[发明专利]风力发电机组振动状态监测方法

说明书

本发明涉及一种风力发电机组振动状态监测方法，包括如下步骤：在风电塔筒的内壁沿竖直方向排布多组传感器组，每组传感器组至少包括四个沿同一圆周均匀排布的低频传感器，采集在自然状态下风力发电机组的低频振动信号；根据采集的低频振动信号进行风电机组自然激励工况模态的初始估计，并将低频振动信号通过傅里叶变换得到传递函数，在每阶模态频率处取出传递函数的有限数据拟合得到工况模态参数，计算出风电机组自然激励下的各阶工况模态；当实测的某一阶模态频率与风力发电机组工作频率偏差在10%以内时，进行故障预警；本发明通过在线振动监测，可实时查看风电机组运行状态，提前发现大部件故障信息，从而指导开展计划性维护与维修。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组振动状态监测 方法。

背景技术

伴随着风能的快速发展和风电机组的广泛安装使用，风电机组的运行故障 问题日益突出。风电机组的安全、稳定、无故障运转不仅可以提供稳定的电力 供应，也可以大幅降低风电的成本，是整个产业链健康发展的关键环节。计划 性维修是目前最先进的和最佳性价比的维护策略。但是由于风电机组往往地处 偏远，环境恶劣，塔架太高，设备维护人员难以实施离线状态监测。

风电机组的主要部件造价昂贵而且更换非常困难，如果合理采用状态监测 和故障预警的技术，通过实时状态检测和智能故障预警技术可以有效地发现事 故隐患并实现快速准确的系统维护，保障机组安全运行，做到防范于未然，必 能大大地降低风机的故障率，有效地减少维修费用，必能提高风电的竞争能力， 推动风能行业的跨越式发展。

发明内容

本发明提供一种能解决上述问题的风力发电机组振动状态监测方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种风力发电机组振动状态 监测方法，包括如下步骤：

(1)在风电塔筒的内壁沿竖直方向排布多组传感器组，每组所述传感器组 至少包括四个沿同一圆周均匀排布的低频传感器，所有的所述低频传感器分别 采集在自然状态下风力发电机组的低频振动信号；

(2)根据采集的低频振动信号进行风电机组自然激励工况模态的初始估 计，识别风电机组在自然激励下的频率、振型及自然环境下的阻尼；将低频振 动信号通过傅里叶变换得到传递函数，即为频率特性函数，取出传递函数的有 限数据拟合得到工况模态参数，计算出风电机组自然激励下的各阶工况模态；

(3)当实测的某一阶模态频率与风力发电机组工作频率偏差在10％以内时， 有发生共振、引起结构破坏的可能性，进行故障预警。

进一步的，所述风电塔筒沿其竖直方向设置的传感器组为8组、10组或12 组，每相邻的两所述传感器组之间均匀间隔设置，每组所述传感器组包括4个 所述低频传感器。

进一步的，所述低频传感器为941B型拾振传感器。

进一步的，所述低频传感器与所述风电塔筒的内壁相垂直的设置，所述低 频传感器采用焊接或金属胶粘结的方式固定在固定钢板上，所述固定钢板焊接 在所述风电塔筒的内壁。

进一步的，步骤(2)中，在得到频率特性函数后的计算过程中进行约束方 程处理及模态振型归一。

进一步的，步骤(2)中，还包括根据模态振型参数的正交性来检验实测数 据可靠性的步骤。

进一步的，步骤(2)中拟合得到的工况模态参数包括各阶模态频率和各阶 模态阻尼，其方法如下：

假定结构振动系统的n自由度受一个相同的白噪声激励，n个自由度上对输 入白噪声的频响函数为：

{H₁(ω)，H₂(ω)，…，H_n(ω)} (0-01)