一种风力发电机组螺栓监测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供的一种风力发电机组螺栓监测系统及方法，包括振动加速度传感器、数据采集分析设备和上位机，其中，风力发电机组的每个螺栓监测区域设置有一个振动加速度传感器，用于采集对应的螺栓振动信号，并将采集到的螺栓振动信号传输至数据采集分析设备；所述数据采集分析设备用于对接收到的螺栓振动信号进行去噪、放大和数模转换，得到数据信号，之后将数据信号传输至上位机；所述上位机用于根据接收到的数据信号进行处理，得到螺栓状态预警；本发明专利技术涉及的系统在使用时不会影响螺栓的后期维护，同时有利于提高后续预警准确度。同时有利于提高后续预警准确度。同时有利于提高后续预警准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组螺栓监测系统及方法


[0001]本专利技术属于风力发电
，特别涉及一种风力发电机组螺栓监测系统及方法。

技术介绍

[0002]螺栓连接是一种非常普遍的工件连接方式，目前风电机组各部件的连接一般是通过高强螺栓进行连接，比如叶片与轮毂之间、轮毂与主轴之间和两节塔筒之间的连接等，在风电机组20多年的生命周期内，因风的多变及不确定性所带来的交变载荷而导致的局部螺栓松动事件时有发生，若有些连接处局部的螺栓松动后没有及时发现，往往会导致事故的进一步扩大，甚至会引起机组倒塌等恶性事故的发生。
[0003]目前，风力发电机组的螺栓监测方法大多依据物理特性变化的进行判别，其主要包括扭矩检测法、电阻应变片电测法和贴片光弹法。对于扭矩检测法，由于螺栓和被连接工件之间存在摩擦力，导致其很难精确检测。而对于电阻应变片电测法而言，其需要安装于螺栓上，容易影响螺栓后期维护。贴片光弹法需要将螺栓试件放置在光路上，其在实际场合中难以实现，且成本较高。因此，专利技术出一种风力发电机组的螺栓监测方法变得尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种风力发电机组螺栓监测系统及方法，解决了现有的风力发电机组的螺栓监测方法存在的螺栓监测误诊率高，且容易干扰螺栓后期维护的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]本专利技术提供的一种风力发电机组螺栓监测系统，包括振动加速度传感器、数据采集分析设备和上位机，其中，风力发电机组的每个螺栓监测区域设置有一个振动加速度传感器，用于采集对应的螺栓振动信号，并将采集到的螺栓振动信号传输至数据采集分析设备；
[0007]所述数据采集分析设备用于对接收到的螺栓振动信号进行去噪、放大和数模转换，得到数据信号，之后将数据信号传输至上位机；
[0008]所述上位机用于根据接收到的数据信号进行处理，得到螺栓状态预警。
[0009]优选地，所述数据采集分析设备包括实时采集模块、初步处理模块、自动存储模块、A/D转换模块和即时传输模块；其中，所述实时采集模块用于实时获取振动加速度传感器所采集到的螺栓振动信号；所述初步处理模块用于对采集到螺栓振动信号进行去噪和放大处理；所述自动存储模块用于存储去噪和放大处理后的螺栓振动信号；所述A/D转换模块用于将去噪和放大处理后的螺栓振动信号进行数模转换；所述即时传输模块用于将数模转换后的螺栓振动信号即时传送给上位机。
[0010]优选地，所述初步处理模块包括差分放大单元和滤波单元，其中，滤波单元的输入端与实时采集模块的输出端连接；所述滤波单元的输出端与差分放大单元的输入端连接；所述差分放大单元的输出端分别与自动存储模块和A/D转换模块连接。
[0011]优选地，所述数据采集分析设备布置在风力发电机组的塔底平台上。
[0012]一种风力发电机组螺栓监测方法，基于所述的一种风力发电机组螺栓监测系统，包括以下步骤：
[0013]步骤1，分别采集风力发电机组的每个螺栓初始工作状态下的初始螺栓振动信号，以及该螺栓工作若干时间状态下的工作螺栓振动信号；
[0014]步骤2，根据得到的初始螺栓振动信号和工作螺栓振动信号计算该螺栓的相位差；
[0015]步骤3，将计算得到的相位差与预设相位差进行比较，根据比较结果判断该螺栓的工作状态。
[0016]优选地，步骤2中，根据得到的初始螺栓振动信号和工作螺栓振动信号计算该螺栓的相位差，具体方法是：
[0017]S21，分别对得到的初始螺栓振动信号和工作螺栓振动信号进行频域分析，得到初始频谱分布和工作频谱分布；
[0018]S22，根据初始频谱分布和工作频谱分布分别建立初始螺栓振动波形图和工作螺栓振动波形图；
[0019]S23，分别提取初始螺栓振动波形图和工作螺栓振动波形图中的正弦信号，得到初始螺栓振动正弦信号和工作螺栓振动正弦信号；
[0020]S24，将初始螺栓振动正弦信号和工作螺栓振动正弦信号进行差值计算，得到该螺栓对应的相位差。
[0021]优选地，步骤3中，所述预设相位差的获取方法是：
[0022]S31，分别获取螺栓异常状态下的松动螺栓振动信号和螺栓正常状态下的正常螺栓振动信号；
[0023]S32，分别对得到的异常螺栓振动信号和正常螺栓振动信号进行频域分析，得到异常频谱分布和正常频谱分布；
[0024]S32，根据异常频谱分布和正常频谱分布分别建立异常螺栓振动波形图和正常螺栓振动波形图；
[0025]S33，分别提取异常螺栓振动波形图和正常螺栓振动波形图中的正弦信号，得到异常螺栓振动正弦信号和正常螺栓振动正弦信号；
[0026]S34，将异常螺栓振动正弦信号和正常螺栓振动正弦信号进行差值计算，得到该螺栓对应的相位差，并将该相位差作为预设相位差。
[0027]一种风力发电机组螺栓监测设备，包括处理器、以及能够在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述方法的步骤
[0028]相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0029]本专利技术采用振动加速度传感器作为数据采集源来进行螺栓数据收集，其安装和信号采集方式更为方便，且对环境要求不高，更适合于进行风力发电机组的螺栓松动诊断，并且相较于电阻应变片电测法，该振动加速度传感器布置方式更加灵活，因此不会影响螺栓的正常使用，同时不会影响螺栓的后期维护，并且本专利技术设置有数据采集设备，其包括初步处理模块，有利于对采集到螺栓振动信号进行去噪和放大处理，进而有利于提高后续预警准确度。
[0030]本专利技术将在螺栓松动状态下提取到的松动螺栓振动信号作为监测判断基础，然后
通过将在螺栓使用状态下的使用螺栓振动信号与其进行相位差计算，有利于对风力发电机组的螺栓状态进行实时监测，进而有利于螺栓的后期维护；并且本专利技术采用振动信号作为分析监测方式，相较于依据物理特性变化的判别方法，其螺栓监测准确率更高；同时，通过对信号的相位进行对比分析，提供了一种新颖的分析螺栓松紧状态的方式。
附图说明
[0031]图1是一种风力发电机组螺栓监测方法流程图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图，对本专利技术进一步详细说明。
[0033]本专利技术提供的一种风力发电机组螺栓监测装置，包括振动加速度传感器、数据采集分析设备和上位机，其中，风力发电机组的每个螺栓监测区域设置有一个振动加速度传感器，用于采集对应的螺栓振动信号，并将采集到的螺栓振动信号传输至数据采集分析设备。
[0034]所述数据采集分析设备用于对接收到的螺栓振动信号进行去噪、放大和数模转换，得到数据信号，之后将数据信号传输至上位机。
[0035]所述上位机用于根据接收到的数据信号进行处理，得到螺栓状态预警。
[0036]所述数据采集分析设备布置在风力发电机组的塔底平台上。
[0037]所述振动加速度传感器具体为DH105E压电式低频加速度传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组螺栓监测系统，其特征在于，包括振动加速度传感器、数据采集分析设备和上位机，其中，风力发电机组的每个螺栓监测区域设置有一个振动加速度传感器，用于采集对应的螺栓振动信号，并将采集到的螺栓振动信号传输至数据采集分析设备；所述数据采集分析设备用于对接收到的螺栓振动信号进行去噪、放大和数模转换，得到数据信号，之后将数据信号传输至上位机；所述上位机用于根据接收到的数据信号进行处理，得到螺栓状态预警。2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组螺栓监测系统，其特征在于，所述数据采集分析设备包括实时采集模块、初步处理模块、自动存储模块、A/D转换模块和即时传输模块；其中，所述实时采集模块用于实时获取振动加速度传感器所采集到的螺栓振动信号；所述初步处理模块用于对采集到螺栓振动信号进行去噪和放大处理；所述自动存储模块用于存储去噪和放大处理后的螺栓振动信号；所述A/D转换模块用于将去噪和放大处理后的螺栓振动信号进行数模转换；所述即时传输模块用于将数模转换后的螺栓振动信号即时传送给上位机。3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组螺栓监测系统，其特征在于，所述初步处理模块包括差分放大单元和滤波单元，其中，滤波单元的输入端与实时采集模块的输出端连接；所述滤波单元的输出端与差分放大单元的输入端连接；所述差分放大单元的输出端分别与自动存储模块和A/D转换模块连接。4.根据权利要求1所述的一种风力发电机组螺栓监测系统，其特征在于，所述数据采集分析设备布置在风力发电机组的塔底平台上。5.一种风力发电机组螺栓监测方法，其特征在于，基于权利要求1
‑
4中任一项所述的一种风力发电机组螺栓监测系统，包括以下步骤：步骤1，分别采集风力发电机组的每个螺栓初始工作状态下的初始螺栓振动信号，以及该螺栓工作若干时间状态下的工作螺栓...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺雪峰，焦冲，蔡安民，李媛，林伟荣，郑磊，杨博宇，金强，许扬，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：