本發(fā)明涉及測(cè)量領(lǐng)域，具體而言，涉及一種風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

塔筒是由鋼材料構(gòu)成的圓筒狀結(jié)構(gòu)，塔筒作為支撐整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的重要基礎(chǔ)，降低其載荷是非常重要的控制目標(biāo)?，F(xiàn)有技術(shù)中有多種對(duì)塔筒進(jìn)行減載(減小載荷)的方法，但是在現(xiàn)行的塔筒設(shè)計(jì)中，受客觀條件影響，載荷測(cè)試多采用理論計(jì)算和模擬仿真驗(yàn)證為主。在設(shè)計(jì)風(fēng)電機(jī)組時(shí)可以通過仿真結(jié)果對(duì)塔筒的載荷進(jìn)行調(diào)控，但風(fēng)電機(jī)組在現(xiàn)場(chǎng)組裝后，現(xiàn)場(chǎng)的塔筒實(shí)際載荷是多少，設(shè)計(jì)的對(duì)塔筒進(jìn)行減載的控制策略能否有效降低現(xiàn)場(chǎng)塔筒的實(shí)際載荷，以及風(fēng)電機(jī)組控制策略發(fā)生改變后，對(duì)塔筒載荷的影響如何，都是不可知的。

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中無法驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組的控制策略是否在現(xiàn)場(chǎng)有效的技術(shù)問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證方法和系統(tǒng)，以至少解決相關(guān)技術(shù)中無法驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組的控制策略是否在現(xiàn)場(chǎng)有效的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于檢測(cè)并對(duì)比風(fēng)電機(jī)組的塔筒在通過減載裝置執(zhí)行減載之前的載荷和通過減載裝置執(zhí)行減載之后的載荷，該系統(tǒng)包括：應(yīng)變測(cè)量電路，包括應(yīng)變感應(yīng)元件，應(yīng)變感應(yīng)元件設(shè)置在塔筒的預(yù)設(shè)位置，應(yīng)變測(cè)量電路用于測(cè)量在塔筒的預(yù)設(shè)位置上的動(dòng)力應(yīng)變值；數(shù)據(jù)采集電路，與應(yīng)變測(cè)量電路相連接，用于采集應(yīng)變測(cè)量電路測(cè)量的動(dòng)力應(yīng)變值；處理器，與數(shù)據(jù)采集電路和減載裝置相連接，用于控制減載裝置在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)塔筒執(zhí)行減載，根據(jù)數(shù)據(jù)采集電路采集到的動(dòng)力應(yīng)變值計(jì)算塔筒的減載前載荷和減載后載荷，并對(duì)減載前載荷和減載后載荷執(zhí)行對(duì)比。

進(jìn)一步地，應(yīng)變測(cè)量電路包括：應(yīng)變感應(yīng)電路，包括應(yīng)變片，其中，應(yīng)變片為應(yīng)變感應(yīng)元件；應(yīng)變調(diào)理儀，與應(yīng)變感應(yīng)電路相連接，用于檢測(cè)應(yīng)變感應(yīng)電路向應(yīng)變調(diào)理儀輸出的電壓。

進(jìn)一步地，應(yīng)變感應(yīng)電路包括多個(gè)應(yīng)變片，多個(gè)應(yīng)變片貼在塔筒的壁上且多個(gè)應(yīng)變片在塔筒的截面的圓周上均勻分布。

進(jìn)一步地，應(yīng)變感應(yīng)電路包括多組應(yīng)變片，多組應(yīng)變片包括：第一組應(yīng)變片，第一組應(yīng)變片包括第一主應(yīng)變片和第一溫度補(bǔ)償應(yīng)變片；第二組應(yīng)變片，第二組應(yīng)變片包括第二主應(yīng)變片和第二溫度補(bǔ)償應(yīng)變片，其中，第一組應(yīng)變片和第二組應(yīng)變片分別構(gòu)成全橋電路的半個(gè)橋臂且第一主應(yīng)變片與第二溫度補(bǔ)償應(yīng)變片相連接，應(yīng)變調(diào)理儀用于檢測(cè)全橋電路的輸出電壓。

進(jìn)一步地，多組應(yīng)變片中每組應(yīng)變片的主應(yīng)變片沿塔筒的軸向貼在塔筒的內(nèi)壁上，溫度補(bǔ)償應(yīng)變片平行于塔筒的截面貼在塔筒的內(nèi)壁上。

進(jìn)一步地，第一組應(yīng)變片設(shè)置在塔筒的圓周上的第一預(yù)設(shè)位置，第二組應(yīng)變片設(shè)置在塔筒的圓周上的第二預(yù)設(shè)位置，且第一預(yù)設(shè)位置與第二預(yù)設(shè)位置的圓心角為180度。

進(jìn)一步地，應(yīng)變感應(yīng)電路和應(yīng)變調(diào)理儀之間通過多芯屏蔽電纜連接成回路。

進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)采集電路為可編程邏輯控制器PLC，可編程邏輯控制器PLC與應(yīng)變調(diào)理儀相連接，可編程邏輯控制器PLC按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔采集應(yīng)變調(diào)理儀檢測(cè)的電壓。

進(jìn)一步地，該系統(tǒng)至少還包括以下一種測(cè)量電路：風(fēng)速測(cè)量電路，與數(shù)據(jù)采集電路相連接，用于測(cè)量塔筒所處環(huán)境的風(fēng)速；湍流度測(cè)量電路，與數(shù)據(jù)采集電路相連接，用于測(cè)量塔筒所處環(huán)境的湍流度；槳距角測(cè)量電路，與數(shù)據(jù)采集電路相連接，用于測(cè)量塔筒的槳距角。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供了一種風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證方法，該方法由本發(fā)明的風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證系統(tǒng)執(zhí)行，該方法包括：通過處理器控制減載裝置在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的塔筒執(zhí)行減載；通過應(yīng)變測(cè)量電路分別測(cè)量通過減載裝置對(duì)塔筒執(zhí)行減載之前的動(dòng)力應(yīng)變值和通過減載裝置對(duì)塔筒執(zhí)行減載之后的動(dòng)力應(yīng)變值；通過數(shù)據(jù)采集電路采集應(yīng)變測(cè)量電路測(cè)量的動(dòng)力應(yīng)變值；通過處理器根據(jù)數(shù)據(jù)采集電路采集到的動(dòng)力應(yīng)變值計(jì)算塔筒的減載前載荷和減載后載荷，并對(duì)減載前載荷和減載后載荷執(zhí)行對(duì)比。

進(jìn)一步地，風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證系統(tǒng)還包括風(fēng)速測(cè)量電路和/或湍流度測(cè)量電路，該方法還包括：通過處理器判斷塔筒所處環(huán)境的風(fēng)力參數(shù)在通過減載裝置對(duì)塔筒執(zhí)行減載之前和通過減載裝置對(duì)塔筒執(zhí)行減載之后的變化是否小于預(yù)設(shè)閾值，其中，風(fēng)力參數(shù)包括風(fēng)速和/或湍流度，其中，風(fēng)速為通過風(fēng)速測(cè)量電路測(cè)量得到的，湍流度為通過湍流度測(cè)量電路得到的；其中，如果判斷結(jié)果為是，則通過處理器根據(jù)數(shù)據(jù)采集電路采集到的動(dòng)力應(yīng)變值計(jì)算塔筒的減載前載荷和減載后載荷，并對(duì)減載前載荷和減載后載荷執(zhí)行對(duì)比。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過應(yīng)變測(cè)量電路，包括應(yīng)變感應(yīng)元件，應(yīng)變感應(yīng)元件設(shè)置在塔筒的預(yù)設(shè)位置，應(yīng)變測(cè)量電路用于測(cè)量在塔筒的預(yù)設(shè)位置上的動(dòng)力應(yīng)變值；數(shù)據(jù)采集電路，與應(yīng)變測(cè)量電路相連接，用于采集應(yīng)變測(cè)量電路測(cè)量的動(dòng)力應(yīng)變值；處理器，與數(shù)據(jù)采集電路和減載裝置相連接，用于控制減載裝置在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)塔筒執(zhí)行減載，根據(jù)數(shù)據(jù)采集電路采集到的動(dòng)力應(yīng)變值計(jì)算塔筒的減載前載荷和減載后載荷，并對(duì)減載前載荷和減載后載荷執(zhí)行對(duì)比，解決了相關(guān)技術(shù)中無法驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組的控制策略是否在現(xiàn)場(chǎng)有效的技術(shù)問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了有效驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組的控制策略是否在現(xiàn)場(chǎng)有效的技術(shù)效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可選的風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證系統(tǒng)的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可選的風(fēng)電機(jī)組塔筒減載裝置的控制原理示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種可選的風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證系統(tǒng)的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可選的應(yīng)變測(cè)量電路的示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可選的風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種可選的風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可選的風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語(yǔ)“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證系統(tǒng)。需要說明的是，該系統(tǒng)用于檢測(cè)并對(duì)比風(fēng)電機(jī)組的塔筒在通過減載裝置執(zhí)行減載之前的載荷和通過減載裝置執(zhí)行減載之后的載荷。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可選的風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證系統(tǒng)的示意圖，如圖1所示，該系統(tǒng)包括應(yīng)變測(cè)量電路10，數(shù)據(jù)采集電路20和處理器30。

應(yīng)變測(cè)量電路用于測(cè)量在塔筒的預(yù)設(shè)位置上的動(dòng)力應(yīng)變值。具體地，應(yīng)變測(cè)量電路包括應(yīng)變感應(yīng)元件，應(yīng)變感應(yīng)元件設(shè)置在塔筒的預(yù)設(shè)位置。應(yīng)變感應(yīng)元件可以是應(yīng)變片，例如，電阻式應(yīng)變片等。應(yīng)變感應(yīng)元件可以感應(yīng)塔筒的應(yīng)變以使應(yīng)變測(cè)量電路測(cè)量出塔筒的動(dòng)力應(yīng)變值。數(shù)據(jù)采集電路與應(yīng)變測(cè)量電路相連接，用于采集應(yīng)變測(cè)量電路測(cè)量的動(dòng)力應(yīng)變值。

可選地，應(yīng)變測(cè)量電路可以包括應(yīng)變感應(yīng)電路和應(yīng)變調(diào)理儀，其中，應(yīng)變感應(yīng)電路包括應(yīng)變片，應(yīng)變感應(yīng)電路用于感應(yīng)塔筒的應(yīng)變并生成電壓，應(yīng)變調(diào)理儀與應(yīng)變感應(yīng)電路相連接，應(yīng)變調(diào)理儀可以檢測(cè)應(yīng)變感應(yīng)電路向應(yīng)變調(diào)理儀輸出的電壓。應(yīng)變感應(yīng)電路與應(yīng)變調(diào)理儀之間可以通過多芯屏蔽電纜連接成回路，其中，應(yīng)變感應(yīng)電路中的應(yīng)變片可以通過多芯屏蔽電纜連接至應(yīng)變調(diào)理儀。

可選地，數(shù)據(jù)采集電路可以是可編程邏輯控制器PLC，可編程邏輯控制器PLC與應(yīng)變調(diào)理儀相連接，可編程邏輯控制器PLC按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔采集應(yīng)變調(diào)理儀檢測(cè)的電壓。

應(yīng)變感應(yīng)電路可以包括多個(gè)應(yīng)變片，多個(gè)應(yīng)變片貼在塔筒壁上的不同位置以測(cè)量塔筒在不同方向的應(yīng)變，例如，多個(gè)應(yīng)變片可以在塔筒的一個(gè)橫截面的圓周上均勻分布，如果應(yīng)變感應(yīng)電路包括四個(gè)應(yīng)變片，則四個(gè)應(yīng)變片可以一一對(duì)應(yīng)地貼在塔筒在一個(gè)截面圓周上的0°、90°、180°、270°的四個(gè)位置上。

可選地，每個(gè)應(yīng)變片可以配置一個(gè)溫度補(bǔ)償應(yīng)變片，具體地，將應(yīng)變感應(yīng)電路中的應(yīng)變片分為多組，每組應(yīng)變片貼在塔筒在圓周上的一個(gè)位置，每組應(yīng)變片包括一個(gè)主應(yīng)變片和一個(gè)溫度補(bǔ)償應(yīng)變片，主應(yīng)變片可以是電阻式應(yīng)變片，主應(yīng)變片可以沿塔筒的軸向貼在塔筒的內(nèi)壁上以感應(yīng)塔筒的應(yīng)變，而溫度補(bǔ)償應(yīng)變片可以平行于塔筒的截面貼在塔筒的內(nèi)壁上以感應(yīng)主應(yīng)變片所處溫度場(chǎng)的溫度。

此時(shí)，應(yīng)變感應(yīng)電路的電路連接方式可以是：每?jī)山M應(yīng)變片構(gòu)成一個(gè)全橋電路，每組應(yīng)變片構(gòu)成全橋電路中的一個(gè)半橋臂，全橋電路中一組應(yīng)變片中的主應(yīng)變片與另一組應(yīng)變片中的溫度補(bǔ)償應(yīng)變片相鄰連接。其中，一個(gè)全橋電路中的兩組應(yīng)變片可以是在圓周上位置相對(duì)的，也即，兩組應(yīng)變片的圓心角約為180°，相對(duì)的兩組應(yīng)變片所受的力大致相同，產(chǎn)生的形變也大致相等，因此，兩組應(yīng)變片的增量是相同的。

處理器與數(shù)據(jù)采集電路和減載裝置相連接，處理器可以控制減載裝置在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)塔筒執(zhí)行減載，根據(jù)數(shù)據(jù)采集電路采集到的動(dòng)力應(yīng)變值計(jì)算塔筒的減載前載荷和減載后載荷，并對(duì)減載前載荷和減載后載荷執(zhí)行對(duì)比，其中，減載前載荷為塔筒在通過減載裝置執(zhí)行減載之前的載荷，減載后載荷為塔筒在通過減載裝置執(zhí)行減載之后的載荷。

減載裝置可以通過預(yù)設(shè)的減載方法對(duì)塔筒執(zhí)行減載，例如，通過加阻策略控制附加變槳距，利用風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪葉片的氣動(dòng)阻尼特性來抑制塔筒前后振動(dòng)以減小塔筒載荷。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中的減載裝置可以采用任一種減載策略，本發(fā)明對(duì)此不作限制。

處理器與減載裝置連接并控制減載裝置在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)塔筒執(zhí)行減載，可選地，處理器可以控制減載裝置每間隔預(yù)設(shè)時(shí)間間隔執(zhí)行減載，并控制減載裝置執(zhí)行減載的時(shí)長(zhǎng)為預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)。由于風(fēng)電機(jī)組的塔筒會(huì)處于減載的狀態(tài)和不減載的狀態(tài)，因此，數(shù)據(jù)采集電路采集到的數(shù)據(jù)也分為塔筒通過減載裝置減載之后的載荷和不通過減載裝置執(zhí)行減載的載荷，處理器可以根據(jù)減載前后的載荷進(jìn)行計(jì)算并對(duì)比，以判斷減載裝置是否能夠達(dá)到預(yù)設(shè)的減載效果。

可選地，該系統(tǒng)還可以包括以下至少一種測(cè)量電路：風(fēng)速測(cè)量電路，與數(shù)據(jù)采集電路相連接，用于測(cè)量塔筒所處環(huán)境的風(fēng)速；湍流度測(cè)量電路，與數(shù)據(jù)采集電路相連接，用于測(cè)量塔筒所處環(huán)境的湍流度；槳距角測(cè)量電路，與數(shù)據(jù)采集電路相連接，用于測(cè)量塔筒的槳距角。

通過風(fēng)速測(cè)量電路對(duì)風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量可以判斷減載前后的塔筒所處環(huán)境的風(fēng)速變化是否超過預(yù)設(shè)閾值，通過湍流度測(cè)量電路對(duì)湍流度進(jìn)行測(cè)量可以判斷減載前后的塔筒所處環(huán)境的湍流度變化是否超過預(yù)設(shè)閾值。風(fēng)力參數(shù)，例如，風(fēng)速和湍流度，是判斷風(fēng)力的指標(biāo)，風(fēng)力會(huì)影響塔筒的形變，影響測(cè)量到的塔筒的載荷，因此，通過對(duì)塔筒在執(zhí)行減載前后的風(fēng)力參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，判斷風(fēng)力參數(shù)的變化是否超過預(yù)設(shè)閾值，可以判斷塔筒的載荷變化受風(fēng)力影響的程度。

該實(shí)施例通過應(yīng)變測(cè)量電路測(cè)量在塔筒的預(yù)設(shè)位置上的動(dòng)力應(yīng)變值；與應(yīng)變測(cè)量電路相連接的數(shù)據(jù)采集電路采集應(yīng)變測(cè)量電路測(cè)量的動(dòng)力應(yīng)變值；與數(shù)據(jù)采集電路和減載裝置相連接處理器控制減載裝置在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)塔筒執(zhí)行減載，根據(jù)數(shù)據(jù)采集電路采集到的動(dòng)力應(yīng)變值計(jì)算塔筒的減載前載荷和減載后載荷，并對(duì)減載前載荷和減載后載荷執(zhí)行對(duì)比，解決了相關(guān)技術(shù)中無法驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組的控制策略是否在現(xiàn)場(chǎng)有效的技術(shù)問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了有效驗(yàn)證風(fēng)電機(jī)組的控制策略是否在現(xiàn)場(chǎng)有效的技術(shù)效果。

下面結(jié)合一種具體的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)上述實(shí)施例提供的風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證系統(tǒng)的應(yīng)用方法進(jìn)行進(jìn)一步的說明：

步驟1，處理器控制減載裝置對(duì)塔筒執(zhí)行減載：

由于大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪在掃掠面上具有軸向推力載荷，造成塔筒前后移動(dòng)，從而引起塔筒較大的疲勞載荷，而風(fēng)輪的軸向推力與變槳距動(dòng)作密切相關(guān)，因此，通過附加變槳距控制，合理利用葉片的氣動(dòng)阻尼特性來抑制塔筒的前后振動(dòng)，可以減小塔筒的載荷。該實(shí)施例提供的減載裝置采用簡(jiǎn)單的塔筒加阻控制策略，如圖2所示，風(fēng)電機(jī)組可以裝有加速度傳感器測(cè)量出塔筒的振動(dòng)加速度，通過積分(PI)作用確定相應(yīng)的振動(dòng)速度，由比例控制輸出帶有附加槳距角△β的統(tǒng)一變槳距信號(hào)β^*，通過變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)來對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)施變槳距，在加速度信號(hào)提取中需要串聯(lián)兩個(gè)濾波器用于過濾測(cè)量干擾，分別是二階巴特沃斯高通濾波器(濾波器1)和二階巴特沃斯低通濾波器(濾波器2)，其中，x為塔架在前后方向上的位移，ω為風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。

步驟2，通過應(yīng)變測(cè)量電路和數(shù)據(jù)采集電路對(duì)塔筒的載荷(應(yīng)變)進(jìn)行測(cè)量：

該實(shí)施例的風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證系統(tǒng)如圖3所示，包括應(yīng)變調(diào)理儀110、PLC201、PC(個(gè)人終端)301、PCH振動(dòng)傳感器40和至少兩個(gè)應(yīng)變片101、102。其中，PLC與PC之間通過網(wǎng)線連接。

塔筒應(yīng)變的測(cè)量由電阻式應(yīng)變片、應(yīng)變調(diào)理儀以及PLC共同完成。四個(gè)電阻式應(yīng)變片分別安裝在塔筒橫截面圓周上的0°、90°、180°和270°四個(gè)方向，貼于距離塔筒底部6m的塔筒內(nèi)壁處。其中，每個(gè)方向上均安裝兩個(gè)應(yīng)變片：主應(yīng)變片和溫度補(bǔ)償應(yīng)變片，也即，除了主應(yīng)變片(電阻式應(yīng)變片)之外，每個(gè)方向還安裝有一個(gè)溫度補(bǔ)償應(yīng)變片，其中，主應(yīng)變片沿著塔筒軸向的方向，溫度補(bǔ)償應(yīng)變片垂直于主應(yīng)變片。每?jī)山M應(yīng)變片通過多芯屏蔽電纜構(gòu)成全橋電路，如圖4所示，主應(yīng)變片Rg1和溫度補(bǔ)償應(yīng)變片Rg2在塔筒的一個(gè)方向上，主應(yīng)變片Rg3和溫度補(bǔ)償應(yīng)變片Rg4在塔筒的一個(gè)方向上，全橋電路通過多芯屏蔽電纜KF與應(yīng)變調(diào)理儀組成回路，向應(yīng)變調(diào)理儀輸出電壓V₀。電阻式應(yīng)變片的靈敏度較高，在執(zhí)行減載控制策略后，貼在塔筒壁上的應(yīng)變片受力發(fā)生形變，其電阻值發(fā)生改變，采用如圖4所示的全橋式電路將相對(duì)設(shè)置在塔筒圓周的兩個(gè)主應(yīng)變連接，應(yīng)力形變產(chǎn)生的電阻增量相等，故應(yīng)變調(diào)理儀測(cè)量出來的電壓為式u₄₂＝-0.25E₀k[2(ε-ε′)]，其中，主應(yīng)變片的動(dòng)力應(yīng)變?chǔ)?、溫度補(bǔ)償片的動(dòng)力應(yīng)變?chǔ)拧洌?(ε-ε′)為應(yīng)變測(cè)量值。理論上溫度補(bǔ)償片只受溫度的影響，其動(dòng)力應(yīng)變量ε′很小，即測(cè)量出的應(yīng)變值大約是實(shí)際塔架前后應(yīng)變值ε的2倍。根據(jù)塔筒應(yīng)變與塔筒彎矩間的關(guān)系可以計(jì)算出塔筒底部彎矩的大小。其中ε表示應(yīng)變，σ表示拉應(yīng)力，E表示彈性模量(本發(fā)明中為2.1×10⁵MPa)，M_b表示彎矩，W_b表示截面系數(shù)，D是塔筒外徑，d是塔筒內(nèi)徑。

步驟3，通過PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集：

PLC的采樣周期為100ms，同時(shí)要保證測(cè)量通道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換范圍足夠大，載荷信號(hào)等關(guān)鍵喜好的數(shù)字測(cè)量分辨率大于等于12bit，數(shù)據(jù)采集過程中采用等間隔采樣，為了使策略對(duì)比前后的工況一致或差別不大，處理器在控制程序中添加了自動(dòng)切換程序，每隔10min執(zhí)行塔筒加阻策略與不執(zhí)行加阻策略更替一次，并對(duì)風(fēng)速、湍流度、槳距角、功率、應(yīng)變等進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)。處理器的程序每交替一次控制算為一組數(shù)據(jù)，每次采集60組，其中，執(zhí)行塔筒加阻策略的結(jié)果采集30組，不執(zhí)行加阻策略的結(jié)果采集30組，可以采集多次交替的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)完成以后，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，剔除一些畸形點(diǎn)，消除無效數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)分析的影響。計(jì)算出每組采集數(shù)據(jù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，選取同一風(fēng)速段的平均風(fēng)速和湍流強(qiáng)度都比較接近的兩組數(shù)據(jù)，通過對(duì)時(shí)域數(shù)據(jù)的對(duì)比和篩選，對(duì)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步分析，比較彎矩標(biāo)準(zhǔn)差或應(yīng)變標(biāo)準(zhǔn)差。塔筒加阻前后彎矩測(cè)量值的10min標(biāo)準(zhǔn)差降低≥10％，表明塔筒加阻策略有效。其中，加策略前后平均風(fēng)速和湍流強(qiáng)度都比較接近的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為：加阻之前平均風(fēng)速與加阻之后平均風(fēng)速之差介于±0.5m/s之間，加阻之前湍流強(qiáng)度與加阻之后湍流強(qiáng)度之差和加阻之前湍流強(qiáng)度的比值介于±1％之間。

圖5顯示了符合條件的兩組數(shù)據(jù)的時(shí)域圖，塔筒加阻前后風(fēng)速的均值分別為20.0129m/s、20.1878m/s，標(biāo)準(zhǔn)差分別為1.5811、1.4625，風(fēng)速均值和標(biāo)準(zhǔn)差相差較小，采集數(shù)據(jù)較為可靠。塔筒加阻前后應(yīng)變的標(biāo)準(zhǔn)差分別為82.3691、56.4139，塔筒加阻前后應(yīng)變的標(biāo)準(zhǔn)差降低了31.5％，符合策略有效的條件。圖6顯示了這兩組數(shù)據(jù)應(yīng)變的頻域圖形。通過頻域圖可知，增加塔筒加阻策略后，塔筒振動(dòng)頻率0.2441含量較加阻前降低了160％，從頻域方向驗(yàn)證了策略的有效性。需要說明的是，圖5和圖6僅僅顯示了其中一組測(cè)試數(shù)據(jù)，可選地，可以對(duì)每個(gè)風(fēng)速區(qū)間內(nèi)取3組有效數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，有兩組及以上達(dá)標(biāo)時(shí)視為該策略為合格。

該實(shí)施例克服了仿真結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果有差別的缺點(diǎn)，通過本發(fā)明可以在實(shí)際風(fēng)電機(jī)組上測(cè)試相關(guān)的載荷控制策略，并客觀的評(píng)價(jià)載荷控制策略的優(yōu)劣。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證方法。需要說明的是，該方法可以由本發(fā)明的風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證系統(tǒng)執(zhí)行。

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種可選的風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證方法的流程圖，如圖7所示，該方法包括如下步驟：

步驟S101，通過處理器控制減載裝置在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的塔筒執(zhí)行減載；

步驟S102，通過應(yīng)變測(cè)量電路分別測(cè)量通過減載裝置對(duì)塔筒執(zhí)行減載之前的動(dòng)力應(yīng)變值和通過減載裝置對(duì)塔筒執(zhí)行減載之后的動(dòng)力應(yīng)變值；

步驟S103，通過數(shù)據(jù)采集電路采集應(yīng)變測(cè)量電路測(cè)量的動(dòng)力應(yīng)變值；

步驟S104，通過處理器根據(jù)數(shù)據(jù)采集電路采集到的動(dòng)力應(yīng)變值計(jì)算塔筒的減載前載荷和減載后載荷，并對(duì)減載前載荷和減載后載荷執(zhí)行對(duì)比。

可選地，風(fēng)電機(jī)組塔筒減載驗(yàn)證系統(tǒng)還包括風(fēng)速測(cè)量電路和/或湍流度測(cè)量電路，該方法還可以包括：通過處理器判斷塔筒所處環(huán)境的風(fēng)力參數(shù)在通過減載裝置對(duì)塔筒執(zhí)行減載之前和通過減載裝置對(duì)塔筒執(zhí)行減載之后的變化是否小于預(yù)設(shè)閾值，其中，風(fēng)力參數(shù)包括風(fēng)速和/或湍流度，其中，風(fēng)速為通過風(fēng)速測(cè)量電路測(cè)量得到的，湍流度為通過湍流度測(cè)量電路得到的；其中，如果判斷結(jié)果為是，則通過處理器根據(jù)數(shù)據(jù)采集電路采集到的動(dòng)力應(yīng)變值計(jì)算塔筒的減載前載荷和減載后載荷，并對(duì)減載前載荷和減載后載荷執(zhí)行對(duì)比。

需要說明的是，在附圖的流程圖雖然示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。

上述本申請(qǐng)實(shí)施例的順序不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

在本申請(qǐng)的上述實(shí)施例中，對(duì)各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實(shí)施例的相關(guān)描述。在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的技術(shù)內(nèi)容，可通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。

以上所述僅是本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請(qǐng)?jiān)淼那疤嵯拢€可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。