[发明专利]风机结构物健康诊断与预测系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电结构物安全监测技术领域，尤其是一种风机结构物健康诊断与预测系统。

背景技术

国内风电场监测技术随着风电规模的迅猛发展，得到国家、行业的广泛关注，已成为风电行业的一项重要研究、开发的技术。2012年，国家能源局开始筹划建立全国风电监测体系，当时计划将风电企业的信息上传情况与风电项目核准挂钩。但是直到目前，该技术还没有现行可依据的规范标准，对风机安全的监测设施严重缺失，风机安全监测健康诊断与预报方面的研究基本还是空白，多数风机监测系统仅侧重于机组监测。风力发电安全破坏引起的风电安全事故越来越多，迫切需要对风力发电机组的运行状态及健康状况进行实时监控与有效评估。

近年来风力发电结构物破坏引起的风电不安全事故比较频繁，如发电机轴承故障、齿轮箱轴系和齿轮损坏、风叶断裂、法兰破坏、塔筒折断、基础钢筋锚固破坏、机组倾覆等。与水力发电建筑物的安全监控技术相比，国内外在风机结构物安全监测健康诊断与预报方面的研究较少，风电工程安全监测项目也较少，没有全面的结构物监测数据，同时机组设备质量和风电场运行管理水平也参差不齐，即便是政府部门，也很难了解一线的真实情况，发生事故时往往“后知后觉”，不能及时发现隐患，从而延误了时机，造成不必要的损失。尤其是风力较强月份，需要及时了解风机的安全运行状况，这种矛盾显得尤为突出。1.5MW单机容量的风机，轮毂高度均在65m以上，轻微的地基不均匀沉降，将使风机产生较大的水平偏差,在机舱、叶片风力等荷载作用下，产生较大偏心弯矩，从而使原先在水平方向未能保持平整度的风机更加倾斜，法兰破坏和塔筒折断现象时有发生，给风电机组的运行带来了较大的安全隐患。目前多数是布置测量标点方式进行人工观测，采集数据少，测量误差大，无法实时的评判风机结构的安全运行状况。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种实时监控风机运行状况风机结构物健康诊断与预测系统。

实现本发明目的的技术方案是：风机结构物健康诊断与预测系统，包括风机处理单元、风场监测单元和风场管理单元，风机处理单元和风场监测单元通过第二通讯网络设备相连接，风场监测单元和风场管理单元通过第三通讯网络设备相连接，风机处理单元包括差阻式传感器、振弦式传感器、CPU控制器、差阻式采集装置和振弦式采集装置，差阻式传感器和差阻式采集装置通过第一通讯网络设备相连接，振弦式传感器和振弦式采集装置通过第一通讯网络设备相连接，CPU控制器分别与所述的差阻式采集装置和振弦式采集装置相连接。

作为本发明的优化方案，风场监测单元和风场管理单元均包含服务器。

作为本发明的优化方案，差阻式传感器包含钢板计、钢筋计、倾斜仪中的一种或几种组合。

作为本发明的优化方案，振弦式传感器包含差阻式钢板计、差阻式钢筋计、差阻式倾斜仪中的一种或几种组合。

作为本发明的优化方案，差阻式采集装置包括差阻式测量模块、通道切换模块和防雷模块，差阻式测量模块和防雷模块相连接，防雷模块和通道切换模块相连接，通道切换模块和CPU控制器相连接。

作为本发明的优化方案，振弦式采集装置包括振弦式测量模块、通道切换模块和防雷模块，振弦式测量模块和防雷模块相连接，防雷模块和通道切换模块相连接，通道切换模块和CPU控制器相连接。

本发明具有积极的效果：本发明通过提供风机结构物健康诊断与预测系统，在风机塔筒和基础的重点部位布置传感器，即采集塔筒挠度、钢板法兰应力和基础钢筋应力等数据，并通过采集装置将采集的数据传输至风场监测单元服务器，然后再将数据上传到风场管理单元服务器，能对风机塔筒和基础的健康状况进行诊断，并根据数据模型预测塔筒应力、位置等的变化趋势，对基础不均匀沉降和塔筒法兰部位螺栓强度能实时监控进行风机结构健康状况综合评判与关键指标研究，及时发现隐患，采取措施，避免重大损失。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明的结构框图。

其中：100、风机处理单元，200、风场监测单元，300、风场管理单元，400、第二通讯网络设备，500、第三通讯网络设备，110、差阻式传感器，120、振弦式传感器，130、CPU控制器，11、差阻式采集装置，12、振弦式采集装置，111、差阻式测量模块，112、通道切换模块，113、防雷模块，121、振弦式测量模块，122、通道切换模块，123、防雷模块。

具体实施方式