一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法与流程

技术特征：

1.一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法，应用在水平轴风力发电机组上，包括：

步骤11：将两光纤光栅传感器面板组成的一光纤光栅传感器阵列布设在叶片叶根内壁的迎风面和背风面两个相对的测量点上，其中，两相对测量点为穿过圆心并与叶根翼型截面弦长垂直的直线与截面内圆的交点；

步骤12：通过光纤光栅传感器阵列获取叶片叶根两相对测量点的应变量εps及εss并分别计算出叶片弦长坐标系下叶片叶根的挥舞弯矩My，其中，εps为布设在叶片迎风面上的光纤光栅传感器面板测得的应变量，εss为布设在叶片背风面上的光纤光栅传感器面板测得的应变量；

步骤13：假设叶片前缘冰的质量分布，冰质量线密度从风轮中心轴处的0线性增加到风轮半径一半位置处的μE，从风轮半径一半位置往外到叶尖冰质量线密度保持不变，

μE＝ρE·k·cmin(cmin+cmax)

其中，ρE为冰的质量密度，cmax为最大弦长，cmin为叶尖弦长，k＝0.0675+0.3exp(-0.32R/R1)，R为风轮半径；R1为与R相同量纲的单位量；

步骤14：计算在不同的叶片方位角和叶片桨距角条件下，由覆冰产生的挥舞方向的附加弯矩ΔM理论(y)，即

其中，β为叶片桨距角，

为叶片方位角，即叶片与水平面夹角，

R为风轮半径，

r为0到中的任意一个量；

步骤15：计算叶片上累积冰的理论质量mE理论(y)及叶片覆冰后的重心相对风轮中心的理论距离L理论(y)，

通过mE理论(y)＝0.75μE*R计算叶片上累积冰的理论质量，

通过计算叶片覆冰的重心相对风轮中心的理论距离；

步骤16：当气温降低到T0，对步骤12中得到的一个风轮旋转周期内的叶片叶根的挥舞弯矩My与风力发电机组历史运行数据中具有相同风速、相同方位角、相同桨距角条件下记录的一个风轮旋转周期内叶片叶根的挥舞弯矩M'y进行差值比较，进而获得实际覆冰导致的附加挥舞弯矩ΔM实测(y)＝M'y-My；

步骤17：根据实际覆冰导致的附加挥舞弯矩ΔM实测(y)，通过计算冰质量mE实测(y)，其中，L0为粘贴光纤光栅传感器面板所在的叶根截面与风轮中心的距离。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法，其特征在于：叶片桨距角β的选取范围为-90°﹤β﹤90°且β≠0°。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法，其特征在于：叶片方位角的选取范围为

4.根据权利要求3所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法，其特征在于：叶片方位角选取0°、30°、45°、60°四个中的至少一个进行测量。

5.根据权利要求4所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法，其特征在于：叶片叶根截面位置选取的是圆截面且避开叶根连接结构的位置。

6.根据权利要求5所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法，其特征在于：每一光纤光栅传感器面板至少由一光纤光栅应变传感器、一温度传感器及若干光纤通过玻纤封装的方式组成，εps、εss均是通过温度传感器消除了光纤光栅应变传感器由于温度影响造成的应变量误差。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法，其特征在于：在距离每一叶片叶根截面L处且垂直于叶片轴方向的一截面内壁上安装两光纤光栅传感器面板，光纤光栅传感器面板安装位置所处的截面与叶片叶根截面的距离L为0.5m≤L≤2m中的任意一个值。

8.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法，其特征在于：气温T0为1℃以下的任意一个温度。

9.根据权利要求1或6所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法，其特征在于：光纤光栅传感器面板采用常温固化环氧树脂固定于叶片叶根。

10.根据权利要求6所述的一种风力发电机组叶片覆冰量测量方法，其特征在于：通过Myps＝EI_flat*εps/R内计算出叶片迎风面叶根的挥舞弯矩Myps，其中，EI_flat为弦长坐标系下挥舞方向抗弯刚度，R内为叶根截面所在内圆的半径；通过Myss＝EI_flat*εss/R内计算出叶片背风面叶根的挥舞弯矩Myss，其中，EI_flat为弦长坐标系下挥舞方向抗弯刚度；通过My＝(Myps-Myss)/2，计算叶片叶根的挥舞弯矩My。