一种风力发电机叶片测频率的方法与流程

本发明涉及一种用于测试风力发电机叶片固有频率的方法。

背景技术：

随着风力发电的不断发展，风力发电机叶片的长度不断加大，内部结构更趋复杂。由于叶片工作环境的复杂性，叶片的固有振动特性对其稳定性及其动态响应有关键的意义。当风力发电机组在自然条件下运行时，作用在风力机叶片上的空气动力、惯性力和弹性力等交变载荷会使叶片结构产生振动，风力发电叶片的振动主要有三种振动型式：挥舞振动、摆振振动、扭振振动。实际上作用在叶片上的载荷为动载荷，且具有交变性和随机性，当叶片的固有频率与激振力的频率相同时，就会产生共振，从而影响叶片的安全，其固有频率对于整个风力发电机组安全运行具有主要意义。

目前现有的测试风力发电机叶片的固有频率的方法有电磁感应通过示波器放大信号测频率的方法(以下简称方法一)和贴应变片用应变接收器接收应变数据测频率的方法(以下简称方法二)。

方法一就是在叶片尖部绑定一个强磁铁，放一个可以感应线圈的距离放线圈，叶片受到激振后，通过示波器接收信号产生一个完整的周期波形，从而计算频率。但对于叶片不易激振的情况下，示波器很难接受到一个完整、可用的周期波形。

方法二就是通过叶片受激振后应变数据的变化，通过应变接收器整理应变数据，从而计算频率。但是应变接收器设备费用较高，同时，贴应变片也要较高的技术。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：在较低的设备费用及技术要求下，完成对叶片固有频率的较为准确的测量。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种风力发电机叶片测频率的方法，叶片包括尖端及根端，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、将叶片根端固定，并确定一个位于叶片尖端附件的参考点；

步骤2、沿叶片的挥舞方向或摆振方向对叶片激振，拍摄得到含有参考点的叶片尖端的振动视频；

步骤3、确定步骤2拍摄得到的振动视频的帧率，再通过单帧步进的方式查看步骤2拍摄得到的振动视频，结合振动视频中的参考点确定叶片振动一个周期的步进帧数，参考点为叶片振动一个周期的起点和终点的参考点，利用帧率及步进帧数计算得到叶片的固有频率。

优选地，在所述步骤1中，所述叶片根端固定在叶片试验台上，叶片试验台由钢结构部件组成，从而具有稳定的钢构平面基础，并且叶片试验台有足够的空间满足叶片的变形和安全要求。

优选地，所述叶片通过螺栓连接到连接法兰，连接法兰连接到回转轴承，回转轴承连接到轮毂，轮毂连接到所述叶片试验台。

优选地，在所述步骤1中，在所述叶片尖端旁固定竖直布置的标尺，标尺上的刻度线作为所述参考点。

优选地，在所述步骤2中，利用橡皮锤沿叶片的挥舞方向或摆振方向对叶片激振。

优选地，在所述步骤2中，利用移动设备拍摄得到含有参考点的叶片尖端的振动视频；

在所述步骤3中，利用视频播放器确定步骤2拍摄得到的振动视频的帧率，利用视频播放器通过单帧步进的方式查看步骤2拍摄得到的振动视频。

与现有测量方法相比，本发明不需要使用专门的昂贵设备，测试方法也没有任何限制、适应性强，本发明的方法操作简单，并且能够保证测量的准确度。

附图说明

图1为本发明所采用的测试装置的示意图；

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

结合图1及图2，本发明提供了一种风力发电机叶片测频率的方法，其中，叶片1包括尖端及根端。本发明的方法具体包括以下步骤：

步骤1、将叶片1根端固定在叶片试验台3上，叶片试验台3由钢板和工字钢等钢结构部件组成，从而具有稳定的钢构平面基础，并且叶片试验台3有足够的空间满足叶片的变形和安全要求。叶片1通过螺栓连接到连接法兰，连接法兰连接到回转轴承，回转轴承连接到轮毂，轮毂连接到所述叶片试验台3。

同时，在位于叶片1尖端旁固定一个竖直布置的标尺2，将标尺2上的刻度线作为参考点。参考点的作用主要是后期视频处理中确定叶尖振动一个周期的起点和终点，其他并无特殊要求。

步骤2、利用橡皮锤沿叶片1的挥舞方向或摆振方向对叶片1激振，利用手机等常用的视频拍摄设备拍摄得到含有参考点的叶片尖端的振动视频。

步骤3、将手机拍摄到的振动视频上传至计算机。利用计算机上现有的视频播放器就可以确定步骤2拍摄得到的振动视频的帧率。随后，在利用再视频播放器通过单帧步进的方式查看步骤2拍摄得到的振动视频，结合振动视频中的参考点确定叶片1振动一个周期的步进帧数，参考点为叶片1振动一个周期的起点和终点的参考点。随后，利用帧率及步进帧数计算得到叶片的固有频率。

上述技术方案中，应该注意以下几点：

(1)拍摄的振动视频的帧率是待测产品的固有频率的60倍，频率的精度为±0.033hz。

(2)拍摄的振动视频一定能够找到叶片振动周期的参考点。

(3)叶片的挥舞和摆振方向的频率应分别激振和采样。

技术特征：

技术总结
本发明的目的是提供一种风力发电机叶片测频率的方法，叶片包括尖端及根端，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将叶片根端固定，并确定一个位于叶片尖端附件的参考点；沿叶片的挥舞方向或摆振方向对叶片激振，拍摄得到含有参考点的叶片尖端的振动视频；确定振动视频的帧率，再通过单帧步进的方式查看振动视频，结合振动视频中的参考点确定叶片振动一个周期的步进帧数，参考点为叶片振动一个周期的起点和终点的参考点，利用帧率及步进帧数计算得到叶片的固有频率。与现有测量方法相比，本发明不需要使用专门的昂贵设备，测试方法也没有任何限制、适应性强，本发明的方法操作简单，并且能够保证测量的准确度。

技术研发人员：刘金鹏;朱文雯;叶余胜;蒋作平
受保护的技术使用者：上海致远绿色能源股份有限公司
技术研发日：2017.04.11
技术公布日：2017.08.22