[发明专利]一种基于激光与视频测量的叶轮气动不平衡的优化系统及方法

权利要求书

1.一种基于激光与视频测量的叶轮气动不平衡的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过激光测量与视频测量分别得到叶片的两种形变量，当激光测量与视频测量的结果中某一置信度较低时，选择置信度高对应的测量数据作为叶片形变的真实值；

或者当激光测量与视频测量的结果置信度均较高时，对两种测量结果进行融合，得到叶片形变的真实值；

根据数据的方差判断置信度，当数据的方差高于所选定的阈值时，则认为置信度低；当数据的方差低于所选定的阈值时，则认为置信度高；

S2、通过不间断测量叶片形变量，将相邻叶片的形变真实值进行差值计算，获得相邻叶片的形变差异；

S3、当三只叶片的形变量出现周期性差异时，则出现叶轮气动不平衡；

S4、在测量出叶片气动不平衡状态之后，使用净空-风速重构算法，得到叶片形变变化量；

S5、叶片形变变化量结合风力发电机组运行状态，获得叶片桨距角的调优角度，实现对于叶片气动不平衡的优化。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光与视频测量的叶轮气动不平衡的优化方法，其特征在于，S1中，通过激光测量与视频测量得到两种叶片形变量的过程具体为：

1.1、将摄像机垂直于转子轴线安装，在垂直于摄像机90°的位置安装一台测距设备，测距设备的轴线分别对准叶尖网及轮毂中央，以轮毂中央为参照系获得形变量；

1.2、同步采集视频和风力发电机组的工况数据，评估得到所有时间段塔架净空距离，并记录数据；

1.3、通过上位机获得图像处理结果后，进行数据统计，输出净空值分布图、净空平均值差值分布图及净空中间值差值分布图。

3.根据权利要求2所述的一种基于激光与视频测量的叶轮气动不平衡的优化方法，其特征在于，测距设备采用激光测距仪。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光与视频测量的叶轮气动不平衡的优化方法，其特征在于，S4中，净空-风速重构算法具体为：

式中：

V_TC为塔架净空值；V_TC(present)为当面叶片的塔架净空值；V_TC(past)为上一只叶片的塔架净空值；

为相邻叶片扫过塔筒时间区间段内风速的积分；

T_ws为相邻叶片扫过塔筒时间区间段内湍流的积分。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光与视频测量的叶轮气动不平衡的优化方法，其特征在于，叶片形变变化量通过当前实测塔架净空值减去根据模型计算的塔架净空值得出，具体公式为：

ΔV_TC＝V_TC(present|True)-V_TC(present|predict)

其中，Δv_TC代表叶片形变变化量，V_TC(present|True)代表当前实测塔架净空值，V_TC(present|predict)代表根据模型计算的塔架净空值。

6.根据权利要求1所述的一种基于激光与视频测量的叶轮气动不平衡的优化方法，其特征在于，S5具体为：根据叶片形变变化量和相关机组信息计算出叶轮气动不平衡修正系数，根据叶轮气动不平衡修正系数计算出叶片桨距角的调优角度。

7.根据权利要求6所述的一种基于激光与视频测量的叶轮气动不平衡的优化方法，其特征在于，相关机组信息包括机型、叶片长度、叶片型号及叶片材质，叶轮气动不平衡修正系数的计算公式为：

PA(modfication)＝f(ΔV_TC，WTINFO)；

其中，WTINFO代表相关机组信息；PA为初始桨距角修正值，用以修正叶片气动不平衡。

8.实现权利要求1-7任意一项所述优化方法的一种基于激光与视频测量的叶轮气动不平衡的优化系统，其特征在于，包括测量单元、比较单元、差值计算单元、净空-风速重构单元及叶片桨距角调优角度计算单元；

测量单元包括激光测量单元和视频测量单元，通过激光测量与视频测量分别得到叶片的两种形变量；

比较单元，用于比较激光测量与视频测量的结果的置信度；当激光测量与视频测量的结果中某一置信度较低时，选择置信度高对应的测量数据作为叶片形变的真实值；或者当激光测量与视频测量的结果置信度均较高时，对两种测量结果进行融合，得到叶片形变的真实值；

差值计算单元，用于将相邻叶片的形变真实值进行差值计算，获得相邻叶片的形变差异；

净空-风速重构单元，用于在在测量出叶片气动不平衡状态之后，使用净空-风速重构算法，得到叶片形变变化量；

叶片桨距角调优角度计算单元，用于根据叶片形变变化量结合风力发电机组运行状态，获得叶片桨距角的调优角度，实现对于叶片气动不平衡的优化。