风力发电机组及其塔架系统状态的检测方法和装置制造方法及图纸

技术编号:15109686 阅读:146 留言:0更新日期:2017-04-09 00:54
本发明专利技术实施例提供一种风力发电机组及其塔架系统状态的检测方法和装置。该检测方法包括:在风力发电机组急停时获取塔架系统的自由衰减振动数据;根据该自由衰减振动数据确定该塔架系统的频率参数,该频率参数包括有阻尼固有频率或对数减缩值;根据该有阻尼固有频率或对数减缩值确定该塔架系统的基础锚固的刚度状态。采用本发明专利技术实施例,可以提高提高对风力发电机组健康状态的检测精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电技术,尤其涉及一种风力发电机组及其塔架系统状态的检测方法和装置
技术介绍
风能作为新能源,越来越受到人们的青睐。为了使风力发电机获得更多的风能,一般会将风力发电机支撑在一定的高度上。由于风向的不确定性,风力发电机的基础弯矩的方向也不断发生变化,塔筒基础承受360度重复载荷,塔筒基础的底面受到反复的拉压作用,使得塔筒基础的健康状态下降。为了保证机组的正常寿命,需要对风力发电机组塔筒基础的健康状态进行评估,筛选出健康状态不良的机组,并及时修复。通常通过检测塔筒顶端的振动信号,并使用傅里叶变换对该振动信号进行频域分析,同时对该振动信号进行时域分析,分别得到塔筒及塔筒基础状态的时域特征值和频域特征值,然后将其与设定值进行比较,从而判断风力发电机组的塔筒及塔筒基础是否发生衰退,以实时检测塔筒及塔筒基础的状态。然而,通过上述方式检测塔筒及塔筒基础的状态时,仅考虑到塔筒本身的因素,而对于叶轮气动阻尼、塔筒结构阻尼以及塔筒基础、塔筒基础环之间的阻尼,和塔筒基础对塔架系统的刚度对塔架一阶有阻尼固有频率的影响等因素却并没有考虑,从而使得对风力发电机组的塔架系统状态的检测精度较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,通过风力发电机组的塔架系统的有阻尼固有频率或对数减缩值确定该塔架系统的基础锚固的刚度状态,从而提高对风力发电机组的塔架系统状态的检测精度。根据本专利技术的一方面,提供一种风力发电机组的塔架系统状态的检测方法。所述检测方法包括:在所述风力发电机组急停时获取所述塔架系统的自由衰减振动数据;根据所述自由衰减振动数据确定所述塔架系统的频率参数,所述频率参数包括有阻尼固有频率或对数减缩值;根据所述有阻尼固有频率或对数减缩值确定所述塔架系统的基础锚固的刚度状态。根据本专利技术的另一方面,提供一种风力发电机组的塔架系统状态的检测装置,所述检测装置包括:自由衰减振动数据获取模块,用于获取所述塔架系统的自由衰减振动数据;频率参数确定模块,用于根据所述自由衰减振动数据确定所述塔架系统的频率参数;所述频率参数包括有阻尼固有频率或对数减缩值;刚度状态确定模块,用于根据所述有阻尼固有频率或对数减缩值确定所述塔架系统的基础锚固的刚度状态。根据本专利技术的又一方面,提供一种风力发电机组,该风力发电机组中设置有上述塔架系统状态的检测装置。根据本专利技术实施例提供的风力发电机组及其塔架系统状态的检测方法和装置,通过获取风力发电机组在急停机时塔架系统的自由衰减振动数据,分析确定该塔架系统的有阻尼固有频率或对数减缩值进而确定该塔架系统的基础锚固的刚度状态,从而提高对风力发电机组的塔架系统状态的检测精度。附图说明图1是示出根据本专利技术实施例一的风力发电机组的塔架系统状态的检测方法的流程图;图2是示出根据本专利技术实施例二的风力发电机组的塔架系统状态的检测方法的流程图;图3是示出的振动状态过程中振动衰减的时域波形曲线的示例性示意图;图4是示出的健康状态为健康的风力发电机组的自由衰减振动数据对应的时域波形曲线的示例性示意图;图5是示出的健康状态为不健康的风力发电机组的自由衰减振动数据对应的时域波形曲线的示例性示意图;图6是示出的健康状态下的风力发电机组的自由衰减振动数据对应的时频信号曲线的示例性示意图;图7是示出的不健康状态下的风力发电机组的自由衰减振动数据对应的时频信号曲线的示例性示意图;图8是示出的通过矩形窗截取风力发电机组停机时刻后的数据的示例性示意图;图9是示出的通过汉宁窗截取风力发电机组停机时刻后的数据的示例性示意图;图10是示出的通过傅里叶变换方式确定风力发电机组有阻尼固有频率测试统计信息的示例性示意图;图11是示出根据本专利技术实施例三的风力发电机组的塔架系统状态的检测装置的一种结构框图;图12是示出根据本专利技术实施例三的风力发电机组的塔架系统状态的检测装置的另一种结构框图;图13是示出根据本专利技术实施例四的风力发电机组的结构框图。具体实施方式本方案的专利技术构思是,通过获取风力发电机组在急停机时塔架系统的自由衰减振动数据,分析确定该塔架系统的有阻尼固有频率或对数减缩值进而确定该塔架系统的基础锚固的刚度状态,从而提高对风力发电机组的塔架系统状态的检测精度。下面结合附图详细描述本专利技术的示例性实施例。实施例一图1是示出根据本专利技术实施例一的风力发电机组的塔架系统状态的检测方法的流程图。通过包括如图11所示的检测装置执行该检测方法。参照图1,风力发电机组的塔架系统状态的检测方法包括:S110,在风力发电机组急停时获取塔架系统的自由衰减振动数据。具体地,风力发电机通常会通过塔筒被支撑到一定的高度上,由于风向的不确定性,风力发电机的基础弯矩的方向也不断发生变化,塔筒基础承受重复载荷,塔筒基础的底面受到反复的拉压作用,从而导致塔筒基础的健康状态降低,为此需要对塔筒基础的健康状态进行检测和评估。为了检测风力发电机组的健康状态,可选取风力发电机组振动状态下的一个或多个自由衰减振动数据作为测量特征量,本专利技术实施例中选取加速度作为自由衰减振动数据,可根据风力发电机组的塔架系统的有阻尼固有频率和奈奎斯特定律确定振动的采样频率,其采样频率的数值为有阻尼固有频率的2倍。另外,由于风力发电机的机头质量分布不均等因素的影响,风力发电机组的塔架系统在叶轮旋转轴线方向、以及垂直于叶轮旋转轴线和塔筒中心线组成的平面的方向的有阻尼固有频率稍有不同,因此可同时测试风力发电机组两个方向的振动状态。此外,为了测试塔筒和塔筒基础的健康状态,可为风力发电机组设定一定的测试条件,当风力发电机组达到设定的测试条件时,风力发电机组紧急停机或偏航,此时检测塔筒在上述两个方向上振动的加速度的值,其中,塔筒振动的加速度可以上述确定的采样频率获取。S120,根据上述自由衰减振动数据确定该塔架系统的频率参数,该频率参数包括有阻尼固有频率或对数减缩值。具体地,通过设定的采样频率采集相应的自由衰减振动数据的数值,从而得到多组不同时间点采集的加速度的数值,根据时间点和相应的加速度的数值可绘制加速度随时间变化的曲线,可对该曲线的变化趋势进行分析,并通过加速度随时间变化与有阻尼固有频率随时间变化之间的关系,得到风力发电机组的有阻尼固有频率的变化趋势,或者,通过加<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组的塔架系统状态的检测方法,其特征在于,所述检测方法包括:在所述风力发电机组急停时获取所述塔架系统的自由衰减振动数据;根据所述自由衰减振动数据确定所述塔架系统的频率参数,所述频率参数包括有阻尼固有频率或对数减缩值;根据所述有阻尼固有频率或对数减缩值确定所述塔架系统的基础锚固的刚度状态。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的塔架系统状态的检测方法,其特征在于,所
述检测方法包括:
在所述风力发电机组急停时获取所述塔架系统的自由衰减振动数据;
根据所述自由衰减振动数据确定所述塔架系统的频率参数,所述频
率参数包括有阻尼固有频率或对数减缩值;
根据所述有阻尼固有频率或对数减缩值确定所述塔架系统的基础锚
固的刚度状态。
2.根据权利要求1所述的检测方法,其特征在于,所述检测方法在
所述获取所述塔架系统的自由衰减振动数据步骤之前还包括:
获取所述风力发电机组的工况数据;
根据所述工况数据确定所述风力发电机组的实时功率;当所述风力
发电机组的实时功率超过预定的功率阈值时,发送用于控制所述风力发
电机组急停的指令。
3.根据权利要求2所述的检测方法,其特征在于,所述自由衰减振
动数据包括所述风力发电机组急停前第一预设时间范围内及所述风力发
电机组急停后第二预设时间范围内的数据;或者所述自由衰减振动数据
包括所述风力发电机组急停后第三预设时间范围内的数据。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的检测方法,其特征在于,所述
根据所述自由衰减振动数据确定所述塔架系统的有阻尼固有频率的处理
包括:
将所述自由衰减振动数据进行希尔伯特-黄变换,确定所述塔架系统
的有阻尼固有频率;
所述根据所述有阻尼固有频率确定所述塔架系统的基础锚固的刚度
状态的步骤包括:
根据有阻尼固有频率在不同频率段的变化趋势确定所述塔架系统的
基础锚固的刚度状态。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的检测方法,其特征在于,所述
根据所述自由衰减振动数据确定所述塔架系统的有阻尼固有频率的处理
包括:
将所述自由衰减振动数据进行傅里叶变换,确定所述塔架系统的有
阻尼固有频率;
所述根据所述有阻尼固有频率确定所述塔架系统的基础锚固的刚度
状态的步骤包括:
根据所述有阻尼固有频率与预设阈值的比较结果确定所述塔架系统
的基础锚固的刚度状态。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的检测方法,其特征在于,所述
根据所述自由衰减振动数据确定所述风力发电机组的对数减缩值的处理
包括:
对所述自由衰减振动数据进行曲线拟合得到所述自由衰减振动数据
的对数减缩值;
所述根据所述对数减缩值确定所述塔架系统的基础锚固的刚度状态
的步骤包括:

【专利技术属性】
技术研发人员:范德功吉银辉唐新安
申请(专利权)人:北京金风科创风电设备有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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