[发明专利]一种风力发电机的故障检测方法和系统

说明书

本发明公开了一种风力发电机的故障检测方法和系统。该方法包括：从正面以预设频率采集风力发电机在运行中的叶片视频；通过叶片视频获取风力发电机的各叶片在旋转平面内的挥舞振动波形；比较各个叶片的挥舞振动波形，判断是否存在振动差异，若存在振动差异，则判断风力发电机的叶片存在故障，若不存在振动差异，则判断风力发电机的叶片健康。本申请通过采集风力发电机在运行中的叶片正面视频，获取各叶片在旋转平面内的挥舞振动波形，通过单机叶片对比来判断风力发电机是否存在故障，具有非接触式测量、不影响风力发电机结构和运行的优点，成本更低，应用简单，检测可以覆盖叶片全部，足够全面。

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的故障检测方法和系统。

背景技术

风能作为一种新型的清洁能源，在能源日益紧张和保护环境的形势背景下，具有很大的发展潜力，并且，利用风能进行发电的手段也日趋成熟，建成了不少风场。但是，由于利用风能对地理位置的要求比较特殊，风场大都需要建立在环境严酷的位置，甚至高山、海上，因此，对风场维护和检修造成了一定障碍。

现有的风力发电机故障检测，需要投入较大的人力、物力。其中，风力发电机的叶片作为采集风能的核心部件，对风能利用效率的影响至关重要。通常，风力发电机的叶片尺寸较大，加工过程需要使用两瓣模板成型、或一体化成型制造，并且其内部还需要设置主梁、腹板进行支撑，因而也需要进行各部分的粘接，因此，现场故障检测过程中，需要通过望远镜观察、U型吊篮悬吊检测外部缺陷或是人工钻入叶片检测叶片内部主梁、腹板故障，操作十分不便，且人力工作量大；此外，现有技术通过在每支叶片内部粘贴应变片或安装振动传感器来采集叶片运动信息，由于风电叶片在运行时候除了随风轮公转外自身还进行变桨旋转，其供电系统、信号传输系统复杂，导致其安装维护成本增加和威胁风力发电机运行。

发明内容

鉴于现有技术风力发电机故障检测不便，需要投入较大人力物力的问题，提出了本发明的一种风力发电机的故障检测方法和系统，以便克服上述问题。

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的故障检测方法，该方法包括：

从正面以预设频率采集风力发电机在运行中的叶片视频；

通过所述叶片视频获取所述风力发电机的各叶片在旋转平面内的挥舞振动波形；

比较各个叶片的挥舞振动波形，判断是否存在振动差异，若存在振动差异或差异大于设定阈值，则判断所述风力发电机的叶片存在故障，若不存在振动差异或者差异小于设定阈值，则判断所述风力发电机的叶片健康。

可选地，所述通过所述叶片视频获取所述风力发电机的各叶片在旋转平面内的挥舞振动波形，包括：获取每个叶片沿叶片长度方向上各个截面的挥舞振动波形；

所述比较各个叶片的挥舞振动波形，包括：比较各个叶片在相同截面位置处的振动幅度和/或振动频率。

可选地，所述方法还包括：

通过所述叶片视频获取所述风力发电机的各叶片在水平状态下的叶片形态；以及，

比较各个叶片在水平状态下的叶片形态，判断是否存在形态差异，若存在形态差异或者差异大于设定阈值，则判断所述风力发电机的叶片存在故障，若不存在形态差异或差异小于设定阈值，则判断所述风力发电机的叶片健康。

可选地，所述叶片在水平状态下的叶片形态，包括叶片在3点钟方向和9点钟方向的叶片形态。

可选地，所述方法还包括：

通过所述叶片视频获取所述风力发电机的叶片转速；以及，

利用所述叶片转速修正所述叶片的挥舞振动波形，以滤除叶片转动对叶片挥舞振动波形产生的干扰。