【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电力设备防护预警领域，尤其涉及一种风力发电机风叶动态平衡监测预警方法及其系统。
技术介绍
1、风力发电作为一种绿色清洁型能源，是减少碳排放实现碳达标的重要措施，清洁能源的利用与推广对于可持续经济发展中具有十分重要的作用。而风力发电设备昂贵，运行过程中受地质塌陷、倾斜和叶片结冰等极端环境下将对风电设备的动平衡产生较大的影响，继而使叶片转轴偏心转动和受力不均，如果不对风力发电机的叶片的动态平衡性进行监测，那么叶片转轴长时间偏心转轴和受力不均将导致风机传动机构永久性损坏。
2、虽然，现有技术中存在一些对风机平衡性的监测方法或者监测系统，但是，这些现有技术的过程或者监测系统的结构都较为复杂，不易应用，而且，其监测预警的可靠性也难以保证。
3、因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种风力发电机风叶动态平衡监测预警方法及其系统，能够对风力发电机的风叶的动态平衡性进行准确的并及时预警，从而能够有效防止风力发电机的风叶长期处于动态不平衡状态，而且整个监测过程简单，方便使用，而且，能够实时进行校正，从而保证监测结果的准确性以及可靠性。
2、本专利技术提供的一种风力发电机风叶动态平衡监测预警方法，包括以下步骤：
3、s1.将风力发电机的风叶中任一风叶设定为基准风叶，并将基准风叶的质点作为基准点，并以风力发电机的转轴的轴线的任一点作为原点建立坐标系，且坐标系的x轴和y轴
4、s2.确定在设定采样周期t的起点时刻基准点的位置与坐标系原点的连线和在设定采样周期的结束时刻基准点的位置与坐标原点的连线之间的夹角；
5、s3.基于夹角确定基准风叶的角速度，并基于角速度确定出基准风叶的离心力；
6、s4.基于基准风叶的离心力和基准风叶的重力确定风力发电机转轴轴线右侧的力矩；
7、s5.基于基准风叶的角速度和另外两个风叶的重力确定风力发电机转轴轴线左侧的力矩；
8、s6.判断风力发电机转轴轴线左侧和右侧力矩的差值的绝对值是否大于设定阈值，如是，则风力发电机风叶动态不平衡，并进行预警。
9、进一步，确定在设定采样周期t的起点时刻基准点的位置与坐标系原点的连线和在设定采样周期的结束时刻基准点的位置与坐标原点的连线之间的夹角具体包括：
10、确定基准点在设定采样周期t的起点时刻的坐标(x1,y1)以及基准点在设定采样周期t的结束时刻的坐标(x2,y2)；
11、计算夹角θ：
12、
13、进一步，所述基准风叶的角速度ω通过如下公式计算：
14、
15、进一步，基准风叶的离心力f1通过如下公式计算：
16、f1＝m×ω2×r；其中，m为基准风叶的总质量，r为基准风叶的质点到转轴轴线的距离。
17、进一步，通过如下公式确定风力发电机转轴轴线右侧的力矩mr：
18、mr＝(mg1+fv1)×l1；
19、
20、其中，mg1为基准风叶的重力，fv1为基准风叶的离心力竖直分量，l1为基准风叶的质心与风力发电机的转轴轴线的水平距离，为基准风叶的质心中心线与坐标系的x轴的正半轴之间的夹角。
21、进一步，通过如下公式确定风力发电机转轴轴线左侧的力矩：
22、ml＝(mg2+fv2)×l2+(mg3+fv3)×l3；
23、其中：mg2为风力发电机第一非基准风叶的重力，fv1为风力发电机第一非基准风叶的离心力的竖直分量，l2为风力发电机第一非基准风叶的质心与风力发电机的转轴轴线之间的水平距离；mg3为风力发电机第二非基准风叶的重力，fv3为风力发电机第二非基准风叶的离心力的竖直分量，l3为风力发电机第二非基准风叶的质心与风力发电机的转轴轴线之间的水平距离；fv1和fv3的计算过程与fv1的计算过程相同。
24、相应地，本专利技术还提供了一种上述预警方法的预警系统，包括陀螺仪和监测预警单元；
25、所述陀螺仪设置于风力发电机的基准风叶的质心，所述陀螺仪用于监测基准风叶的质心的实时坐标并输出至监测预警单元；
26、所述监测预警单元用于接收陀螺仪输出的实时坐标，并依据坐标执行步骤s2-步骤s6。
27、进一步，所述检测预警单元包括控制器和预警模块；
28、所述控制器用于接收陀螺仪输出的基准风叶的实时坐标，依据步骤s2-s6的步骤判断风力发电机的风叶是否动态平衡，如否，并输出预警指令；
29、所述预警模块，用于接收控制器输出的预警指令并执行预警。
30、进一步，还包括位置校正模块，所述位置校正模块包括磁性元件和磁感应器件；
31、所述磁性元件设置于基准风叶且位于基准风叶的质心中心线，所述磁感应器件设置于风力发电机的机罩且基准风叶转动至竖直向上时质心中心线和磁感应器件与磁性元件之间的连线在风力发电机转轴轴线方向上的投影重合，所述磁感应器件的输出端连接于控制器。
32、本专利技术的有益效果：能够对风力发电机的风叶的动态平衡性进行准确的并及时预警，从而能够有效防止风力发电机的风叶长期处于动态不平衡状态，而且整个监测过程简单，方便使用，而且，能够实时进行校正，从而保证监测结果的准确性以及可靠性。
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1.一种风力发电机风叶动态平衡监测预警方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述风力发电机风叶动态平衡监测预警方法，其特征在于：确定在设定采样周期t的起点时刻基准点的位置与坐标系原点的连线和在设定采样周期的结束时刻基准点的位置与坐标原点的连线之间的夹角具体包括：
3.根据权利要求2所述风力发电机风叶动态平衡监测预警方法，其特征在于：所述基准风叶的角速度ω通过如下公式计算：
4.根据权利要求3所述风力发电机风叶动态平衡监测预警方法，其特征在于：基准风叶的离心力F1通过如下公式计算：
5.根据权利要求4所述风力发电机风叶动态平衡监测预警方法，其特征在于：通过如下公式确定风力发电机转轴轴线右侧的力矩MR：
6.根据权利要求5所述风力发电机风叶动态平衡监测预警方法，其特征在于：通过如下公式确定风力发电机转轴轴线左侧的力矩：
7.一种基于权利要求1-6任一权利要求所述预警方法的预警系统，其特征在于：包括陀螺仪和监测预警单元；
8.根据权利要求7所述预警系统，其特征在于：所述检测预警单元包括控制
9.根据权利要求8所述预警系统，其特征在于：还包括位置校正模块，所述位置校正模块包括磁性元件和磁感应器件；
...【技术特征摘要】
1.一种风力发电机风叶动态平衡监测预警方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述风力发电机风叶动态平衡监测预警方法，其特征在于：确定在设定采样周期t的起点时刻基准点的位置与坐标系原点的连线和在设定采样周期的结束时刻基准点的位置与坐标原点的连线之间的夹角具体包括：
3.根据权利要求2所述风力发电机风叶动态平衡监测预警方法，其特征在于：所述基准风叶的角速度ω通过如下公式计算：
4.根据权利要求3所述风力发电机风叶动态平衡监测预警方法，其特征在于：基准风叶的离心力f1通过如下公式计算：
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐培龙，陈睿迪，唐刘畅，刘巧和，蹇吟，
申请(专利权)人：重庆和航科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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