[发明专利]光纤光栅式风电机组变桨法兰、叶片智能诊断方法及系统

说明书

本发明提供了一种光纤光栅式风电机组变桨法兰、叶片智能诊断方法及系统。该方法包括：获取叶片的应力监测数据及变桨法兰的位移监测数据；根据获取到的应力监测数据对叶片进行故障诊断；对位移监测数据进行螺栓装填监测，判断当前变桨法兰螺栓是否出现松动或者断裂。本发明提供的光纤光栅式风电机组变桨法兰、叶片智能诊断方法及系统能够解决基于光纤光栅传感技术的变桨法兰、叶片故障诊断系统因故障诊断机理不明导致无法鉴别变桨法兰、叶片故障等难题。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种光纤光栅式风电机组变桨法兰、叶片智能诊断方法及系统。

背景技术

随着国家“双碳”目标的提出，各发电企业对新能源供电稳定性的要求越来越高，尤其是风力发电领域。然而，风力发电机作为将风能转化为电能的重要设备，其运行稳定性及安全性是保证电力稳定供给的关键。其中，风电机组变桨法兰螺栓作为机组叶片的重要连接件，不可避免的出现松动等异常，并且受风沙、雨水、台风、盐蚀等恶劣气候条件影响，叶片也会出现不平衡、损伤等故障，这类故障早期均可“带病”运行。但是，机组在长期运行过程中，这些故障会不断发展扩散，若不加以处理，将导致机组无法正常运行，甚至对机组产生严重危害，极大影响发电效率及经济社会收益。

目前，对于风电机组叶片、变桨法兰螺栓等诊断多基于叶片目视法检测、无损检测、定期维护等定期点巡检手段，这类手段虽可有效辨别机组变桨法兰螺栓缺陷、叶片点蚀及裂缝等严重缺陷，但是检测周期长、耗费人力及物理成本高，且无法在故障形成的早期对其监测维护及处理。基于此，市面上出现较多在线监测系统对其监测诊断，保证风电机组安全稳定运行，比较常见的为叶片振动故障诊断系统、光纤光栅传感原理的故障诊断系统等，但是由于目前对变桨法兰、叶片故障机理研究的限制，在故障机理研究尚未突破前，这类产品的实用性将大打折扣，加之投入产出比低下，导致工程应用不广泛。最近，学者及工程师们发现由光纤光栅传感技术发展而来的叶片故障诊断系统体积小、质量轻、成本低、传输便捷、数据构成简单、便于分析等一系列优点，逐渐成为炙手可热的研究对象。但是，目前基于光纤光栅传感原理的叶片故障诊断系统同样被变桨法兰、叶片故障发生机理不明确、故障损毁判定不清晰所困扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光纤光栅式风电机组变桨法兰、叶片智能诊断方法及系统，能够解决基于光纤光栅传感技术的变桨法兰、叶片故障诊断系统因故障诊断机理不明导致无法鉴别变桨法兰、叶片故障等难题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光纤光栅式风电机组变桨法兰、叶片智能诊断方法，所述方法包括：获取叶片的应力监测数据及变桨法兰的位移监测数据；根据获取到的应力监测数据对叶片进行故障诊断；对位移监测数据进行螺栓装填监测，判断当前变桨法兰螺栓是否出现松动或者断裂。

在一些实施方式中，根据获取到的应力监测数据对叶片进行故障诊断，包括：根据应力监测数据，执行叶片气动不平衡指标提取；根据应力监测数据，执行叶片质量不平衡指标提取；根据应力监测数据，执行叶片损伤鉴定。

在一些实施方式中，根据应力监测数据，执行叶片气动不平衡指标提取，包括：对三只叶片90°、270°方向的光纤光栅应变传感数据进行计算，进行叶片启动不平衡指标提取。

在一些实施方式中，对三只叶片90°、270°方向的光纤光栅应变传感数据进行计算，进行叶片启动不平衡指标提取，包括：计算一个方向的气动不平衡指标；计算另一方向的气动不平衡指标；对两个方向的气动不平衡指标取算术平均；将算术平均与气动不平衡指标越限阈值进行比较，判断叶片是否存在气动不平衡。

在一些实施方式中，计算一个方向的气动不平衡指标，包括：获取三只叶片某一方向光纤光栅应变传感数据；对光纤光栅应变传感数据取均方根值；对三只叶片的均方根值计算平均值，并根据平均值计算该方向的气动不平衡指标。

在一些实施方式中，对三只叶片90°、270°方向的光纤光栅应变传感数据进行计算，进行叶片启动不平衡指标提取，还包括：根据历史运行数据，统计归纳叶片气动不平衡指标越限阈值。