一种风力发电机组叶片故障识别方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术提供的一种风力发电机组叶片故障识别方法，采集指定工况下机舱振动频率以求解，指定时段内1P机舱振动频率特征幅值均值、指定时段内机舱振动

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机组叶片故障识别方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及风力发电
，具体涉及一种风力发电机组叶片故障识别方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]国内主流的风力发电机组普遍为三叶片、上风向机组。其中叶片是风力发电机组的核心部件，随着国内风电行业技术的发展，风电机组功率等级越来越高，截止2022年，国内已下线的风电机组已达18MW级。伴随更大的风轮直径，叶片长度超过130米。
[0003]随着风电行业的大规模装机，叶片故障的出现的频次明显增加。风轮作为旋转机械部件，叶片内部普遍未安装传感器，对其进行监测。发生叶片扫塔等故障，未能有效识别，机组存在带病运行的情况。
[0004]专利《CN202011641149.X》风力发电机组的叶片故障诊断方法、装置、电子设备，通过在叶片增加振动传感器，通过叶片振动数据的跳变，对可能的叶片故障进行监测。
[0005]现有技术存在的不足：1)设备安装不便，成本较高；2)识别的准确性较低。欠缺一种简单有效的方式，可在叶片故障时和故障后，进行及时的识别。

技术实现思路

[0006]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片故障识别方法、系统及存储介质，以至少解决叶片故障诊断方法需在叶片增加振动传感器，安装不便且增高成本的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案来实现：
[0008]本专利技术的第一方面，提供一种风力发电机组叶片故障识别方法，包括如下步骤：
[0009]采集指定工况下机舱振动频率以求解，指定时段内1P机舱振动频率特征幅值均值、指定时段内机舱振动
‑
塔筒频率特征幅值均值、指定时段内3P机舱振动频率特征幅值均值和1P机舱振动频率特征幅值基准值；其中，所述指定工况至少包括大风恒转速运行工况；
[0010]采集发电机转速数据以求解，指定时段内1P发电机转速频率特征幅值均值、指定时段内发电机转速
‑
塔筒频率特征幅值均值、指定时段内3P发电机转速频率特征幅值均值和1P发电机转速频率特征幅值基准值；
[0011]基于指定工况下机舱振动频率的求解结果和发电机转速的求解结果，识别叶片故障状态。
[0012]具体地，所述识别叶片故障状态，至少包括以下判定：
[0013]若指定时段内1P机舱振动频率特征幅值均值＞指定时段内机舱振动
‑
塔筒频率特征幅值均值*150％，且
[0014]指定时段内1P机舱振动频率特征幅值均值＞指定时段内3P机舱振动频率特征幅值均值，且
[0015]指定时段内1P机舱振动频率特征幅值均值＞1P机舱振动频率特征幅值基准值*
200％，且
[0016]指定时段内1P发电机转速频率特征幅值均值＞指定时段内发电机转速
‑
塔筒频率特征幅值均值*150％，且
[0017]指定时段内1P发电机转速频率特征幅值均值＞指定时段内3P发电机转速频率特征幅值均值，且
[0018]指定时段内1P发电机转速频率特征幅值均值＞1P发电机转速频率特征幅值基准值*200％；
[0019]则判断风轮严重不平衡，叶片发生故障。
[0020]可选地，求解所述指定时段内1P机舱振动频率特征幅值均值，包括：
[0021]对机舱振动频率，进行1P频率阻尼滤波，以得到1P机舱振动频率特征值；
[0022]分别求解单个周期内全部1P机舱振动频率特征值中的最大值和最小值，并基于该最大值和最小值计算，该相应周期内1P机舱振动频率特征幅值；
[0023]统计指定时段内各周期求解出的相应周期内1P机舱振动频率特征幅值，并对统计得到的全部数值求取平均值，以得到指定时段内1P机舱振动频率特征幅值均值；
[0024]求解所述指定时段内机舱振动
‑
塔筒频率特征幅值均值，包括：
[0025]以所述机舱振动频率与1P机舱振动频率特征值的差值作为机舱振动
‑
塔筒频率，并对该机舱振动
‑
塔筒频率进行塔筒频率阻尼滤波，以得到机舱振动
‑
塔筒频率特征值；
[0026]分别求解单个周期内全部机舱振动
‑
塔筒频率特征值中的最大值和最小值，并基于该最大值和最小值计算，该相应周期内机舱振动
‑
塔筒频率特征幅值；
[0027]统计指定时段内各周期求解出的相应周期内机舱振动
‑
塔筒频率特征幅值，并对统计得到的全部数值求取平均值，以得到指定时段内机舱振动
‑
塔筒频率特征幅值均值；
[0028]求解所述指定时段内3P机舱振动频率特征幅值均值，包括：
[0029]以所述机舱振动
‑
塔筒频率与机舱振动
‑
塔筒频率特征值的差值作为3P机舱振动频率，并对该3P机舱振动频率进行3P频率阻尼滤波，以得到3P机舱振动频率特征值；
[0030]分别求解单个周期内全部3P机舱振动频率特征值中的最大值和最小值，并基于该最大值和最小值计算，该相应周期内3P机舱振动频率特征幅值；
[0031]统计指定时段内各周期求解出的相应周期内3P机舱振动频率特征幅值，并对统计得到的全部数值求取平均值，以得到指定时段内3P机舱振动频率特征幅值均值；
[0032]求解所述1P机舱振动频率特征幅值基准值，包括：
[0033]在机组正常运行状态下，运行1月以上，并经历大风恒转速状态运行24小时以上，统计各频率点的1P机舱振动频率特征幅值，并对统计得到的全部数值求取平均值，以作为1P机舱振动频率特征幅值基准值。
[0034]可选地，求解所述指定时段内1P发电机转速频率特征幅值均值，包括：
[0035]对发电机转速数据，进行1P频率阻尼滤波，以得到1P发电机转速频率特征值；
[0036]分别求解单个周期内全部1P发电机转速频率特征值中的最大值和最小值，并基于该最大值和最小值计算，该相应周期内1P发电机转速频率特征幅值；
[0037]统计指定时段内各周期求解出的相应周期内1P发电机转速频率特征幅值，并对统计得到的全部数值求取平均值，以得到指定时段内1P发电机转速频率特征幅值均值；
[0038]求解所述指定时段内发电机转速
‑
塔筒频率特征幅值均值，包括：
[0039]以所述发电机转速与1P发电机转速频率特征值的差值作为发电机转速
‑
塔筒频率，并对该发电机转速
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塔筒频率进行塔筒频率阻尼滤波，以得到发电机转速
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塔筒频率特征值；
[0040]分别求解单个周期内全部发电机转速
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塔筒频率特征值中的最大值和最小值，并基于该最大值和最小值计算，该相应周期内发电机转速
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塔筒频率特征幅值；
[0041]统计指定时段内各周期求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组叶片故障识别方法，其特征在于，包括如下步骤：采集指定工况下机舱振动频率以求解，指定时段内1P机舱振动频率特征幅值均值、指定时段内机舱振动
‑
塔筒频率特征幅值均值、指定时段内3P机舱振动频率特征幅值均值和1P机舱振动频率特征幅值基准值；其中，所述指定工况至少包括大风恒转速运行工况；采集发电机转速数据以求解，指定时段内1P发电机转速频率特征幅值均值、指定时段内发电机转速
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塔筒频率特征幅值均值、指定时段内3P发电机转速频率特征幅值均值和1P发电机转速频率特征幅值基准值；基于指定工况下机舱振动频率的求解结果和发电机转速的求解结果，识别叶片故障状态。2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组叶片故障识别方法，其特征在于，所述识别叶片故障状态，至少包括以下判定：若指定时段内1P机舱振动频率特征幅值均值＞指定时段内机舱振动
‑
塔筒频率特征幅值均值*150％，且指定时段内1P机舱振动频率特征幅值均值＞指定时段内3P机舱振动频率特征幅值均值，且指定时段内1P机舱振动频率特征幅值均值＞1P机舱振动频率特征幅值基准值*200％，且指定时段内1P发电机转速频率特征幅值均值＞指定时段内发电机转速
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塔筒频率特征幅值均值*150％，且指定时段内1P发电机转速频率特征幅值均值＞指定时段内3P发电机转速频率特征幅值均值，且指定时段内1P发电机转速频率特征幅值均值＞1P发电机转速频率特征幅值基准值*200％；则判断风轮严重不平衡，叶片发生故障。3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组叶片故障识别方法，其特征在于，求解所述指定时段内1P机舱振动频率特征幅值均值，包括：对机舱振动频率，进行1P频率阻尼滤波，以得到1P机舱振动频率特征值；分别求解单个周期内全部1P机舱振动频率特征值中的最大值和最小值，并基于该最大值和最小值计算，该相应周期内1P机舱振动频率特征幅值；统计指定时段内各周期求解出的相应周期内1P机舱振动频率特征幅值，并对统计得到的全部数值求取平均值，以得到指定时段内1P机舱振动频率特征幅值均值；求解所述指定时段内机舱振动
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塔筒频率特征幅值均值，包括：以所述机舱振动频率与1P机舱振动频率特征值的差值作为机舱振动
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塔筒频率，并对该机舱振动
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塔筒频率进行塔筒频率阻尼滤波，以得到机舱振动
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塔筒频率特征值；分别求解单个周期内全部机舱振动
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塔筒频率特征值中的最大值和最小值，并基于该最大值和最小值计算，该相应周期内机舱振动
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塔筒频率特征幅值；统计指定时段内各周期求解出的相应周期内机舱振动
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塔筒频率特征幅值，并对统计得到的全部数值求取平均值，以得到指定时段内机舱振动
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塔筒频率特征幅值均值；求解所述指定时段内3P机舱振动频率特征幅值均值，包括：
以所述机舱振动
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塔筒频率与机舱振动
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塔筒频率特征值的差值作为3P机舱振动频率，并对该3P机舱振动频率进行3P频率阻尼滤波，以得到3P机舱振动频率特征值；分别求解单个周期内全部3P机舱振动频率特征值中的最大值和最小值，并基于该最大值和最小值计算，该相应周期内3P机舱振动频率特征幅值；统计指定时段内各周期求解出的相应周期内3P机舱振动频率特征幅值，并对统计得到的全部数值求取平均值，以得到指定时段内3P机舱振动频率特征幅值均值；求解所述1P机舱振动频率特征幅值基准值，包括：在机组正常运行状态下，...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷春宇，汪航，兰良猛，张华炼，刘欢，杨建，王世均，
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：