一种叶片质量不平衡识别方法、装置及风电机组与流程

1.本发明涉及风力发电技术领域，具体而言，涉及一种叶片质量不平衡识别方法、装置及风电机组。


背景技术：

2.风电机组若因叶片出厂配重出错，将导致三个叶片质量不平衡，进而使得风电机组在运行时容易发生振动。而且，在风电机组完成吊装并开始运行后就难以找出哪只叶片偏重或哪只叶片偏轻，只能动用吊车将叶片拆下来重新更换，或者拆下来返厂重新配重，耗费资源大，耽误工期时间长。


技术实现要素：

3.本发明解决的问题是：如何在风电机组完成吊装的情况下识别出哪只叶片偏重或偏轻。
4.为解决上述问题，本发明提供一种叶片质量不平衡识别方法，其中，风轮的主轴上设有测速码盘，且所述风轮上设有与所述测速码盘相对应的测速传感器，所述测速传感器水平设置，所述叶片质量不平衡的识别方法包括以下步骤：
5.在所述测速码盘上指定目标码盘孔并调节所述目标码盘孔的大小，将风电机组的任意一个叶片指定为目标叶片，并使所述目标叶片旋转至竖直向下位置时与所述目标码盘孔所在的径向之间在垂直于所述主轴的竖直面上的夹角为标定角度；
6.获取所述主轴的转速；
7.根据获取的所述主轴的转速判断所述目标叶片的质量是否偏重或偏轻。
8.可选地，所述在所述测速码盘上指定目标码盘孔并调节所述目标码盘孔的大小，将风电机组的任意一个叶片指定为目标叶片，并使所述目标叶片旋转至竖直向下位置时与所述目标码盘孔所在的径向之间在垂直于所述主轴的竖直面上的夹角为标定角度之前，还包括：
9.根据所述主轴的转速判断风电机组的叶片质量是否不平衡。
10.可选地，所述根据所述主轴的转速判断风电机组的叶片质量是否不平衡包括：
11.根据所述主轴的转速绘制所述主轴的转速随时间变化的转速变化趋势曲线；
12.判断所述转速变化趋势曲线是呈正弦波变化还是呈水平线变化；
13.若所述转速变化趋势曲线呈正弦波变化，则判定所述风电机组的叶片质量不平衡；若所述转速变化趋势曲线呈水平线变化，则判定所述风电机组的叶片质量平衡。
14.可选地，所述标定角度为90
°
，或者，在所述调节所述目标码盘孔的大小中，通过在所述目标码盘孔处设置金属片来调节所述目标码盘孔的大小。
15.可选地，所述标定角度为90
°
；
16.所述根据获取的所述主轴的转速判断所述目标叶片的质量是否偏重或偏轻包括：
17.根据获取的所述主轴的转速绘制所述主轴的转速随时间变化的转速变化趋势曲
线；
18.判断转速的最大跳变量是位于绘制的所述转速变化趋势曲线的波峰、波谷还是其他位置处；
19.若转速的最大跳变量位于绘制的所述转速变化趋势曲线的其他位置处，则重新在所述测速码盘上指定所述目标码盘孔并调节所述目标码盘孔的大小，将所述风电机组的下一个叶片指定为所述目标叶片，同时跳转至所述获取所述主轴的转速这一步骤；
20.若转速的最大跳变量位于绘制的所述转速变化趋势曲线的波峰处，则判定所述目标叶片的质量偏重；
21.若转速的最大跳变量位于绘制的所述转速变化趋势曲线的波谷处，则判定所述目标叶片的质量偏轻。
22.可选地，所述若转速的最大跳变量位于绘制的所述转速变化趋势曲线的波峰处，则判定所述目标叶片的质量偏重以及所述若转速的最大跳变量位于绘制的所述转速变化趋势曲线的波谷处，则判定所述目标叶片的质量偏轻之后，还包括：
23.将所述目标码盘孔的大小恢复至调节前的大小，并调节所述测速码盘上与所述目标码盘孔位于同一径向上的码盘孔的大小，同时跳转至所述获取所述主轴的转速这一步骤。
24.可选地，所述根据获取的所述主轴的转速判断所述目标叶片的质量是否偏重或偏轻之后，还包括：
25.当所述目标叶片的质量偏重或偏轻时，调整所述目标叶片或其他叶片的配重，直至所述风电机组的叶片质量达到平衡。
26.可选地，所述调整所述目标叶片或其他叶片的配重，直至所述风电机组的叶片质量达到平衡包括：
27.当所述目标叶片的质量偏重时，减少所述目标叶片的配重或者增加其他叶片的配重，当所述目标叶片的质量偏轻时，增大所述目标叶片的配重或者减少其他叶片的配重；
28.再次获取所述主轴的转速；
29.根据再次获取的所述主轴的转速再次绘制所述主轴的转速随时间变化的转速变化趋势曲线；
30.判断再次绘制的所述转速变化趋势曲线是否呈水平直线变化；
31.若再次绘制的所述转速变化趋势曲线呈水平直线变化，则判定所述风电机组的叶片质量达到平衡。
32.本发明还提供一种叶片质量不平衡识别装置，包括：
33.调节模块，用于在测速码盘上指定目标码盘孔并调节所述目标码盘孔的大小，将风电机组的任意一个叶片指定为目标叶片，并使所述目标叶片旋转至竖直向下位置时与所述目标码盘孔所在的径向之间在垂直于主轴的竖直面上的夹角为标定角度；
34.获取模块，用于获取所述主轴的转速；
35.判断模块，用于根据获取的所述主轴的转速判断所述目标叶片的质量是否偏重或偏轻。
36.本发明还提供一种风电机组，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上述任一所述的叶片质量不平
衡识别方法。
37.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过在测速码盘上指定目标码盘孔并调节目标码盘孔的大小，同时将风电机组的任意一个叶片指定为目标叶片，并使目标叶片旋转至竖直向下位置时与目标码盘孔所在的径向之间在垂直于主轴的竖直面上的夹角为标定角度，然后获取主轴的转速，最后根据获取的主轴的转速来判断目标叶片的质量是否偏重或偏轻，从而在风电机组的叶片质量不平衡时识别出哪只叶片偏重或偏轻。不仅操作简单，而且直接利用风电机组本身的测量装置，无需再次布置传感器或其他检测设备，也不需要再次拆卸叶片进行返厂称重和配重，从而可以在叶片完成吊装后也能够对叶片质量是否平衡进行判断和识别，有效地降低了风电机组的生产成本和维护成本，并且缩短了风电机组的工期；同时，在识别出哪只叶片偏重或偏轻后便于工作人员对该叶片或其他叶片的配重进行调整，从而有针对性地调节采取措施，效率更高。
附图说明
38.图1为本发明实施例中叶片质量不平衡识别方法的流程图；
39.图2为本发明实施例中叶片质量不平衡识别方法另一情况的流程图；
40.图3为本发明实施例中风电机组的垂直叶片与金属片之间呈90
°
夹角时的结构示意图；
41.图4为本发明实施例中风电机组的叶片质量平衡且主轴测速码盘的码盘孔的大小未改变时主轴的转速变化趋势曲线示意图；
42.图5为本发明实施例中风电机组的叶片质量不平衡且主轴测速码盘的码盘孔的大小未改变时主轴的转速变化趋势曲线示意图；
43.图6为本发明实施例中风电机组的叶片质量平衡且主轴测速码盘的码盘孔的大小改变后主轴的转速变化趋势曲线示意图；
44.图7为本发明实施例中风电机组的叶片质量不平衡且主轴测速码盘的码盘孔的大小改变后主轴的转速变化趋势曲线示意图；
45.图8为本发明实施例中叶片质量不平衡识别装置的结构框图。
46.附图标记说明：
47.1、测速码盘；2、测速传感器；3、金属片；4、叶片；10、调节模块；20、获取模块；30、判断模块。
具体实施方式
48.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
49.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
50.结合图1和图3所示，本发明实施例提供一种叶片质量不平衡识别方法，其中，风轮的主轴上设有测速码盘1，且风轮上设有与测速码盘1相对应的测速传感器2，测速传感器2
水平设置，包括以下步骤：
51.步骤s200、在测速码盘1上指定目标码盘孔并调节目标码盘孔的大小，将风电机组的任意一个叶片4指定为目标叶片，并使目标叶片旋转至竖直向下位置时与目标码盘孔所在的径向之间在垂直于主轴的竖直面上的夹角为标定角度；
52.步骤s300、获取主轴的转速；
53.步骤s400、根据获取的主轴的转速判断目标叶片的质量是否偏重或偏轻。
54.风电机组的风轮主要包括主轴和叶片4。当风电机组的叶片质量平衡时，在风轮匀速旋转过程中，叶片4从竖直向下的位置旋转至竖直向上的位置处，以及从竖直向上的位置旋转至竖直向下的位置的过程中，主轴的转速几乎相同，即使转速有波动也是较小的波动，使得主轴的转速基本稳定在某一固定数值附近；而当风电机组的叶片质量不平衡时，在风轮匀速旋转过程中，由于偏心作用，导致主轴的转速受叶片4的重力影响，使得质量偏重的叶片4(即目标叶片)旋转至竖直向下的位置处时，主轴的转速最大，质量偏重的叶片4旋转至竖直向上的位置处时，主轴的转速最小，从而使得主轴的转速波动较大。基于此，本实施例在测量主轴的转速时，通常采用测速传感器2和测速码盘1来实现，其中，测速传感器2通常为接近开关。具体地，如图3所示，测速码盘1套设在主轴上，测速传感器2位于测速码盘1附近并水平设置，即某一个叶片4旋转至竖直位置时，测速传感器2与该叶片4的叶根之间的连线与该叶片4在垂直于主轴的竖直面上互相垂直。这样，目标码盘孔经过测速传感器2时，目标码盘孔所在的径向与目标叶片之间在垂直于主轴的竖直面上形成标定角度，其中，目标码盘孔所在的径向指的是在圆形的测速码盘上，经过目标码盘孔的直径所在的方向，也是目标码盘孔与目标叶片的叶根之间的连线所在的方向，故也可以说目标码盘孔所在的径向与目标叶片的叶根之间的连线与目标叶片在垂直于主轴的竖直面上形成标定夹角。由于目标码盘孔的大小与其他码盘孔的大小不同，从而使得目标码盘孔经过测速传感器2时，测速传感器2检测到不一样的衰减信号，进而使得检测到的主轴转速在此时出现最大跳变量，从而实现根据主轴的转速判断目标叶片是否偏重或偏轻，进而达到识别出风电机组的哪只叶片4偏重或偏轻的目的。
55.本实施例中，首先通过在测速码盘1上指定目标码盘孔并调节目标码盘孔的大小，同时将风电机组的任意一个叶片4指定为目标叶片，并使目标叶片旋转至竖直向下位置时与目标码盘孔所在的径向之间在垂直于主轴的竖直面上的夹角为标定角度，然后重新获取主轴的转速，最后根据重新获取的主轴的转速来判断目标叶片的质量是否偏重或偏轻，从而在风电机组的叶片质量不平衡时识别出哪只叶片4偏重或偏轻。不仅操作简单，而且直接利用风电机组本身的测量装置，无需再次布置传感器或其他检测设备，也不需要再次拆卸叶片4进行返厂称重和配重，从而可以在叶片4完成吊装后也能够对叶片质量是否平衡进行判断和识别，有效地降低了风电机组的生产成本和维护成本，并且缩短了风电机组的工期；同时，在识别出哪只叶片4偏重或偏轻后便于工作人员对该叶片4或其他叶片4的配重进行调整，从而有针对性性地调节采取措施，效率更高。
56.进一步地，在调节目标码盘孔的大小时，通常是将目标码盘孔变小，同时还要保证变小后的目标码盘孔的直径大于测速传感器2的直径。如此，变小后的目标码盘孔经过测速传感器2时才会产生振荡衰减，且产生的衰减信号与经过其他正常码盘孔时产生的振荡衰减不同，从而在测得的主轴转速上产生区别，便于根据主轴的转速来判断风电机组的叶片
质量是否不平衡以及目标叶片是否偏重或偏轻。
57.可选地，步骤s200之前还包括：
58.步骤s100、根据主轴的转速判断风电机组的叶片质量是否不平衡，若是，则进入步骤s200。
59.由于当风电机组的叶片质量平衡时，在风轮匀速旋转过程中，叶片4从竖直向下的位置旋转至竖直向上的位置处，以及从竖直向上的位置旋转至竖直向下的位置的过程中，主轴的转速几乎相同，即使转速有波动也是较小的波动，使得主轴的转速基本稳定在某一固定数值附近；而当风电机组的叶片质量不平衡时，如前所述，主轴的转速波动较大，从而可以根据主轴的转速来判断风电机组的叶片质量是否不平衡。
60.可选地，步骤s100包括以下步骤：
61.根据主轴的转速绘制主轴的转速随时间变化的转速变化趋势曲线；
62.判断转速变化趋势曲线是呈正弦波变化还是呈水平线变化；
63.若转速变化趋势曲线呈正弦波变化，则判定风电机组的叶片质量不平衡；若转速变化趋势曲线呈水平线变化，则判定风电机组的叶片质量平衡。
64.本实施例中，风电机组的叶片质量平衡时，在风轮匀速旋转过程中，主轴的转速随时间变化的转速变化趋势曲线大致呈一条水平线，如图4所示，图中的纵向表示主轴的转速，横向表示时间；而风电机组的叶片质量不平衡时，由于偏心作用，使得主轴的转速受到叶片重力的影响，进而使得主轴的转速随时间变化的转速变化趋势曲线大致呈正弦波状，如图5所示。如此，通过分析主轴的转速变化趋势曲线是呈正弦波变化还是呈水平线变化以实现对风电机组的叶片质量是否存在不平衡进行准确且直观地判断，逻辑简单，操作方便。
65.可选地，在步骤s200中，通过在目标码盘孔处设置金属片3来调节目标码盘孔的大小。
66.如图6和图7所示，无论风电机组的叶片质量平衡或者不平衡，当改变测速码盘1上某个码盘孔的大小且该码盘孔经过测速传感器2时，测速传感器2都能检测到不同于其他正常码盘孔经过测速传感器2时的衰减信号，即测得的主轴转速都会出现明显的跳变量，且此时的转速的跳变量也是最大的。但由于电机组的叶片质量平衡或者不平衡时，主轴的转速变化趋势曲线存在差异，使得转速的最大跳变量在转速变化趋势曲线上的位置存在区别，从而可以在改变目标码盘孔的大小后，根据主轴的转速判断目标叶片是否偏重或偏轻。而目标码盘孔的大小可以通过改制测速码盘2，使得测速码盘2的每个码盘孔的大小能够根据使用需求进行自动调节，但这样会增加改制成本。目标码盘孔的大小也可以通过在目标码盘孔处设置磁性材质的构件，比如金属片3来改变目标码盘孔的大小，并在使用完毕后拆除金属片3。本实施例中优选通过在目标码盘孔处设置金属片3来调节目标码盘孔的大小，从而无需对测速码盘2的自身结构进行改变，进而节省了改制成本，而且容易实现。
67.可选地，标定角度为90
°
。
68.本实施例中，将目标码盘孔所在的径向与目标叶片之间在垂直于主轴的竖直面上的夹角设置为90
°
，使得在目标码盘孔经过测速传感器2时，目标叶片正好旋转至竖直向下位置。此时，若目标叶片的质量偏重，则测得的主轴的转速最大，同时，由于目标码盘孔的大小被改变，测速传感器2会检测到一个明显的跳变量，也就是说主轴转速的最大跳变量出现在主轴转速上升趋势达到最大时，即出现在主轴的转速变化趋势曲线的波峰处。同理，此时
若目标叶片的质量偏轻，则主轴转速的最大跳变量出现在主轴转速下降趋势达到最大时，即出现在主轴的转速变化趋势曲线的波谷处。此时，若目标叶片的质量既不偏重也不偏轻，则主轴转速的最大跳变量不会出现在主轴转速上升趋势达到最大或主轴转速下降趋势达到最大处，而是出现在主轴的转速变化趋势曲线上除波峰和波谷以外的其他位置处。当标定角度为30
°
、45
°
或60
°
等特殊相位角时，若目标叶片的质量偏重，目标码盘孔经过测速传感器2时，测速传感器2会检测到一个明显的跳变量，但此时目标叶片还没有旋转至竖直向下位置处，即转速的最大跳变量不在转速变化趋势曲线的波峰处，此时需要根据目标码盘孔所在的径向与目标叶片之间的标定相位角经过一定的换算和分析才能判断出目标叶片是偏重、偏轻或正常，判断过程不够直观且较为复杂。故本实施例将标定角度设置为90
°
，从而能够更加直观地根据主轴的转速判断目标叶片是否偏重或偏轻。
69.可选地，结合图1和图2所示，步骤s400包括以下步骤：
70.步骤s410、根据获取的主轴的转速绘制主轴的转速随时间变化的转速变化趋势曲线；
71.步骤s420、判断转速的最大跳变量是位于绘制的转速变化趋势曲线的波峰、波谷还是其他位置处；
72.步骤s430、若转速的最大跳变量位于绘制的转速变化趋势曲线的其他位置处，则重新在测速码盘1上指定目标码盘孔并调节目标码盘孔的大小，将风电机组的下一个叶片4指定为目标叶片，同时跳转至步骤s300；
73.步骤s440、若转速的最大跳变量位于绘制的转速变化趋势曲线的波峰处，则判定目标叶片的质量偏重；
74.步骤s450、若转速的最大跳变量位于绘制的转速变化趋势曲线的波谷处，则判定目标叶片的质量偏轻。
75.本实施例中，在目标码盘孔所在的径向与目标叶片之间在垂直于主轴的竖直面上的夹角为90
°
的基础上，经过步骤s410至步骤s450，以实现根据主轴的转速识别出目标叶片的质量是否偏重或偏轻或正常。
76.可选地，结合图1和图2所示，步骤s440和步骤s450之后还包括：
77.步骤s460、将目标码盘孔的大小恢复至调节前的大小，并调节测速码盘1上与目标码盘孔位于同一径向上的码盘孔的大小，同时跳转至步骤s300。
78.本实施例中，在判断出目标叶片的质量偏重或偏轻时，可以通过改变与目标码盘孔相反方向的码盘孔大小，并再次测量主轴的转速，此时测得的数据会出现相位相反。以目标叶片的质量偏重为例，与原来目标码盘孔相反方向的码盘孔改变大小后经过测速传感器2时，目标叶片旋转至竖直向上位置处，此时测得的转速的最大跳变量出现在转速变化趋势曲线的波谷处。如此，可以验证步骤s440和步骤s450中的判断是否准确，从而进一步提高了判断的准确性。
79.可选地，结合图1和图2所示，步骤s400之后还包括：
80.步骤s500、当目标叶片的质量偏重或偏轻时，调整目标叶片或其他叶片的配重，直至风电机组的叶片质量达到平衡。
81.本实施例中，在判断出风电机组的哪只叶片4偏重或偏轻后，可以多次尝试减少该叶片4的配重或增加其他叶片4的配重，并再经过步骤s300和步骤s400来逐步调整风电机组
的叶片质量，直至叶片质量达到平衡，以消除风电机组因叶片质量不平衡产生的左右振动的情况。
82.可选地，步骤s500包括以下步骤：
83.当目标叶片的质量偏重时，减少目标叶片的配重或者增加其他叶片的配重，当目标叶片的质量偏轻时，增大目标叶片的配重或者减少其他叶片的配重；
84.再次获取主轴的转速；
85.根据再次获取的主轴的转速再次绘制主轴的转速随时间变化的转速变化趋势曲线；
86.判断再次绘制的转速变化趋势曲线是否呈水平线变化；
87.若再次绘制的转速变化趋势曲线呈水平直线变化，则判定风电机组的叶片质量达到平衡。
88.本实施例中，在判断出风电机组的哪只叶片4偏重或偏轻后，通过多次调整目标叶片的配重或者其他叶片的配重，并在每次调整后再次测量主轴的转速，同时绘制转速变化趋势曲线，直至测得的主轴转速所对应的转速变化趋势曲线大致呈水平线状时，即可判定风电机组的叶片质量达到平衡。
89.结合图8所示，本发明另一实施例提供一种叶片质量不平衡识别装置，包括：
90.调节模块10，用于在测速码盘1上指定目标码盘孔并调节目标码盘孔的大小，将风电机组的任意一个叶片4指定为目标叶片，并使目标码盘孔与目标叶片所在的径向之间在垂直于主轴的竖直面上的夹角为标定角度；
91.获取模块20,用于获取主轴的转速；
92.判断模块30,用于根据获取的主轴的转速判断目标叶片的质量是否偏重或偏轻。
93.本实施例中，通过调节模块10在测速码盘1上指定目标码盘孔并调节目标码盘孔的大小，同时将风电机组的任意一个叶片4指定为目标叶片，并使目标叶片旋转至竖直向下位置时与目标码盘孔所在的径向之间在垂直于主轴的竖直面上的夹角为标定角度，然后通过获取模块20获取主轴的转速，最后通过判断模块30根据获取的主轴的转速来判断目标叶片的质量是否偏重或偏轻，从而在风电机组的叶片质量不平衡时识别出哪只叶片4偏重或偏轻。不仅操作简单，而且直接利用风电机组本身的测量装置，无需再次布置传感器或其他检测设备，也不需要再次拆卸叶片4进行返厂称重和配重，从而可以在叶片4完成吊装后也能够对叶片质量是否平衡进行判断和识别，有效地降低了风电机组的生产成本和维护成本，并且缩短了风电机组的工期；同时，在识别出哪只叶片4偏重或偏轻后便于工作人员对该叶片4或其他叶片4的配重进行调整，从而有针对性性地调节采取措施，效率更高。
94.本发明又一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如上述所述的叶片质量不平衡识别方法。
95.本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本发明实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
96.这样执行叶片质量不平衡识别方法，不仅操作简单，而且直接利用风电机组本身的测量装置，无需再次布置传感器或其他检测设备，也不需要再次拆卸叶片4进行返厂称重和配重，从而可以在叶片4完成吊装后也能够对叶片质量是否平衡进行判断和识别，有效地降低了风电机组的生产成本和维护成本，并且缩短了风电机组的工期；同时，在识别出哪只叶片4偏重或偏轻后便于工作人员对该叶片4或其他叶片4的配重进行调整，从而有针对性性地调节采取措施，效率更高。
97.本发明还一实施例提供一种风电机组，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上述所述的叶片质量不平衡识别方法。
98.本实施例中的风电机组包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质、处理器、塔筒、机舱和风轮，风轮包括主轴和叶片4，测速码盘1套设在主轴上，测速传感器2位于测速码盘1附近并水平设置。由于本实施例中的风电机组与上述实施例中的叶片质量不平衡识别方法相对于现有技术的有益效果相同，此处不再赘述。
99.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。