[發明專利]光纖光柵式風電機組變槳法蘭、葉片智能診斷方法及系統

有效

• 申請號: 202111421314.5
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN113915077B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 李仁堂;李華新;夏暉;馮江哲;胡鵬;肖劍;劉歡
• 申請（專利權）人: 龍源（北京）風電工程技術有限公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 黨小林

本發明提供了一種光纖光柵式風電機組變槳法蘭、葉片智能診斷方法及系統。該方法包括：獲取葉片的應力監測數據及變槳法蘭的位移監測數據；根據獲取到的應力監測數據對葉片進行故障診斷；對位移監測數據進行螺栓裝填監測，判斷當前變槳法蘭螺栓是否出現松動或者斷裂。本發明提供的光纖光柵式風電機組變槳法蘭、葉片智能診斷方法及系統能夠解決基于光纖光柵傳感技術的變槳法蘭、葉片故障診斷系統因故障診斷機理不明導致無法鑒別變槳法蘭、葉片故障等難題。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，特別是涉及一種光纖光柵式風電機組變槳法蘭、葉片智能診斷方法及系統。

背景技術

隨著國家“雙碳”目標的提出，各發電企業對新能源供電穩定性的要求越來越高，尤其是風力發電領域。然而，風力發電機作為將風能轉化為電能的重要設備，其運行穩定性及安全性是保證電力穩定供給的關鍵。其中，風電機組變槳法蘭螺栓作為機組葉片的重要連接件，不可避免的出現松動等異常，并且受風沙、雨水、臺風、鹽蝕等惡劣氣候條件影響，葉片也會出現不平衡、損傷等故障，這類故障早期均可“帶病”運行。但是，機組在長期運行過程中，這些故障會不斷發展擴散，若不加以處理，將導致機組無法正常運行，甚至對機組產生嚴重危害，極大影響發電效率及經濟社會收益。

目前，對于風電機組葉片、變槳法蘭螺栓等診斷多基于葉片目視法檢測、無損檢測、定期維護等定期點巡檢手段，這類手段雖可有效辨別機組變槳法蘭螺栓缺陷、葉片點蝕及裂縫等嚴重缺陷，但是檢測周期長、耗費人力及物理成本高，且無法在故障形成的早期對其監測維護及處理。基于此，市面上出現較多在線監測系統對其監測診斷，保證風電機組安全穩定運行，比較常見的為葉片振動故障診斷系統、光纖光柵傳感原理的故障診斷系統等，但是由于目前對變槳法蘭、葉片故障機理研究的限制，在故障機理研究尚未突破前，這類產品的實用性將大打折扣，加之投入產出比低下，導致工程應用不廣泛。最近，學者及工程師們發現由光纖光柵傳感技術發展而來的葉片故障診斷系統體積小、質量輕、成本低、傳輸便捷、數據構成簡單、便于分析等一系列優點，逐漸成為炙手可熱的研究對象。但是，目前基于光纖光柵傳感原理的葉片故障診斷系統同樣被變槳法蘭、葉片故障發生機理不明確、故障損毀判定不清晰所困擾。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種光纖光柵式風電機組變槳法蘭、葉片智能診斷方法及系統，能夠解決基于光纖光柵傳感技術的變槳法蘭、葉片故障診斷系統因故障診斷機理不明導致無法鑒別變槳法蘭、葉片故障等難題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種光纖光柵式風電機組變槳法蘭、葉片智能診斷方法，所述方法包括：獲取葉片的應力監測數據及變槳法蘭的位移監測數據；根據獲取到的應力監測數據對葉片進行故障診斷；對位移監測數據進行螺栓裝填監測，判斷當前變槳法蘭螺栓是否出現松動或者斷裂。

在一些實施方式中，根據獲取到的應力監測數據對葉片進行故障診斷，包括：根據應力監測數據，執行葉片氣動不平衡指標提取；根據應力監測數據，執行葉片質量不平衡指標提取；根據應力監測數據，執行葉片損傷鑒定。

在一些實施方式中，根據應力監測數據，執行葉片氣動不平衡指標提取，包括：對三只葉片90°、270°方向的光纖光柵應變傳感數據進行計算，進行葉片啟動不平衡指標提取。

在一些實施方式中，對三只葉片90°、270°方向的光纖光柵應變傳感數據進行計算，進行葉片啟動不平衡指標提取，包括：計算一個方向的氣動不平衡指標；計算另一方向的氣動不平衡指標；對兩個方向的氣動不平衡指標取算術平均；將算術平均與氣動不平衡指標越限閾值進行比較，判斷葉片是否存在氣動不平衡。

在一些實施方式中，計算一個方向的氣動不平衡指標，包括：獲取三只葉片某一方向光纖光柵應變傳感數據；對光纖光柵應變傳感數據取均方根值；對三只葉片的均方根值計算平均值，并根據平均值計算該方向的氣動不平衡指標。

在一些實施方式中，對三只葉片90°、270°方向的光纖光柵應變傳感數據進行計算，進行葉片啟動不平衡指標提取，還包括：根據歷史運行數據，統計歸納葉片氣動不平衡指標越限閾值。