[發(fā)明專利]一種大兆瓦風(fēng)電機(jī)組塔筒固有頻率監(jiān)測裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110713699.6
• 申請(qǐng)日: 2021-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN113279920A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藺雪峰;蔡安民;焦沖;李媛;林偉榮;鄭磊;楊博宇;許揚(yáng);金強(qiáng);李力森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): F03D17/00
• 分類號(hào): F03D17/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本發(fā)明提供的一種大兆瓦風(fēng)電機(jī)組塔筒固有頻率監(jiān)測裝置及方法，包括數(shù)據(jù)采集單元和控制單元，其中，所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集塔筒上各個(gè)監(jiān)測區(qū)域的振動(dòng)信號(hào)，并將采集到的振動(dòng)信號(hào)傳輸至控制單元；所述控制單元用于將接收到的振動(dòng)信號(hào)與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果判定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒是否異常，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)塔筒的立體式測量，使得測量結(jié)果更具有準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大兆瓦風(fēng)電機(jī)組塔筒固有頻率監(jiān)測裝置及方法。

背景技術(shù)

風(fēng)電機(jī)組的塔筒是整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的關(guān)鍵部件，支撐著葉片及機(jī)艙內(nèi)所有設(shè)備的正常運(yùn)行，并且，在“碳達(dá)峰碳中和”的目標(biāo)要求及平價(jià)上網(wǎng)的背景下，風(fēng)電機(jī)組向大兆瓦、長葉片和高塔筒的方向發(fā)展，單臺(tái)機(jī)組造價(jià)上升，塔筒一旦發(fā)生問題，嚴(yán)重影響機(jī)組正常運(yùn)行，造成安全、經(jīng)濟(jì)等方面的損失，因此需要對(duì)塔筒進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測維護(hù)。

風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)激勵(lì)塔筒振動(dòng)，那么塔筒的固有頻率須避開相關(guān)激勵(lì)頻率以防止因發(fā)生共振而被破壞，塔筒固有頻率監(jiān)測的意義在于：1、判斷塔筒的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，以便于維護(hù)與檢修；2、實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電機(jī)組變載荷，變轉(zhuǎn)速的檢測和反饋；3、保證機(jī)組運(yùn)行過程的平穩(wěn)和安全可靠運(yùn)行。

經(jīng)檢索，中國申請(qǐng)?zhí)朇N201710639532.3公開了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒固有頻率監(jiān)測方法，該發(fā)明解決了由于塔筒制造工藝以及現(xiàn)場基礎(chǔ)的差異，實(shí)際機(jī)組的塔筒固有頻率與計(jì)算值存在差異，造成實(shí)際應(yīng)用與理論計(jì)算的加阻效果產(chǎn)生差異，影響機(jī)組使用壽命的問題，利用實(shí)時(shí)獲取塔筒振動(dòng)加速度信號(hào)，通過實(shí)時(shí)計(jì)算與滑動(dòng)平均計(jì)算，獲得塔筒固有頻率瞬時(shí)值與基值，實(shí)現(xiàn)塔筒故障監(jiān)測的效果，避免塔筒嚴(yán)重故障發(fā)生，保障機(jī)組安全有效運(yùn)行。

現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)組塔筒固有頻率監(jiān)測方法，未考慮到塔筒不同高度上的振幅不一樣，無法對(duì)塔筒進(jìn)行立體式的測量，并且無法對(duì)塔筒的狀態(tài)進(jìn)行判定處理，不能對(duì)異常的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒進(jìn)行信息收集與整合，無法實(shí)時(shí)更新狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種大兆瓦風(fēng)電機(jī)組塔筒固有頻率監(jiān)測裝置及方法，解決了現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)組塔筒固有頻率的監(jiān)測方法存在數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)的缺陷。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供的一種大兆瓦風(fēng)電機(jī)組塔筒固有頻率監(jiān)測裝置，包括數(shù)據(jù)采集單元和控制單元，其中，所述數(shù)據(jù)采集單元用于采集塔筒上各個(gè)監(jiān)測區(qū)域的振動(dòng)信號(hào)，并將采集到的振動(dòng)信號(hào)傳輸至控制單元；所述控制單元用于將接收到的振動(dòng)信號(hào)與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果判定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒是否異常。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集單元包括多組數(shù)據(jù)采集構(gòu)件，多組數(shù)據(jù)采集構(gòu)件沿風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒的軸向間隔布置。

優(yōu)選地，每組數(shù)據(jù)采集構(gòu)件包括兩個(gè)振動(dòng)加速度傳感器，兩個(gè)振動(dòng)加速度傳感器的安裝方向互相垂直。

優(yōu)選地，距離風(fēng)電機(jī)組塔筒塔底30％的塔筒高度、50％的塔筒高度、80％的塔筒高度和塔筒頂部分別設(shè)置一組數(shù)據(jù)采集構(gòu)件。

優(yōu)選地，所述控制單元包括A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)和監(jiān)測中心，其中，所述A/D轉(zhuǎn)換器與振動(dòng)加速度傳感器連接，用于將接收到的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并傳輸至單片機(jī)；所述單片機(jī)用于將接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，得到塔筒固有頻率值，并將得到的塔筒固有頻率值傳輸至監(jiān)測中心；

所述監(jiān)測中心用于將接收到的塔筒固有頻率值與頻率預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比對(duì)，并根據(jù)比對(duì)結(jié)果發(fā)出警示信號(hào)。

一種大兆瓦風(fēng)電機(jī)組塔筒固有頻率監(jiān)測方法，基于所述的一種大兆瓦風(fēng)電機(jī)組塔筒固有頻率監(jiān)測系統(tǒng)，包括以下步驟：

步驟1，采集風(fēng)電機(jī)組塔筒不同位置處的振動(dòng)信號(hào)；

步驟2，將采集到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換計(jì)算，得到塔筒固有頻率值；