风力发电机的扭矩标定方法和装置以及风力发电系统与流程

本公开涉及风力发电领域，具体地说，涉及一种风力发电机的扭矩标定方法。

背景技术：

1、风力发电机组在运行过程中，主轴扭矩的测量值通常采用风力发电机组的并网功率结合整体设计损耗反向计算得到，或利用主轴材料系数标定得到，但标定的结果误差大，导致风力发电机机组实际运行扭矩与设计扭矩校准存在困难。

2、中速永磁风力发电机组的齿轮箱输入轴扭矩的准确测量值对于传动链动态效率(齿轮箱+发电机)的准确测量至关重要，对于齿轮箱的传动链动态响应的测量值与计算值校准产生影响。传动链动态损耗是机组功率曲线是否准确的重要影响因素。

技术实现思路

1、本公开意在解决风力发电机组在动态运行过程中主轴扭矩与齿轮箱输入轴扭矩的测量准确性问题。

2、本公开的一方面提供一种风力发电机的扭矩标定方法，在所述风力发电机的传动链的齿轮箱输入轴上设置有多组应变片，所述扭矩标定方法包括：在所述传动链的运行状态下采集所述风力发电机的机舱主轴处的机舱主轴扭矩数据和所述多组应变片感测的应变数据；对所述多组应变片感测的应变数据执行筛选处理；对筛选后的应变数据执行平均值计算并拟合得到相对于所述机舱主轴扭矩数据的传递函数，从而实现风力发电机的扭矩标定。本公开可实现齿轮箱与主轴在动态运行过程中的扭矩测量，为齿轮可靠性试验提供精确的扭矩谱循环曲线，进而改善齿轮箱与主轴可靠性。

3、可选地，在所述传动链的运行状态下采集机舱主轴扭矩数据和多组应变数据的步骤包括：按照所述传动链的转速扭矩曲线加载扭矩；在所述齿轮箱和发电机的冷却系统正常运行的情况下，保持齿轮箱和发电机温度稳定，在多个转速扭矩工况下以预定采样率持续预定时间段采集机舱主轴扭矩数据和多组应变数据。

4、可选地，对所述多组应变数据执行筛选处理的步骤包括：计算所述多组应变数据的平均值和方差，并根据概率分布筛选以去除所述多组应变数据中的不符合概率分布的组。

5、可选地，所述扭矩标定方法还包括：在计算所述多组应变数据的平均值和方差之前，对所述多组应变数据进行特征频率分析，当存在与转速相对应的特征频率时对所述特征频率执行低通滤波。

6、可选地，所述扭矩标定方法还包括：在计算所述多组应变数据的平均值和方差之前，根据不加载扭矩时的多组应变数据初始值消除所述多组应变数据的零点漂移。

7、可选地，所述扭矩标定方法还包括：基于所述传递函数将所述多组应变数据转换为齿轮箱输入轴扭矩数据，并基于所述齿轮箱输入轴扭矩数据计算所述传动链的动态传动效率。

8、本公开的一方面提供一种风力发电机的扭矩标定装置，所述扭矩标定装置包括处理器以及轴向顺序连接的原动机、连接轴和机舱，所述原动机通过倾角支撑装置设置在原动机底座上，所述机舱设置在机舱底座上，并且所述机舱包括所述风力发电机的机舱主轴和传动链的齿轮箱，齿轮箱输入轴上设置有多组应变片，所述处理器执行如上所述的风力发电机的扭矩标定方法。

9、可选地，所述扭矩标定装置包括设置在齿轮箱输入轴的垂直于旋转轴线的两个平行截面上的多组应变片，所述两个平行截面分别包括等间隔成对分布的多个应变片，在直径方向上彼此相对的一对应变片构成一组。

10、可选地，所述风力发电机的机舱主轴处的机舱主轴扭矩数据可通过连接到所述风力发电机的机舱主轴的扭矩传感器采集。

11、本公开的另一方面提供一种风力发电系统，所述风力发电系统包括扭矩标定装置，所述扭矩标定装置包括处理器以及轴向顺序连接的原动机、连接轴和机舱，所述原动机通过倾角支撑装置设置在原动机底座上，所述机舱设置在机舱底座上，并且所述机舱包括所述风力发电机的机舱主轴和传动链的齿轮箱，齿轮箱输入轴上设置有多组应变片，所述处理器执行如上所述的风力发电机的扭矩标定方法。

12、本公开的一方面提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的风力发电机的扭矩标定方法。

13、本公开的一方面提供一种计算机设备，所述计算机设备包括：处理器；存储器，存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的风力发电机的扭矩标定方法。

14、本公开的实施例可解决在风机动态运行过程中传动链的扭矩测量问题，有利于传动链动态损耗测试。精确的设计功率曲线将有助于机组年发电量计算。

技术特征：

1.一种风力发电机的扭矩标定方法，其特征在于，在所述风力发电机的传动链的齿轮箱输入轴上设置有多组应变片，所述扭矩标定方法包括：

2.根据权利要求1所述的扭矩标定方法，其中，在所述传动链的运行状态下采集机舱主轴扭矩数据和多组应变数据的步骤包括：

3.根据权利要求1所述的扭矩标定方法，其中，对所述多组应变数据执行筛选处理的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的扭矩标定方法，其中，所述扭矩标定方法还包括：在计算所述多组应变数据的平均值和方差之前，对所述多组应变数据进行特征频率分析，当存在与转速相对应的特征频率时对所述特征频率执行低通滤波。

5.根据权利要求3所述的扭矩标定方法，其中，所述扭矩标定方法还包括：在计算所述多组应变数据的平均值和方差之前，根据不加载扭矩时的多组应变数据初始值消除所述多组应变数据的零点漂移。

6.根据权利要求1所述的扭矩标定方法，其中，所述扭矩标定方法还包括：基于所述传递函数将所述多组应变数据转换为齿轮箱输入轴扭矩数据，并基于所述齿轮箱输入轴扭矩数据计算所述传动链的动态传动效率。

7.一种风力发电机的扭矩标定装置，其特征在于，所述扭矩标定装置包括处理器以及轴向顺序连接的原动机、连接轴和机舱，

8.根据权利要求7所述的扭矩标定装置，其中，所述扭矩标定装置包括设置在齿轮箱输入轴的垂直于旋转轴线的两个平行截面上的多组应变片，所述两个平行截面分别包括等间隔成对分布的多个应变片，在直径方向上彼此相对的一对应变片构成一组。

9.根据权利要求7所述的扭矩标定装置，其中，所述风力发电机的机舱主轴处的机舱主轴扭矩数据通过连接到所述风力发电机的机舱主轴的扭矩传感器采集。

10.一种风力发电系统，其特征在于，所述风力发电系统包括扭矩标定装置，所述扭矩标定装置包括处理器以及轴向顺序连接的原动机、连接轴和机舱，

11.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机程序在被处理器执行时实现如权利要求1至6中任意一项所述的风力发电机的扭矩标定方法。

12.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括：

技术总结
本公开提供一种风力发电机的扭矩标定方法和装置以及风力发电系统，在所述风力发电机的传动链的齿轮箱输入轴上设置有多组应变片，所述扭矩标定方法包括：在所述传动链的运行状态下采集扭矩传感器感测的机舱主轴扭矩数据和所述多组应变片感测的应变数据；对所述多组应变片感测的应变数据执行筛选处理；对筛选后的应变数据执行平均值计算并拟合得到相对于所述机舱主轴扭矩数据的传递函数。风力发电机的扭矩标定方法可实现风力发电机的扭矩标定。

技术研发人员：徐鹏,吴安,骆浩
受保护的技术使用者：北京金风科创风电设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24