【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风电机组监测，具体涉及一种风机叶轮不平衡监测方法及监测系统。
技术介绍
1、在风电机组运行中，叶轮不平衡的风险程度与风电机组容量的增加、以及叶轮直径的增大呈正相关。当叶片受到风速的影响而出现气动不平衡的情况时，会加剧风电机组系统的疲劳载荷和极限载荷，导致风电机组振动增加，降低风电机组寿命。
2、因此，急需一种风机叶轮不平衡监测方法及监测系统，用于及时监测叶片叶尖的运行轨迹，当风机中各叶片叶尖运行轨迹间的最大偏移距离超过安全阈值时，及时报警干预，从而解决出现气动不平衡的问题。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种风机叶轮不平衡监测方法及监测系统，具体技术方案如下：
2、在第一方面，本专利技术提供了一种风机叶轮不平衡监测方法，包括：
3、步骤s1、实时获取风机中各叶片叶尖与风机塔筒间的样本数据，形成各叶片叶尖的数据集；
4、步骤s2、对各叶片叶尖的数据集中的样本数据分别进行数据拟合，得出各叶片叶尖的运行轨迹；
5、步骤s3、比较各叶片叶尖运行轨迹间的偏移距离，寻找出最大偏移距离l，进行风机叶轮平衡预警的判断；若l大于等于安全阈值，则触发报警；其中，安全阈值表示各叶片叶尖运行轨迹间的偏移距离在风机正常运行范围内的取值。
6、可选的，在各叶片叶尖数据集中的样本数据均包括测量时间和对应测量时间的叶片叶尖与风机塔筒间的最短距离。
7、可选的，在数据拟合时，以当前测量时间与初始测量时间之差为
8、采用最小二乘法获取叶片叶尖的运行轨迹。
9、可选的，采用最小二乘法获取叶片叶尖运行轨迹的步骤如下：
10、对叶片叶尖的数据集中的自变量ti采用多项式(1)拟合：
11、
12、在式(1)中，β0、β1、β2、β3、......、βn均为系数；n表示样本数据的特征数；
13、采用最小二乘法求得一组向量β(β0、β1、β2、β3、......、βn)使得为最小值；
14、假设式(1)采用向量表示为hβ(ti)＝t*β；
15、其中，
16、可选的，采用损失函数j(β)求取向量β，其求取过程如下：
17、j(β)＝(t*β-d)t(t*β-d)
18、其中，(t*β-d)t为(t*β-d)的转置；
19、对损失函数j(β)求偏导为0，具体的，
20、
21、最后求得：β＝(tt*t)-1*tt*d。
22、可选的，在拟合得出叶片叶尖的运行轨迹时，需要确定各叶片的实际运行轨迹与对应的拟合出的运行轨迹的相关系数r的绝对值；若r的绝对值大于0.8，则在拟合结果中找出的最大偏移距离l能够与安全阈值作大小比较；若r的绝对值小于等于0.8，则放弃拟合结果，进行下一次拟合。
23、可选的，数据拟合每隔5-15分钟进行一次。
24、在第二方面，本专利技术提供了一种风机叶轮不平衡监测系统，包括微波雷达和工控机，微波雷达安装在地面或风机上，用于实时获取风机中各叶片叶尖与风机塔筒间的样本数据；工控机安装在风机上，在工控机上设置用于接收样本数据的接收端，且在工控机上内置数据解算程序，数据解算程序用于执行所述风机叶轮不平衡监测方法中的数据拟合，得出各叶片叶尖的运行轨迹，以及用于执行所述风机叶轮不平衡监测方法中的风机叶轮是否平衡的判断。
25、可选的，微波雷达安装在风机的机舱或塔基上。
26、可选的，工控机安装在风机的机舱内。
27、应用本专利技术的技术方案，至少具有以下有益效果：
28、(1)本专利技术提供的一种风机叶轮不平衡监测方法，采用步骤s1获取各叶片叶尖的样本数据，形成数据集；采用步骤s2对样本数据进行数据拟合，得出各叶片叶尖的运行轨迹；采用步骤s3比较各叶片叶尖运行轨迹间的偏移距离，找出最大偏移距离l，进行风机叶轮平衡预警的判断；具体的，若l大于等于安全阈值，则触发报警。本专利技术组合使用步骤s1-s3能够及时监测叶片叶尖的运行轨迹，当风机中各叶片叶尖运行轨迹间的最大偏移距离超过安全阈值时，及时报警干预，从而解决出现气动不平衡的问题。
29、(2)本专利技术提供的一种风机叶轮不平衡监测系统，组合使用微波雷达和工控机，能够实现所述风机叶轮不平衡监测方法对叶片叶尖运行轨迹的及时监测；另外，微波雷达相对于毫米波雷达在雨雾天气中的穿透性更强，受气候的影响较小，能保证在雨雪暴风、烟尘等恶劣环境中正常检测，能够全天候实时监测叶片叶尖运行轨迹。
30、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
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1.一种风机叶轮不平衡监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的风机叶轮不平衡监测方法，其特征在于，在各叶片叶尖数据集中的样本数据均包括测量时间和对应测量时间的叶片叶尖与风机塔筒间的最短距离。
3.根据权利要求2所述的风机叶轮不平衡监测方法，其特征在于，在数据拟合时，以当前测量时间与初始测量时间之差为自变量，记为ti；以叶片叶尖与风机塔筒间的最短距离为因变量，记为di；其中，i＝1，2，3，...，m，m为每个叶片叶尖数据集中样本数据的总个数；
4.根据权利要求3所述的风机叶轮不平衡监测方法，其特征在于，采用最小二乘法获取叶片叶尖运行轨迹的步骤如下：
5.根据权利要求4所述的风机叶轮不平衡监测方法，其特征在于，采用损失函数J(β)求取向量β，其求取过程如下：
6.根据权利要求5所述的风机叶轮不平衡监测方法，其特征在于，在拟合得出叶片叶尖的运行轨迹时，需要确定各叶片的实际运行轨迹与对应的拟合出的运行轨迹的相关系数r的绝对值；若r的绝对值大于0.8，则在拟合结果中找出的最大偏移距离L能够与安全阈值作大小比较；若r
7.根据权利要求1-6任一项所述的风机叶轮不平衡监测方法，其特征在于，数据拟合每隔5-15分钟进行一次。
8.一种风机叶轮不平衡监测系统，其特征在于，包括微波雷达和工控机，微波雷达安装在地面或风机上，用于实时获取风机中各叶片叶尖与风机塔筒间的样本数据；工控机安装在风机上，在工控机上设置用于接收样本数据的接收端，且在工控机上内置数据解算程序，数据解算程序用于执行如权利要求7所述的风机叶轮不平衡监测方法中的数据拟合，得出各叶片叶尖的运行轨迹，以及用于执行如权利要求7所述的风机叶轮不平衡监测方法中的风机叶轮是否平衡的判断。
9.根据权利要求8所述的风机叶轮不平衡监测系统，其特征在于，微波雷达安装在风机的机舱或塔基上。
10.根据权利要求8所述的风机叶轮不平衡监测系统，其特征在于，工控机安装在风机的机舱内。
...【技术特征摘要】
1.一种风机叶轮不平衡监测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的风机叶轮不平衡监测方法，其特征在于，在各叶片叶尖数据集中的样本数据均包括测量时间和对应测量时间的叶片叶尖与风机塔筒间的最短距离。
3.根据权利要求2所述的风机叶轮不平衡监测方法，其特征在于，在数据拟合时，以当前测量时间与初始测量时间之差为自变量，记为ti；以叶片叶尖与风机塔筒间的最短距离为因变量，记为di；其中，i＝1，2，3，...，m，m为每个叶片叶尖数据集中样本数据的总个数；
4.根据权利要求3所述的风机叶轮不平衡监测方法，其特征在于，采用最小二乘法获取叶片叶尖运行轨迹的步骤如下：
5.根据权利要求4所述的风机叶轮不平衡监测方法，其特征在于，采用损失函数j(β)求取向量β，其求取过程如下：
6.根据权利要求5所述的风机叶轮不平衡监测方法，其特征在于，在拟合得出叶片叶尖的运行轨迹时，需要确定各叶片的实际运行轨迹与对应的拟合出的运行轨迹的相关系数r的绝对值...
【专利技术属性】
技术研发人员：周奇，熊用，梁晓东，李鹏，夏明福，周俊华，谢鸿，
申请(专利权)人：湖南联智监测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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