风力发电机的塔架状态监测方法和系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种风力发电机的塔架状态监测方法和系统。风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片，该方法包括：通过该多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值；根据该应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到该塔筒顶部变化量的数值；当该塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，生成停机指令，以控制该风力发电机停机。采用本发明专利技术实施例，可以提高对风力发电机的塔架状态的监测精度。

【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的塔架状态监测方法和系统。
技术介绍
风力发电作为一种新型的发电技术备受瞩目。塔架是风力发电机组重要的组成部分，塔架的动力学特性直接能够反映机组的健康状况和运行情况。通常，通过安装振动加速度传感器及其辅助装置，通过加速度数据积分得到塔架振动位移数据，基于塔架振动位移数据反映机组塔架的位移情况。然而，随着机组塔架变得越来越高，塔架柔度越来越大，塔架频率越来越低，采用测量机舱加速度测量积分法会放大低频信号，由于塔架一阶频率过低这样得到的位移数据会更加不准确，误差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，通过粘贴在塔筒顶部法兰处的多个应变片获取塔筒的应变值，并根据映射关系得到塔筒顶部变化量的数值，以对风力发电机是否停机进行控制，从而提高对风力发电机的塔架状态的监测精度。根据本专利技术的一方面，提供一种风力发电机的塔架状态监测方法。风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片，所述方法包括，通过所述多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值；根据所述应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到所述塔筒顶部变化量的数值；当所述塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，生成停机指令，以控制所述风力发电机停机。根据本专利技术的另一方面，提供一种风力发电机的塔架状态监测系统。风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片，所述系统包括：应变值获取模块，用于通过所述多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值；变化量获取模块，用于根据所述应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到所述塔筒顶部变化量的数值；控制模块，用于当所述塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，生成停机指令，以控制所述风力发电机停机。根据本专利技术实施例提供的风力发电机的塔架状态监测方法和系统，通过粘贴在塔筒顶部法兰处的多个应变片获取塔筒的应变值，并根据应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到塔筒顶部变化量的数值，在塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，控制风力发电机停机，从而提高对风力发电机的塔架状态的监测精度。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的塔架状态监测方法的流程图；图2是示出根据本专利技术实施例二的风力发电机的结构示意图；图3是示出根据本专利技术实施例二的风力发电机的塔筒顶部截面应变片粘贴位置示意图；图4是示出根据本专利技术实施例二的风力发电机的塔架状态监测方法的流程图；图5是示出塔筒简化的力学模型的示例性示意图；图6是示出根据本专利技术实施例三的风力发电机的塔架状态监测系统的逻辑框图。具体实施方式本方案的专利技术构思是，通过粘贴在塔筒顶部法兰处的多个应变片获取塔筒的应变值，并根据相应的映射关系得到塔筒顶部变化量的数值，在塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，控制风力发电机停机，从而提高对风力发电机的塔架状态的监测精度。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的塔架状态监测方法的流程图。其中，风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片。可通过包括如图6所示的系统执行该方法。参照图1，在步骤S110，通过多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值。其中，多个应变片可以为2个、3个或4个等，该多个应变片可以是都相同的应变片，也可以是彼此不同的应变片，还可以是部分相同的应变片等。多个应变片可分别被粘贴在风力发电机的塔筒顶部的法兰处，即风力发电机的偏航刹车制动器的下方。多个应变片在塔筒顶部法兰处的位置可根据实际情况进行设定，如多个应变片之间彼此可间隔同一预定角度，也可以彼此间隔不同角度。具体地，应变片可由如敏感栅等构成的用于测量被测物体的应变的元件。当被测物体受力后，由于被测点发生应变(如位置变化或压力变化等)，敏感栅也随之变形而使其应变片的某特性(如电阻)发生变化，再使用相应测量仪器(如电阻测量仪等)测得该特性对应的参数的变化大小，并将其转换为被测点的应变值。为了使测得的数据更加准确，可以对应变片的初始值进行标定，具体处理可以包括以下内容：在风力发电机处于停机状态下，检测外界风速的大小，当外界风速在3m/s以下时，将应变片的所显示的应变值归零。可以将多个应变片分别与数据采集部件连接。风力发电机工作后，如有风吹动风力发电机和塔筒，塔筒受到风的作用力后，塔筒顶部法兰处的多个应变片中的敏感栅也随之变形而使其应变片的如电阻等发生变化，此时，该数据采集部件可测量电阻的变化大小并将其转化为塔筒的应变值，该数据采集部件可以将该应变值发送给风力发电机的塔架状态监测装置(如服务器等)，从而得到风力发电机的塔筒的应变值。在步骤S120，根据该应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到塔筒顶部变化量的数值。其中，塔筒顶部变化量可以为塔筒顶部位移量、塔筒顶部扭转角度量或塔筒顶部加速度量等。映射关系可以根据实际情况进行选取，该映射关系可以是基于多组相关数据总结出的经验公式，也可以是通过理想状态下的相关数学模型推导出的公式等。具体地，可预先设置应变值与塔筒顶部变化量的映射关系，并可将其存储在本地。当获取到塔筒顶部的应变值后，可以将该应变值代入到上述映射关系中进行计算，得到塔筒顶部变化量的数值。例如，塔筒的应变值为a，应变值与塔筒顶部变化量的映射关系为y＝ka2，其中，y为塔筒顶部变化量的数值，k为常数，可将塔筒的应变值a代入上述公式y＝ka2中，可计算得到塔筒顶部变化量的数值y。在步骤S130，当该塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，生成停机指令，以控制风力发电机停机。其中，变化阈值可以根据实际情况进行设定。具体地，可预先设置塔筒顶部变化量的变化阈值，并将其存储在本地。当计算得到塔筒顶部变化量的数值时，可将该数值与变化阈值进行比较，如果塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值，则可确定塔筒当前发生了较大的倾斜，相应的，风力发电机的塔架处于异常状态，此时，可生成停机指令发送给风力发电机的主控系统，主控系统可通过该停机指令控制风力发电机执行停机操作。当该塔筒顶部变化量的数值未超过变化阈值时，可重复执行上述步骤S110～步骤S130的处理。本专利技术实施例提供的风力发电机的塔架状态监测方法，通过粘贴在塔筒顶部法兰处的多个应变片获取塔筒的应变值，并根据应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到塔筒顶部变化量的数值，在塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，控制风力发电机停机，从而提高对风力发电机的塔架状态的监测精度。实施例二图2是示出根据本专利技术实施例二的风力发电机的结构示意图。如图2所示，风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片，为了对本专利技术实施例进行详细说明，可以设定该多个应变片可为4个应变片，相应的处理可包括以下内容：该多个应变片可包括第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片，其中，第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片以全桥的连接方式连接。其中，第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片可以是相同的应变片，也可以是彼此不同的应变片，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机的塔架状态监测方法，风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片，其特征在于，所述方法包括：通过所述多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值；根据所述应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到所述塔筒顶部变化量的数值；当所述塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，生成停机指令，以控制所述风力发电机停机。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机的塔架状态监测方法，风力发电机的塔筒顶部法
兰处粘贴有多个应变片，其特征在于，所述方法包括：
通过所述多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值；
根据所述应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到所述塔筒顶部变
化量的数值；
当所述塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，生成停机指令，以
控制所述风力发电机停机。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塔筒顶部变化量
至少包括：塔筒顶部位移量和塔筒顶部扭转角度量之一，
所述根据所述应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到所述塔筒顶
部变化量的数值的处理包括：
根据所述应变值与塔筒顶部位移量的第一映射关系得到塔筒顶部位
移量的数值；和/或，
根据所述应变值与塔筒顶部扭转角度量的第二映射关系得到塔筒顶
部扭转角度量的数值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一映射关系和
所述第二映射关系分别为线性关系。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述多个应
变片获取风力发电机的塔筒的应变值的处理包括：
获取风力发电机的偏航状态信息；
根据偏航状态信息确定风力发电机是否处于偏航状态；
获取未处于偏航状态时对应的所述风力发电机的塔筒的应变值；或
者，
获取风力发电机的机头方位角度值；
获取多个应变片的位置角度值与所述机头方位角度值的差值小于差
值阈值时所对应的所述风力发电机的塔筒的应变值；或者，
获取风力发电机的偏航状态信息和机头方位角度值；
获取未处于偏航状态时对应的所述风力发电机的塔筒的第一应变值；
从所述第一应变值中获取多个应变片的位置角度值与所述机头方位
角度值的差值小于差值阈值时所对应的所述风力发电机的塔筒的第二应
变值，将所述第二应变值作为获取的塔筒的应变值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个应变片包括
第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片，所述第一应变片、
第二应变片、第三应变片和第四应变片以全桥的连接方式连接。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一应变片、第
二应变片、第三应变片和第四应变片均匀分布在塔筒顶部法兰处，所述
第一应变片安装在塔筒顶部法兰...

【专利技术属性】
技术研发人员：靖峰，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