[发明专利]一种风电机组机舱低频振动位移计算方法

说明书

本发明公开了一种风电机组机舱低频振动位移计算方法，包括以下步骤：建立风电机组空间运行模型；在风电机组空间运行模型中设定基准坐标；计算相对位移；通过特定的位移条件判定，给相应的位移值添加正负号来表示机舱低频振动位移的方向。上述技术方案基于GNSS‑RTK精准定位技术实时获取机舱上移动站天线的空间坐标，通过自编的风电机组机舱低频振动位移解算算法，实现风电机组机舱低频振动位移的长期监测工作。结合GNSS设备和解算算法的误差，该方法的整体精度可达到厘米级。

技术领域

本发明涉及风电机组技术领域，尤其涉及一种风电机组机舱低频振动位移计算方法。

背景技术

有资料显示，风电机组运行时，叶轮、塔架、机舱等会发生耦合进而引起整机的低频振动，此类振动会造成叶片、传动链部件、塔架等的失效破坏。另外，随着陆上风电的发展趋势从高风速区向低风速区转变，风电机组的塔架越建越高，叶轮和塔架发生耦合的临界风速也越来越低，故整机的低频振动监测尤为重要。

目前，风电机组的振动监测大多通过加速度传感器来实现，利用加速度一次积分得到速度，速度再积分得到位移。但实际测试和计算过程中，由于低频振动具有频率低、加速度小、速度低和位移大等特点，传统的加速度传感器对低频振动不敏感，不易捕捉到风电机组的低频振动信息。通过实测加速度积分计算速度和位移的结果与实际结果存在偏差，整体误差较大。并且因低频振动监测属于长期监测工作，所以传统的加速度传感器在使用过程中会出现零漂、温漂，对测试精度造成影响，需要定期的校准和适当的温漂补偿。因此通过加速度传感器监测风电机组的低频振动不可靠并且误差较大。

目前，风电机组低频振动位移的监测技术主要有两种：

1.在风电机组塔顶布置倾角传感器，监测风电机组塔顶的倾角变化，再结合塔高系数计算风电机组的低频振动位移；但塔高系数是通过仿真模型计算获得，与实际情况存在一定误差。

2.利用激光测振仪对风电机组开展非接触测试，直接得到风电机组低频位移；虽然无需在风电机组上安装任何设备，操作简单，但成本费用较高，也无法实现长期监测。

中国专利文献CN107671414A公开了一种“基于机组振动传感器的机舱偏移量检测系统”。包括安装在风电机组的驱动侧和非驱动侧检测机舱在两个相互垂直方向上的振动加速度信息的传感器组，接收所述传感器组传送的数据信息对其进行电压调节控制的电压调节器；所述电压调节器将接收到的数据信息传送至主控制器，该系统还包括检测风电机组的停机位置信息将检测到的信息传送至主控制器的偏航变频器。上述技术方案利用滤波的方法，保留通过加速度积分计算速度以及速度再积分计算位移过程中机舱低频振动的成份，进而近似得到机舱低频振动位移。其中，利用滤波的方法会造成高频成份的泄露，无法获得“纯净”的机舱低频振动的信号；另外，通过加速度积分计算速度以及速度再积分计算位移得算法存在较大的误差；在长期的监测过程中加速度传感器会出现零漂、温漂，对测试精度造成影响。

发明内容

本发明提出了一种基于GNSS的风电机组机舱低频振动位移计算方法，利用GNSS-RTK精准定位技术实时获取机舱上移动站天线的空间坐标，通过自编的风电机组机舱低频振动位移解算算法，实现风电机组机舱低频振动位移的长期监测工作；另外，结合GNSS设备和解算算法的误差，该方法的整体精度可达到厘米级。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，主要包括以下四个步骤：

(1)建立风电机组空间运行模型；

(2)在风电机组空间运行模型中设定基准坐标；

(3)计算相对位移；

(4)通过特定的位移条件判定，并给相应的位移值添加正负号来表示机舱低频振动位移的方向。