[发明专利]基于突变峰值指标风力发电机组异常状态预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机组异常状态检测领域，具体涉及一种基于突变峰值指标风力发电机组异常状态预警方法。

背景技术

我国风力发电迅猛发展，从2005年开始，中国的风电总装机连续5年实现翻番；2010年，中国风电延续了其迅猛的发展势头，总装机比2009年增长约62％，首次超过美国，跃居世界第一。风力发电机组具有低碳、高精度、高柔性等优点，其自动化程度高，价格昂贵，结构复杂。运行环境恶劣、机舱离地较高，风力发电机组，特别是传动系统，一旦发生故障或损伤，将造成巨大经济损失，甚至可能引发灾难性事故。据瑞典风场统计，传动系统仅发电机与齿轮箱故障造成的停机时间是风力发电机组故障总停机时间的28.3％，考虑到我国装备制造业的实际情况这个比例会更高，非计划停机造成的经济损失巨大。由于特殊的结构和运行方式，相比其他机器，风力发电机组除起、停机外还有偏航、低电压穿越等异常状态；湍流、阵风等随机的风速波动或非对称气流对风力发电机组的影响也不容小视。

现行的结构和机械振动标准所涉及的振动都是由机器本身产生且直接作用于机器零部件的，是对机器运行的常规状态进行评估；外部激励、异常状态对机器的影响没有考虑在内。风力发电机组独特的变转速运行方式、固有的外部工作条件、复杂且恶劣的工作环境，运行过程中长期伴随切入、切出、停机、偏航、低电压穿越、湍流、阵风等异常事件的发生，这使得现行的结构和机械振动评估方法不适用于风力发电机组的异常状态评估。而这些异常事件的频发对风力发电机组传动系统的可靠运行是巨大的考验，频繁的阵风冲击、低电压穿越对柔性支撑的风力发电机组传动系统都有着不可估计的后果。异常状态随机、多变及相互耦合、风力发电机组传动系统柔性支撑等特点致使风力发电机组频发的异常事件对传动系统的可靠性评估困难重重。振动信号的时域指标方便、快捷，是实现在线报警的良好选择，针对异常状态预警，综合考虑稳定性、可靠性、可操作性、直观性及对计算硬件的要求，现有的时域指标都存有缺陷。因此，研究并提出先进、快速并易于应用的时域指标，进行风力发电机组异常状态的评估，准确、快速地对异常状态进行管理，预防重大事故发生，具有重要工程应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供基于突变峰值指标风力发电机组异常状态预警方法，用于指导风力发电机组状态监测，保证风力发电机的安全运行，避免恶性事故的发生，提高经济和社会效益。本发明主要针对陆上非直驱型风力发电机组的传动系统，具体部件包括主轴、齿轮箱及发电机，提供科学有效的异常状态预警方法。根据该方法可以对风力发电机组异常运行状态引起的传动系统异常进行管理，确定重点检修部件，对检修计划的安排调整给出指导性原则。

本发明的技术方案是这样实现的：

针对输出功率不超过1MW陆上非直驱型风力发电机组；测试条件为风力发电机组正常运转情况下，不少于名义输出功率的20％的生产运行模式进行并网测试，包括起机、并网、停机、偏航及低电压穿越异常状态，方法包含如下步骤：

1)使用加速度传感器，对发电机前轴承、发电机后轴承、主轴轴承、行星齿轮增速箱齿圈、行星齿轮增速箱低速轴轴承、行星齿轮增速箱中间轴轴承、行星齿轮增速箱高速轴轴承，这七处的水平与垂直振动进行测量，得到水平与垂直振动信号a(t)；

2)对所采集的水平与垂直振动信号a(t)，单位为g，按以下方法进行处理：

ACp=apT0H0,]]>公式1