一种风力发电机组叶轮不平衡融合检测方法技术

本发明专利技术属于风力发电机组不平衡检测及判断领域，涉及一种将信息融合技术应用于风力发电机不平衡检测的算法，提高叶轮不平衡诊断的准确性。本发明专利技术提供的一种风力发电机组叶轮不平衡融合检测方法，首先通过低通滤波器过滤低频测量噪声，以及利用带宽滤波器获取1P频率对应的振动幅值，然后考虑风速及功率对振动加速度影响，选取典型工作点(功率曲线拐点及额定工作点)发电功率及风速附近区域，对振动加速度测量值二次过滤，最后融合评定不平衡模式，相比于已有的检测诊断方式，本方法在于充分利用风力发电机多源测量信息，针对典型工作点工况，提高叶轮不平衡诊断的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组叶轮不平衡融合检测方法
本专利技术涉及风力发电机组不平衡检测及判断领域，具体涉及一种风力发电机组叶轮不平衡融合检测方法。
技术介绍
风电机组叶轮不平衡主要包括质量不平衡(机舱左右方向振动)和气动不平衡(迎风方向的前后振动)两方面，无论是哪种不平衡都会给风电机组带来摆幅很大的振动，危害风电机组的寿命和安全。在实际运行中叶轮不平衡往往会造成风电机组振动过大，包括机舱沿风向振动、机舱横向振动、机舱扭转方向振动等。振动会造成明显的齿轮箱前后窜动、机舱左右强烈摇晃、偏航制动位置窜动，严重的会在偏航处发出强烈的噪音，损坏机舱内部件。叶轮不平衡还会带来塔顶振动，影响塔筒的安全性。叶轮不平衡对叶片本身强度也有很大影响。不平衡的问题严重或长期不处理，会影响风电机组可靠性，降低风电机组寿命。为了防止风电机组产生严重失效问题，有必要在问题显现的初期对机组故障状态进行监测与保护。现有的基于振动信号的监测诊断方法，需要安装大量的高精度传感器。该诊断方法不仅成本高，可靠性也由于恶劣多变的运行环境而不能得到保证。实际运行机组往往只会在少数几个机舱位置设置振动传感器，振动传感器测量结果为振动加速度测量X、Y信号。测量得到的振动幅值受到风速、风向、转速以及发电功率等因素影响，导致检测结果不准确，因此基于振动传感器测量值的不平衡准确判断还需要克服以上因素的影响。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供的一种风力发电机组叶轮不平衡融合检测方法，以至少解决现有的基于振动信号的监测诊断方法，测量得到的振动幅值受到风速及发电功率因素影响，导致检测结果不准确的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案来实现：一种风力发电机组叶轮不平衡融合检测方法，包括如下步骤：S1、将从振动传感器处获得的振动加速度测量X信号及振动加速度测量Y信号，通过低通滤波，去掉测量噪声，再经过带通滤波，之后成组提取1P频率区域内振动峰值，所述振动峰值包括加速度X振动峰值和加速度Y振动峰值；S2、基于风速测量和发电功率测量，根据振动峰值对应时刻匹配，提取时间值同时位于额定风速区间和额定功率区间的振动峰值，以及提取时间值同时位于拐点风速区间和拐点功率区间的振动峰值；S3、针对步骤S2中得到的各组振动峰值，若所述加速度X振动峰值与所述加速度Y振动峰值相异出现次数大于N次，则不平衡报警。可选地，在步骤S1中，每组所述振动峰值中加速度X振动峰值所处时间值与该组加速度Y振动峰值所处时间值偏差小于0.05毫秒。可选地，在步骤S3中，所述阈值N基于以下公式计算得出：f1P为1P振动频率,fz为风频率。可选地，在步骤S3中，当振动峰值相异出现次数大于N次时，则进行判定：若各组振动峰值均为加速度X振动峰值大于加速度Y振动峰值，则气动不平衡报警；若各组振动峰值均为加速度X振动峰值小于加速度Y振动峰值，则质量不平衡报警。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种风力发电机组叶轮不平衡融合检测方法，首先通过低通滤波器过滤低频测量噪声，以及利用带宽滤波器获取1P频率对应的振动幅值，然后考虑风速及功率对振动加速度影响，选取典型工作点(功率曲线拐点及额定工作点)功率及风速附近区域，对振动加速度测量值二次过滤，最后融合评定不平衡模式，相比于已有的检测诊断方式，本方法在于充分利用风力发电机多源测量信息，针对典型工作点工况，提高叶轮不平衡诊断的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1为一种风力发电机组叶轮不平衡融合检测方法的流程图；图2为一种风力发电机组叶轮不平衡融合检测方法的操作示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。请参阅图1，本专利技术提供的一种风力发电机组叶轮不平衡融合检测方法，包括如下步骤：S1、将从振动传感器处获得的振动加速度测量X信号及振动加速度测量Y信号，通过低通滤波，去掉测量噪声，再经过带通滤波，之后成组提取1P频率区域内振动峰值，所述振动峰值包括加速度X振动峰值和加速度Y振动峰值。其中，1P频率即风力发电机运转的旋转频率。具体地，每组所述振动峰值中加速度X振动峰值所处时间值与该组加速度Y振动峰值所处时间值偏差小于0.05毫秒。S2、基于风速测量和发电功率测量，根据振动峰值对应时刻匹配，提取时间值同时位于额定风速区间和额定功率区间的振动峰值，以及提取时间值同时位于拐点风速区间和拐点功率区间的振动峰值。选取典型工作点(功率曲线拐点及额定工作点)功率及风速附近区域，对振动加速度测量值二次过滤，最后融合评定不平衡模式，相比现有的基于振动信号的监测诊断方法，本方法检测结果更准确。一个实施例，在风速测量基础上，选取在额定风速及功率曲线拐点风速20％附近的时间点；在发电功率测量基础上，选取在额定功率及功率曲线拐点功率20％附近的时间点。S3、针对步骤S2中得到的各组振动峰值，若所述加速度X振动峰值与所述加速度Y振动峰值相异出现次数大于N次，则不平衡报警。设置N次的目的在于，避免风(湍流)带来的误警。由于现场测试条件下干扰因素较多，尤其是机组遇到阵风或者突然偏航等都会产生短时冲击振动信号，造成输出数据的偏差。为避免误报，当不平衡超限检测且延迟一段时间，视为不平衡，当超过阈值N次，则不平衡报警；加速度X振动峰值大于加速度Y振动峰值则气动不平衡；否则为质量不平衡。具体地，在步骤S3中，所述阈值N基于以下公式计算得出：f1P为1P振动频率,fz为风频率。作为对上述方案的进一步改进，在步骤S3中，当振动峰值相异出现次数大于N次时，则进行判定：若各组振动峰值均为加速度X振动峰值大于加速度Y振动峰值，则气动不平衡报警；若各组振动峰值均为加速度X振动峰值小于加速度Y振动峰值，则质量不平衡报警；若全部振动峰值中既出现加速度X振动峰值大于加速度Y振动峰值，也出现加速度X振动峰值小于加速度Y振动峰值的情况，则进行二次判定，即若加速度X振动峰值大于加速度Y振动峰值连续出现次数大于，加速度X振动峰值小于加速度Y振动峰值连续出现次数，则气动不平衡报警，反之质量不平衡报警。优选地，若出现气动不平衡报警，首先检测轮毂上叶片的安装位置是否出现错位，如果没有错位，则再采用陷波器以及独立变桨控制的方式减弱振动；若出现质量不平衡报警，主要采用增减质量块的方式，以及增大传动链阻尼方式减弱振动。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机组叶轮不平衡融合检测方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、将从振动传感器处获得的振动加速度测量X信号及振动加速度测量Y信号，通过低通滤波，去掉测量噪声，再经过带通滤波，之后成组提取1P频率区域内振动峰值，所述振动峰值包括加速度X振动峰值和加速度Y振动峰值；/nS2、基于风速测量和发电功率测量，根据振动峰值对应时刻匹配，提取时间值同时位于额定风速区间和额定功率区间的振动峰值，以及提取时间值同时位于拐点风速区间和拐点功率区间的振动峰值；/nS3、针对步骤S2中得到的各组振动峰值，若所述加速度X振动峰值与所述加速度Y振动峰值相异出现次数大于N次，则不平衡报警。/n

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组叶轮不平衡融合检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将从振动传感器处获得的振动加速度测量X信号及振动加速度测量Y信号，通过低通滤波，去掉测量噪声，再经过带通滤波，之后成组提取1P频率区域内振动峰值，所述振动峰值包括加速度X振动峰值和加速度Y振动峰值；
S2、基于风速测量和发电功率测量，根据振动峰值对应时刻匹配，提取时间值同时位于额定风速区间和额定功率区间的振动峰值，以及提取时间值同时位于拐点风速区间和拐点功率区间的振动峰值；
S3、针对步骤S2中得到的各组振动峰值，若所述加速度X振动峰值与所述加速度Y振动峰值相异出现次数大于N次，则不平衡报警。


2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶轮不...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘楠，廖雪松，刘杰，孙宝会，韩花丽，刘静，雷春宇，董燕，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团海装风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50