專利名稱：一種風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電領(lǐng)域的風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法及其裝置。
背景技術(shù)：
近年來隨著風力發(fā)電不斷地發(fā)展，風力發(fā)電相關(guān)技術(shù)也在不斷地提高，其中，對風電機組的運行特性進行分析，有助于風電機組參數(shù)的優(yōu)化，以及延長風電機組的壽命。而風力發(fā)電機組葉片氣動特性的不平衡則會影響風電機組的載荷以及壽命，造成風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡的原因主要在于葉片在安裝時的誤差以及風電機組長期運行后葉片發(fā)生的形變。目前在國內(nèi)對于風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法的研究還比較少，尚無可用于檢測風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡的裝置。由此可見，如何能創(chuàng)設(shè)一種風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法及其裝置，實屬當前本領(lǐng)域的重要研發(fā)課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法及其裝置，使其可檢測風力發(fā)電機組葉片氣動的不平衡度和形變度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法，包括以下步驟檢測葉輪的絕對位置，選定每個葉片垂直地面的位置分別進行成像；將葉輪旋轉(zhuǎn)一周作為一個周期存儲所成圖像，并提取圖像線條；對每一周期內(nèi)所成圖像的線條進行重疊，經(jīng)對比分析得到葉片的氣動不平衡度。作為本發(fā)明的一種改進，最后還包括以下步驟與風電機組安裝時第一次檢測的不平衡度對比，分析葉片的形變度。還包括以下步驟根據(jù)分析結(jié)果計算載荷，調(diào)整變槳方案。還包括以下步驟記錄分析結(jié)果，以備下次檢測參考。所述的成像由安裝在風電機組塔筒外部地面上的成像裝置完成。所述的成像裝置為兩個，分別安裝在風電機組塔筒的正下方和斜下方。所述的葉輪位置由風電機組的PLC轉(zhuǎn)子編碼器檢測得到；PC機根據(jù)PLC轉(zhuǎn)子編碼器獲得的葉輪位置，控制成像時間、提取圖像線條、對線條進行對比分析、并得到結(jié)論。此外，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述方法的風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測裝置，包括PC機以及與PC機連接的成像裝置和風電機組PLC轉(zhuǎn)子編碼器。作為進一步改進，所述的成像裝置為兩個，分別安裝在風電機組塔筒的正下方和斜下方。采用這樣的設(shè)計后，本發(fā)明可檢測風力發(fā)電機組葉片氣動的不平衡度和形變度， 相關(guān)分析數(shù)據(jù)可以作為風電機組載荷計算的參考，再結(jié)合相關(guān)方法減小風電機組載荷，從而延長風電機組的壽命。


上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1是本發(fā)明風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法的流程示意圖。圖2是本發(fā)明風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測裝置的組成示意圖。圖3是本發(fā)明風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測裝置的成像裝置安裝位置示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1所示，本發(fā)明一種風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法，主要包括圖像讀取、線條提取和對比分析步驟。其中，圖像讀取，是先檢測葉輪的絕對位置，選定每個葉片垂直地面的位置分別進行成像。例如，如果是三葉片風力發(fā)電機組，對第一次葉片成像后，根據(jù)轉(zhuǎn)子編碼器的信號順延120度后進行第二次葉片成像，之后再根據(jù)轉(zhuǎn)子編碼器的信號順延120度進行第三次葉片成像；同理，兩葉片風力發(fā)電機組兩次成像時間相隔180度，成像時刻均可由PC控制。之后，將所成圖像進行周期儲存，以葉輪旋轉(zhuǎn)一周作為一個周期，以三葉片風電機組為例來說，每個周期中即包含有三個葉片的圖像。之后分別對圖像應(yīng)用圖像處理和分析方法自動檢測和提取圖像上的線性特征。最后，在葉片線性特征提取后進行重疊對比，分析每一周期內(nèi)所成圖像的線條重疊度，結(jié)合風電機組其它參數(shù)進行分析，得出風力發(fā)電機組葉片的氣動不平衡度。除了在風電機組新安裝時對葉片的啟動不平衡度進行上述檢測外，在使用過程中也可進行上述檢測，并將分析得出的結(jié)論與新安裝時第一次檢測的不平衡度對比，就可以分析得到葉片的形變度。上述檢測結(jié)果均可保留記錄，以備作為下次檢測的參考。本發(fā)明不平衡度和形變度的對比分析和判定可采用以下方案完成對圖像提取線性特征后，將圖形不動點的中心點(選取葉片根部特征點設(shè)為不動點，不動點不只是一個點，將不動點的幾何中心設(shè)為中心點)至葉尖點用直線連接起來；以三只葉片的風電機組為例，之后將三只葉片不動點重合起來，這樣就會有三條直線(每只葉片不動點的中心點至葉尖點的連線)，以其中的中間那條直線為標準，其它兩條直線與中間那條直線所成的角度就是不平衡度，求出三只葉片多次周期對比的不平衡度平均值，即可得出結(jié)論。此外，根據(jù)上述步驟分析得到的不平衡度和形變度數(shù)據(jù)，重新進行載荷計算，并與變槳系統(tǒng)相結(jié)合，調(diào)整變槳方案，減小風電機組的載荷，如果風電機組采用獨立變槳系統(tǒng)， 調(diào)整效果會更佳。請配合參閱圖2所示，本發(fā)明風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測裝置，主要包括 PC機以及與PC機連接的成像裝置和風電機組PLC轉(zhuǎn)子編碼器。其中，成像裝置可以安裝在風電機組塔筒外部地面上，成像裝置的安裝與后期圖形采集有著密切的關(guān)系，請配合參閱圖3所示，本發(fā)明的成像裝置1優(yōu)選為兩個，分別安裝在風機塔筒2的正下方和斜下方，兩種成像同時進行，所采集的數(shù)據(jù)分別處理。
本發(fā)明可選用現(xiàn)有的成像裝置，只要滿足以下條件首先，具有較好的像素要求和焦距要求，可以保證100米之內(nèi)的圖像清晰可辨；其次，有遠程通信可控拍攝功能，以便計算機執(zhí)行成像命令。PLC轉(zhuǎn)子編碼器用于檢測葉輪的絕對位置，并通過數(shù)據(jù)線路將位置信號傳送到PC里。PC機根據(jù)PLC轉(zhuǎn)子編碼器獲得的信號，判斷葉輪位置，從而確定成像裝置的成像時間，選定葉片垂直地面的位置進行成像，并將所成圖像進行線性特征提取，之后對線性特征進行對比分析得出風電機組葉片氣動不平衡度結(jié)論。本發(fā)明由軟件和硬件配合搭建，根據(jù)風力發(fā)電機組葉片的特性以及風力發(fā)電機組的旋轉(zhuǎn)特性，用成像裝置對葉片進行成像，得出風電機組葉片圖像，之后利用計算機提取圖像的線性特征。對比葉片的線性特征、結(jié)合其它參數(shù)分析，得出有關(guān)風電機組葉片氣動不平衡度的結(jié)論。本發(fā)明既可以檢測風電機組在安裝后葉片是否平衡，又可以在風電機組運行一定時間后檢測風電機組葉片是否發(fā)生形變，還可以作為風電機組載荷計算的參考。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法，其特征在于包括以下步驟 檢測葉輪的絕對位置，選定每個葉片垂直地面的位置分別進行成像；將葉輪旋轉(zhuǎn)一周作為一個周期存儲所成圖像，并提取圖像線條；對每一周期內(nèi)所成圖像的線條進行重疊，經(jīng)對比分析得到葉片的氣動不平衡度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法，其特征在于最后還包括以下步驟與風電機組安裝時第一次檢測的不平衡度對比，分析葉片的形變度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法，其特征在于還包括以下步驟根據(jù)分析結(jié)果計算載荷，調(diào)整變槳方案。
4 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法，其特征在于還包括以下步驟記錄分析結(jié)果，以備下次檢測參考。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法，其特征在于所述的成像由安裝在風電機組塔筒外部地面上的成像裝置完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法，其特征在于所述的成像裝置為兩個，分別安裝在風電機組塔筒的正下方和斜下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法，其特征在于所述的葉輪位置由風電機組的PLC轉(zhuǎn)子編碼器檢測得到；PC機根據(jù)PLC轉(zhuǎn)子編碼器獲得的葉輪位置，控制成像時間、提取圖像線條、對線條進行對比分析、并得到結(jié)論。
8.一種應(yīng)用權(quán)利要求1或2所述方法的風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測裝置，其特征在于包括PC機以及與PC機連接的成像裝置和風電機組PLC轉(zhuǎn)子編碼器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測裝置，其特征在于所述的成像裝置為兩個，分別安裝在風電機組塔筒的正下方和斜下方。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種風力發(fā)電機組葉片氣動不平衡檢測方法及其裝置，該方法包括檢測葉輪的絕對位置，選定每個葉片垂直地面的位置分別進行成像；將葉輪旋轉(zhuǎn)一周作為一個周期存儲所成圖像，并提取圖像線條；對每一周期內(nèi)所成圖像的線條進行重疊，經(jīng)對比分析得到葉片的氣動不平衡度。該裝置包括PC機以及與PC機連接的成像裝置和風電機組PLC轉(zhuǎn)子編碼器。本發(fā)明可檢測風力發(fā)電機組葉片氣動的不平衡度和形變度，相關(guān)分析數(shù)據(jù)可以作為風電機組載荷計算的參考，再結(jié)合相關(guān)方法減小風電機組載荷，從而延長風電機組的壽命。
文檔編號G01M1/16GK102435394SQ20111027076
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者徐佳園, 潘磊, 紀國瑞 申請人:國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司