【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及漂浮式风力机的，特别涉及一种漂浮式风力机位姿监测调整系统及方法。
技术介绍
1、在陆上风电增长有限的背景下，海上风电已成为推进能源转型的重点战略方向，其发电稳定性高、土地占用资源小、大规模开发难度相对低等多项优势，使得海上风电成为未来风电行业的新趋势。随着全球海上风机从近海走向深海，漂浮式风力机技术成为了热点研究方向之一。与陆地固定式风机相比，远海漂浮式风力机的优点主要集中在以下三方面：一是海上风能充足、持续、稳定，风能湍流强度和风剪切较小，因此海上风电的输出功率高且稳定；二是没有水下固定部件，简化了安装和拆卸程序，布局简单，降低对海底地质的要求，节约了巨大的安装和维护成本；三是安装地点灵活，远离海岸，噪声污染低，避免对渔业、航运和居民造成干扰。
2、漂浮式风力机在风浪流作用下，存在显著的六自由度运动：纵荡、横荡、垂荡、横摇、纵摇和艏摇，纵摇和纵荡运动会导致风轮与尾流的相互作用，加剧了尾流复杂程度，使得风力机功率和推力降低；横荡运动会导致风轮受力不均，诱发艏摇运动，严重影响风力机气动性能；横摇、垂荡和艏摇作用下，风轮旋转平面与来流风速之间的角度发生变化，使得风力机尾迹畸变，影响其气动性能，加剧气动载荷的波动；故六自由度运动会改变了风轮迎风角度和运动速度，导致叶片绕流场发生剧烈变化，使得叶片产生非定常气动载荷，导致气动效率降低，加剧疲劳损伤，对机组安全影响极大。现有的漂浮式风力机基础稳定性较差，在大风浪流作用下，容易出现大幅度的六自由度运动，若不及时对漂浮式风力机的位置和姿态进行适当的调节与控制，可能导致
技术实现思路
1、为解决上述现有技术存在发电效率低、结构安全性和稳定性差的问题，本专利技术提出一种漂浮式风力机位姿监测调整系统及方法，提高发电效率，保证漂浮式风力机结构安全性和稳定性。
2、一种风力发电机组部件的健康状况诊断方法及系统，能够保证部件健康度和能效等级一致，使得部件能效诊断等级相同时，部件对应的健康度的值域范围也相同，提高部件健康状况的诊断准确性。
3、为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
4、一种漂浮式风力机位姿监测调整系统，包括：
5、风机位姿监测模块，用于监测漂浮式风力机六自由度运动的当前时刻风机姿态数据，基于所述当前时刻风机姿态数据，预测目标时刻风机姿态数据，将所述目标时刻风机姿态数据传输至位姿调整模块；
6、位姿调整模块，用于根据所述目标时刻风机姿态数据，调整漂浮式风力机六自由度运动的位姿。
7、优选地，所述风机位姿监测模块包括依次连接的六维加速度传感器、位姿状态预测子模块和放大器，所述六维加速度传感器用于监测漂浮式风力机六自由度运动的当前时刻风机姿态数据；所述位姿状态预测子模块用于根据当前时刻风机姿态数据，预测目标时刻风机姿态数据；所述放大器用于将所述目标时刻风机姿态数据传输至位姿调整模块。
8、优选地，所述预测目标时刻风机姿态数据，包括：
9、获取风浪流气象数据和位姿调整模块上一时刻的调整信息；
10、将所述当前时刻风机姿态数据、所述风浪流气象数据和所述调整信息作为预先训练的位姿状态预测模型的输入，由所述位姿状态预测模型输出受风载荷、波浪载荷和海流载荷影响的目标时刻风机姿态数据。
11、优选地，所述输出受风载荷、波浪载荷和海流载荷影响的目标时刻风机姿态数据，包括：
12、计算风载荷fwind、波浪载荷fw和海流载荷fc，所述风载荷fwind的计算表达式如下：
13、fwind＝ckhqa
14、所述波浪载荷fw的计算表达式如下：
15、
16、所述海流载荷fc的计算表达式如下：
17、
18、其中，c表示风力系数，kh表示风随高度变化系数，q表示计算风压，a表示结构的迎风面积，ρw表示海水密度，cd表示拖曳力系数，cm表示惯性力系数，dp表示漂浮式风力机基础的特征长度，ux表示垂直于构件轴线的水质点速度分量，uc表示垂直于构件轴线的构件速度分量，表示波浪与海流在水平方向的加速度；
19、在所述风载荷fwind、波浪载荷fw和海流载荷fc的作用下，构建由漂浮式风力机的频域运动方程；
20、利用所述位姿状态预测模型对所述频域运动方程求解，得到所述目标时刻风机姿态数据。
21、优选地，所述动力调整子模块包括水泵和水管，所述智能控制子模块和所述水泵连接，所述水泵和所述水管连接，所述水泵上设有流量调节控制装置，所述流量调节控制装置通过驱动所述水泵对所述水管管道内的水量进行控制，并监测所述水管管道内的水量。
22、优选地，所述水管包括在同一水平线上分布并连通的第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道、第六管道和圆形管道，所述第四管道、第五管道和第六管道呈三角形连接，共同形成三角形管道，所述三角形管道的三个角分别与所述第一管道、第二管道和第三管道的一端连接，第一管道、第二管道和第三管道的另一端与所述水泵连接，所述圆形管道以所述水泵为中心，并设置于所述第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道和第六管道下方，所述圆形管道内设有用于驱动阻尼液在所述圆形管道内旋转的旋转电机。
23、优选地，所述目标时刻风机姿态数据至少包括目标时刻漂浮式风力机六自由度运动方向、六自由度运动位移s和六自由度运动角度θ，根据所述目标时刻风机姿态数据，调整漂浮式风力机六自由度运动的位姿，包括：
24、在漂浮式风力机六自由度运动方向下，判断所述六自由度运动位移s是否大于位移阈值s0，或所述六自由度运动角度θ是否大于角度阈值θ0，若是，则驱动所述水泵在所述水管管道内抽水或排水，对所述水管管道内的水量进行控制，以调整所述漂浮式风力机的位姿；若否，则不调整所述漂浮式风力机的位姿。
25、优选地，还包括波浪能发电模块，所述波浪能发电模块包括用于吸收漂浮式风力机六自由度运动方向下的海浪动能的吸能设备方向调节子模块和将所述海浪动能转化为电能的波浪发电装置。
26、本专利技术还提出了一种漂浮式风力机位姿监测调整方法，包括以下步骤：
27、利用风机位姿监测模块监测漂浮式风力机六自由度运动的当前时刻风机姿态数据；
28、基于所述当前时刻风机姿态数据，预测目标时刻风机姿态数据，将所述目标时刻风机姿态数据传输至位姿调整模块；
29、基于所述目标时刻风机姿态数据，利用所述位姿调整模块调整漂浮式风力机六自由度运动的位姿。
30、与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
31、本专利技术提出一种漂浮式风力机位姿监测调整系统及方法，首先利用风机位姿监测模块监测漂浮式风力机六自由度运动的当前时刻风机姿态数据，并预测目标时刻风机姿态数据，避免了目标时刻风机姿态数据传递的滞后性及位姿调整模块的动作响应延迟性，防止加剧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，所述风机位姿监测模块包括依次连接的六维加速度传感器、位姿状态预测子模块和放大器，所述六维加速度传感器用于监测漂浮式风力机六自由度运动的当前时刻风机姿态数据；所述位姿状态预测子模块用于根据当前时刻风机姿态数据，预测目标时刻风机姿态数据；所述放大器用于将所述目标时刻风机姿态数据传输至位姿调整模块。
3.根据权利要求2所述的漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，所述预测目标时刻风机姿态数据，包括：
4.根据权利要求3所述的漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，所述输出受风载荷、波浪载荷和海流载荷影响的目标时刻风机姿态数据，包括：
5.根据权利要求1所述的漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，所述位姿调整模块包括智能控制子模块和动力调整子模块，所述智能控制子模块，用于接收所述目标时刻风机姿态数据，根据所述目标时刻风机姿态数据，对所述动力调整子模块发送控制信息；所述动力调整子模块，用于根据所述控制信息，提供动
6.根据权利要求5所述的漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，所述动力调整子模块包括水泵和水管，所述智能控制子模块和所述水泵连接，所述水泵和所述水管连接，所述水泵上设有流量调节控制装置，所述流量调节控制装置通过驱动所述水泵对所述水管管道内的水量进行控制，并监测所述水管管道内的水量。
7.根据权利要求6所述的漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，所述水管包括在同一水平线上分布并连通的第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道、第六管道和圆形管道，所述第四管道、第五管道和第六管道呈三角形连接，共同形成三角形管道，所述三角形管道的三个角分别与所述第一管道、第二管道和第三管道的一端连接，第一管道、第二管道和第三管道的另一端与所述水泵连接，所述圆形管道以所述水泵为中心，并设置于所述第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道和第六管道下方，所述圆形管道内设有用于驱动阻尼液在所述圆形管道内旋转的旋转电机。
8.根据权利要求7所述的漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，所述目标时刻风机姿态数据至少包括目标时刻漂浮式风力机六自由度运动方向、六自由度运动位移s和六自由度运动角度θ，根据所述目标时刻风机姿态数据，调整漂浮式风力机六自由度运动的位姿，包括：
9.根据权利要求1所述的漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，还包括波浪能发电模块，所述波浪能发电模块包括用于吸收漂浮式风力机六自由度运动方向下的海浪动能的吸能设备方向调节子模块和将所述海浪动能转化为电能的波浪发电装置。
10.一种漂浮式风力机位姿监测调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，所述风机位姿监测模块包括依次连接的六维加速度传感器、位姿状态预测子模块和放大器，所述六维加速度传感器用于监测漂浮式风力机六自由度运动的当前时刻风机姿态数据；所述位姿状态预测子模块用于根据当前时刻风机姿态数据，预测目标时刻风机姿态数据；所述放大器用于将所述目标时刻风机姿态数据传输至位姿调整模块。
3.根据权利要求2所述的漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，所述预测目标时刻风机姿态数据，包括：
4.根据权利要求3所述的漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，所述输出受风载荷、波浪载荷和海流载荷影响的目标时刻风机姿态数据，包括：
5.根据权利要求1所述的漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，所述位姿调整模块包括智能控制子模块和动力调整子模块，所述智能控制子模块，用于接收所述目标时刻风机姿态数据，根据所述目标时刻风机姿态数据，对所述动力调整子模块发送控制信息；所述动力调整子模块，用于根据所述控制信息，提供动力调整漂浮式风力机六自由度运动的位姿。
6.根据权利要求5所述的漂浮式风力机位姿监测调整系统，其特征在于，所述动力调整子模块包括水泵和水管，所述智能控制子模块和所述水泵连接，所述水泵和所述水管连接，所述水泵上设有流量调节控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯俊鑫，何佳，唐芳纯，唐诗尧，宋海彬，魏惠春，余维，张尤俊，
申请(专利权)人：华润电力技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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