1. 產(chǎn)品概況

為了追逐更低的度電成本，葉片尺寸越來(lái)越大（長(zhǎng)度、弦長(zhǎng)、重量），風(fēng)機(jī)穩(wěn)定性對(duì)葉片制造、安裝和控制精度更敏感，而這些因素最終通過(guò)氣動(dòng)不平衡反應(yīng)在對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)、載荷和發(fā)電量的影響上。根據(jù)風(fēng)機(jī)認(rèn)證規(guī)范Guideline for the Certification of Wind Turbines Edition 2010中第4章（4.3.4.1）載荷計(jì)算的要求，葉片角度偏差不超過(guò)±0.3°。該要求為載荷計(jì)算的輸入條件，產(chǎn)生額外的極端載荷和周期性疲勞載荷。如果角度偏差過(guò)大，將造成實(shí)際載荷超過(guò)設(shè)計(jì)載荷，也會(huì)減少疲勞壽命，甚至引發(fā)共振帶來(lái)災(zāi)難性事故。

通過(guò)近期對(duì)風(fēng)機(jī)事故的調(diào)研和對(duì)一些出現(xiàn)振動(dòng)大的風(fēng)機(jī)故障分析發(fā)現(xiàn)，葉片零度角不準(zhǔn)確是引起葉片角度偏差的重要原因。因此如何準(zhǔn)確測(cè)定在運(yùn)行風(fēng)機(jī)的葉片零度角顯得十分重要。相關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)查發(fā)現(xiàn)歐洲：73%的機(jī)組葉輪不平衡超出標(biāo)準(zhǔn)要求；中國(guó)400多臺(tái)機(jī)組的氣動(dòng)不平衡檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)50%的機(jī)組氣動(dòng)不平衡存在嚴(yán)重問(wèn)題；某業(yè)主3個(gè)風(fēng)電場(chǎng)72臺(tái)機(jī)組的氣動(dòng)不平衡，合格率也僅有17.7%，某些機(jī)組葉片角度偏差甚至超過(guò)8°。造成機(jī)組葉輪氣動(dòng)不平衡的原因多種多樣，其中葉片較零問(wèn)題是主要原因，其次葉片氣動(dòng)外形不一致、葉片制造誤差、葉片維修等都會(huì)導(dǎo)致葉輪出現(xiàn)氣動(dòng)不平衡。

    2. 系統(tǒng)原理

基于葉片視頻凈空的葉輪不平衡測(cè)試系統(tǒng)使用高質(zhì)量的數(shù)字單鏡頭相機(jī)和大焦距變焦鏡頭進(jìn)行光學(xué)測(cè)量。通過(guò)圖像處理程序，從提取的葉尖位置和相關(guān)塔架位置確定塔架凈空的像素值。利用相關(guān)數(shù)學(xué)公式和風(fēng)機(jī)相關(guān)參數(shù)計(jì)算出葉尖在塔筒上的投影點(diǎn)，能夠精確計(jì)算出機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下凈空變化值。利用三支葉片的凈空變化情況獲取機(jī)組葉輪不平衡狀態(tài)及相關(guān)分量。

地面實(shí)施的葉片凈空檢測(cè)手段就具有了天然的便捷性和精準(zhǔn)性，在固定坐標(biāo)系下可以方便有效的測(cè)得葉片凈空結(jié)果，保證了較高的分辨率和精度，并且方便易操作，在不同機(jī)組和環(huán)境下可以重復(fù)使用。通過(guò)將攝像機(jī)放置到塔底的正下方，向上拍取葉片運(yùn)行的視頻，通過(guò)計(jì)算標(biāo)記的葉尖投影點(diǎn)到葉尖點(diǎn)之間的距離，可以獲得實(shí)時(shí)凈空結(jié)果。

圖1  葉輪不平衡視頻檢測(cè)原理

    3.  案例介紹

內(nèi)蒙古包頭某風(fēng)電場(chǎng)一臺(tái)機(jī)組頻繁觸發(fā)振動(dòng)故障，我公司派遣技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)機(jī)組存在非常大的葉輪氣動(dòng)不平衡，通過(guò)視頻數(shù)據(jù)能夠明顯看出葉片偏差。如下圖所示。

圖2支葉片偏差較大

通過(guò)對(duì)視頻數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)其中一支葉片偏差較大。對(duì)葉片進(jìn)行系統(tǒng)檢查發(fā)現(xiàn)葉片零刻度線標(biāo)識(shí)存在較大的錯(cuò)誤，導(dǎo)致葉片較零異常。檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)組一支葉片零刻度標(biāo)尺安裝錯(cuò)誤。零刻度標(biāo)尺設(shè)計(jì)安裝位置是0度線與合?？p距離14.9cm，經(jīng)測(cè)量該葉片0刻度線距離約24.5cm，安裝偏差約10cm，安裝角度偏差約6°。對(duì)零刻度標(biāo)尺重新安裝，滿足設(shè)計(jì)要求，重新安裝零刻度標(biāo)尺后歸零校準(zhǔn)。并對(duì)機(jī)組重新測(cè)試，測(cè)試三支葉片數(shù)據(jù)正常，如圖13和圖14所示。

圖3葉片合模線與零刻度標(biāo)尺偏差

圖4機(jī)組三支葉片不平衡調(diào)整前后對(duì)比圖