風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及風力發(fā)電技術(shù)，尤其設(shè)及一種風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法和系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 風力發(fā)電作為一種新型的發(fā)電技術(shù)備受矚目。塔架是風力發(fā)電機組重要的組成部 分，塔架的動力學特性直接能夠反映機組的健康狀況和運行情況。
[0003] 通常，通過安裝振動加速度傳感器及其輔助裝置，通過加速度數(shù)據(jù)積分得到塔架 振動位移數(shù)據(jù)，基于塔架振動位移數(shù)據(jù)反映機組塔架的位移情況。
[0004] 然而，隨著機組塔架變得越來越高，塔架柔度越來越大，塔架頻率越來越低，采用 測量機艙加速度測量積分法會放大低頻信號，由于塔架一階頻率過低運樣得到的位移數(shù)據(jù) 會更加不準確，誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，通過粘貼在塔筒頂部法蘭處的多個應(yīng)變片獲取塔筒的應(yīng)變 值，并根據(jù)映射關(guān)系得到塔筒頂部變化量的數(shù)值，W對風力發(fā)電機是否停機進行控制，從而 提高對風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)的監(jiān)測精度。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法。風力發(fā)電機的 塔筒頂部法蘭處粘貼有多個應(yīng)變片，所述方法包括，通過所述多個應(yīng)變片獲取風力發(fā)電機 的塔筒的應(yīng)變值；
[0007] 根據(jù)所述應(yīng)變值與塔筒頂部變化量的映射關(guān)系得到所述塔筒頂部變化量的數(shù)值； [000引當所述塔筒頂部變化量的數(shù)值超過變化闊值時，生成停機指令，W控制所述風力 發(fā)電機停機。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。風力發(fā)電機 的塔筒頂部法蘭處粘貼有多個應(yīng)變片，所述系統(tǒng)包括：
[0010] 應(yīng)變值獲取模塊，用于通過所述多個應(yīng)變片獲取風力發(fā)電機的塔筒的應(yīng)變值；
[0011] 變化量獲取模塊，用于根據(jù)所述應(yīng)變值與塔筒頂部變化量的映射關(guān)系得到所述塔 筒頂部變化量的數(shù)值；
[0012] 控制模塊，用于當所述塔筒頂部變化量的數(shù)值超過變化闊值時，生成停機指令，W 控制所述風力發(fā)電機停機。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明實施例提供的風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法和系統(tǒng)，通過粘貼在塔 筒頂部法蘭處的多個應(yīng)變片獲取塔筒的應(yīng)變值，并根據(jù)應(yīng)變值與塔筒頂部變化量的映射關(guān) 系得到塔筒頂部變化量的數(shù)值，在塔筒頂部變化量的數(shù)值超過變化闊值時，控制風力發(fā)電 機停機，從而提高對風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)的監(jiān)測精度。
【附圖說明】
[0014] 圖I是示出根據(jù)本發(fā)明實施例一的風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法的流程圖；
[0015] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實施例二的風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實施例二的風力發(fā)電機的塔筒頂部截面應(yīng)變片粘貼位置示 意圖；
[0017] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例二的風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法的流程圖；
[0018] 圖5是示出塔筒簡化的力學模型的示例性示意圖；
[0019] 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實施例=的風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的邏輯框圖。
【具體實施方式】
[0020] 本方案的發(fā)明構(gòu)思是，通過粘貼在塔筒頂部法蘭處的多個應(yīng)變片獲取塔筒的應(yīng)變 值，并根據(jù)相應(yīng)的映射關(guān)系得到塔筒頂部變化量的數(shù)值，在塔筒頂部變化量的數(shù)值超過變 化闊值時，控制風力發(fā)電機停機，從而提高對風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)的監(jiān)測精度。
[0021] 下面結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。
[0022] 實施例一
[0023] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例一的風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法的流程圖。其 中，風力發(fā)電機的塔筒頂部法蘭處粘貼有多個應(yīng)變片?？赏ㄟ^包括如圖6所示的系統(tǒng)執(zhí)行 該方法。
[0024] 參照圖1，在步驟S110,通過多個應(yīng)變片獲取風力發(fā)電機的塔筒的應(yīng)變值。
[0025] 其中，多個應(yīng)變片可W為2個、3個或4個等，該多個應(yīng)變片可W是都相同的應(yīng)變片， 也可W是彼此不同的應(yīng)變片，還可W是部分相同的應(yīng)變片等。多個應(yīng)變片可分別被粘貼在 風力發(fā)電機的塔筒頂部的法蘭處，即風力發(fā)電機的偏航剎車制動器的下方。多個應(yīng)變片在 塔筒頂部法蘭處的位置可根據(jù)實際情況進行設(shè)定，如多個應(yīng)變片之間彼此可間隔同一預(yù)定 角度，也可W彼此間隔不同角度。
[0026] 具體地，應(yīng)變片可由如敏感柵等構(gòu)成的用于測量被測物體的應(yīng)變的元件。當被測 物體受力后，由于被測點發(fā)生應(yīng)變(如位置變化或壓力變化等），敏感柵也隨之變形而使其 應(yīng)變片的某特性(如電阻)發(fā)生變化，再使用相應(yīng)測量儀器(如電阻測量儀等)測得該特性對 應(yīng)的參數(shù)的變化大小，并將其轉(zhuǎn)換為被測點的應(yīng)變值。為了使測得的數(shù)據(jù)更加準確，可W對 應(yīng)變片的初始值進行標定，具體處理可W包括W下內(nèi)容:在風力發(fā)電機處于停機狀態(tài)下，檢 測外界風速的大小，當外界風速在3m/sW下時，將應(yīng)變片的所顯示的應(yīng)變值歸零?？蒞將多 個應(yīng)變片分別與數(shù)據(jù)采集部件連接。風力發(fā)電機工作后，如有風吹動風力發(fā)電機和塔筒，塔 筒受到風的作用力后，塔筒頂部法蘭處的多個應(yīng)變片中的敏感柵也隨之變形而使其應(yīng)變片 的如電阻等發(fā)生變化，此時，該數(shù)據(jù)采集部件可測量電阻的變化大小并將其轉(zhuǎn)化為塔筒的 應(yīng)變值，該數(shù)據(jù)采集部件可W將該應(yīng)變值發(fā)送給風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)監(jiān)測裝置(如服務(wù) 器等），從而得到風力發(fā)電機的塔筒的應(yīng)變值。
[0027] 在步驟S120,根據(jù)該應(yīng)變值與塔筒頂部變化量的映射關(guān)系得到塔筒頂部變化量的 數(shù)值。
[0028] 其中，塔筒頂部變化量可W為塔筒頂部位移量、塔筒頂部扭轉(zhuǎn)角度量或塔筒頂部 加速度量等。映射關(guān)系可W根據(jù)實際情況進行選取，該映射關(guān)系可W是基于多組相關(guān)數(shù)據(jù) 總結(jié)出的經(jīng)驗公式，也可W是通過理想狀態(tài)下的相關(guān)數(shù)學模型推導出的公式等。
[0029] 具體地，可預(yù)先設(shè)置應(yīng)變值與塔筒頂部變化量的映射關(guān)系，并可將其存儲在本 地。當獲取到塔筒頂部的應(yīng)變值后，可W將該應(yīng)變值代入到上述映射關(guān)系中進行計算，得到 塔筒頂部變化量的數(shù)值。例如，塔筒的應(yīng)變值為a,應(yīng)變值與塔筒頂部變化量的映射關(guān)系為y =ka2，其中，y為塔筒頂部變化量的數(shù)值，k為常數(shù)，可將塔筒的應(yīng)變值a代人上述公式y(tǒng) = ka2 中，可計算得到塔筒頂部變化量的數(shù)值y。
[0030] 在步驟S130,當該塔筒頂部變化量的數(shù)值超過變化闊值時，生成停機指令，W控制 風力發(fā)電機停機。
[0031 ]其中，變化闊值可W根據(jù)實際情況進行設(shè)定。
[0032] 具體地，可預(yù)先設(shè)置塔筒頂部變化量的變化闊值，并將其存儲在本地。當計算得到 塔筒頂部變化量的數(shù)值時，可將該數(shù)值與變化闊值進行比較，如果塔筒頂部變化量的數(shù)值 超過變化闊值，則可確定塔筒當前發(fā)生了較大的傾斜，相應(yīng)的，風力發(fā)電機的塔架處于異常 狀態(tài)，此時，可生成停機指令發(fā)送給風力發(fā)電機的主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)可通過該停機指令控 制風力發(fā)電機執(zhí)行停機操作。當該塔筒頂部變化量的數(shù)值未超過變化闊值時，可重復(fù)執(zhí)行 上述步驟SllO~步驟S130的處理。
[0033] 本發(fā)明實施例提供的風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法，通過粘貼在塔筒頂部法蘭 處的多個應(yīng)變片獲取塔筒的應(yīng)變值，并根據(jù)應(yīng)變值與塔筒頂部變化量的映射關(guān)系得到塔筒 頂部變化量的數(shù)值，在塔筒頂部變化量的數(shù)值超過變化闊值時，控制風力發(fā)電機停機，從而 提高對風力發(fā)電機的塔架狀態(tài)的監(jiān)測精度。