[發(fā)明專利]風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010769749.8
• 申請(qǐng)日: 2020-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN111878322B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳奕冰;趙熹;高藝宸;呂彥樂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D17/00
• 分類號(hào): F03D17/00;F03D7/04
• 代理公司: 北京惟盛達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11855
• 代理人: 楊青

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置，具體是一種包含風(fēng)力發(fā)電機(jī)單元和模塊的風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置，其包括對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄以及監(jiān)控，以及完成風(fēng)機(jī)的故障診斷以及各個(gè)部件的壽命預(yù)測(cè)，從而形成一個(gè)功能完備的風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)性能進(jìn)行方便、快捷、準(zhǔn)確的診斷分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置，具體是一種包含風(fēng)力發(fā)電機(jī)單元和模塊的風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置。

背景技術(shù)

為應(yīng)對(duì)全球氣候變化以及能源短缺、能源供應(yīng)安全嚴(yán)峻的形勢(shì)，風(fēng)能作為可再生能源以其清潔、安全、永續(xù)的特點(diǎn)，在各國能源戰(zhàn)略中的地位不斷提高，近年來風(fēng)能發(fā)展很快并開始在能源供應(yīng)中發(fā)揮重要作用。隨著我國風(fēng)能開發(fā)的飛速發(fā)展，近年來大批兆瓦級(jí)新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組投入規(guī)模化生產(chǎn)運(yùn)行，質(zhì)量和運(yùn)行可靠性問題比較突出，而且眾所周知，由于風(fēng)資源分布的限制，風(fēng)電場(chǎng)通常地處邊遠(yuǎn)地區(qū)，運(yùn)行環(huán)境差，維護(hù)難度大，因此，為了合理地運(yùn)營和完善地維護(hù)風(fēng)電場(chǎng)，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率和可靠性，就需要有性能完善的系統(tǒng)能夠?qū)γ恳慌_(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行長期的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠全方面的監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各項(xiàng)指標(biāo)，定期對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行故障診斷，盡早發(fā)現(xiàn)問題，提升風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的綜合管理水平，減少運(yùn)行維護(hù)成本。部分廠家也有通過一些手段實(shí)施了對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的部分參數(shù)的監(jiān)控，但是不能形成完整的數(shù)據(jù)監(jiān)控、故障預(yù)警、電能質(zhì)量分析以及后期全面評(píng)估的功能體系，無法對(duì)風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)性能進(jìn)行方便、快捷、準(zhǔn)確的評(píng)估，因此設(shè)計(jì)一種功能完備的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組就十分的必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供一種對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置，其包括對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄以及監(jiān)控，以及完成風(fēng)機(jī)的故障診斷以及各個(gè)部件的壽命預(yù)測(cè)，從而形成一個(gè)功能完備的風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)性能進(jìn)行方便、快捷、準(zhǔn)確的診斷分析。

本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝置，包括：一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片、機(jī)艙、齒輪箱、輪轂、發(fā)電機(jī)以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)分析單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和通訊單元，數(shù)據(jù)采集單元采集風(fēng)機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)和風(fēng)機(jī)關(guān)鍵信息，數(shù)據(jù)分析單元對(duì)信息進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，前置機(jī)設(shè)備通過通訊單元進(jìn)行通訊。

其中數(shù)據(jù)分析單元包括信號(hào)特征提取單元、信號(hào)分析單元以及決策反饋單元；信號(hào)特征提取單元從采集單元采集到的信號(hào)中進(jìn)行特征提取，從而完成對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)判；信號(hào)分析單元通過特征數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)機(jī)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，決策反饋單元通過信號(hào)特征提取單元和信號(hào)分析單元的分析結(jié)果，計(jì)算出用以優(yōu)化風(fēng)機(jī)運(yùn)行的各類決策性控制參數(shù)，并通過總線通訊單元將控制參數(shù)反饋至風(fēng)機(jī)對(duì)象。

其中，信號(hào)分析單元包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能量可利用率計(jì)算模塊、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障分析模塊、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率曲線考核模塊、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)資源及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)模塊、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組部件老化預(yù)測(cè)模塊、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)性能評(píng)估模塊。

其中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障分析模塊具體包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)部件的故障分析方法，所述故障分析方法包括以下步驟：

步驟一、采集風(fēng)力發(fā)電機(jī)部件在已知工況下各類故障的振動(dòng)信號(hào)x(t)形成數(shù)據(jù)總樣本集X；

步驟二、采用算法對(duì)數(shù)據(jù)總樣本集X中的振動(dòng)信號(hào)x(t)進(jìn)行分解并將分解處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理，降噪處理包括剔除趨勢(shì)項(xiàng)以及剔除明顯噪聲干擾項(xiàng)，其中采用算法對(duì)數(shù)據(jù)樣本集X中的振動(dòng)信號(hào)x(t)分解的計(jì)算公式為：

式中，IMF_k(t)表示原始信號(hào)的第k個(gè)本征模態(tài)方程，m表示原始信號(hào)可以分解的本征模態(tài)方程的個(gè)數(shù)，r_m(t)表示分解的最后余量；

其中，步驟二中的剔除明顯噪聲干擾項(xiàng)的過程根據(jù)上述分解結(jié)果來選擇濾波器的尺寸。

步驟二中時(shí)頻變換的計(jì)算公式為：