[發明專利]一種風力發電機組螺栓監測系統及方法

有效

• 申請號: 202110713704.3
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113358342B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 藺雪峰;焦沖;蔡安民;李媛;林偉榮;鄭磊;楊博宇;金強;許揚
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;F03D17/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 賀小停

本發明提供的一種風力發電機組螺栓監測系統及方法，包括振動加速度傳感器、數據采集分析設備和上位機，其中，風力發電機組的每個螺栓監測區域設置有一個振動加速度傳感器，用于采集對應的螺栓振動信號，并將采集到的螺栓振動信號傳輸至數據采集分析設備；所述數據采集分析設備用于對接收到的螺栓振動信號進行去噪、放大和數模轉換，得到數據信號，之后將數據信號傳輸至上位機；所述上位機用于根據接收到的數據信號進行處理，得到螺栓狀態預警；本發明涉及的系統在使用時不會影響螺栓的后期維護，同時有利于提高后續預警準確度。

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，特別涉及一種風力發電機組螺栓監測系統及方法。

背景技術

螺栓連接是一種非常普遍的工件連接方式，目前風電機組各部件的連接一般是通過高強螺栓進行連接，比如葉片與輪轂之間、輪轂與主軸之間和兩節塔筒之間的連接等，在風電機組20多年的生命周期內，因風的多變及不確定性所帶來的交變載荷而導致的局部螺栓松動事件時有發生，若有些連接處局部的螺栓松動后沒有及時發現，往往會導致事故的進一步擴大，甚至會引起機組倒塌等惡性事故的發生。

目前，風力發電機組的螺栓監測方法大多依據物理特性變化的進行判別，其主要包括扭矩檢測法、電阻應變片電測法和貼片光彈法。對于扭矩檢測法，由于螺栓和被連接工件之間存在摩擦力，導致其很難精確檢測。而對于電阻應變片電測法而言，其需要安裝于螺栓上，容易影響螺栓后期維護。貼片光彈法需要將螺栓試件放置在光路上，其在實際場合中難以實現，且成本較高。因此，發明出一種風力發電機組的螺栓監測方法變得尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種風力發電機組螺栓監測系統及方法，解決了現有的風力發電機組的螺栓監測方法存在的螺栓監測誤診率高，且容易干擾螺栓后期維護的問題。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明提供的一種風力發電機組螺栓監測系統，包括振動加速度傳感器、數據采集分析設備和上位機，其中，風力發電機組的每個螺栓監測區域設置有一個振動加速度傳感器，用于采集對應的螺栓振動信號，并將采集到的螺栓振動信號傳輸至數據采集分析設備；

所述數據采集分析設備用于對接收到的螺栓振動信號進行去噪、放大和數模轉換，得到數據信號，之后將數據信號傳輸至上位機；

所述上位機用于根據接收到的數據信號進行處理，得到螺栓狀態預警。

優選地，所述數據采集分析設備包括實時采集模塊、初步處理模塊、自動存儲模塊、A/D轉換模塊和即時傳輸模塊；其中，所述實時采集模塊用于實時獲取振動加速度傳感器所采集到的螺栓振動信號；所述初步處理模塊用于對采集到螺栓振動信號進行去噪和放大處理；所述自動存儲模塊用于存儲去噪和放大處理后的螺栓振動信號；所述A/D轉換模塊用于將去噪和放大處理后的螺栓振動信號進行數模轉換；所述即時傳輸模塊用于將數模轉換后的螺栓振動信號即時傳送給上位機。

優選地，所述初步處理模塊包括差分放大單元和濾波單元，其中，濾波單元的輸入端與實時采集模塊的輸出端連接；所述濾波單元的輸出端與差分放大單元的輸入端連接；所述差分放大單元的輸出端分別與自動存儲模塊和A/D轉換模塊連接。

優選地，所述數據采集分析設備布置在風力發電機組的塔底平臺上。

一種風力發電機組螺栓監測方法，基于所述的一種風力發電機組螺栓監測系統，包括以下步驟：

步驟1，分別采集風力發電機組的每個螺栓初始工作狀態下的初始螺栓振動信號，以及該螺栓工作若干時間狀態下的工作螺栓振動信號；

步驟2，根據得到的初始螺栓振動信號和工作螺栓振動信號計算該螺栓的相位差；

步驟3，將計算得到的相位差與預設相位差進行比較，根據比較結果判斷該螺栓的工作狀態。