一种新型风电塔筒状态在线监测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种新型风电塔筒状态在线监测方法及相应的系统，在风机塔筒顶端晃动幅度最大的位置设置一个唯一的倾角传感器，用于采集风机塔筒发生晃动的次数、无需采集具体的角度；通过倾角数据和风电塔筒自身属性得到风电塔筒在测量时刻的晃动频率当前状态量和晃动频率原始状态量变化率，并通过风电厂SCADA监控系统采集的实时运行数据得到测量时刻的晃动频率当前状态量变化率，确定风电塔筒的运行状态，对正常状态下的变化率进行监测和展示，从而对风电塔筒状态进行在线监测。该方法通过唯一一个倾角传感器采集振动信号，以振动频率反映风电塔筒的结构状态，测量简单便捷，且不存在积分计算过程，可避免计算误差，使结果更加准确。

【技术实现步骤摘要】
一种新型风电塔筒状态在线监测方法及系统
本专利技术属于风电塔筒监测
，特别涉及一种新型风电塔筒状态在线监测方法及系统。
技术介绍
随着社会的发展，对资源的需求不断增加。而伴随着煤和石油等不可再生资料日益减少及环境污染的严重，对可再生清洁资源的开发利用已经成为大势所趋，使得风电越来越受到人们的关注，并且在我国已经成为第三大主力能源。风力发电机组主要包括塔筒、塔筒上叶片及机舱、机舱内的发电机，随着风电机组的单机容量不断增大，风电机组塔筒的高度也在不断增加，接踵而来的是更加多变的外部载荷，对风电塔筒结构可靠性提出了更高的要求。如果塔筒的结构异常，轻则影响机组的安全运行，重则可能导致机组的倒塌，给企业带来严重的经济损失，因此需要对塔筒结构进行实时、准确的监测。传统的塔筒结构监测方法为：根据塔筒结构的失效过程，对塔筒进行交变应力监测和结构损伤监测，通过建立晃动与应力之间的关系，提出了通过监测晃动来进行交变应力在线监测的方法。对于风电塔筒这一监测对象，传统结构监测在计算过程中，计算运动加速度时需要经过二次积分得到风电塔筒的晃动幅度，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型风电塔筒状态在线监测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n通过设置在所述风电塔筒顶端的唯一的倾角传感器采集所述风电塔筒运行过程中不同方向上的倾角数据，根据所述倾角数据计算所述风电塔筒的晃动频率作为晃动频率当前状态量，并与所述风电塔筒的晃动频率原始状态量计算差值，得到所述风电塔筒的晃动频率原始状态量变化率；/n通过风电场SCADA监控系统采集所述风电塔筒的实时运行数据，并结合所述晃动频率原始状态量变化率和所述晃动频率当前状态量进行工况判别、得到对应工况区间的所述风电塔筒的晃动频率当前状态量和晃动频率当前状态量变化率；/n对所述晃动频率当前状态量和所述晃动频率当前状态量变化率进行监测，从...

【技术特征摘要】
1.一种新型风电塔筒状态在线监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过设置在所述风电塔筒顶端的唯一的倾角传感器采集所述风电塔筒运行过程中不同方向上的倾角数据，根据所述倾角数据计算所述风电塔筒的晃动频率作为晃动频率当前状态量，并与所述风电塔筒的晃动频率原始状态量计算差值，得到所述风电塔筒的晃动频率原始状态量变化率；
通过风电场SCADA监控系统采集所述风电塔筒的实时运行数据，并结合所述晃动频率原始状态量变化率和所述晃动频率当前状态量进行工况判别、得到对应工况区间的所述风电塔筒的晃动频率当前状态量和晃动频率当前状态量变化率；
对所述晃动频率当前状态量和所述晃动频率当前状态量变化率进行监测，从而实现对所述风电塔筒状态的在线监测。


2.如权利要求1所述的新型风电塔筒状态在线监测方法，其特征在于，当连续监测时间未超过预设的时间阈值时，所述晃动频率原始状态量为根据所述风电塔筒的自身属性计算得到的n阶固有晃动频率；当连续监测时间超过所述时间阈值时，所述晃动频率原始状态量为根据所述倾角传感器前期积累数据计算出的前期积累晃动频率。


3.如权利要求2所述的新型风电塔筒状态在线监测方法，其特征在于，所述n阶固有振动频率的计算方法如下：
将所述风电塔筒简化为等截面悬臂梁之后，根据下式进行计算：



其中：E为所述风电塔筒材料的弹性模块，I为所述风电塔筒的截面惯性力矩，ρ为所述风电塔筒材料的质量密度，λ为频率常数。


4.如权利要求3所述的新型风电塔筒状态在线监测方法，其特征在于，所述风电塔筒的截面惯性力矩的计算方法如下：



其中：D为所述风电塔筒的外径，d为所述风电塔筒的内径。


5.如权利要求1所述的新型风电塔筒状态在线监测方法，其特征在于，所述工况判别的具体方法如下：
通过所述风电场SCADA监控系统采集到所述风电塔筒的所述实时运行数据后，所述数据处理系统划定一个工况区间，运用滑动平均算法计算得到当前风机的工况点，并针对所述工况区间计算所述晃动频率当前状态量变化率；根据所述变化率，确定当前所述工况点处于哪一个工况点、是否处于稳定状态；通过划定多个工况区间、并分别进行上述计算和判断过程，即可以对所述风电塔筒进行工况判别。


6.如权利要求1所述的新型风电塔筒状态在线监测方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：
当所述偏移量超过预设的第一阈值但未超过预设的第二阈值时，所述数据处理系统发出故障警告；当所述偏移量超过预设的第二阈值时，所述系统自动进行报警。


7.一种运行权利要求1～6中任一项所述方法的新型风电塔筒状态在线监测系统，其特征在于，包括依次电性连接的一个唯一的倾角传感器、风电场SCADA监控系统以及数据处理系统，所述倾角传感器设在所述风电塔筒顶端、位于偏航刹车盘下方，用于采集所述风电塔筒运行过程中不同方向上的倾角数据；
所述风电场SCADA监控系统被配置为：
采...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭三成，李擎雯，刘亚博，胡在春，周文勇，王晓东，陈恋鲆，田小波，
申请(专利权)人：国家电投集团广西电力有限公司，国家电投集团广西金紫山风电有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45