氣動平衡調節(jié)方法、氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)及風力發(fā)電機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)，包括第一應變片、第二應變片、第三應變片、數(shù)據(jù)處理單元及控制單元，數(shù)據(jù)處理單元分別與第一應變片、第二應變片、第三應變片、控制單元電連接；第一應變片用于檢測第一葉片的應力；第二應變片用于檢測第二葉片的應力；第三應變片用于檢測第三葉片的應力；數(shù)據(jù)處理單元用于將第一應變片、第二應變片及第三應變片反饋的數(shù)據(jù)進行處理并比對，控制單元根據(jù)比對結果控制變槳機構動作。通過上述的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)，風力發(fā)電機可以根據(jù)實際受力狀況實時調整葉片的變槳角，進而使三個葉片達到氣動平衡的狀態(tài)。另外，本發(fā)明還公開了一種氣動平衡調節(jié)方法及風力發(fā)電機。
【專利說明】
氣動平衡調節(jié)方法、氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)及風力發(fā)電機
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術，具體涉及一種氣動平衡調節(jié)方法、氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)及風力發(fā)電機。
【背景技術】
[0002]隨著傳統(tǒng)石化能源的日益枯竭及環(huán)保的日漸嚴苛，風力發(fā)電成為了能源來源的重要途徑之一。風力發(fā)電機是風力發(fā)電的主要設備，它通常包括塔筒、機艙(也稱塔頭)及風輪三個重要部分，機艙設置于塔筒頂部，機艙內設置有傳動部件、發(fā)電機及控制元件等部件，風輪包括輪轂、變槳機構、導流罩及三個葉片，變槳機構設置在輪轂內，葉片的根部與變槳機構連接，輪轂與傳動部件連接，傳動部件與發(fā)電機的輸入軸連接;作業(yè)時，風力驅使輪轂轉動，傳動部件將輪轂輸入的旋轉運動進行增速降扭后傳遞給發(fā)電機，發(fā)電機將動能轉化為電能并通過電路輸出至電網(wǎng)。
[0003]由于在制造過程中難以確定三個葉片的位置是否都安裝正確，導致容易出現(xiàn)三個葉片的受力不均衡的問題，最終提高了風力發(fā)電機的維護成本。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提出一種用于風力發(fā)電機的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)，利用氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)可以根據(jù)實際情況調節(jié)葉片的角度，進而保證三個葉片受力相對均衡。在此基礎上，本發(fā)明還提出一種具有該氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)的風力發(fā)電機。另外，本發(fā)明還提出一種用于風力發(fā)電機的氣動平衡調節(jié)方法。
[0005]作為第一方面，本發(fā)明提出一種用于風力發(fā)電機的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)；該氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)包括第一應變片、第二應變片、第三應變片、數(shù)據(jù)處理單元及控制單元，所述數(shù)據(jù)處理單元分別與第一應變片、第二應變片、第三應變片、控制單元電連接;所述第一應變片布置在第一葉片的根部，用于檢測第一葉片的應力;所述第二應變片布置在第二葉片的根部，用于檢測第二葉片的應力;所述第三應變片布置在第三葉片的根部，用于檢測第三葉片的應力;所述數(shù)據(jù)處理單元用于將第一應變片、第二應變片及第三應變片反饋的數(shù)據(jù)進行處理并比對，所述控制單元根據(jù)比對結果控制變槳機構動作。
[0006]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)處理過程包括:將第一應變片采集的應力轉化為第一等效應力，將第二應變片采集的應力轉化為第二等效應力，將第三應變片采集的應力轉化為第三等效應力，并計算出第一等效應力、第二等效應力及第三等效應力的平均值。
[0007]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理單元將第一等效應力、第二等效應力、第三等效應力分別與平均值進行比對，當某等效應力大于第一預定值時，所述變槳機構驅使與該等效應力對應的葉片減小變槳角；當某等效應力小于第二預定值時，所述變槳機構驅使與該等效應力對應的葉片增大變槳角，其中，第二預定值<平均值<第一預定值。
[0008]優(yōu)選地，所述第一預定值為平均值的1.1倍，所述第二預定值為平均值的0.9倍。
[0009]作為第二方面，本發(fā)明提出一種風力發(fā)電機;該風力發(fā)電機包括塔筒、機艙、風輪及上述任意一項的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明提出的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)包括第一應變片、第二應變片、第三應變片、數(shù)據(jù)處理單元及控制單元，所述數(shù)據(jù)處理單元分別與第一應變片、第二應變片、第三應變片、控制單元電連接;所述第一應變片布置在第一葉片的根部，用于檢測第一葉片的應力;所述第二應變片布置在第二葉片的根部，用于檢測第二葉片的應力;所述第三應變片布置在第三葉片的根部，用于檢測第三葉片的應力;所述數(shù)據(jù)處理單元用于將第一應變片、第二應變片及第三應變片反饋的數(shù)據(jù)進行處理并比對，所述控制單元根據(jù)比對結果控制變槳機構動作。工作時，三個應變片可以實時采集各個葉片根部的受力，數(shù)據(jù)處理單元按預定周期將應變片反饋的應力數(shù)據(jù)轉換為等效應力，然后將三個等效應力與它們的平均值進行對比，如果三個葉片的等效應力均在合理的范圍內，則說明三個葉片基本上達到了氣動平衡的狀態(tài);如果某個等效應力超出合理的范圍，則說明存在氣動不平衡的問題，此時，控制單元控制變槳機構動作，變槳機構將與該等效應力相對應的葉片的變槳角調小或調大，使得該等效應力達到合理的范圍之內。
[0011]通過上述的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)，風力發(fā)電機可以根據(jù)實際受力狀況實時調整葉片的變槳角，進而使三個葉片達到氣動平衡的狀態(tài);最終，改善風力發(fā)電機的受力狀況，降低風力發(fā)電機的維護成本并延長使用壽命。
[0012]作為第三方面，本發(fā)明提出一種用于風力發(fā)電機的氣動平衡調節(jié)方法，該氣動平衡調節(jié)方法包括以下步驟:
[0013]S1:檢測各個葉片的根部的應力；
[0014]S2:將各個葉片根部的應力轉化為等效應力，并計算出所有等效應力的平均值；
[0015]S3:將各個等效應力與平均值進行比對；
[0016]S4:當某等效應力大于第一預定值時，使與該等效應力對應的葉片減小變槳角；當某等效應力小于第二預定值時，使與該等效應力對應的葉片增大變槳角，其中，第二預定值<平均值 < 第一預定值。
[0017]優(yōu)選地，所述第一預定值為平均值的1.1倍，所述第二預定值為平均值的0.9倍。
[0018]與上述的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)相似，該氣動平衡調節(jié)方法可以根據(jù)實際受力狀況實時調整葉片的變槳角，進而使三個葉片達到氣動平衡的狀態(tài);最終，改善風力發(fā)電機的受力狀況，降低風力發(fā)電機的維護成本并延長使用壽命。
【附圖說明】
[0019]構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0020]圖1為本發(fā)明具體實施例提供的風力發(fā)電機的風輪的結構簡圖；
[0021 ]圖2為本發(fā)明具體實施例提供的葉片的局部結構視圖；
[0022]圖3為本發(fā)明具體實施例提供的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)的工作流程圖。
[0023]附圖標記說明:
[0024]I一輪轂2—第一葉片3—第二葉片4一第三葉片
[0025]5一第一檢測片6—第二檢測片
【具體實施方式】
[0026]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0027]通常，風力發(fā)電機包括塔筒、機艙及風輪三個重要部分，機艙設置于塔筒頂部，機艙內設置有傳動部件、發(fā)電機及控制元件等部件，風輪包括輪轂1、變槳機構、導流罩及三個葉片，變槳機構設置在輪轂I內，葉片的根部與變槳機構連接，輪轂I與傳動部件連接，傳動部件與發(fā)電機的輸入軸連接;作業(yè)時，風力驅使輪轂I轉動，傳動部件將輪轂I輸入的旋轉運動進行增速降扭后傳遞給發(fā)電機，發(fā)電機將動能轉化為電能并通過電路輸出至電網(wǎng)。
[0028]為了解決葉片的氣動平衡問題，本發(fā)明具體實施例提出了一種氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)，該氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)包括第一應變片、第二應變片、第三應變片、數(shù)據(jù)處理單元及控制單元，數(shù)據(jù)處理單元分別與第一應變片、第二應變片、第三應變片、控制單元電連接;如圖1所示，第一葉片2、第二葉片3及第三葉片4以輪轂I為中心均勻布置，為了檢測葉片的應力，如圖2所示，在每個葉片的根部即靠近葉片與輪轂I連接的部位布置有應變片，每個應變片包括周向布置的第一檢測片5和軸向布置的第二檢測片6，具體布置方式為:第一應變片布置在第一葉片2的根部，用于檢測第一葉片2的應力；第二應變片布置在第二葉片3的根部，用于檢測第二葉片3的應力;第三應變片布置在第三葉片4的根部，用于檢測第三葉片4的應力；數(shù)據(jù)處理單元用于將第一應變片、第二應變片及第三應變片反饋的數(shù)據(jù)進行處理并比對，控制單元根據(jù)比對結果控制變槳機構動作。
[0029]如圖3所示，作業(yè)時，葉片在風力驅使下轉動，各個應變片將檢測到的應力反饋給數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元將第一應變片采集的應力轉化為第一等效應力，將第二應變片采集的應力轉化為第二等效應力，將第三應變片采集的應力轉化為第三等效應力，并計算出第一等效應力、第二等效應力及第三等效應力的平均值;然后，數(shù)據(jù)處理單元將第一等效應力、第二等效應力、第三等效應力分別與平均值進行比對。
[0030]如果三個葉片的等效應力均在合理的范圍內，則說明三個葉片基本上達到了氣動平衡的狀態(tài)。如果某個等效應力超出合理的范圍，則說明存在氣動不平衡的問題，此時，控制單元控制變槳機構動作，變槳機構將與該等效應力相對應的葉片的變槳角調小或調大，使得該等效應力達到合理的范圍之內；具體地，當某等效應力大于第一預定值時，變槳機構驅使與該等效應力對應的葉片減小變槳角；當某等效應力小于第二預定值時，變槳機構驅使與該等效應力對應的葉片增大變槳角，其中，第二預定值<平均值<第一預定值。實際應用時，第一預定值和第二預定值可以根據(jù)平均值進行調整，比如:第一預定值為平均值的
1.1倍，第二預定值為平均值的0.9倍，即等效應力值在平均值的0.9倍至1.1倍之間是合理的，超出這個范圍即可認定為存在氣動不平衡問題。
[0031]在此基礎上，本發(fā)明具體實施例還提出一種風力發(fā)電機;該風力發(fā)電機包括塔筒、機艙、風輪及上述的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)。通過上述的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)，風力發(fā)電機可以根據(jù)實際受力狀況實時調整葉片的變槳角，進而使三個葉片達到氣動平衡的狀態(tài);最終，改善風力發(fā)電機的受力狀況，降低風力發(fā)電機的維護成本并延長使用壽命。
[0032]另外，本發(fā)明具體實施例還提出一種用于風力發(fā)電機的氣動平衡調節(jié)方法，該氣動平衡調節(jié)方法包括以下步驟:
[0033]S1:檢測各個葉片的根部的應力；
[0034]S2:將各個葉片根部的應力轉化為等效應力，并計算出所有等效應力的平均值；
[0035]S3:將各個等效應力與平均值進行比對；
[0036]S4:當某等效應力大于第一預定值時，使與該等效應力對應的葉片減小變槳角；當某等效應力小于第二預定值時，使與該等效應力對應的葉片增大變槳角，且第一預定值為平均值的1.1倍，第二預定值為平均值的0.9倍。
[0037]該氣動平衡調節(jié)方法可以根據(jù)實際受力狀況實時調整葉片的變槳角，進而使三個葉片達到氣動平衡的狀態(tài);最終，改善風力發(fā)電機的受力狀況，降低風力發(fā)電機的維護成本并延長使用壽命。
[0038]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于風力發(fā)電機的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，包括第一應變片、第二應變片、第三應變片、數(shù)據(jù)處理單元及控制單元，所述數(shù)據(jù)處理單元分別與第一應變片、第二應變片、第三應變片、控制單元電連接;所述第一應變片布置在第一葉片(2)的根部，用于檢測第一葉片(2)的應力;所述第二應變片布置在第二葉片(3)的根部，用于檢測第二葉片(3)的應力;所述第三應變片布置在第三葉片(4)的根部，用于檢測第三葉片(4)的應力;所述數(shù)據(jù)處理單元用于將第一應變片、第二應變片及第三應變片反饋的數(shù)據(jù)進行處理并比對，所述控制單元根據(jù)比對結果控制變槳機構動作。2.根據(jù)權利要求1所述的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)處理過程包括:將第一應變片采集的應力轉化為第一等效應力，將第二應變片采集的應力轉化為第二等效應力，將第三應變片采集的應力轉化為第三等效應力，并計算出第一等效應力、第二等效應力及第三等效應力的平均值。3.根據(jù)權利要求2所述的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元將第一等效應力、第二等效應力、第三等效應力分別與平均值進行比對，當某等效應力大于第一預定值時，所述變槳機構驅使與該等效應力對應的葉片減小變槳角；當某等效應力小于第二預定值時，所述變槳機構驅使與該等效應力對應的葉片增大變槳角，其中，第二預定值<平均值< 第一預定值。4.根據(jù)權利要求3所述的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一預定值為平均值的.1.1倍，所述第二預定值為平均值的0.9倍。5.—種風力發(fā)電機，其特征在于，包括塔筒、機艙、風輪及權利要求1至4任意一項所述的氣動平衡調節(jié)系統(tǒng)。6.—種用于風力發(fā)電機的氣動平衡調節(jié)方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:檢測各個葉片的根部的應力； S2:將各個葉片根部的應力轉化為等效應力，并計算出所有等效應力的平均值； S3:將各個等效應力與平均值進行比對； S4:當某等效應力大于第一預定值時，使與該等效應力對應的葉片減小變槳角；當某等效應力小于第二預定值時，使與該等效應力對應的葉片增大變槳角，其中，第二預定值<平均值 < 第一預定值。7.根據(jù)權利要求6所述的氣動平衡調節(jié)方法，其特征在于，所述第一預定值為平均值的.1.1倍，所述第二預定值為平均值的0.9倍。
【文檔編號】F03D7/04GK105971822SQ201610387159
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】李興, 黃琨, 曹杰
【申請人】三重型能源裝備有限公司, 三一重型能源裝備有限公司