[发明专利]用于监测风力发电机组的叶轮振动状态的方法和系统

权利要求书

1.一种用于监测风力发电机组的叶轮振动状态的方法，包括：

根据预定的检测周期检测在风力发电机组叶片上的预定测点处至少一个方向上的振动加速度并同步地获取风力发电机组的至少一个机组运行参数的数据，并且记录获取的机组运行参数数据和检测的振动加速度数据；

选取超过预定数量的记录的机组运行参数数据和振动加速度数据的数据集合；

对选取的数据集合执行以下处理：

根据机组运行参数从所述数据集合去除在风力发电机组处于异常工况时检测到的振动加速度数据；

对经过去除处理的振动加速度数据执行快速傅立叶变换，获得振动频谱数据，并且根据获得的振动频谱数据确定是否存在共振故障振动频率，包括：在通过快速傅立叶变换获得的振动频谱数据中，若存在接近叶片的固有频率的频率数据，则确定叶片的振动频率与风机转速发生共振，并确定存在共振故障振动频率，确定发生共振故障的时间点，或者，在通过快速傅立叶变换获得的振动频谱数据中，若叶片的倍频与风力发电机组的转速坎贝尔图存在交点，则确定机组发生共振，并确定存在共振故障振动频率，确定发生共振故障的时间点，所述共振故障振动频率与叶片的固有频率或倍频相应；

对在叶片上的测点处检测的振动加速度数据执行运行模态分析，提取在运行状态下叶片的固有频率、阻尼比和振型，并且根据提取的固有频率、阻尼比和振型确定风力发电机组的叶轮是否发生故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预定的检测周期检测在风力发电机组叶片上的预定测点处至少一个方向上的振动加速度并同步地获取风力发电机组的至少一个机组运行参数的数据的处理还包括：根据所述预定的检测周期检测在风力发电机组轮毂上的预定测点处至少一个方向上的振动加速度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述机组运行参数包括：风速、风力发电机组的转速、风力发电机组的功率、风力发电机组的偏航状态和风力发电机组的变桨状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述异常工况是以下至少一个：

风力发电机组发生偏航、风力发电机组发生变桨、风场湍流强度大于预定湍流阈值、第一预定时间内风速的最大值和最小值之差大于预定风差阈值、第二预定时间内风力发电机组的功率变化率大于预定功率变化阈值以及第三预定时间内风力发电机组的转速变化率大于预定转速变化阈值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在对在叶片上的测点处检测的振动加速度数据执行运行模态分析之前，对所述数据集合中的振动加速度数据进行低通滤波，从所述数据集合去除超过预定频率阈值的振动加速度数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对经过异常工况去除处理的振动加速度数据执行时域分析，以确定是否存在时域冲击信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对经过异常工况去除处理的振动加速度数据执行时域分析，以确定是否存在时域冲击信号的处理包括：计算测点的振动加速度的至少一个评估值，并且通过将所述评估值与预定的预警阈值进行比较确定是否存在时域冲击信号，其中，所述评估值包括振动加速度的有效值、平均值、振动周期内的波峰值以及振动周期内波峰值和波谷值之和。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的方法，其特征在于，所述对在叶片上的测点处检测的振动加速度数据执行运行模态分析的处理包括：使用时域法、频域法和时频法中的至少一个参数识别方法对在叶片上的测点处检测的振动加速度数据执行运行模态分析。

9.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将经过低通滤波去除处理的振动加速度数据发送给风力发电机组的主控系统。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过设置在所述预定测点处至少一个方向上的振动传感器检测所述预定测点处至少一个方向上的振动加速度。