[發(fā)明專利]一種風(fēng)電機(jī)組葉片固有頻率監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111277159.4
• 申請(qǐng)日: 2021-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN113847212B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藺雪峰;蔡安民;焦沖;李媛;林偉榮;張俊杰;許揚(yáng);金強(qiáng);楊博宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)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: 白文佳

本發(fā)明注意到大兆瓦發(fā)展方向下對(duì)風(fēng)電機(jī)組葉片進(jìn)行監(jiān)測(cè)的必要性，從監(jiān)測(cè)葉片的固有頻率這個(gè)角度，考慮到葉片不同長(zhǎng)度上的振幅不一樣，且充分結(jié)合風(fēng)電機(jī)組葉片運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，將雙軸振動(dòng)加速度傳感器置于葉片的不同長(zhǎng)度位置處，能夠?qū)崿F(xiàn)葉片的立體式測(cè)量。提出判定葉片固有頻率異常的方法，即當(dāng)有兩處及以上的葉片長(zhǎng)度區(qū)域振動(dòng)加速度測(cè)得的頻率值上下浮動(dòng)超過20％才認(rèn)為是“異常狀態(tài)”，這是縱向的判斷。同時(shí)，葉片之間兩兩計(jì)算得到的頻率偏差率也可以判斷葉片運(yùn)行狀態(tài)，屬于橫向的對(duì)比判斷。兩種判定策略，全面有效，保證了結(jié)果的準(zhǔn)確性，防止誤報(bào)警。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明型涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)電機(jī)組葉片固有頻率監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

風(fēng)電機(jī)組的葉片吸收風(fēng)能的主要部件，通過葉片吸收風(fēng)能帶動(dòng)整個(gè)傳動(dòng)鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。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(zhǎng)葉片和高塔筒的方向發(fā)展，單支葉片長(zhǎng)度達(dá)到百米級(jí)別，一旦發(fā)生斷裂或者掃塔等事故，將會(huì)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)葉片進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)維護(hù)。

風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，葉片吸收風(fēng)能的過程中會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，如果晃動(dòng)的頻率與激勵(lì)頻率一致，則會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生破壞性影響，因此，需控制變槳邏輯，避開葉片固有頻率區(qū)間。葉片固有頻率監(jiān)測(cè)的意義在于：1、判斷葉片運(yùn)行狀態(tài)，以便于維護(hù)與檢修；2、側(cè)面實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電機(jī)組變槳過程的檢測(cè)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。

現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)組葉片固有頻率監(jiān)測(cè)方法，未考慮到葉片變長(zhǎng)后，葉片不同位置的振幅不一樣，無法對(duì)葉片進(jìn)行立體式的測(cè)量，并且隨著長(zhǎng)葉片的廣泛應(yīng)用，單純靠一個(gè)高度上的振動(dòng)狀態(tài)無法表征葉片在不同模態(tài)下的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，因而無法對(duì)葉片的狀態(tài)進(jìn)行判定處理，就不能有效調(diào)整變槳?jiǎng)幼鳌榇耍景l(fā)明提出一種風(fēng)電機(jī)組葉片固有頻率監(jiān)測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)電機(jī)組葉片固有頻率監(jiān)測(cè)方法，用于監(jiān)測(cè)風(fēng)電機(jī)組葉片的固有頻率，且葉片上不同長(zhǎng)度上的振幅不同，故而將雙軸振動(dòng)加速度傳感器置于葉片的不同長(zhǎng)度位置處，能夠?qū)崿F(xiàn)葉片的立體式測(cè)量。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

一種風(fēng)電機(jī)組葉片固有頻率監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：

步驟(1)：在葉片上設(shè)置三組雙軸振動(dòng)加速度傳感器；

步驟(2)：通過三組雙軸振動(dòng)加速度傳感器分別測(cè)得不同位置的各個(gè)方向上的振動(dòng)信號(hào)；

步驟(3)：雙軸振動(dòng)加速度傳感器測(cè)得的振動(dòng)信號(hào)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)采集儀中，通過風(fēng)場(chǎng)環(huán)網(wǎng)到達(dá)風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)服務(wù)器；

步驟(4)：利用雙軸振動(dòng)加速度傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)，通過傅里葉變換和模態(tài)分析，得到葉片在每個(gè)振動(dòng)模態(tài)下的固有頻率；

步驟(5)：將風(fēng)場(chǎng)監(jiān)測(cè)服務(wù)器根據(jù)步驟(4)中得到的實(shí)測(cè)葉片各階固有頻率的值與頻率預(yù)設(shè)值對(duì)比，對(duì)該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的狀態(tài)進(jìn)行判定。

優(yōu)選的，步驟(1)中葉片上設(shè)置的三個(gè)振動(dòng)加速度傳感器，分別在距離葉根30％、50％、80％葉片長(zhǎng)度處。

優(yōu)選的，步驟(2)中每個(gè)區(qū)域下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片均設(shè)置有雙軸振動(dòng)加速度傳感器，測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向的振動(dòng)加速度，一個(gè)方向?yàn)槿~片完全展開時(shí)垂直于葉輪平面的方向，一個(gè)方向?yàn)槿~輪完全展開時(shí)在葉輪平面內(nèi)垂直于葉片的方向。

優(yōu)選的，步驟(5)中判斷邏輯為：該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的頻率超過頻率預(yù)設(shè)值的上下浮動(dòng)20％時(shí)，判定該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片為“異常狀態(tài)”，并發(fā)出該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片異常的警示信號(hào)；未超過浮動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，判定該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片為“正常狀態(tài)”。

優(yōu)選的，當(dāng)用于監(jiān)測(cè)判斷三支葉片風(fēng)電機(jī)組時(shí)，還包括：

步驟(6)：通過步驟(4)得到每支葉片的模態(tài)特征及該模態(tài)下的固有頻率；