[发明专利]一种风电机组叶片固有频率监测方法

说明书

本发明注意到大兆瓦发展方向下对风电机组叶片进行监测的必要性，从监测叶片的固有频率这个角度，考虑到叶片不同长度上的振幅不一样，且充分结合风电机组叶片运动的特点，将双轴振动加速度传感器置于叶片的不同长度位置处，能够实现叶片的立体式测量。提出判定叶片固有频率异常的方法，即当有两处及以上的叶片长度区域振动加速度测得的频率值上下浮动超过20％才认为是“异常状态”，这是纵向的判断。同时，叶片之间两两计算得到的频率偏差率也可以判断叶片运行状态，属于横向的对比判断。两种判定策略，全面有效，保证了结果的准确性，防止误报警。

技术领域

本发明型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风电机组叶片固有频率监测方法。

背景技术

风电机组的叶片吸收风能的主要部件，通过叶片吸收风能带动整个传动链转动，进而将机械能转化为电能。在“碳达峰碳中和”的目标要求及平价上网的背景下，风电机组向大兆瓦、长叶片和高塔筒的方向发展，单支叶片长度达到百米级别，一旦发生断裂或者扫塔等事故，将会严重影响机组正常运行，造成安全、经济等方面的损失，因此需要对叶片进行重点监测维护。

风电机组运行时，叶片吸收风能的过程中会产生晃动，如果晃动的频率与激励频率一致，则会对叶片产生破坏性影响，因此，需控制变桨逻辑，避开叶片固有频率区间。叶片固有频率监测的意义在于：1、判断叶片运行状态，以便于维护与检修；2、侧面实现对风电机组变桨过程的检测和反馈；3、保证机组运行过程的平稳和安全可靠运行。

现有的风机组叶片固有频率监测方法，未考虑到叶片变长后，叶片不同位置的振幅不一样，无法对叶片进行立体式的测量，并且随着长叶片的广泛应用，单纯靠一个高度上的振动状态无法表征叶片在不同模态下的运动形态，因而无法对叶片的状态进行判定处理，就不能有效调整变桨动作。为此，本发明提出一种风电机组叶片固有频率监测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电机组叶片固有频率监测方法，用于监测风电机组叶片的固有频率，且叶片上不同长度上的振幅不同，故而将双轴振动加速度传感器置于叶片的不同长度位置处，能够实现叶片的立体式测量。

为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种风电机组叶片固有频率监测方法，包括以下步骤：

步骤(1)：在叶片上设置三组双轴振动加速度传感器；

步骤(2)：通过三组双轴振动加速度传感器分别测得不同位置的各个方向上的振动信号；

步骤(3)：双轴振动加速度传感器测得的振动信号存储到数据采集仪中，通过风场环网到达风场监测服务器；

步骤(4)：利用双轴振动加速度传感器测得的数据，通过傅里叶变换和模态分析，得到叶片在每个振动模态下的固有频率；

步骤(5)：将风场监测服务器根据步骤(4)中得到的实测叶片各阶固有频率的值与频率预设值对比，对该风力发电机组叶片的状态进行判定。

优选的，步骤(1)中叶片上设置的三个振动加速度传感器，分别在距离叶根30％、50％、80％叶片长度处。

优选的，步骤(2)中每个区域下的风力发电机组叶片均设置有双轴振动加速度传感器，测量两个方向的振动加速度，一个方向为叶片完全展开时垂直于叶轮平面的方向，一个方向为叶轮完全展开时在叶轮平面内垂直于叶片的方向。

优选的，步骤(5)中判断逻辑为：该风力发电机组叶片的频率超过频率预设值的上下浮动20％时，判定该风力发电机组叶片为“异常状态”，并发出该风力发电机组叶片异常的警示信号；未超过浮动标准时，判定该风力发电机组叶片为“正常状态”。

优选的，当用于监测判断三支叶片风电机组时，还包括：

步骤(6)：通过步骤(4)得到每支叶片的模态特征及该模态下的固有频率；