[發明專利]一種風電機組機艙低頻振動位移計算方法

有效

• 申請號: 202010904929.2
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112130184B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 王瀟;俞佳男;唐波
• 申請（專利權）人: 浙江運達風電股份有限公司
• 主分類號: G01S19/42
• 分類號: G01S19/42;G01B7/004;G01B7/02;G06F17/11
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種風電機組機艙低頻振動位移計算方法，包括以下步驟：建立風電機組空間運行模型；在風電機組空間運行模型中設定基準坐標；計算相對位移；通過特定的位移條件判定，給相應的位移值添加正負號來表示機艙低頻振動位移的方向。上述技術方案基于GNSS?RTK精準定位技術實時獲取機艙上移動站天線的空間坐標，通過自編的風電機組機艙低頻振動位移解算算法，實現風電機組機艙低頻振動位移的長期監測工作。結合GNSS設備和解算算法的誤差，該方法的整體精度可達到厘米級。

技術領域

本發明涉及風電機組技術領域，尤其涉及一種風電機組機艙低頻振動位移計算方法。

背景技術

有資料顯示，風電機組運行時，葉輪、塔架、機艙等會發生耦合進而引起整機的低頻振動，此類振動會造成葉片、傳動鏈部件、塔架等的失效破壞。另外，隨著陸上風電的發展趨勢從高風速區向低風速區轉變，風電機組的塔架越建越高，葉輪和塔架發生耦合的臨界風速也越來越低，故整機的低頻振動監測尤為重要。

目前，風電機組的振動監測大多通過加速度傳感器來實現，利用加速度一次積分得到速度，速度再積分得到位移。但實際測試和計算過程中，由于低頻振動具有頻率低、加速度小、速度低和位移大等特點，傳統的加速度傳感器對低頻振動不敏感，不易捕捉到風電機組的低頻振動信息。通過實測加速度積分計算速度和位移的結果與實際結果存在偏差，整體誤差較大。并且因低頻振動監測屬于長期監測工作，所以傳統的加速度傳感器在使用過程中會出現零漂、溫漂，對測試精度造成影響，需要定期的校準和適當的溫漂補償。因此通過加速度傳感器監測風電機組的低頻振動不可靠并且誤差較大。

目前，風電機組低頻振動位移的監測技術主要有兩種：

1.在風電機組塔頂布置傾角傳感器，監測風電機組塔頂的傾角變化，再結合塔高系數計算風電機組的低頻振動位移；但塔高系數是通過仿真模型計算獲得，與實際情況存在一定誤差。

2.利用激光測振儀對風電機組開展非接觸測試，直接得到風電機組低頻位移；雖然無需在風電機組上安裝任何設備，操作簡單，但成本費用較高，也無法實現長期監測。

中國專利文獻CN107671414A公開了一種“基于機組振動傳感器的機艙偏移量檢測系統”。包括安裝在風電機組的驅動側和非驅動側檢測機艙在兩個相互垂直方向上的振動加速度信息的傳感器組，接收所述傳感器組傳送的數據信息對其進行電壓調節控制的電壓調節器；所述電壓調節器將接收到的數據信息傳送至主控制器，該系統還包括檢測風電機組的停機位置信息將檢測到的信息傳送至主控制器的偏航變頻器。上述技術方案利用濾波的方法，保留通過加速度積分計算速度以及速度再積分計算位移過程中機艙低頻振動的成份，進而近似得到機艙低頻振動位移。其中，利用濾波的方法會造成高頻成份的泄露，無法獲得“純凈”的機艙低頻振動的信號；另外，通過加速度積分計算速度以及速度再積分計算位移得算法存在較大的誤差；在長期的監測過程中加速度傳感器會出現零漂、溫漂，對測試精度造成影響。

發明內容

本發明提出了一種基于GNSS的風電機組機艙低頻振動位移計算方法，利用GNSS-RTK精準定位技術實時獲取機艙上移動站天線的空間坐標，通過自編的風電機組機艙低頻振動位移解算算法，實現風電機組機艙低頻振動位移的長期監測工作；另外，結合GNSS設備和解算算法的誤差，該方法的整體精度可達到厘米級。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的，主要包括以下四個步驟：

(1)建立風電機組空間運行模型；

(2)在風電機組空間運行模型中設定基準坐標；

(3)計算相對位移；

(4)通過特定的位移條件判定，并給相應的位移值添加正負號來表示機艙低頻振動位移的方向。