求13所述的控制系统，其特征在于，所述配重臂(10)包括用于容纳液体的储液舱(14)，所述调节单元(130)基于所述比较结果来调节配重臂(10)提供的扭矩包括：

在比较结果为所述实时中心扭矩值大于或等于所述预定扭矩值时，调节所述配重臂(10)中的液体的体积，从而减小所述实时中心扭矩值。

15.如权利要求13所述的控制系统，其特征在于，所述配重臂(10)包括安装段(12)、储液段(11)以及连接在所述安装段(12)和所述储液段(11)之间的连动轴(13)，所述储液段(11)能够相对于所述安装段(12)枢转，其中，所述储液舱(14)设置在所述储液段(11)中，所述连接部设置在所述安装段(12)的端部，

其中，所述扭矩获取单元(110)还包括：配重臂转动角度感测单元，用于测量所述储液段(11)围绕所述连动轴(13)相对于所述安装段(12)枢转的转动角度，

其中，所述计算单元(113)用于根据所述旋转角度、所述配重臂(10)的重量以及所述转动角度，计算所述轮毂(50)的中心扭矩值。

16.如权利要求14或15所述的控制系统，其特征在于，所述调节单元(130)基于所述比较结果来调节配重臂(10)提供的扭矩包括：

在比较结果为所述实时中心扭矩值大于或等于所述预定扭矩值时，调节所述储液段(11)围绕所述连动轴(13)相对于所述安装段(12)旋转预定角度。

17.一种配重系统，其特征在于，所述配重系统(200)包括：

如权利要求1-4中任一项所述的配重臂(10)；以及

如权利要求12-16中任一项所述的控制系统(100)。

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