[發(fā)明專利]一種基于時間序列聚類診斷風力發(fā)電機主軸承故障的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710073253.5
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106870297B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 褚景春;李永戰(zhàn);杜國柱;劉昊;董健
• 申請（專利權）人: 國電聯(lián)合動力技術有限公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;F03D9/25;F03D80/70;G06F17/50
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 馬麗蓮

本發(fā)明公開了一種基于時間序列聚類診斷風力發(fā)電機主軸承故障的方法，包括如下步驟：第一步，數(shù)據(jù)(功率數(shù)據(jù)和主軸承溫度數(shù)據(jù))采集、篩選及計算；第二步，按照功率聚類，分為不同功率區(qū)間；對各功率區(qū)間分別進行如下的第三到第七步；第三步，適應度評價；第四步，選擇優(yōu)良個體群；第五步，求得溫度基準線；第六步，求得溫度警戒線；第七步，數(shù)據(jù)代入檢測預警。本發(fā)明中風力發(fā)電機主軸承溫度通過時間序列的功率聚類和優(yōu)良個體群的選擇，辨別主軸承是否存在異常的運行狀態(tài)從而進行診斷，診斷結果可靠，可以提高主軸承的預警能力，用數(shù)據(jù)代替人工排查，做到有的放矢的維護與消缺，降低了主軸承損壞率，提高了風力發(fā)電機發(fā)電率和經(jīng)濟效益。

技術領域

本發(fā)明涉及風力發(fā)電機運行維護領域，特別是涉及一種基于時間序列聚類診斷風力發(fā)電機主軸承故障的方法。

背景技術

主軸承是風力發(fā)電機中重要的組成部分，其將葉輪吸收的風能傳遞給齒輪箱，是風力發(fā)電機傳動鏈重要的能量傳遞機構。我國風電產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的同時面臨著風力發(fā)電機故障多發(fā)的境遇，然而在所有的故障中，主軸承、齒輪箱、發(fā)電機、葉片等大部件的故障影響尤為嚴重，會造成風電場嚴重的經(jīng)濟損失。其中很多大部件的損壞是由于缺少維護和監(jiān)管所造成的。如果在需要維護時或者在故障的初期就能診斷出來，這是減少風電場損失的有效途徑。目前風力發(fā)電機主軸承故障的診斷方法，主要是通過振動監(jiān)測進行診斷，但振動對風力發(fā)電機的主軸承缺少維護和油脂問題，主軸承的裝配問題及主軸承的損壞問題，好多都影響都是間接的，診斷監(jiān)測結果可靠性不高。

由此可見，上述現(xiàn)有的風力發(fā)電機主軸承故障的診斷方法，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創(chuàng)設一種診斷結果可靠的風力發(fā)電機主軸承故障的診斷方法，提前對主軸承故障進行預警，降低主軸承損壞率，提高風力發(fā)電機發(fā)電率和經(jīng)濟效益，成為當前急需改進的目標。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種基于時間序列聚類診斷風力發(fā)電機主軸承故障的方法，診斷結果可靠，可提前對主軸承故障進行預警，降低主軸承損壞率，提高風力發(fā)電機發(fā)電率和經(jīng)濟效益。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于時間序列聚類診斷風力發(fā)電機主軸承故障的方法，包括如下步驟：

第一步，數(shù)據(jù)采集、篩選及計算：采集風電場內(nèi)某型號風力發(fā)電機的功率數(shù)據(jù)和主軸承溫度數(shù)據(jù)，風力發(fā)電機數(shù)據(jù)采集的時間段應保持一致；對采集的數(shù)據(jù)進行篩選評價刪除異常后，再求各風力發(fā)電機的功率n分鐘均值和主軸承溫度n分鐘均值；

第二步，按照功率聚類：按照第一步獲得的風力發(fā)電機功率n分鐘均值進行區(qū)間選擇，首先選擇某一時間段，風力發(fā)電機按照功率分區(qū)間，將在功率區(qū)間[A,B][C,D]…內(nèi)的風力發(fā)電機選擇出來；其中，功率區(qū)間標準為：在此區(qū)間內(nèi)至少存在一臺風力發(fā)電機功率對主軸承溫度影響很小，即用曲線擬合的方法求得擬合直線的斜率趨于0；所述功率區(qū)間的具體選擇方法為：以區(qū)間[A,B]為例，以最高的功率B為起點，A點不斷向下延展，只要滿足功率區(qū)間標準，A點就應不斷迭代向下，最終A點取最小的點；[C,D]…區(qū)間的選擇方法相同；將此時間段的風力發(fā)電機計算出的功率及主軸承溫度n分鐘均值數(shù)據(jù)進行保存；

第三步，適應度評價：對[A,B]區(qū)間內(nèi)的風力發(fā)電機主軸承溫度的n分鐘均值進行適應度評價，適應度說明個體的優(yōu)劣性；主軸承溫度屬于越小越優(yōu)型指標，溫度越低，適應度應越高；

第四步，選擇優(yōu)良個體群：根據(jù)每臺風力發(fā)電機的適應度，選擇優(yōu)良個體群；

第五步，求得溫度基準線：將優(yōu)良個體群的主軸承溫度n分鐘均值再求平均，得到此時間段的溫度基準線；

第六步，求得溫度警戒線：所述溫度警戒線為溫度基準線與允許偏差值之和；

第七步，數(shù)據(jù)代入檢測預警：在此區(qū)間內(nèi)選擇對應的主軸承溫度n分鐘均值數(shù)據(jù)，與警戒線比較，對持續(xù)大于此值的風力發(fā)電機，加以預警；