專利名稱：負(fù)載測量裝置及其方法與程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種負(fù)載測量裝置及其方法與程序。
背景技術(shù)：
通常，在風(fēng)力發(fā)電裝置中，在翼板根部等安裝有測量風(fēng)車葉片所承受的負(fù)載的傳感器，通過處理這些傳感器所測量到的數(shù)據(jù)可算出負(fù)載。然而，因在制造翼板時、安裝傳感器時產(chǎn)生的個體差異導(dǎo)致施加在各風(fēng)車葉片上的負(fù)載和形變之間的關(guān)系不恒定等，因此提出對每個風(fēng)車葉片測量負(fù)載并校正負(fù)載值的方案。專利文獻(xiàn)1 美國專利第6、940、186號公報(bào)說明書以往，所述負(fù)載的校正是通過如下方式進(jìn)行的，S卩，以人手(使用鎖止銷等)使風(fēng)車轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)從而在其固定狀態(tài)下測量各風(fēng)車葉片的負(fù)載。然而，這需要對每個風(fēng)車進(jìn)行上述校正作業(yè)，為了對所有的風(fēng)車進(jìn)行校正，必須以人手固定轉(zhuǎn)子，而這對于設(shè)有多到幾百臺風(fēng)力發(fā)電裝置的大型風(fēng)力發(fā)電廠而言，則需要花費(fèi)巨大的作業(yè)時間。另外，由于施加在風(fēng)車葉片上的負(fù)載和形變之間的關(guān)系在每個風(fēng)車、每個風(fēng)車葉片上都不同，所以對各個風(fēng)車葉片都需要進(jìn)行反復(fù)的校準(zhǔn)作業(yè)。另外，需要花費(fèi)時間利用回轉(zhuǎn)電機(jī)使翼板移動到規(guī)定的位置(角度)并將其固定，從而存在無法順暢作業(yè)且作業(yè)效率低下的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種無論觀測條件如何都能夠高效地對風(fēng)車葉片的負(fù)載進(jìn)行校正的負(fù)載測量裝置及其方法與程序。本發(fā)明的第一方案中的負(fù)載測量裝置，其用于風(fēng)車葉片的間距角可變的風(fēng)車，該負(fù)載測量裝置包括傳感器，其用于求出該風(fēng)車葉片的形變；負(fù)載算出機(jī)構(gòu)，其具有示出該風(fēng)車葉片的形變和該風(fēng)車葉片的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)，并通過對該函數(shù)使用基于該傳感器的測量數(shù)據(jù)的形變，來求出所述風(fēng)車葉片的負(fù)載；校正機(jī)構(gòu)，其根據(jù)在基于風(fēng)速的空氣動力轉(zhuǎn)矩的最大值和最小值的偏差為規(guī)定值以下的所述風(fēng)車葉片的間距角范圍及轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)取得的所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，來校正該函數(shù)。通過采用所述結(jié)構(gòu)，由于設(shè)有校正負(fù)載算出機(jī)構(gòu)所保有的函數(shù)的校正機(jī)構(gòu)，并且該校正機(jī)構(gòu)根據(jù)基于風(fēng)速的空氣動力轉(zhuǎn)矩的最大值和最小值的偏差為規(guī)定值以下的風(fēng)車葉片的間距角范圍及轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)取得的傳感器的測量數(shù)據(jù)來校正函數(shù)，所以能夠擴(kuò)寬風(fēng)速的條件。在所述的負(fù)載測量裝置中，所述校正機(jī)構(gòu)也可以根據(jù)所述空氣動力轉(zhuǎn)矩為規(guī)定值以下的所述風(fēng)車葉片的間距角范圍及轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)取得的所述傳感器的測量數(shù)據(jù)來校正所述函數(shù)。由此，由于使用在空氣動力轉(zhuǎn)矩為規(guī)定值以下的風(fēng)車葉片的間距角范圍內(nèi)所取得的傳感器的測量數(shù)據(jù)，所以能夠忽略空氣動力轉(zhuǎn)矩的影響。
在所述負(fù)載測量裝置中，所述校正機(jī)構(gòu)也可以包括表，其將無風(fēng)時的所述風(fēng)車葉片的負(fù)載與所述風(fēng)車葉片的間距角及方位角建立關(guān)聯(lián)；負(fù)載取得機(jī)構(gòu)，其從所述表中取得與由所述傳感器取得了測量數(shù)據(jù)時的所述風(fēng)車葉片的間距角及方位角對應(yīng)的風(fēng)車葉片的負(fù)載；形變算出機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述傳感器的測量數(shù)據(jù)算出所述風(fēng)車葉片的形變；參數(shù)算出機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由所述負(fù)載取得機(jī)構(gòu)取得的所述風(fēng)車葉片的負(fù)載和由所述形變算出機(jī)構(gòu)算出的形變的關(guān)系，來校正所述函數(shù)的參數(shù)。這樣，在校正機(jī)構(gòu)中，在表中將無風(fēng)時的風(fēng)車葉片的負(fù)載與風(fēng)車葉片的間距角及方位角建立關(guān)聯(lián)，與通過傳感器取得了測量數(shù)據(jù)時的風(fēng)車葉片的間距角及方位角對應(yīng)的風(fēng)車葉片的負(fù)載由負(fù)載取得機(jī)構(gòu)從表中取得，并根據(jù)形變算出機(jī)構(gòu)根據(jù)傳感器的測量數(shù)據(jù)算出風(fēng)車葉片的形變，從而根據(jù)通過負(fù)載取得機(jī)構(gòu)所取得的風(fēng)車葉片的負(fù)載與通過形變算出機(jī)構(gòu)所算出的形變的關(guān)系，利用參數(shù)算出機(jī)構(gòu)校正函數(shù)的參數(shù)。由此，由于校正機(jī)構(gòu)所具有的表使方位角和間距角與負(fù)載相對應(yīng)，所以，若知曉取出了測量數(shù)據(jù)時的方位角和間距角，將能夠簡便地掌握此時風(fēng)車葉片的負(fù)載。另外，因?yàn)橐罁?jù)根據(jù)測量數(shù)據(jù)算出的風(fēng)車葉片的形變和根據(jù)測量數(shù)據(jù)確定的負(fù)載的關(guān)系校正函數(shù)的參數(shù)，所以能夠以高精度校正測量數(shù)據(jù)的形變。在所述負(fù)載測量裝置中，所述校正機(jī)構(gòu)也可以根據(jù)通過所述負(fù)載取得機(jī)構(gòu)取得的風(fēng)車葉片的負(fù)載和所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，求出無負(fù)載時的所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，并使用該無負(fù)載時的測量數(shù)據(jù)對所述傳感器的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償校正。由此，由于求出傳感器的測量數(shù)據(jù)所包含的無負(fù)載時的測量數(shù)據(jù)并將其補(bǔ)償，所以能夠提高測量數(shù)據(jù)的精度。在所述負(fù)載測量裝置中，所述傳感器也可以具有夾著所述風(fēng)車葉片而設(shè)于對置的位置的一對第一傳感器和處于不同于該第一傳感器的位置且夾著所述風(fēng)車葉片而設(shè)于對置的位置的一對第二傳感器。由此，能夠測量一個風(fēng)車葉片的不同朝向的負(fù)載。例如，若將第一傳感器設(shè)在風(fēng)車葉片的腹部與背部、將第二傳感器設(shè)在風(fēng)車葉片的邊緣側(cè)，則能夠通過這些傳感器測量風(fēng)車葉片向作為順槳(feather)側(cè)的朝向時施加的負(fù)載和向作為逆槳(fine)側(cè)的朝向時施加的負(fù)載。在所述負(fù)載測量裝置中，所述傳感器具有一對第三傳感器，該一對第三傳感器處于夾著所述風(fēng)車葉片而對置的位置，即，設(shè)于不同于所述第一傳感器及第二傳感器的位置且與第一傳感器或第二傳感器中的任一者平行的位置。由此，通過第三傳感器，能夠用于測量負(fù)載以外的信息。本發(fā)明的第二方案中的負(fù)載測量裝置，其用于風(fēng)車葉片的間距角可變的風(fēng)車，該負(fù)載測量裝置包括傳感器，其用于求出該風(fēng)車葉片的形變；負(fù)載算出機(jī)構(gòu)，其具有示出該風(fēng)車葉片的形變和該風(fēng)車葉片的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)，并通過對該函數(shù)使用基于該傳感器的測量數(shù)據(jù)的形變，求出所述風(fēng)車葉片的負(fù)載；校正機(jī)構(gòu)，其根據(jù)在風(fēng)速為3米以下的情況下，在由第一方位角及自該第一方位角旋轉(zhuǎn)180度的第二方位角構(gòu)成的兩個地點(diǎn)將間距角設(shè)為最小間距角和最大間距角時的各所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，來校正該函數(shù)。通過采用所述結(jié)構(gòu)，由于設(shè)有負(fù)載算出機(jī)構(gòu)所保有的函數(shù)的校正機(jī)構(gòu)，并且該校正機(jī)構(gòu)根據(jù)基于風(fēng)速為3米以下的情況下，在由第一方位角及自該第一方位角旋轉(zhuǎn)180度的第二方位角構(gòu)成的兩個地點(diǎn)將間距角設(shè)為最小間距角和最大間距角時的各所述傳感器的測量數(shù)據(jù)來校正函數(shù)，所以能夠根據(jù)較少的測量數(shù)據(jù)來校正函數(shù)。本發(fā)明的第三方案中的負(fù)載測量方法，用于風(fēng)車葉片的間距角可變的風(fēng)車，該負(fù)載測量方法包括求出該風(fēng)車葉片的形變；通過具有示出該風(fēng)車葉片的形變和該風(fēng)車葉片的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)，并對該函數(shù)使用基于該傳感器的測量數(shù)據(jù)的形變，來求出所述風(fēng)車葉片的負(fù)載；根據(jù)在基于風(fēng)速的空氣動力轉(zhuǎn)矩的最大值和最小值的偏差為規(guī)定值以下的所述風(fēng)車葉片的間距角范圍及轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)取得的所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，校正該函數(shù)。本發(fā)明的第四方案中的負(fù)載測量程序，該程序用于風(fēng)車葉片的間距角可變的風(fēng)車，在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行第一處理，通過具有示出該風(fēng)車葉片的形變和該風(fēng)車葉片的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)，并對該函數(shù)使用基于該傳感器的測量數(shù)據(jù)的形變，來求出所述風(fēng)車葉片的負(fù)載； 第二處理，根據(jù)在基于風(fēng)速的空氣動力轉(zhuǎn)矩的最大值和最小值的偏差為規(guī)定值以下的所述風(fēng)車葉片的間距角范圍及轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)取得的所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，校正該函數(shù)。本發(fā)明的第五實(shí)施方式的負(fù)載測量方法，用于風(fēng)車葉片的間距角可變的風(fēng)車，該負(fù)載測量方法包括通過具有示出該風(fēng)車葉片的形變和該風(fēng)車葉片的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)， 并對該函數(shù)使用基于該傳感器的測量數(shù)據(jù)的形變，來求出所述風(fēng)車葉片的負(fù)載；根據(jù)在風(fēng)速為3米以下的情況下，在由第一方位角及自該第一方位角旋轉(zhuǎn)180度的第二方位角構(gòu)成的兩個地點(diǎn)將間距角設(shè)為最小間距角和最大間距角時的各所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，來校正該函數(shù)。本發(fā)明的第六方案中的負(fù)載測量程序，該程序用于風(fēng)車葉片的間距角可變的風(fēng)車，在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行第一處理，通過具有示出該風(fēng)車葉片的形變和該風(fēng)車葉片的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)，并對該函數(shù)使用基于該傳感器的測量數(shù)據(jù)的形變，來求出所述風(fēng)車葉片的負(fù)載； 第二處理，根據(jù)在風(fēng)速為3米以下的情況下，在由第一方位角及自該第一方位角旋轉(zhuǎn)180度的第二方位角構(gòu)成的兩個地點(diǎn)將間距角設(shè)為最小間距角和最大間距角時的各所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，來校正該函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，可獲得無論觀測條件如何，都能夠高效地對風(fēng)車葉片的負(fù)載進(jìn)行校正的效果。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置的整體的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖2是用于說明翼板根部的圖。圖3是距離風(fēng)車葉片的翼板根部1. 8米的位置處的剖視圖的一個例子。圖4是用于說明從翼板根部觀察到的傳感器位置的配置的圖。圖5是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的負(fù)載測量裝置的概略結(jié)構(gòu)的框圖。圖6是表示每種風(fēng)速下的空氣動力轉(zhuǎn)矩、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速及間距角的關(guān)系的圖。圖7是示出校正部具有的表的一個例子。圖8是用于說明方位角的圖。圖9是根據(jù)測量數(shù)據(jù)示出形變和負(fù)載的關(guān)系的一個例子的圖。圖10是示出翼板根部的負(fù)載和形變波長的關(guān)系的一個例子的圖。圖1IA是表示對在包含風(fēng)速為8米/秒時的區(qū)域A的范圍內(nèi)的間距角的測量數(shù)據(jù)的條件下進(jìn)行校正的情況下的負(fù)載(翼片方向)和無風(fēng)時的負(fù)載進(jìn)行比較的一個例子的圖。圖1IB是表示對在包含風(fēng)速為8米/秒時的區(qū)域A的范圍內(nèi)的間距角的測量數(shù)據(jù)的條件下進(jìn)行校正的情況下的負(fù)載(邊緣方向)和無風(fēng)時的負(fù)載進(jìn)行比較的一個例子的圖。圖12A是表示對在不包含風(fēng)速為8米/秒時的區(qū)域A的范圍內(nèi)的間距角的測量數(shù)據(jù)的條件下進(jìn)行校正的情況下的負(fù)載(翼片方向)和無風(fēng)時的負(fù)載進(jìn)行比較的一個例子的圖。圖12B是表示對在不包含風(fēng)速為8米/秒時的區(qū)域A的范圍內(nèi)的間距角的測量數(shù)據(jù)的條件下進(jìn)行校正的情況下的負(fù)載(邊緣方向)和無風(fēng)時的負(fù)載進(jìn)行比較的一個例子的圖。附圖標(biāo)記說明1風(fēng)力發(fā)電裝置7傳感器20負(fù)載算出部30校正部31 表32負(fù)載取得部33形變算出部34參數(shù)算出部100負(fù)載測量裝置
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的負(fù)載測量裝置及其方法與程序的一個實(shí)施方式。(第一實(shí)施方式)圖1是示出適用了本實(shí)施方式的負(fù)載測量裝置100的風(fēng)力發(fā)電裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。本實(shí)施方式的風(fēng)力發(fā)電裝置1是風(fēng)車葉片10的間距角可變的風(fēng)車。如圖1所示，風(fēng)力發(fā)電裝置1具有支柱2、設(shè)置在支柱2的上端的導(dǎo)流罩3、可圍繞大致水平的軸線旋轉(zhuǎn)地設(shè)在導(dǎo)流罩3內(nèi)的旋翼頭(輪轂)4。在旋翼頭4上圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線呈放射狀地安裝有三根風(fēng)車葉片10。由此，從旋翼頭4的旋轉(zhuǎn)軸線方向接觸風(fēng)車葉片10 的風(fēng)的風(fēng)力變換為使旋翼頭4圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的動力，該動力由發(fā)電機(jī)變換為電能。在各風(fēng)車葉片10上設(shè)有用于求出風(fēng)車葉片10的形變的多個傳感器(感應(yīng)部)7。 傳感器7例如為FBG(光纖布拉格光柵)。FBG是刻有布拉格柵格的光纖傳感器，根據(jù)反射光的波長變化，檢測因形變、熱膨脹導(dǎo)致的柵格間隔變化。另外，在旋翼頭4上具備信號處理部(省略圖示)，該信號處理部接收所述傳感器 7(感應(yīng)部)的測量結(jié)果。具體而言，在各風(fēng)車葉片10上設(shè)有第一傳感器、第二傳感器和第三傳感器。第一傳感器、第二傳感器和第三傳感器分別具有在夾著風(fēng)車葉片10而對置的位置設(shè)置的一對傳感器。第一傳感器和第二傳感器優(yōu)選以如下方式設(shè)置，即，連結(jié)構(gòu)成各自的兩個傳感器的直線大致垂直地相交。第三傳感器例如是為溫度補(bǔ)償用而使用的傳感器，其設(shè)在第一傳感器或者第二傳感器的周邊。圖2是用于說明安裝在風(fēng)車葉片上的傳感器7 (感應(yīng)部)的位置的圖。如圖2所示，在本實(shí)施方式中，傳感器7設(shè)在例如距離風(fēng)車葉片10的連接根部1. 8米的位置。連接根部是指如圖2所示的風(fēng)車葉片10和旋翼頭4的邊界。在本實(shí)施方式中，該連接根部稱為 “翼板根部”。圖3是表示距離安裝有傳感器7的風(fēng)車葉片10的翼板根部1. 8的位置處的剖視圖的圖。在圖3中，在風(fēng)車葉片10的背部側(cè)21設(shè)有傳感器A3，在腹部側(cè)22設(shè)有傳感器Al， 以構(gòu)成第一傳感器。另外，在與A3相同的位置設(shè)有傳感器A5，在與Al相同的位置設(shè)有傳感器A6，以構(gòu)成第三傳感器。另外，在風(fēng)車葉片10的前緣23的方向上設(shè)有傳感器A2，在后緣 M方向上設(shè)有傳感器A4，以構(gòu)成第二傳感器。圖4是示意性地示出從風(fēng)車葉片10的翼板根部觀察到的安裝在風(fēng)車葉片10上的傳感器7的配置的圖。如圖4所示，在本實(shí)施方式中，將設(shè)有傳感器Al的位置定義為HP、將設(shè)有傳感器A3的位置定義為LP、將設(shè)有傳感器A2的位置定義為LE、將設(shè)有傳感器A4的位置定義為TE。另外，在圖4中，傾角是風(fēng)車葉片10的旋轉(zhuǎn)面相對于塔體的鉛直軸線的傾斜角度，設(shè)置這種傾角的原因如下，即，即使風(fēng)車葉片10在運(yùn)行時因風(fēng)力而發(fā)生變形，也可防止風(fēng)車葉片10和塔體接觸。關(guān)于該傾角，可以在后述的計(jì)算中將其忽略，也可以將其考慮進(jìn)去。以下，詳細(xì)說明本實(shí)施方式的負(fù)載測量裝置100的結(jié)構(gòu)。圖5是將負(fù)載測量裝置100所具備的功能展開后表示的功能框圖。如圖5所示，本實(shí)施方式的負(fù)載測量裝置100具備負(fù)載算出部(負(fù)載算出機(jī)構(gòu))20 和校正部(校正機(jī)構(gòu))30。負(fù)載算出部20具有示出風(fēng)車葉片的形變和風(fēng)車葉片10的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)，對該函數(shù)使用根據(jù)傳感器Al A6的測量數(shù)據(jù)的形變，求出風(fēng)車葉片10的負(fù)載。校正部30根據(jù)在基于風(fēng)速的空氣動力轉(zhuǎn)矩的最大值和最小值的偏差為規(guī)定值以下的風(fēng)車葉片10的間距角范圍以及轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)所取得的傳感器的測量數(shù)據(jù)，來校正所述函數(shù)。需要說明的是，若使用在滿足空氣動力轉(zhuǎn)矩為規(guī)定值以下的風(fēng)車葉片10的間距角范圍的條件以及轉(zhuǎn)速范圍的條件的期間內(nèi)取得的傳感器的測量數(shù)據(jù)則更好。以下，將具體說明在通過校正部30校正函數(shù)中所使用的傳感器的測量數(shù)據(jù)。圖6是在每種風(fēng)速下(風(fēng)速4m/秒至12米/秒)表示使風(fēng)車葉片10從逆槳側(cè) (間距角21度)向順槳側(cè)(間距角109度)且直至風(fēng)車葉片10停止為止的空氣動力轉(zhuǎn)矩的變化的圖。間距角21度、109度是指，以將風(fēng)車葉片10安裝到風(fēng)車轉(zhuǎn)子3上時所確定的翼板基準(zhǔn)線為零度的情況下的風(fēng)車葉片10的角度。在此，間距角度零度是指，在翼板根部剖面上定義的翼板基準(zhǔn)線上的角度，轉(zhuǎn)子平面與該線所成的角度為間距角。當(dāng)?shù)玫綀D6時，在間距角為21度至45度的范圍內(nèi)以2. 5度/秒的速度、在間距角為45至109度的范圍內(nèi)以1. 0度/秒的速度使三根風(fēng)車葉片10同時變化，從而取得此時的三根風(fēng)車葉片10的測量數(shù)據(jù)。另外，風(fēng)車葉片10因使間距角變化而旋轉(zhuǎn)，成為空轉(zhuǎn)的狀態(tài)?？辙D(zhuǎn)是指，在風(fēng)力發(fā)電裝置1不發(fā)電的范圍內(nèi)使風(fēng)車葉片10旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)(例如以風(fēng)車葉片10低速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài))。
需要說明的是，由于對于所有的三根風(fēng)車葉片10進(jìn)行同樣的處理，所以在以下的說明中，僅對一個風(fēng)車葉片10進(jìn)行說明。如圖6所示，包含風(fēng)力發(fā)電裝置發(fā)電的期間和為了停止等通過使間距角向順槳側(cè)增大而作為欲要停止轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)的力的空氣制動器強(qiáng)力加載的期間作為區(qū)域A。如圖6所示，在區(qū)域A中，根據(jù)風(fēng)速而加載不同的空氣動力轉(zhuǎn)矩。然后，在區(qū)域A的右側(cè)(換而言之， 間距角大于60度且發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為從0到300rpm(頻率為60Hz的情況))時，無輪哪種風(fēng)速，轉(zhuǎn)矩值大致均為-300千?！っ滓陨?，所以是能夠忽略空氣動力轉(zhuǎn)矩的影響的小轉(zhuǎn)矩。需要說明的是，如圖6所示，雖然將區(qū)域A的右側(cè)的轉(zhuǎn)速范圍的條件設(shè)為0到 300rpm，但是并不限于此，根據(jù)頻率進(jìn)行設(shè)定即可。例如，在50Hz的情況下，可以將轉(zhuǎn)速范圍的條件設(shè)定為0至250rpm。這樣，校正部30使用在非區(qū)域A的區(qū)域即成為不依據(jù)風(fēng)速的空氣動力轉(zhuǎn)矩的范圍內(nèi)取得的測量數(shù)據(jù)。換而言之，使用在空氣動力轉(zhuǎn)矩的最大值和最小值的偏差為規(guī)定值以下的范圍內(nèi)的間距角的、間距角為60度至109度的范圍內(nèi)取得的測量數(shù)據(jù)。而且，將在后面進(jìn)行說明使用非區(qū)域A的區(qū)域的數(shù)據(jù)的依據(jù)。更具體而言，校正部30具備表31、負(fù)載取得部(負(fù)載取得機(jī)構(gòu))32、形變算出部 (形變算出機(jī)構(gòu))33以及參數(shù)算出部34。校正部30根據(jù)負(fù)載取得部32所取得的風(fēng)車葉片10的負(fù)載和傳感器7的測量數(shù)據(jù)求出無負(fù)載時的傳感器7的測量數(shù)據(jù)，并使用該無負(fù)載時的測量數(shù)據(jù)對傳感器7的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償校正。由此，由于考慮了包含于傳感器7自身的測量誤差，所以能夠提高校正的精度。表31是使無風(fēng)時(對于進(jìn)行校正而言為理想的環(huán)境條件)的風(fēng)車葉片10的翼板根部的負(fù)載與風(fēng)車葉片10的間距角及方位角相互關(guān)聯(lián)的表，例如，作為圖7所示的一覽表 (表)，其錄入有與風(fēng)車葉片10的方位角和間距角的組合對應(yīng)起來的翼板根部處的負(fù)載值 〔]_、 α 2、 α 3、 ^如圖8所示，上述的方位角是指，在風(fēng)車葉片10的旋轉(zhuǎn)面內(nèi)規(guī)定的基準(zhǔn)和風(fēng)車葉片10的軸線所成的角度，在本實(shí)施方式中，將風(fēng)車葉片10位于最上部時作為基準(zhǔn)。因此， 風(fēng)車葉片10位于風(fēng)車的最上部時的方位角為零度，位于最下部時的方位角為180度。在圖7所示的一覽表(表)中，能夠通過如下方式獲得翼板根部的力矩，即，根據(jù)以下所示的式(1)，分別計(jì)算各傳感器Al至Α4的位置的基于自重的力矩，并對這些力矩進(jìn)行坐標(biāo)變換。M = 9. 8XWXlgXsin θ · cos β [Nm](1)在上述式(1)中，W為風(fēng)車葉片10的重量，Ig為從風(fēng)車葉片10測量到的重心位置 (在制造階段為已知的值)，θ是方位角和傾角的函數(shù)，β是間距角和傾角的函數(shù)。負(fù)載取得部32從表31中取得與通過傳感器7取得測量數(shù)據(jù)時的風(fēng)車葉片10的間距角及方位角對應(yīng)的風(fēng)車葉片10的翼板根部的負(fù)載。形變算出部33根據(jù)傳感器7的測量數(shù)據(jù)算出風(fēng)車葉片10的形變。具體而言，從傳感器7的測量數(shù)據(jù)提取形變波長，并根據(jù)規(guī)定的函數(shù)將形變波長變換為形變。更具體而言， 對于傳感器7的測量數(shù)據(jù)而言，在設(shè)于旋翼頭4的未圖示的信號處理部中形變波長數(shù)據(jù)變換為數(shù)值，并將作為數(shù)值獲得的形變波長變換為形變ε。另外，形變ε通過以下的式(2)
9
ε = PJ(A-Ai)-Q ( λ τ-λ Ti)} (2)在上述式O)中，λ為根據(jù)第一傳感器(第二傳感器)的測量數(shù)據(jù)，λ i為根據(jù)第一傳感器(第二傳感器)的無負(fù)載時的測量數(shù)據(jù)，λ τ為根據(jù)第三傳感器的測量數(shù)據(jù)，λ 為根據(jù)第三傳感器的無負(fù)載時的算出數(shù)據(jù)，Pe為形變光學(xué)常數(shù)(809 μ ε /nm), α為溫度補(bǔ)償系數(shù)0.2)。需要說明的是，Ai*測量數(shù)據(jù)的平均值，并且可通過如下的式(3)求出。Ai= (Amax+Amin)/2 (3)在所述式(3)中，λ _表示數(shù)據(jù)的最大峰值，表示最小峰值。這樣，由于在構(gòu)成第一傳感器的各傳感器Al、A3以及構(gòu)成第二傳感器的各傳感器 Α2、Α4分別算出形變，所以能夠算出四個形變。進(jìn)而，通過算出從構(gòu)成第一傳感器的各傳感器Al、A3獲得的形變的差分，算出相對于風(fēng)車葉片10的翼片方向(圖4中的HP-LP的方向)的形變，通過算出從構(gòu)成第二傳感器的各傳感器Α2、Α4獲得的形變的差分，算出相對于風(fēng)車葉片10的邊緣方向(圖4中的LE-TE的方向)的形變ε Ε。參數(shù)算出部34根據(jù)負(fù)載取得部32所取得的風(fēng)車葉片10的負(fù)載和通過形變算出部33所算出的形變的關(guān)系，校正函數(shù)的參數(shù)。具體而言，根據(jù)與取得了成為算出形變εΡ、 ε E的原數(shù)據(jù)的測量數(shù)據(jù)的時刻下的方位角和間距角建立關(guān)聯(lián)的風(fēng)車葉片10的翼板根部的負(fù)載與形變eF、ε 關(guān)系，構(gòu)成新的函數(shù)，并使用新的函數(shù)的系數(shù)，校正存在于負(fù)載算出部20的函數(shù)的系數(shù)。此時，在翼片方向上形成一個新的函數(shù)，在邊緣方向上也形成一個新的函數(shù)。例如，為了將所述形變ε變換為傳感器的位置的力矩，使用如下的式(4)。需要說明的是，d是傳感器7的設(shè)置位置(距離翼板根部1.8米)處的風(fēng)車葉片10的內(nèi)徑，L是風(fēng)車葉片10的序號(L = 1、2、3)，E是翼板材料(FRP)的楊氏模量，I是傳感器的設(shè)置位置處的斷面二次力矩，Msmsw是傳感器設(shè)置位置處的彎曲力矩(負(fù)載)，ε 和ε 2L是基于一對傳感器(第一傳感器或第二傳感器)的測量數(shù)據(jù)的形變，ε ^cl和hu是第一傳感器或第二傳感器的形變的初期值。(公式1)
EI ,
Msensor)~(^2L-\,0 ~￡\L,0 ))^10"6 (4)在此，將該力矩設(shè)風(fēng)車葉片10的翼板根部的力矩軋_和傳感器7的設(shè)置位置(例如，距離風(fēng)車葉片10的翼板根部1. 8m的部位)的力矩Msens。r之比為β (>1)，得到如下的式。其中，(公式2)
權(quán)利要求
1.一種負(fù)載測量裝置，其用于風(fēng)車葉片的間距角可變的風(fēng)車，包括 傳感器，其用于求出所述風(fēng)車葉片的形變；負(fù)載算出機(jī)構(gòu)，其具有示出所述風(fēng)車葉片的形變和所述風(fēng)車葉片的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)，并通過對所述函數(shù)使用基于所述傳感器的測量數(shù)據(jù)的形變，來求出所述風(fēng)車葉片的負(fù)載；校正機(jī)構(gòu)，其根據(jù)在基于風(fēng)速的空氣動力轉(zhuǎn)矩的最大值和最小值的偏差為規(guī)定值以下的所述風(fēng)車葉片的間距角范圍及轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)取得的所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，來校正所述函數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的負(fù)載測量裝置，其中，所述校正機(jī)構(gòu)根據(jù)在所述空氣動力轉(zhuǎn)矩為規(guī)定值以下的所述風(fēng)車葉片的間距角范圍及轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)取得的所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，來校正所述函數(shù)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的負(fù)載測量裝置，其中， 所述校正機(jī)構(gòu)包括表，其將無風(fēng)時的所述風(fēng)車葉片的負(fù)載與所述風(fēng)車葉片的間距角及方位角建立關(guān)聯(lián)； 負(fù)載取得機(jī)構(gòu)，其從所述表中取得與由所述傳感器取得了測量數(shù)據(jù)時的所述風(fēng)車葉片的間距角及方位角對應(yīng)的風(fēng)車葉片的負(fù)載；形變算出機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述傳感器的測量數(shù)據(jù)算出所述風(fēng)車葉片的形變； 參數(shù)算出機(jī)構(gòu)，其根據(jù)由所述負(fù)載取得機(jī)構(gòu)取得的所述風(fēng)車葉片的負(fù)載和由所述形變算出機(jī)構(gòu)算出的形變的關(guān)系，來校正所述函數(shù)的參數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的負(fù)載測量裝置，其中，所述校正機(jī)構(gòu)根據(jù)由所述負(fù)載取得機(jī)構(gòu)取得的風(fēng)車葉片的負(fù)載和所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，求出無負(fù)載時的所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，并使用該無負(fù)載時的測量數(shù)據(jù)對所述傳感器的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償校正。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的負(fù)載測量裝置，其中， 所述傳感器具有一對第一傳感器，該一對第一傳感器夾著所述風(fēng)車葉片而設(shè)于對置的位置； 一對第二傳感器，該一對第二傳感器處于不同于所述第一傳感器的位置，且夾著所述風(fēng)車葉片而設(shè)于對置的位置。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的負(fù)載測量裝置，其中，所述傳感器具有一對第三傳感器，該一對第三傳感器處于夾著所述風(fēng)車葉片而對置的位置，即，設(shè)于不同于所述第一傳感器及所述第二傳感器的位置且與所述第一傳感器或所述第二傳感器中的任一者平行的位置。
7.一種負(fù)載測量裝置，其用于風(fēng)車葉片的間距角可變的風(fēng)車，包括 傳感器，其用于求出所述風(fēng)車葉片的形變；負(fù)載算出機(jī)構(gòu)，其具有示出所述風(fēng)車葉片的形變和所述風(fēng)車葉片的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)，并通過對所述函數(shù)使用基于所述傳感器的測量數(shù)據(jù)的形變，來求出所述風(fēng)車葉片的負(fù)載；校正機(jī)構(gòu)，其根據(jù)在風(fēng)速為3米以下的情況下，在由第一方位角及自該第一方位角旋轉(zhuǎn)180度的第二方位角構(gòu)成的兩個地點(diǎn)將間距角設(shè)為最小間距角和最大間距角時的各所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，來校正該函數(shù)。
8.一種負(fù)載測量方法，用于風(fēng)車葉片的間距角可變的風(fēng)車，包括 求出所述風(fēng)車葉片的形變；通過具有示出所述風(fēng)車葉片的形變和所述風(fēng)車葉片的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)，并對所述函數(shù)使用基于所述傳感器的測量數(shù)據(jù)的形變，來求出所述風(fēng)車葉片的負(fù)載；根據(jù)在基于風(fēng)速的空氣動力轉(zhuǎn)矩的最大值和最小值的偏差為規(guī)定值以下的所述風(fēng)車葉片的間距角范圍及轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)取得的所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，來校正該函數(shù)。
9.一種負(fù)載測量程序，該程序用于風(fēng)車葉片的間距角可變的風(fēng)車，在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行 第一處理，通過具有示出所述風(fēng)車葉片的形變和所述風(fēng)車葉片的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)，并對所述函數(shù)使用基于所述傳感器的測量數(shù)據(jù)的形變，來求出所述風(fēng)車葉片的負(fù)載；第二處理，其根據(jù)在基于風(fēng)速的空氣動力轉(zhuǎn)矩的最大值和最小值的偏差為規(guī)定值以下的所述風(fēng)車葉片的間距角范圍及轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)取得的所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，來校正該函數(shù)。
10.一種負(fù)載測量方法，用于風(fēng)車葉片的間距角可變的風(fēng)車，包括通過具有示出所述風(fēng)車葉片的形變和所述風(fēng)車葉片的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)，并對所述函數(shù)使用基于所述傳感器的測量數(shù)據(jù)的形變，來求出所述風(fēng)車葉片的負(fù)載；根據(jù)在風(fēng)速為3米以下的情況下，在由第一方位角及自該第一方位角旋轉(zhuǎn)180度的第二方位角構(gòu)成的兩個地點(diǎn)將間距角設(shè)為最小間距角和最大間距角時的各所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，來校正該函數(shù)。
11.一種負(fù)載測量程序，該程序用于風(fēng)車葉片的間距角可變的風(fēng)車，在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行 第一處理，通過具有示出所述風(fēng)車葉片的形變和所述風(fēng)車葉片的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)，并對所述函數(shù)使用基于所述傳感器的測量數(shù)據(jù)的形變，來求出所述風(fēng)車葉片的負(fù)載；第二處理，根據(jù)在風(fēng)速為3米以下的情況下，在由第一方位角及自該第一方位角旋轉(zhuǎn) 180度的第二方位角構(gòu)成的兩個地點(diǎn)將間距角設(shè)為最小間距角和最大間距角時的各所述傳感器的測量數(shù)據(jù)，來校正該函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于根據(jù)以廣闊的觀測條件收集到的數(shù)據(jù)校正負(fù)載并迅速校正多個風(fēng)車葉片的負(fù)載。本發(fā)明的負(fù)載測量裝置(1)，其適用于風(fēng)車葉片(10)的間距角可變的風(fēng)車，且包括傳感器，其用于求出風(fēng)車葉片(10)的形變；負(fù)載算出機(jī)構(gòu)(20)，其具有示出風(fēng)車葉片(10)的形變和風(fēng)車葉片(10)的負(fù)載的關(guān)系的函數(shù)，并通過對函數(shù)使用基于傳感器的測量數(shù)據(jù)的形變，求出風(fēng)車葉片(10)的負(fù)載；校正機(jī)構(gòu)(30)，其根據(jù)在空氣動力轉(zhuǎn)矩的最大值和最小值的偏差為規(guī)定值以下的風(fēng)車葉片(10)的間距角范圍及轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)取得的傳感器的測量數(shù)據(jù)，來校正函數(shù)。
文檔編號F03D11/00GK102439301SQ20098011117
公開日2012年5月2日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者林義之, 藤岡秀康 申請人:三菱重工業(yè)株式會社