[发明专利]一种风电机组塔筒状态监测方法

说明书

本发明提供了一种风电机组塔筒状态监测方法，在塔筒的每层塔筒法兰和每节塔筒中间位置环向均匀部署4个惯性测量装置，在叶根轮毂内部署2个加速度传感器，风电机组运行时，根据各监测数据实现塔筒状态实时监测。本发明提供的一种风电机组塔筒状态监测方法，可快速、有效地分析判断出任何一节塔筒的下法兰、塔筒中间部位、上法兰在分别以主风向为起点、依次相隔90°的四个方位位置的变形量异常、角度变化异常情况，并发出安全预警信息。

技术领域

本发明涉及风电机组监测技术领域，尤其涉及一种风电机组塔筒状态监测方法。

背景技术

风电机组是由叶轮迎风转动带动风力发电机转动，将风能转换为机械能，再转换为电能的设备。塔筒是风电机组的关键受力部件之一，风电塔筒正常保持正常、安全状态是风电机组正常工作的基本保证。风电塔筒的倾斜、变形、振动等问题，如果达到一定程度，可能会导致塔筒的倒塌、折断的严重事故，危及人员安全，造成重大的经济损失。

近几年风电机组不断朝着大型化、智能化方向发展，在线故障监测系统在风电机组上的应用越来越多，但往往较为简单粗略，未能提供详细的监测方式、计算方式，未能详细说明对所测数据的详细处理方式。

因此需要一种新型的风电机组塔筒状态监测方法，对塔筒状态进行实时监测，减少风电机组安全事故的发生。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种风电机组塔筒状态监测方法，可快速、有效地分析判断出任何一节塔筒的下法兰、塔筒中间部位、上法兰在分别以主风向为起点、依次相隔90°的四个方位位置的变形量异常、角度变化异常情况，并发出安全预警信息。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种风电机组塔筒状态监测方法，包括以下过程：

S1、在塔筒的每层塔筒法兰和每节塔筒中间位置环向均匀部署4个惯性测量装置，在叶根轮毂内部署2个加速度传感器；

S2、风电机组运行时，叶轮随之转动，加速度传感器实时监测加速度数据，并由数据采集仪传输至中央处理器，中央处理器根据加速度数据获取叶轮的实时转速和各叶片的实时位置；惯性测量装置实时监测各监测位置的惯性测量数据，并由数据采集仪传输至中央处理器，中央处理器根据惯性测量数据获取各监测位置沿x方向、y方向和z方向三个方向的速度和位移，以及绕x方向、y方向和z方向转动的角速度和角度；对于各惯性测量装置，x方向指主风向方向，z方向为竖直向上方向，y方向为与x方向和z方向垂直的方向；

S3、根据各监测数据实现塔筒状态实时监测，包括以下过程：

S3.1、设第i节塔筒中间的第j个惯性测量装置标记为第i_tj号惯性测量装置，以时间T＝1秒为一个数据统计分析周期，将通过第i_tj号惯性测量装置的惯性测量数据进行分析计算得到的沿x方向、y方向和z方向三个方向的位移记为D_{_i_tjx}、D_{_i_tjy}和D_{_i_tjz}，绕x方向、y方向和z方向三个方向的角度变化记为A_{_i_tjx}、A_{_i_tjy}和A_{_i_tjz}；第i层塔筒法兰的第j个惯性测量装置标记为第i_fj号惯性测量装置，将通过第i_fj号惯性测量装置的惯性测量数据进行分析计算得到的沿x方向、y方向和z方向三个方向的位移记为D_{_i_fjx}、D_{_i_fjy}和D_{_i_fjz}，绕x方向、y方向和z方向三个方向的角度变化记为A_{_i_fjx}、A_{_i_fjy}和A_{_i_fjz}；当该时间T＝1秒数据统计分析周期结束后，立即开始下一个T＝1秒数据统计分析周期，如此不间断统计分析；重复步骤S3.2至步骤S3.4，循环地对各节塔筒状态进行监测；

S3.2、对于当前第i节塔筒及上下法兰的惯性测量装置，若以下三种情况中的任一情况成立：