[发明专利]一种风力发电机塔筒健康状态监测方法和专用检测系统

说明书

一种风力发电机塔筒健康状态监测方法，步骤为：1）双轴加速度传感器采集塔筒的振动数据；2）双轴倾角传感器采集塔基的倾角数据；3）采集单元提取塔筒的加速度与塔基的倾角数据；4）采集单元接入环网交换机，采集到的振动、倾角数据及SCADA工况参数传入在线监测服务器；5）在线监测服务器获取塔筒的健康状态和非健康状态，塔筒异常时自动报警；6）异常数据由外网服务器传到远程诊断中心分析，并提交诊断报告；专用系统包括双轴加速度传感器、塔基平面上的倾角传感器、采集单元，采集单元通过环网交换机与在线监测服务器相连；远程在线监测风力发电机塔筒的结构损伤、非均匀沉降与基础松动的情况，实时高效地评估塔筒的健康状态。

技术领域

本发明属于风力发电机塔筒状态监测技术领域，具体涉及一种风力发电机塔筒健康状态监测方法和专用检测系统。

背景技术

我国风电产业已经进入高速发展阶段，随着装机容量的快速扩容以及已装机机组运行年龄的增加，风电产业中存在的一些问题逐渐显露。风电机组大多安装在风能丰富的地区，而这些地区气候条件恶劣，塔筒在受气象及地质因素影响的同时，本身还承受自身的重力、风的推力、叶轮的扭力等复杂多变的负荷。塔体作为一个弹性体会产生一定幅度的摇摆和扭曲等弹性变形。过大的摆动将导致塔体结构加速疲劳，或使塔架基础发生倾斜，产生安全隐患。塔筒的损伤或过大的载荷会降低塔筒的固有频率使其接近风力发电机转频，使得风力发电机振动加剧，从而影响风风力发电机组性能，严重者将导致塔筒倾覆，造成巨大经济损失。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种风力发电机塔筒健康状态监测方法和专用检测系统，可远程在线监测风力发电机塔筒的结构损伤、非均匀沉降与基础松动的情况，实时高效地评估塔筒的健康状态。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种风力发电机塔筒健康状态监测方法，包括以下步骤：

1）利用双轴加速度传感器采集塔筒的振动数据；

2）利用双轴倾角传感器采集塔基的倾角数据；

3）采集单元提取塔筒的加速度与塔基的倾角数据；

4）采集单元通过网线接入环网交换机，将采集到的振动、倾角数据及风机运行过程中的SCADA工况参数传入风场中控室安装的塔筒在线监测服务器；

5）塔筒在线监测服务器结合工况参数对振动、倾角数据进行分析，获取塔筒的健康状态和非健康状态，塔筒异常时自动报警；

6）异常数据经过单向隔离设备将数据传送到外网服务器，再由外网服务器传送到远程诊断中心，远程诊断中心对异常数据进行分析，提交诊断报告。

所述的SCADA工况参数包括：风速、桨距角、功率、环境温度、偏航角。

所述的塔筒在线监测服务器对采集到的振动+倾角数据进行分析，对振动数据进行运行模态分析，获取塔筒的固有频率及其相应振型等模态参数；通过倾角数据分析塔筒的非均匀沉降状态。

所述的步骤5），在线监测服务器根据获取的SCADA工况参数建立N维（N=工况参数数量）工况矩阵，矩阵中每一个向量代表一个工况点，并对应一组塔筒的固有频率与振型；以固有频率为例，设置所述塔筒的标准固有频率参数，使每一个工况点指向其对应的塔筒固有频率与标准固有频率的差值；同理，每一个工况点也指向其对应的塔筒模态振型与标准振型的差值；在两个相邻工况点之间通过插值来提高分辨率。

所述的步骤5），在线监测服务器将新采集的塔筒固有频率减去对应工况点指向的减值，实现对新采集塔筒固有频率的修正；

通过修正后塔筒固有频率的变化判断塔筒是否发生损伤、通过修正后塔筒固有频率对应振型的变化获取损伤发生的大致位置；