轴承监测方法及其系统及计算机可读存储介质技术方案

本发明专利技术实施例提供一种轴承监测方法及其系统及计算机可读存储介质。该方法应用于风力发电机组，其包括：从与风力发电机组强耦合的振动状态监控系统中获取轴承的CMS振动数据；基于轴承的CMS振动数据获得轴承的CMS健康指标；从风力发电机组的SCADA系统中获取轴承的温度特征量和风力发电机组的有功功率；基于轴承的温度特征量和风力发电机组的有功功率来获得轴承的SCADA健康指标；以及基于轴承的CMS健康指标和轴承的SCADA健康指标来对轴承的健康状况进行综合评估并进行相应的处理。从而能够对轴承进行综合评价，实现对轴承更为精准的监测。监测。监测。

【技术实现步骤摘要】
轴承监测方法及其系统及计算机可读存储介质


[0001]本专利技术实施例涉及风力发电
，尤其涉及一种应用于风力发电机组的轴承监测方法及其系统及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着煤炭、石油等能源的逐渐枯竭，人类越来越重视可再生能源的利用。风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到世界各国的重视。伴随着风电技术的不断发展，风力发电机组在电力系统中的应用日益增加。风力发电机组是将风能转化为电能的大型设备，通常设置于风能资源丰富的地区。
[0003]为了能够提前发现风力发电机组的潜在故障，保证风力发电机组的正常运行，需要对风力发电机组，例如轴承的健康状态进行监测。目前，风力发电机组的在线振动状态监控系统(Condition Monitoring System，CMS)可以对轴承部位的振动信号进行采集，使用FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换)寻找到对应的轴承部件失效固有频率，通过比较固有频率处能量值是否超出经验阈值，判断风力发电机组轴承是否发生故障。风力发电机组的SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，监视控制及数据采集)系统可以获取轴承温度数据，通过轴承温度数据与预定温度阈值的比较来判断风力发电机组轴承是否发生故障。
[0004]目前利用CMS系统的振动信号与SCADA系统的轴承温度数据来对风力发电机组轴承的健康状态进行监测是相对独立的。虽然二者均可实现对风力发电机组轴承的运行状态进行一定程度的监测，但是，二者的判断结果并没有进行耦合分析和相互验证。而且，CMS系统中不同尺度的FFT设置会造成对应频率上分配的能量不能达到显著效果，从而可能会造成误判和漏判的情况发生；SCADA系统中的温度阈值法会因过程中存在的大量不确定性，如传感器异常、外界环境干扰等，导致数据出现波动，当温度数据出现波动较大时，可能导致个别温度点的数据超过温度阈值，从而出现虚假报警，导致误报率升高。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的目的在于提供一种轴承监测方法及其系统及计算机可读存储介质，能够综合考虑风力发电机组的CMS系统与SCADA系统来对风力发电机组轴承的健康状态进行监测及综合评价，从而能够实现对风力发电机组轴承的更为准确的监测。
[0006]本专利技术实施例的一个方面提供一种轴承监测方法，其应用于风力发电机组。所述方法包括：从与所述风力发电机组强耦合的振动状态监控系统中获取所述风力发电机组的轴承的CMS振动数据，其中，所述CMS振动数据包括对应所述风力发电机组的主控制器所提供的功率区间的轴承的振动数据；基于所述轴承的CMS振动数据获得所述轴承的CMS健康指标；从所述风力发电机组的SCADA系统中获取所述风力发电机组的轴承的温度特征量和所述风力发电机组的有功功率；基于所述风力发电机组的轴承的温度特征量和所述风力发电机组的有功功率来获得所述轴承的SCADA健康指标；以及基于所述轴承的CMS健康指标和所
述轴承的SCADA健康指标来对所述风力发电机组运行状态下所述轴承的健康状况进行综合评估并进行相应的处理。
[0007]本专利技术实施例的另一个方面还提供一种轴承监测系统。所述轴承监测系统包括一个或多个处理器，用于实现如上所述的轴承监测方法。
[0008]本专利技术实施例的又一个方面还提供一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现如上所述的轴承监测方法。
[0009]本专利技术实施例的轴承监测方法及其系统及计算机可读存储介质能够综合考虑风力发电机组的CMS系统与SCADA系统来对风力发电机组轴承的健康状态进行监测及综合评价，从而能够实现对风力发电机组轴承的更为准确的监测。
附图说明
[0010]图1为一种风力发电机组的示意图；
[0011]图2为本专利技术一个实施例的轴承监测方法的流程图；
[0012]图3为本专利技术一个实施例的基于风力发电机组的轴承的温度特征量历史运行数据和风力发电机组的有功功率历史运行数据来确定各功率区间的温度阈值的具体步骤；
[0013]图4为本专利技术一个实施例的基于风力发电机组的轴承的温度特征量当前数据、风力发电机组的有功功率当前数据及各功率区间的温度阈值通过贝叶斯假设检验来获得轴承的SCADA健康指标的具体步骤；
[0014]图5为本专利技术一个实施例的基于CMS健康指标的报警状况和SCADA健康指标的报警状况来综合评估轴承的健康状况并进行相应的处理的具体步骤；
[0015]图6为本专利技术一个实施例的轴承监测系统的示意性框图。
具体实施方式
[0016]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施例并不代表与本专利技术相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置的例子。
[0017]在本专利技术实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。除非另作定义，本专利技术实施例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内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中
使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0018]图1揭示了一种风力发电机组100的立体示意图。如图1所示，风力发电机组100包括多个叶片101、机舱102、轮毂103及塔架104。塔架104从基础(未图示)向上延伸，机舱102安装在塔架104的顶端，轮毂103安装在机舱102的一端，多个叶片101安装在轮毂103上。
[0019]图2揭示了本专利技术一个实施例的轴承监测方法的流程图。如图2所示，本专利技术一个实施例的轴承监测方法应用于图1所示的风力发电机组100，该轴承监测方法可以包括步骤S11至步骤S15。
[0020]在步骤S11中，从与风力发电机组100强耦合的振动状态监控系统(称之为CMS系统)中获取风力发电机组100的轴承的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴承监测方法，其应用于风力发电机组，其特征在于：其包括：从与所述风力发电机组强耦合的振动状态监控系统中获取所述风力发电机组的轴承的CMS振动数据，其中，所述CMS振动数据包括对应所述风力发电机组的主控制器所提供的功率区间的轴承的振动数据；基于所述轴承的CMS振动数据获得所述轴承的CMS健康指标；从所述风力发电机组的SCADA系统中获取所述风力发电机组的轴承的温度特征量和所述风力发电机组的有功功率；基于所述风力发电机组的轴承的温度特征量和所述风力发电机组的有功功率获得所述轴承的SCADA健康指标；以及基于所述轴承的CMS健康指标和所述轴承的SCADA健康指标来对所述风力发电机组运行状态下所述轴承的健康状况进行综合评估并进行相应的处理。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述温度特征量包括温度特征量当前数据和温度特征量历史运行数据，所述有功功率包括有功功率当前数据和有功功率历史运行数据，所述基于所述风力发电机组的轴承的温度特征量和所述风力发电机组的有功功率获得所述轴承的SCADA健康指标包括：基于所述温度特征量历史运行数据和所述有功功率历史运行数据来确定各功率区间的温度阈值；及基于所述温度特征量当前数据、所述有功功率当前数据及所述各功率区间的温度阈值来获得所述轴承的SCADA健康指标。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述基于所述温度特征量历史运行数据和所述有功功率历史运行数据来确定各功率区间的温度阈值包括：将所述风力发电机组的有功功率划分为多个功率区间；以所述有功功率历史运行数据的每个采样时刻的数值大小为依据，将对应的所述温度特征量历史运行数据分别划分到所述多个功率区间；及针对所述多个功率区间中的各功率区间，基于所述各功率区间中的所述温度特征量历史运行数据来确定所述各功率区间的温度阈值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述将所述风力发电机组的有功功率划分为多个功率区间包括：将所述风力发电机组的有功功率从0到额定功率按照大小平均划分为所述多个功率区间。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述基于所述各功率区间中的所述温度特征量历史运行数据来确定所述各功率区间的温度阈值包括：分别计算所述各功率区间中的所述温度特征量历史运行数据的均值和标准差；及基于所述各功率区间中的所述温度特征量历史运行数据的均值和标准差来确定所述各功率区间的温度阈值。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述基于所述各功率区间中的所述温度特征量历史运行数据的均值和标准差来确定所述各功率区间的温度阈值包括：以所述各功率区间中的均值分别加减1.96倍的标准差来作为所述各功率区间的温度阈值。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述基于所述温度特征量当前数据、所述有功功率当前数据及所述各功率区间的温度阈值来获得所述轴承的SCADA健康指标包括：基于所述温度特征量当前数据、所述有功功率当前数据及所述各功率区间的温度阈值通过贝叶斯假设检验来获得所述轴承的SCADA健康指标。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述基于所述温度特征量当前数据、所述有功功率当前数据及所述各功率区间的温度阈值通过贝叶斯假设检验来获得所述轴承的SCADA健康指标包括：基于所述有功功率当前数据和所述温度特征量当前数据来确定所述温度特征量当前数据所对应的当前功率区间；将所述温度特征量当前数据中超过确定的所述当前功率区间所对应的温度阈值的部分视为温度残差；使用移动窗口法对所述温度残差进行数据截取；利用截取后的数据进行贝叶斯假设检验，来获得所述截取后的数据的贝叶斯因子和健康置信度；及基于所述贝叶斯因子和所述健康置信度中的至少一个来获得所述轴承的SCADA健...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文英，成骁彬，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：