[發明專利]一種風電場塔筒渦激振動預警方法及預警系統

在審

• 申請號: 202010889691.0
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111878324A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 王千;褚景春;袁凌;王曉丹;藺雪峰
• 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;F03D13/20
• 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

1.一種風電場塔筒渦激振動預警方法，其特征在于，所述預警方法包括如下步驟：

(1)根據風電機組設計參數計算所述風電機組的理論臨界共振風速值；

(2)以一定的間隔頻率采集一段時間內的所述風電機組的振動信號，和風電場的風速、風向信號；計算所采集時間段內的風電機組的振動峰值、振動有效值，以及平均風速和平均風向；

(3)若步驟(2)計算到的所述平均風速處于所述風電機組的理論臨界共振風速值的±40％之間時，增加所述振動信號、風電場的風速、風向信號的采集頻率,進一步計算所采集時間段內的振動峰值、振動有效值，以及平均風速和平均風向；

(4)若當前采集時間段內的振動峰值和振動有效值比上一時間段內的振動峰值和振動有效值增長5％以上，且平均風速仍處于所述風電機組的理論臨界共振風速值的±40％之間時，發出風電機組發生渦激振動預警信號；

若連續4組振動峰值和振動有效值的數據均比其上一時間段內的振動峰值和振動有效值增長5％以上，且平均風速仍處于所述風電機組的理論臨界共振風速值的±40％之間，以及平均風向變化在20°范圍內時，發出風電機組發生渦激振動報警信號。

2.根據權利要求1所述的風電場塔筒渦激振動預警方法，其特征在于，所述風電機組的理論臨界共振風速值Vcrit的計算公式如下：

Vcrit＝(fn*d)/S

其中，fn為風電機組的1階固有頻率，d為塔筒的截面直徑，S為斯托撈哈耳數。

3.根據權利要求2所述的風電場塔筒渦激振動預警方法，其特征在于，所述步驟(2)中所述風電機組的振動信號、風電場的風速、風向信號的采集間隔頻率和采集時間為每小時采集1次，每次采集10min。

4.根據權利要求3所述的風電場塔筒渦激振動預警方法，其特征在于，所述步驟(3)中增加的所述振動信號、風電場的風速、風向信號的采集頻率為每小時采集2次，每次采集10min。

5.一種風電場塔筒渦激振動預警系統，其特征在于，包括振動傳感器、風向傳感器、風速傳感器和與其連接的服務器，

所述振動傳感器，設置在風電機組的機艙或塔筒內部，用于實時檢測所述風電機組的振動信號，并傳輸至所述服務器；

所述風向傳感器和風速傳感器，設置在氣象架上，用于實時檢測所述風電場區域的風速、風向信號，并傳輸至所述服務器；

所述服務器，用于根據所述振動傳感器、風向傳感器、風速傳感器的檢測數據，并對檢測數據進行分析，發出風電機組塔筒渦激振動的預警和報警信號。

6.根據權利要求5所述的風電場塔筒渦激振動預警系統，其特征在于，所述振動傳感器采用內置電池的雙軸振動傳感器，用于實時監測所述風電機組在X/Y軸兩個方向上的振動信號。

7.根據權利要求6所述的風電場塔筒渦激振動預警系統，其特征在于，所述氣象架采用便攜式移動氣象架，所述便攜式移動氣象架設置在所述風電場區域的空曠地面上。

8.根據權利要求7所述的風電場塔筒渦激振動預警系統，其特征在于，所述便攜式移動氣象架上還包括太陽能發電裝置，用于為所述風向傳感器和風速傳感器提供電能。

9.根據權利要求5所述的風電場塔筒渦激振動預警系統，其特征在于，所述振動傳感器、風向傳感器和風速傳感器均通過4G/5G網絡與所述服務器無線連接。

10.根據權利要求5所述的風電場塔筒渦激振動預警系統，其特征在于，所述風電場塔筒渦激振動預警系統采用權利要求1至4任一項所述的風電場塔筒渦激振動預警方法，實現對所述風電場發生塔筒渦激振動的預警和報警。