[发明专利]一种风力发电机组塔筒状态监测方法和系统

权利要求书

1.一种风力发电机组塔筒状态监测方法，其特征在于，该方法包括：

采集塔筒顶部垂直塔筒轴向上的加速度信号；

根据所述加速度信号计算所述塔筒顶部晃动的频率、加速度极值、速度极值、位移极值和倾角极值中的一种或几种参数；

根据计算所得的参数确定所述塔筒的状态，进行预警，包括以下一种或几种：

将所述塔筒的晃动频率与塔筒的固有频率、风力发电机组的风轮转动频率或叶片通过频率进行比较，若所述塔筒的晃动频率接近所述塔筒的固有频率、风力发电机组的风轮转动频率或叶片通过频率，则确定所述塔筒发生危险，进行预警；

统计所述塔筒在预设时间段内的倾角极值，根据所述预设时间段内的倾角极值绘制所述塔筒的摆动轨迹，根据摆动轨迹确定所述塔筒摆动轨迹的均匀度，若所述均匀度低于预设值，则确定所述塔筒发生危险，进行预警；

将所述塔筒的加速度极值、速度极值和位移极值与塔筒在相同工况下的各标准值进行比较，若所述塔筒的加速度极值、速度极值和位移极值中的至少一个与标准值的差异超出预设范围，则确定所述塔筒发生危险，进行预警。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

获取同一风场内多个塔筒的摆动轨迹的均匀度，计算均匀度平均值；

在确定某一塔筒摆动轨迹的均匀度低于预设值后，进一步将该塔筒摆动轨迹的均匀度与同一风场内多个塔筒摆动轨迹的均匀度平均值比较，若二者的差异超过预设范围，则确定该塔筒发生危险，进行预警。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

采集塔筒各层平台处垂直塔筒轴向上的加速度信号；

根据塔筒各层平台处垂直塔筒轴向上的加速度信号计算塔筒各层平台处晃动的加速度极值、速度极值和位移极值；

根据所述塔筒每层平台处晃动的加速度极值、速度极值和位移极值的实时数据和历史数据，获知塔筒局部危险截面和连接螺栓的疲劳损伤相对值，确定塔筒各层平台处是否发生危险；

和/或，综合塔筒各层平台处晃动的位移极值的实时数据和历史数据，获知塔筒整体的形变和受力状况，确定塔筒的整体刚度是否发生危险。

4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述采集塔筒顶部垂直塔筒轴向上的加速度信号或所述采集塔筒各层平台处垂直塔筒轴向上的加速度信号包括：

利用双轴MEMS加速度传感器，采集垂直塔筒轴向上相互垂直的两个轴线上的加速度信号。

5.一种风力发电机组塔筒状态监测系统，其特征在于，该系统包括：

采集计算单元，用于采集塔筒顶部垂直塔筒轴向上的加速度信号；以及根据所述加速度信号计算所述塔筒顶部晃动的频率、加速度极值、速度极值、位移极值和倾角极值中的一种或几种参数，并将所述参数发送给分析处理单元；

分析处理单元，用于根据所述参数确定所述塔筒的状态，进行预警，具体用于执行以下一种或几种分析处理过程：

将所述塔筒的晃动频率与塔筒的固有频率、风力发电机组的风轮转动频率或叶片通过频率进行比较，若所述塔筒的晃动频率接近所述塔筒的固有频率、风力发电机组的风轮转动频率或叶片通过频率，则确定所述塔筒发生危险，进行预警；

统计所述塔筒在预设时间段内的倾角极值，根据所述预设时间段内的倾角极值绘制所述塔筒的摆动轨迹，根据摆动轨迹确定所述塔筒摆动轨迹的均匀度，若所述均匀度低于预设值，则确定所述塔筒发生危险，进行预警；

将所述塔筒的加速度极值、速度极值和位移极值与塔筒在相同工况下的各标准值进行比较，若所述塔筒的加速度极值、速度极值和位移极值中的至少一个与标准值的差异超出预设范围，则确定所述塔筒发生危险，进行预警。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述分析处理单元，进一步用于获取同一风场内多个塔筒的摆动轨迹的均匀度，计算均匀度平均值；在确定某一塔筒摆动轨迹的均匀度低于预设值后，进一步将该塔筒摆动轨迹的均匀度与同一风场内多个塔筒摆动轨迹的均匀度平均值比较，若二者的差异超过预设范围，则确定该塔筒发生危险，进行预警。