[發明專利]一種風電機組變工況下塔架傾斜與基礎沉降評估方法及系統

在審

• 申請號: 202110957072.5
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113503231A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 李穎峰;杭兆峰;羅濤;邵睿;劉溟江;韓斌;趙勇;楊立華;姚中原;牛晨暉;張宇;刁新忠;李鑫鑫;姜東
• 申請（專利權）人: 華能鹽城大豐新能源發電有限責任公司;西安熱工研究院有限公司;華能國際電力江蘇能源開發有限公司;華能國際電力江蘇能源開發有限公司清潔能源分公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;F03D13/20
• 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電機組變工況下塔架傾斜和基礎沉降的評估方法及系統，包括以下步驟：步驟1，分別采集額定功率下塔底傾角數據和塔頂傾角數據；步驟2，根據步驟1得到的塔底傾角數據和塔頂傾角數據分別繪制塔頂最大基準撓曲圓、塔底最大基準撓曲圓、塔頂最大動態撓曲圓和塔底最大動態撓曲圓；步驟3，將塔頂最大基準撓曲圓和塔底最大基準撓曲圓分別與對應的塔頂最大動態撓曲圓和塔底最大動態撓曲圓進行比較，根據比較結果判斷風電機組是否異常；該方法能直觀明了的監測塔架健康狀態，有助于實時判斷是否需要對風電機組支撐結構進行進一步處理和修復，為保證風電機組安全可靠運行提供保障。

技術領域

本發明屬于風力發電狀態監測技術領域，具體涉及一種風電機組變工況下塔架傾斜與基礎沉降評估方法及系統。

背景技術

能源短缺和環境問題導致可再生能源的開發日益受到重視，其中風力發電是一種國家大力倡導的可再生能源，目前已達到很大規模的裝機容量。風電機組支撐結構不但承載著各系統部件的自重，還需承受著機組變工況下運行過程中振動、晃動等產生的持續性交變載荷，在長期疲勞載荷的作用下，塔架可能產生損傷退化，進而影響機組的安全運行；同時，由于風電機組受載以大傾覆彎矩為主，這會導致機組對基礎沉降特別是不均勻沉降非常敏感，當不均勻沉降達到一定程度，甚至會發生倒塔事故。

目前，已存在一些針對風電機組塔架傾斜和基礎沉降的測量方法，并且已實現對監測信號的在線采集，但這些方法僅通過預設靜態閾值對機組支撐結構狀態進行預警，并未對變工況下的監測參數測量值進行分類分析，由于風電機組變工況運行模式會使塔架響應呈現出強非線性，僅通過設定單一靜態閾值對塔架傾斜、基礎沉降進行評估存在較大誤差。常規分析的實質是忽略風電機組變工況下機組響應特性的差異性，這會降低預警方法對塔架實際傾斜和基礎沉降程度的預警能力，不能識別機組支撐結構實際健康狀態。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種風電機組變工況下塔架傾斜與基礎沉降的評估方法，以解決單一靜態閾值難以對風電機組變工況下塔架傾斜與基礎沉降進行精準狀態評估的技術問題。

為了達到上述技術目的，本發明采用以下技術方案：

一種風電機組變工況下塔架傾斜和基礎沉降的評估方法，包括以下步驟：

步驟1，分別采集額定功率下塔底傾角數據和塔頂傾角數據；

步驟2，根據步驟1得到的塔底傾角數據和塔頂傾角數據分別繪制塔頂最大基準撓曲圓、塔底最大基準撓曲圓、塔頂最大動態撓曲圓和塔底最大動態撓曲圓；

步驟3，將塔頂最大基準撓曲圓和塔底最大基準撓曲圓分別與對應的塔頂最大動態撓曲圓和塔底最大動態撓曲圓進行比較，根據比較結果判斷風電機組是否異常。

優選地，步驟2中，根據步驟1得到的塔底傾角數據和塔頂傾角數據分別繪制塔頂最大基準撓曲圓和塔底最大基準撓曲圓，具體方法是：

分別采集塔頂傾角數據和塔底傾角數據；

根據得到的塔頂傾角數據和塔底傾角數據分別計算塔頂的傾角角度和傾斜方位角，以及塔底的傾角角度和傾斜方位角；

根據得到的塔頂的傾角角度和傾斜方位角，以及塔底的傾角角度和傾斜方位角分別繪制得到塔頂最大基準撓曲圓和塔底最大基準撓曲圓。

優選地，根據得到的塔頂的傾角角度和傾斜方位角，以及塔底的傾角角度和傾斜方位角分別繪制得到塔頂最大基準撓曲圓和塔底最大基準撓曲圓，具體方法是：

從得到的塔頂的傾角角度和傾斜方位角，以及塔底的傾角角度和傾斜方位角中分別選取塔頂和塔底對應的最外圍的三個傾角角度和傾斜方位角；

根據得到的塔頂和塔底對應的最外圍的三個傾角角度和傾斜方位角分別繪制得到塔頂最大基準撓曲圓和塔底最大基準撓曲圓。