[發明專利]風電機組偏航系統在線監測機構及故障診斷系統和方法

在審

• 申請號: 201810316740.4
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108331718A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 袁凌;褚景春;信晶;潘磊;李英昌;員一澤;郭新毅;孫黎;李穎;王海龍
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;F03D7/02
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 朱麗華

本發明公開了一種風電機組偏航系統在線監測機構，包括數據采集卡和與其連接的傳感器組，傳感器組包括轉速傳感器、電流傳感器和振動傳感器。轉速傳感器、電流傳感器和振動傳感器分別用于實時監測風電機組偏航軸承轉速、偏航電機電流值、偏航卡鉗振動信號值；數據采集卡用于采集轉速傳感器、電流傳感器和振動傳感器的實時監測數據。本發明還公開了一種包括上述在線監測機構的風電機組偏航系統智能故障診斷和壽命評估系統及方法。本發明通過在線監測機構對偏航電機電流、偏航卡鉗振動信號和偏航軸承轉速的實時監測，結合現有在線監測參數，構成一套數據采集、提取和后臺數據算法的故障診斷評估系統，為操作人員進行故障風險和壽命評估提供有力判據。

技術領域

本發明涉及風電機組偏航技術領域，特別是涉及風電機組偏航系統在線監測機構及故障診斷系統和方法。

背景技術

隨著風力發電技術的日新月異及國內優質風力資源的不斷匱乏，近年來大兆瓦、低風速機型的風力發電機組不斷涌現，海上型大兆瓦緊湊型機組的研發與投產也取得了實質性的進展。偏航系統作為風力發電機組重要子系統，其擔負著機組的偏航對風和機組制動的任務，而在風力發電機組不斷推陳出新的當代，一些早期服役的機組其偏航系統或多或少的暴露出若干故障問題，輕者如偏航電機燒毀、偏航卡鉗磨損、偏航減速機輸出小齒磨損，重者如偏航軸承齒圈斷齒、偏航剎車盤磨損斷裂等。上述嚴重故障一旦發生可能無法在天空進行修復，只能吊裝返廠并重新更換新的部件，這樣一來損失的發電量先不做評估，光產生的吊裝費用就極為高昂。

上述問題的出現就導致偏航系統的在線監測、故障診斷及壽命評估的研究成為近年來的熱門課題。利用在線監測和故障診斷系統，可以對風力發電機組偏航系統的各易損部件進行連續監測，通過實時獲取的風電機組運行過程中的真實數據進行后臺算法的分析處理，給控制人員反饋出設備實時的健康狀態，是作為預警和采取相應措施的最為高效的辦法。

傳統的在線狀態監測與故障診斷系統在構成和使用方面存在數據采集不全面、針對偏航系統多組件的特點監測數據不充分、后臺數據處理算法不先進等缺陷，往往會導致偏航系統狀態監測與故障診斷的結果失真。

目前風力發電機組主控單元可讀取的設備時時監測參數有：機組的功率、槳角、偏航位置角度、風速、整機的振動、主齒箱油溫等參數，這些狀態參數在監控偏航系統狀態時往往不能準確的識別到真實的運行情況。這是因為偏航電機是斷續工作制，每次偏航動作的持續時間短暫，且偏航制動狀態下涉及到偏航剎車液壓卡鉗與偏航電機的配合度較為復雜，上述偏航特點就決定了要想準確的監控偏航系統的狀態，就需要增加新的監測裝置和監測點位。關于故障診斷的后臺算法，已報道的相關研究中常常基于遺傳神經網絡、小波包分析法、嵌入式C程序、專家系統評估法等算法進行數據建模和分析，但上述數據處理的方法在準確性和時效性方面都有待提升。

由此可見，上述現有的風力發電機組偏航系統在線狀態監測與故障診斷系統顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創設一種新的風電機組偏航系統在線監測機構及智能故障診斷系統和方法，使其為實現風電機組偏航系統的智能故障診斷和壽命評估提供高效、準確的信息數據，成為當前業界極需改進的目標。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種風電機組偏航系統在線監測機構，使其能全面、高效、準確的進行偏航系統數據監測，為后續智能故障診斷和壽命評估提供有力判據，從而克服現有的風力發電機組偏航系統在線狀態監測的不足。

為解決上述技術問題，本發明提供一種風電機組偏航系統在線監測機構，包括數據采集卡和與其連接的傳感器組，

所述傳感器組包括轉速傳感器、電流傳感器和振動傳感器，

所述轉速傳感器，用于安裝在所述風電機組的偏航小齒輪上，實時監測風電機組偏航軸承的轉速；

所述電流傳感器，用于安裝在所述風電機組的偏航電機上，實時監測所述偏航電機的電流值；