[發明專利]一種風電塔筒振動監測系統及其監測方法

在審

• 申請號: 202110971991.8
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113565701A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 楊鵬誠;王應考;羅興宇;高佃飛;楊春俠;于增豪;朱陶煒;曹倩;李春林
• 申請（專利權）人: 大唐廣元風電開發有限公司;長沙理工大學
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;F03D80/80;G01H17/00;G01B11/24
• 代理公司: 重慶市諾興專利代理事務所(普通合伙) 50239
• 代理人: 劉興順

本發明提出一種風電塔筒振動監測系統及其監測方法。系統包括遠端集中控制平臺、現場掃描單元、本地數據處理單元以及振動布局輸出單元；現場掃描單元獲得目標風電裝置的塔筒結構數據；本地數據處理單元生成反饋信號；現場掃描單元基于反饋信號調整掃描路徑；振動布局輸出單元塔筒振動布局采樣圖；基于塔筒布局采樣圖，在目標風電裝置的塔筒上布置多個振動傳感器；遠端集中控制平臺基于多個采樣周期獲得的多組振動傳感數據以及塔筒振動布局采樣圖，確定出塔筒最薄弱部位。方法還包括重新獲得風電塔筒的塔筒振動布局采樣圖以及重新確定出塔筒最薄弱部位。本發明能夠實現風電塔筒的可視化建模、振動監測布局以及振動薄弱位置識別。

技術領域

本發明屬于風電數據監測技術領域，尤其涉及一種風電塔筒振動監測系統及其監測方法、以及實現所述方法的可視化終端。

背景技術

近年來，風電產業迅猛發展，風機的額定功率、機艙重量、塔架高度和葉片長度不斷增加，風機逐漸呈現大容量、高塔筒、長葉片的發展趨勢，由于風機結構與葉輪葉片均屬于柔性結構，隨這種變化而來的一個重要問題就是風機在運行過程中的結構振動安全問題，風機的風致振動問題更為突出。

振動監測是風電機組傳動鏈監測的有效手段，其中，在線振動監測可以實現對機組傳動鏈的全天24h不間斷監測，得到傳動鏈部件全生命周期的實時跟蹤數據，及時發現機組傳動鏈異常狀態。傳統技術中，要得到有效的振動數據，就需要工作人員攜帶采集儀器，登上風機，進入空間有限的機艙，對運行狀態下的風電機組進行數據采集。狹小的空間和旋轉的機械部件，無疑給工作人員帶來一定的安全隱患。

中國發明專利申請CN113279920A提出一種大兆瓦風電機組塔筒固有頻率監測裝置，包括數據采集單元和控制單元，數據采集單元用于采集塔筒上各個監測區域的振動信號，并將采集到的振動信號傳輸至控制單元；所述控制單元用于將接收到的振動信號與預設閾值進行比對，根據比對結果判定風力發電機組塔筒是否異常，該發明聲稱能夠實現塔筒的立體式測量，使得測量結果更具有準確性；中國發明專利CN109596175B提出一種風電塔筒傾斜和晃動在線監測系統，包括處理器、顯示器、采集器、位于塔基的一個傾角傳感器、位于塔筒的至少一個傾角傳感器，位于塔艙的一個傾角傳感器和位于塔艙的至少一個加速度傳感器，傾角傳感器和加速度傳感器通過線纜連接采集器，采集器用于采集所有傾角傳感器的角度數據和所有加速度傳感器的加速度數據，并發送給處理器；處理器用于根據角度數據和加速度數據計算出實時特征值，并將實時特征值存儲在存儲器，當實時特征值大于或者等于其對應的門限時，進行報警，并利用加權平均模型實現預警功能。

然而，由于風電塔筒的區域較大、位置較高，如何布置振動傳感器以獲得更準確的振動數據、如何基于振動數據調整傳感器位置以檢測到最薄弱位置從而盡快發現缺陷，現有技術并未給出對應的技術方案。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種風電塔筒振動監測系統及其監測方法、以及實現所述方法的可視化終端。

在本發明的第一個方面，提出一種風電塔筒振動監測系統。

首先需要指出的是，本發明的振動監測系統可以針對多個風電塔筒進行監測，但是布局在每一個風電塔筒上的監測子系統或者說硬件組件是相同的。

因此，本發明的技術方案將從單體和多體兩個層次進行介紹，單體即表示布局在每一個風電塔筒上的監測子系統的構成和原理，多體則是整個監測系統對于多個風塔筒進行監測的布局架構。

基于此，在單體層面，所述監測系統包括現場掃描單元、本地數據處理單元以及振動布局輸出單元。

所述現場掃描單元和本地數據處理單元通過共享存儲棧通信；

所述現場掃描單元用于對現場的目標風電裝置進行掃描，獲得所述目標風電裝置的塔筒結構數據；