[發(fā)明專利]一種基于大數(shù)據(jù)分析的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈故障預(yù)警方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910532453.1
• 申請(qǐng)日: 2019-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN110926809B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟恩隆;王靈梅;牛沖;陳立明;郭東杰;申戩林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/028
• 分類號(hào): G01M13/028;G06F16/2458
• 代理公司: 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發(fā)明涉及一種基于大數(shù)據(jù)分析的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈故障預(yù)警方法，通過提取數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的風(fēng)電機(jī)組的歷史振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Beta分布擬合，確定相對(duì)于每種數(shù)據(jù)屬性的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)警閾值區(qū)間，形成知識(shí)庫(kù)，然后將實(shí)時(shí)采集的風(fēng)電機(jī)組的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)輸入知識(shí)庫(kù)中進(jìn)行判斷，根據(jù)振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)落入對(duì)應(yīng)預(yù)警閾值區(qū)間的數(shù)據(jù)占比，確定風(fēng)電機(jī)組是否故障以進(jìn)行預(yù)警。通過本發(fā)明，能夠解決現(xiàn)有振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無法對(duì)風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈早期故障做到實(shí)時(shí)預(yù)警而且智能化程度低的問題，具有較高的識(shí)別精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及設(shè)備預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種基于大數(shù)據(jù)分析的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈故障預(yù)警方法。

背景技術(shù)

風(fēng)電發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括低速軸、高速軸、齒輪箱、聯(lián)軸器、緊急剎車機(jī)構(gòu)等，根據(jù)現(xiàn)有故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈的故障造成的停機(jī)時(shí)間最長(zhǎng)約占80％，主要是齒輪箱和軸承故障。因此，開展對(duì)風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部位的早期故障預(yù)警和故障振動(dòng)對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

目前，風(fēng)電機(jī)組設(shè)備大部分自帶有數(shù)據(jù)采集與監(jiān)事控制(SCADA)系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)兼?zhèn)鋱?bào)警及事故報(bào)告等功能。但其監(jiān)測(cè)的狀態(tài)量有限，主要涵蓋了風(fēng)速、轉(zhuǎn)速、功率、電流、電壓等信號(hào)量，對(duì)于關(guān)鍵零部件的振動(dòng)測(cè)點(diǎn)較少且采集頻率較低。如圖3為當(dāng)下常見的一些機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其報(bào)警方式一般為預(yù)先設(shè)置報(bào)警值和停機(jī)警戒值。主要預(yù)警流程：通過將實(shí)時(shí)采集的振動(dòng)數(shù)值與預(yù)先設(shè)置的報(bào)警值進(jìn)行比較，若當(dāng)前振動(dòng)數(shù)值小于報(bào)警值，則判定機(jī)組運(yùn)行正常。反之，則判定為異常，同時(shí)由檢修人員排查故障原因確定是否停機(jī)檢修，如達(dá)到停機(jī)警戒值則立即停車檢修。

當(dāng)前常見的一些機(jī)械監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要存在以下問題：

(1)報(bào)警閾值在出廠前由風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家提供并預(yù)先設(shè)置，而在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警時(shí)故障往往已造成不可逆的損害，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)早期故障的預(yù)警，并且隨著風(fēng)機(jī)運(yùn)行年限增加設(shè)備損耗原有設(shè)置的故障閾值已不符合現(xiàn)在運(yùn)行要求。

(2)目前主流的頻譜分析、包絡(luò)分析等在實(shí)時(shí)性、智能化方面欠缺，為風(fēng)電運(yùn)行人員日常工作帶來不便。

(3)隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性顯得愈加重要且越來越多智能儀器儀表的接入導(dǎo)致數(shù)據(jù)量的增加，傳統(tǒng)預(yù)警方法在面對(duì)實(shí)時(shí)性要求和海量數(shù)據(jù)愈顯乏力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種基于大數(shù)據(jù)分析的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈故障預(yù)警方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種基于大數(shù)據(jù)分析的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈故障預(yù)警方法，包括：

采集風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈部件的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，形式具有多屬性的數(shù)據(jù)文件并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中；從數(shù)據(jù)庫(kù)提取風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)處理；

按照第一數(shù)據(jù)屬性對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣提取，分別按照第一數(shù)據(jù)屬性的數(shù)值大小劃分區(qū)間，對(duì)每一數(shù)值區(qū)間內(nèi)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行Beta分布擬合，并通過最小二乘法得到最優(yōu)參數(shù)α,β；

根據(jù)每一數(shù)值區(qū)間內(nèi)計(jì)算得到的Beta分布最優(yōu)參數(shù)，確定對(duì)應(yīng)的λ₁和λ₂，以計(jì)算基于第一數(shù)據(jù)屬性的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)警閾值區(qū)間；

通過選取不同數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的提取，構(gòu)建不同數(shù)據(jù)屬性的數(shù)據(jù)數(shù)值區(qū)間與預(yù)警閾值區(qū)間的映射，形成知識(shí)庫(kù)；

設(shè)定預(yù)設(shè)的采樣時(shí)間間隔，采集風(fēng)電機(jī)組實(shí)時(shí)工作的傳動(dòng)鏈振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，判斷采樣時(shí)間間隔內(nèi)采樣的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中，在構(gòu)建知識(shí)庫(kù)的全部數(shù)據(jù)屬性的數(shù)據(jù)數(shù)值落入知識(shí)庫(kù)中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)數(shù)值區(qū)間時(shí)，對(duì)應(yīng)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否落入與數(shù)據(jù)數(shù)值區(qū)間映射的預(yù)警閾值區(qū)間內(nèi)；若判斷為否的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)小于等于總采樣振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的85％，則發(fā)出風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈故障警報(bào)。

其中，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的步驟包括：