[发明专利]一种监测风力发电设备中叶片的状态的方法、计算设备和系统

说明书

本发明公开了一种监测风力发电设备中叶片的状态的方法，每个叶片表面均布置有三轴加速度传感器，该方法包括步骤：对于每个叶片，获取该叶片在叶片摆舞方向和叶片摆振方向的当前振动数据和历史振动数据；对于其中每个方向，对该方向的每一组振动数据进行运行模态分析，得到在每一组振动数据的采集时间上叶片主要模态频率的频率分布；获取叶片主要模态频率的频率分布的时间变化趋势；选择频率分布的时间变化趋势中能量最高的预定数目条频率线；统计预定数目条频率线中的频率点的频率值分布；基于对所统计的频率值分布变化的监测来确定叶片的状态是否异常。本发明还公开一种监测风力发电设备中叶片的状态的系统、计算设备和计算机可读存储介质。

技术领域

本发明涉及叶片状态监测领域，尤其涉及一种监测风力发电设备中叶片的状态的方法、计算设备和系统。

背景技术

风力发电作为一种重要的可再生新能源，受到广泛关注。而风力发电设备的叶片作为风力发电机组中捕获风能的关键部位，其健康状况直接影响到整个风电系统的运行。叶片的结构和受力相当复杂，由于叶片的工作环境十分恶劣，春夏秋冬、酷暑严寒、雷电、冰雹、雨雪、沙尘等随时都有可能对风机叶片产生损伤，因此叶片成为风力发电设备中最容易出现事故的位置。据统计，叶片损伤产生的事故约占风机总事故的三分之一。常见风机叶片在遭受损伤之后会出现裂纹、分层、空隙和脱粘等典型的疲劳缺陷，这些损伤随着叶片的运行而不断积累最终会导致叶片断裂。在叶片产生疲劳缺陷到断裂的过程中，叶片在运行时各部分会发生不同程度应变或形变。通常叶片发生损伤事故时必须停机维修，同时一旦叶片折断，则很有可能损坏塔筒，这必将导致高额的维修费用，也给风电场带来很大的经济损失。因此，若能有效监测叶片的健康状况，必能有效的减少风机叶片造成的停机故障，避免产生巨额经济损失。

目前，风力发电设备的叶片状态常见的监测手段有应变片应力监测法和光纤光栅监测法等。这些监测方法都有着其适用的缺陷类型与优缺点，其技术要求比较苛刻，监测过程受运行环境、天气状况以及其他因素的影响，而且通常需要借助复杂的检测仪器设备和专业的分析人员的介入才能做结果判定，极大的增加了监测成本和普及的困难程度。

因此需要一种更先进的监测风力发电设备的叶片的状态的方案。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种新的监测风力发电设备的叶片形变的方案，以力图解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种监测风力发电设备中叶片的状态的方法，每个叶片表面均布置有三轴加速度传感器，方法包括步骤：对于每个叶片，经由其三轴加速度传感器获取该叶片在叶片摆舞方向和叶片摆振方向的当前振动数据和历史振动数据；对于叶片摆舞方向和叶片摆振方向中的每个方向，对该方向的当前振动数据和历史振动数据中的每一组振动数据进行运行模态分析，得到在每一组振动数据的采集时间上叶片模态频率的频率分布；根据所得到的多个频率分布及对应振动数据的采集时间，获取叶片模态频率的频率分布的时间变化趋势；选择频率分布的时间变化趋势中能量最高的预定数目条频率线，每条频率线包括多个频率点；统计所选择的预定数目条频率线中的频率点的频率值分布；基于对所统计的频率值分布变化的监测来确定叶片的状态是否异常。

可选地，在根据本发明的方法中，基于对频率值分布变化的监测来确定叶片的状态是否异常的步骤包括：当监测到任一频率值上频率点个数的变化超过预定比例时，确定叶片的状态异常。

可选地，在根据本发明的方法中，预定数目条频率线为3或4条。

可选地，在根据本发明的方法中，方法还包括步骤：对于每个叶片，经由其三轴加速度传感器获取该叶片在叶片叶尖方向的当前振动数据；计算该方向的当前振动数据的时域指标；基于对所计算的时域指标的监测来确定该叶片是否状态异常，其中当监测到任一时域指标超过相应的阈值时，确定该叶片的状态异常。