[發明專利]一種基于車載裝置的風電機組葉片不平衡故障監測方法

在審

• 申請號: 202210112470.1
• 申請日: 2022-01-29
• 公開（公告）號: CN114439703A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 吳嬌;雷紅濤;余免免;張韜;張苑;任毅
• 申請（專利權）人: 西安翔迅科技有限責任公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 趙逸宸

本發明屬于葉片不平衡故障監測方法，為解決目前葉片不平衡故障監測時，振動信號的采集需要安裝振動傳感器，以及現有的葉片平衡監測方法需要基于大量人工勞動力進行認為監測和手動調整，耗時耗力的技術問題，提供一種基于車載裝置的風電機組葉片不平衡故障監測方法，提出以車載裝置為平臺，實現車載自動巡檢與風機維護，以深度學習技術為基礎技術支撐，將車載設備采集的視頻數據進行相應的監測處理，研究風電機組葉片不平衡故障監測方法，分析給出風機的調整參數，并能夠將參數下發到風機控制臺，進行修正葉片的平衡角度，實現風機場的智慧運維。通過車載裝置對眾多的風機進行巡回監測，避免了傳統人力監測方法的耗時耗力的缺點。

技術領域

本發明屬于葉片不平衡故障監測方法，具體涉及一種基于車載裝置的風電機組葉片不平衡故障監測方法。

背景技術

風力發電是正在大力發展的一種可再生綠色能源，能有效節約水、煤資源，減輕大氣污染，對保護生態環境有著深遠意義。風力發電場通常地處邊遠地區，技術條件和運行條件一般均較差，因此，風力發電系統的可靠性和安全性至關重要。葉片作為風電機組中捕捉風能的關鍵部件，其性能直接影響風機的整機性能和發電質量。

風機的不平衡故障在所有的風機故障中占較重比例，且不平衡故障通常發生在葉片或轉軸上。其中，葉片的不平衡故障一般是由安裝操作過程中的失誤、老化所導致的變形、磨損、疲勞及覆冰等情況所引起的。另一種常見的不平衡故障為氣動不對稱性，可由高速風切變和控制機構中的錯誤引起。如果由于控制機構中的錯誤，導致一個葉片的間距與其他兩個葉片有些許不同，則轉軸轉矩將會產生不平衡，導致宰氣動力不對稱。由于風電機組的結構精致并且維修成本高，及時監測并維修不平衡等故障能夠節約成本，帶來巨大的經濟利益。

近年來，國內外學者就葉片不平衡故障監測技術展開研究。相關學者研究了風力發電機組動平衡引起的機組振動，但未提出具體的葉片不平衡確定方法。另外，針對風機葉片不平衡問題，有學者建立了風機模型，利用有限元方法分析葉片不平衡引起的機組振動特點；或在模擬實驗平臺上采集機組振動信號進行頻譜分析，結果顯示，在不平衡情況下機組水平方向的振動會增加。但振動信號的采集需要安裝振動傳感器，增加了監測成本，其次，對于安裝在幾十米高空的機艙很難進行實時監測。還有人分析了葉片不平衡與發電功率的關系，由于功率的計算需要三相電流和電壓，采集和計算都較麻煩，因此，局限分析功率有效值或單相功率變化來分析葉片不平衡，分析結果難免偏頗。此外，現有的葉片平衡監測方法多是基于大量人工勞動力的人為監測與手動調整，耗時耗力。

發明內容

本發明為解決目前葉片不平衡故障監測時，振動信號的采集需要安裝振動傳感器，以及現有的葉片平衡監測方法需要基于大量人工勞動力進行人為監測和手動調整，耗時耗力的技術問題，提供一種基于車載裝置的風電機組葉片不平衡故障監測方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種基于車載裝置的風電機組葉片不平衡故障監測方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

S1，通過車載的圖像采集裝置，隨車輛行駛至風電機組的葉片側面，采集風電機組的葉片圖像數據和塔柱圖像；

S2，對所述葉片圖像數據進行標定，標定出葉片區域；

S3，對所述葉片區域進行特征提取，得到各葉片的葉尖坐標；

S4，通過步驟S3得到的各葉片的葉尖坐標，計算各葉片葉尖到塔柱側壁之間的凈空像素距離；

S5，根據各葉片葉尖到塔柱側壁之間的凈空像素距離、塔柱的實際直徑、所述塔柱圖像中塔柱的像素直徑，通過物理比例公式，計算得到各葉片葉尖到塔柱側壁之間的凈空實際距離；

S6，繪制所有葉片凈空實際距離隨時間的變化曲線，監測風電機組葉片的整體平衡情況；