[发明专利]一种风力发电机组塔筒状态监测方法和系统

说明书

本发明公开了一种风力发电机组塔筒状态监测方法和系统。该方法包括：采集塔筒顶部垂直塔筒轴向上的加速度信号；根据加速度信号计算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塔筒的状态，进行预警。通过采集塔筒顶部垂直塔筒轴向上的加速度信号，根据加速度信号计算出能够表征塔筒状态的频率、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，并根据上述参数确定塔筒的状态，进行预警，实现了对塔筒状态更加准确的监测，对塔筒预警和维护具有重要意义。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电机组塔筒状态监测方法和系统。

背景技术

近些年，风力发电技术作为一种成熟的新能源技术得到了规模化的推广。然而，由于风力发电厂的规模和数量不断增长，且风力发电厂的选址越来越向偏远地区倾斜，导致对风力发电厂的风力发电机组运行状态监测和维护越来越困难，尤其是对于塔筒运行状态的监测和维护，因为新建风力发电厂的可选厂址越来越少，一些时候不得不在环境恶劣、地质状况不佳的区域建厂，导致在风力发电机组的实际运行过程中，易发生塔筒晃动变形、塔基沉降等问题，因此需要提供对塔筒状态的监测，来实现塔筒故障预警和针对性维护。

发明内容

鉴于现有技术塔筒状态监测困难的问题，提出了本发明的一种风力发电机组塔筒状态监测方法和系统，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

依据本发明的一个方面，提供了一种风力发电机组塔筒状态监测方法，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。

可选地，所述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。

可选地，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。

可选地，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；