[发明专利]风电机组齿轮箱弹性支撑减振效果监测装置及监测方法

说明书

本发明公开了风电机组齿轮箱弹性支撑减振效果监测装置及监测方法，属于风电机组状态监测技术领域，根据齿轮箱的振动特点及弹性支撑的隔振规律设计，对采集的信号进行滤波处理，分频段监测，确保监测的全面，可通过对采集的信号进行滤波和分频段处理确保监测的有效性，有针对性地分频段对振动有效值进行对比，从而掌握弹性支撑的运行状态，从而对减振效果作出有效计算，掌握弹性支撑的运行状态。计算所涉及的参数变量较少，能够大大减少计算误差，提高鲁棒性；可以在线实时监测齿轮箱弹性支持的运行状态，防止因弹性支撑失效对机组造成的损伤，实现“预测性维护”的功能，保障机组安全稳定运行。

技术领域

本发明属于风电机组状态监测技术领域，涉及风电机组齿轮箱弹性支撑减振效果监测装置及监测方法。

背景技术

弹性支撑在风力发电机组中主要起两方面的作用：一是支撑齿轮箱承载风电机组的载荷，这要求其刚度满足弹性支撑在机组运行时不超过一定的变形量，从而保证机组运行的稳定性；二是减振和隔振，由弹性支撑构成的弹簧-阻尼系统，减少齿轮箱运行过程中对机架的冲击，起到保护机组的作用。随着机组运行时间的增长，会出现零部件老化的现象，而弹性支撑对机架起着重要的保护作用，其隔振效果正常与否严重影响机组的安全稳定运行。风电齿轮箱具有以下振动特点：一，振动能量主要集中在各级啮合频率处，如果能有效对这些频率进行减振，那么弹性支撑就是有效的；二，工作范围在并网转速和额定转速之间(并网转速额定转速)。弹性支撑的隔振规律：对高频具有良好的隔振效果，对低频不敏感，并且，高频振动对机架的损伤是主要的。

目前监测风电机组齿轮箱弹性支撑是否失效，主要的方式是在齿轮箱扭力臂上加装位移传感器，监测扭力臂的位移，即监测弹性支撑的变形，然后通过机组的功率和转速计算转矩，进而通过转矩与力、力臂的关系计算扭力臂上的力，最后根据弹性体刚度、位移和受力三者的关系，反推出弹性支撑的刚度，与设计刚度对比，评估其是否失效。由于风电机组的运行易受到风况的影响，其运行参数多是非平稳非线性的，采样上述方法容易产生计算误差大的情况，影响实际的评价。另外，当从位移变化检测出弹性支撑刚度出现问题的时候，说明弹性支撑已经损伤到一定程度了，具有一定的延迟。

因此，亟需发展一种对风电机组齿轮箱弹性支撑隔振效果进行监测的方法，以保证机组的安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，监测风电机组齿轮箱弹性支撑的方法计算误差较大且具有一定延迟的缺点，提供风电机组齿轮箱弹性支撑减振效果监测装置及监测方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种风电机组齿轮箱弹性支撑减振效果监测装置，所述风电机组齿轮箱包括齿轮箱机架和齿轮箱，齿轮箱上安装有扭力臂，扭力臂两端的底部分别竖直安装有弹性支撑，弹性支撑的一端安装在齿轮箱机架上，另一端与扭力臂的底面连接，所述风电机组齿轮箱弹性支撑减震效果监测装置包括若干个振动加速度传感器，在扭力臂上表面的两端分别安装一个振动加速度传感器，分别为第一振动加速度传感器和第二振动加速度传感器，在齿轮箱机架的两端分别安装一个振动加速度传感器，分别为第三振动加速度传感器和第四振动加速度传感器，其中第三振动加速度传感器位于第一振动加速度传感器的正下方，第四振动加速度传感器位于第二振动加速度传感器的正下方。

一种基于所述风电机组齿轮箱弹性支撑减振效果监测装置的监测方法，包括以下步骤：

S1：采集第一振动加速度传感器和第二振动加速度传感器的信号，获得扭力臂上的振动加速度数据；采集第三振动加速度传感器和第四振动加速度传感器的信号，获得齿轮箱机架的振动加速度数据；根据扭力臂上的振动加速度数据和齿轮箱机架的振动加速度数据计算振动有效值，并根据振动有效值计算结果计算隔振率；

S2：将S1的隔振率与预设的隔振率阈值进行比较，获得减振效果；当隔振率计算结果超出隔振率阈值时进行报警。

优选地，S1所述采集一组振动加速度传感器的信号的过程中，剔除风电机组偏航对风时段的数据。