叶片失速监测方法、叶片失速监测系统及风力发电机组与流程

本申请涉及风力发电，特别是涉及一种叶片失速监测方法、叶片失速监测系统及风力发电机组。

背景技术：

1、随着风力发电技术的发展，现有的风力发电机组单机容量逐渐增大，相应地机组中叶片的长度也逐渐增大，而叶片自身的气动外形对风力发电机组的发电效率具有较大的影响。现有的风力发电机组中，叶片通常为由多个标准翼型基于叶素动量理论进行插值设计，以保证良好的空气动力学性能，但在叶片的工作状态中，由于空气密度、湍流、阵风等环境因素影响或叶片表面状态、控制策略等机组自身的因素影响，叶片可能会至少部分地出现失速状态，导致机组出现发电量损失、异常振动等问题，甚至可能会引发叶片断裂乃至倒塔等安全隐患。

2、因此，亟需一种能够便捷、准确地识别叶片是否出现失速状态的失速监测方法以及相应的失速监测系统和风力发电机组。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种叶片失速监测方法、叶片失速监测系统及风力发电机组，其中的失速监测方法能够实时监测叶片状态，判断其是否失速，准确度高且适用范围广。

2、第一方面，根据本申请实施例提出了一种叶片失速监测方法，包括：测试步骤，在离线测试中获取叶片表面至少一个预设位置在叶片位于不同攻角时的多个压力参数，压力参数包括叶片位于临界失速攻角时的临界压力参数以及叶片在失速状态下的失速压力参数；监测步骤，获取预设位置在叶片工作过程中的工作压力参数，根据工作压力参数与临界压力参数以及失速压力参数判断叶片是否处于失速状态。

3、根据本申请实施例的一个方面，测试步骤包括：在离线测试中获取叶片表面第一位置的临界压力参数和失速压力参数；监测步骤包括：获取第一位置处的实时工作压力参数；判断工作压力参数是否达到临界压力参数，若未达到临界压力参数，判断叶片未失速。

4、根据本申请实施例的一个方面，监测步骤还包括：工作压力参数达到临界压力参数后，判断工作压力参数是否变化至失速压力参数，若变化至失速压力参数，判断叶片失速。

5、根据本申请实施例的一个方面，监测步骤还包括：工作压力参数未变化至失速压力参数时，判断工作压力参数的变化值是否大于或等于临界压力参数与失速压力参数之间差值的80％，若大于或等于临界压力参数与失速压力参数之间差值的80％，判断叶片失速。

6、根据本申请实施例的一个方面，测试步骤包括：在离线测试中分别获取叶片表面多个位置的临界压力参数以及失速压力参数；在多个位置中选取第一位置，获取第一位置的第一临界压力参数和第一失速压力参数；在多个位置中选取第二位置，获取第二位置的第二临界压力参数和第二失速压力参数，第一临界压力参数大于第二临界压力参数，第一失速压力参数小于第二失速压力参数；

7、监测步骤包括：分别获取第一位置和第二位置在叶片工作过程中的第一工作压力参数和第二工作压力参数；判断第一工作压力参数是否小于第二工作压力参数，若第一工作压力参数小于第二工作压力参数，判断叶片失速。

8、根据本申请实施例的一个方面，测试步骤之前还包括：在叶片中选取待测的截面翼型，由零度起始，按照第一间隔值逐渐增大截面翼型的攻角，采集截面翼型在不同攻角下的第一压力参数；根据第一压力参数得到截面翼型的临界失速攻角的粗略值；以临界失速攻角的粗略值为中心，在预设角度范围内按照第二间隔值逐渐增大或逐渐减小截面翼型的攻角，采集截面翼型在不同攻角下的第二压力参数，第二间隔值小于第一间隔值；根据第二压力参数得到截面翼型的临界失速攻角的精确值。

9、根据本申请实施例的一个方面，测试步骤包括：在叶片中选取待测的截面翼型，对截面翼型进行风洞试验；和/或，测试步骤包括：在叶片中选取待测的截面翼型，通过仿真软件对截面翼型进行仿真测试。

10、第二方面，根据本申请实施例提出一种叶片失速监测系统，包括：至少一个压力传感器，压力传感器装设于叶片；数据处理模块，与压力传感器通信连接，数据处理模块被配置为接收压力传感器采集得到的压力数据，并根据压力数据判断叶片是否处于失速状态。

11、根据本申请实施例的一个方面，压力传感器设置于叶片的标准翼型截面，每个标准翼型截面上设置有至少一个压力传感器。

12、根据本申请实施例的一个方面，压力传感器设置于标准翼型截面的前缘、后缘、失速分离点中的至少一者。

13、根据本申请实施例的一个方面，压力传感器设置于叶片的吸力面。

14、根据本申请实施例的一个方面，压力传感器粘接于叶片表面，和/或，叶片设置有安装孔，压力传感器插接于安装孔中。

15、第三方面，根据本申请实施例提出一种风力发电机组，包括第二方面任一实施例中的失速监测系统。

16、本申请实施例提供的叶片失速监测方法包括对叶片进行测试，获取叶片表面预设位置在临界失速状态下以及已失速状态下的表面压力参数，随后在叶片工作过程中，通过测量叶片表面同一位置处的表面压力参数并与前述两个压力参数进行比对，能够精确判断叶片是否进入失速状态，并且该失速监测方法主要通过测量叶片表面的压力进行判断，通过调整压力传感器的设置位置，就能够适用于不同型号、尺寸的叶片，能够应用于长柔叶片，并且，本申请实施例提供的监测方法不限于设置在叶片的标准翼型截面，而是能够应用于任一想要监测的截面位置，适用范围广。

技术特征：

1.一种叶片失速监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的叶片失速监测方法，其特征在于，所述测试步骤包括：在离线测试中获取所述叶片表面第一位置的临界压力参数和失速压力参数；

3.根据权利要求2所述的叶片失速监测方法，其特征在于，所述监测步骤还包括：

4.根据权利要求3所述的叶片失速监测方法，其特征在于，所述监测步骤还包括：

5.根据权利要求1所述的叶片失速监测方法，其特征在于，所述测试步骤包括：

6.根据权利要求1所述的叶片失速监测方法，其特征在于，所述测试步骤之前还包括：

7.根据权利要求1所述的叶片失速监测方法，其特征在于，所述测试步骤包括：在所述叶片中选取待测的截面翼型，对所述截面翼型进行风洞试验；

8.一种叶片失速监测系统，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的叶片失速监测系统，其特征在于，所述压力传感器设置于所述叶片的标准翼型截面，每个所述标准翼型截面上设置有至少一个所述压力传感器。

10.根据权利要求8所述的叶片失速监测方法，其特征在于，所述压力传感器设置于所述标准翼型截面的前缘、后缘、失速分离点中的至少一者。

11.根据权利要求8所述的叶片失速监测系统，其特征在于，所述压力传感器设置于所述叶片的吸力面。

12.根据权利要求8所述的叶片失速监测系统，其特征在于，所述压力传感器粘接于所述叶片表面，和/或，所述叶片设置有安装孔，所述压力传感器插接于所述安装孔中。

13.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求8～12中任一项所述的叶片失速监测系统。

技术总结本申请涉及一种叶片失速监测方法、叶片失速监测系统及风力发电机组，包括：测试步骤，在离线测试中获取叶片表面至少一个预设位置在叶片位于不同攻角时的多个压力参数，压力参数包括叶片位于临界失速攻角时的临界压力参数以及叶片在失速状态下的失速压力参数；监测步骤，获取预设位置在叶片工作过程中的工作压力参数，根据工作压力参数与临界压力参数以及失速压力参数判断叶片是否处于失速状态。本申请提供的失速监测方法能够实时监测叶片的失速状态，精确度高、适用范围广。技术研发人员：赵雄受保护的技术使用者：金风科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11