[發(fā)明專利]一種監(jiān)測風力發(fā)電設備中葉片的狀態(tài)的方法、計算設備和系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107356384B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設計）人: 張海濱;翟中平;賈維銀
• 申請（專利權）人: 安徽容知日新科技股份有限公司
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00
• 代理公司: 北京思睿峰知識產(chǎn)權代理有限公司 11396
• 代理人: 趙愛軍;謝建云

本發(fā)明公開了一種監(jiān)測風力發(fā)電設備中葉片的狀態(tài)的方法，每個葉片表面均布置有三軸加速度傳感器，該方法包括步驟：對于每個葉片，獲取該葉片在葉片擺舞方向和葉片擺振方向的當前振動數(shù)據(jù)和歷史振動數(shù)據(jù)；對于其中每個方向，對該方向的每一組振動數(shù)據(jù)進行運行模態(tài)分析，得到在每一組振動數(shù)據(jù)的采集時間上葉片主要模態(tài)頻率的頻率分布；獲取葉片主要模態(tài)頻率的頻率分布的時間變化趨勢；選擇頻率分布的時間變化趨勢中能量最高的預定數(shù)目條頻率線；統(tǒng)計預定數(shù)目條頻率線中的頻率點的頻率值分布；基于對所統(tǒng)計的頻率值分布變化的監(jiān)測來確定葉片的狀態(tài)是否異常。本發(fā)明還公開一種監(jiān)測風力發(fā)電設備中葉片的狀態(tài)的系統(tǒng)、計算設備和計算機可讀存儲介質。

技術領域

本發(fā)明涉及葉片狀態(tài)監(jiān)測領域，尤其涉及一種監(jiān)測風力發(fā)電設備中葉片的狀態(tài)的方法、計算設備和系統(tǒng)。

背景技術

風力發(fā)電作為一種重要的可再生新能源，受到廣泛關注。而風力發(fā)電設備的葉片作為風力發(fā)電機組中捕獲風能的關鍵部位，其健康狀況直接影響到整個風電系統(tǒng)的運行。葉片的結構和受力相當復雜，由于葉片的工作環(huán)境十分惡劣，春夏秋冬、酷暑嚴寒、雷電、冰雹、雨雪、沙塵等隨時都有可能對風機葉片產(chǎn)生損傷，因此葉片成為風力發(fā)電設備中最容易出現(xiàn)事故的位置。據(jù)統(tǒng)計，葉片損傷產(chǎn)生的事故約占風機總事故的三分之一。常見風機葉片在遭受損傷之后會出現(xiàn)裂紋、分層、空隙和脫粘等典型的疲勞缺陷，這些損傷隨著葉片的運行而不斷積累最終會導致葉片斷裂。在葉片產(chǎn)生疲勞缺陷到斷裂的過程中，葉片在運行時各部分會發(fā)生不同程度應變或形變。通常葉片發(fā)生損傷事故時必須停機維修，同時一旦葉片折斷，則很有可能損壞塔筒，這必將導致高額的維修費用，也給風電場帶來很大的經(jīng)濟損失。因此，若能有效監(jiān)測葉片的健康狀況，必能有效的減少風機葉片造成的停機故障，避免產(chǎn)生巨額經(jīng)濟損失。

目前，風力發(fā)電設備的葉片狀態(tài)常見的監(jiān)測手段有應變片應力監(jiān)測法和光纖光柵監(jiān)測法等。這些監(jiān)測方法都有著其適用的缺陷類型與優(yōu)缺點，其技術要求比較苛刻，監(jiān)測過程受運行環(huán)境、天氣狀況以及其他因素的影響，而且通常需要借助復雜的檢測儀器設備和專業(yè)的分析人員的介入才能做結果判定，極大的增加了監(jiān)測成本和普及的困難程度。

因此需要一種更先進的監(jiān)測風力發(fā)電設備的葉片的狀態(tài)的方案。

發(fā)明內容

鑒于此，本發(fā)明提供了一種新的監(jiān)測風力發(fā)電設備的葉片形變的方案，以力圖解決或至少緩解上面存在的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種監(jiān)測風力發(fā)電設備中葉片的狀態(tài)的方法，每個葉片表面均布置有三軸加速度傳感器，方法包括步驟：對于每個葉片，經(jīng)由其三軸加速度傳感器獲取該葉片在葉片擺舞方向和葉片擺振方向的當前振動數(shù)據(jù)和歷史振動數(shù)據(jù)；對于葉片擺舞方向和葉片擺振方向中的每個方向，對該方向的當前振動數(shù)據(jù)和歷史振動數(shù)據(jù)中的每一組振動數(shù)據(jù)進行運行模態(tài)分析，得到在每一組振動數(shù)據(jù)的采集時間上葉片模態(tài)頻率的頻率分布；根據(jù)所得到的多個頻率分布及對應振動數(shù)據(jù)的采集時間，獲取葉片模態(tài)頻率的頻率分布的時間變化趨勢；選擇頻率分布的時間變化趨勢中能量最高的預定數(shù)目條頻率線，每條頻率線包括多個頻率點；統(tǒng)計所選擇的預定數(shù)目條頻率線中的頻率點的頻率值分布；基于對所統(tǒng)計的頻率值分布變化的監(jiān)測來確定葉片的狀態(tài)是否異常。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，基于對頻率值分布變化的監(jiān)測來確定葉片的狀態(tài)是否異常的步驟包括：當監(jiān)測到任一頻率值上頻率點個數(shù)的變化超過預定比例時，確定葉片的狀態(tài)異常。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，預定數(shù)目條頻率線為3或4條。

可選地，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，方法還包括步驟：對于每個葉片，經(jīng)由其三軸加速度傳感器獲取該葉片在葉片葉尖方向的當前振動數(shù)據(jù)；計算該方向的當前振動數(shù)據(jù)的時域指標；基于對所計算的時域指標的監(jiān)測來確定該葉片是否狀態(tài)異常，其中當監(jiān)測到任一時域指標超過相應的閾值時，確定該葉片的狀態(tài)異常。