[发明专利]一种基于法兰间隙传感器的叶轮转速容错监测方法和系统

说明书

本发明提供了一种基于法兰间隙传感器的叶轮转速容错监测方法和系统，通过法兰间隙传感器有效采集到法兰间隙的变化，根据法兰间隙的变化计算叶轮转速，并进一步用于螺栓状态和桨距角控制的判定，实现传感设备的模块化设置、传感设备的容错设置以及机组的智能化需求，从而实现对风电机组通过电滑环进行转速监测和转速控制的现有系统进行补足和容错监测，满足机组的安全性要求。

技术领域

本发明涉及一种基于法兰间隙传感器的叶轮转速容错监测方法和系统，属于风电机组监测技术领域。

背景技术

风力发电技术作为新能源的重要发展方向，基于风资源因素考虑及机组成本分析结论，风力发电机组在不断朝着大型化、大容量、海上方向发展。尤其对于海上机组，其可靠性要求更高，因而机组对智能化、传感技术的需求也在随之不断增加。其中叶轮转速作为主控的重要闭环控制参数，不仅关系着机组发电量，更加关系着机组安全运行。

通常风电机组采用绝对值式转速编码器对风力发电机叶轮转速进行测量，编码器的输出接到速度监控模块进行数据处理，计算出转速之后输出到风机主控，同时主控依据转速-扭矩控制曲线来控制机组运行，并根据风况、转速阀值控制、有效避开振动频率区间等参数要求，将叶轮转速控制要求或需要调整变桨角度通过滑环传递给变桨系统实现转速及变桨角度的控制。一旦电滑环出现故障或脉冲检测器出现故障，变桨控制柜无法正常获得反馈信息，不仅影响机组的发电量，可能影响着整个机组的安全。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于法兰间隙传感器的叶轮转速容错监测方法，通过增设法兰间隙传感器，利用法兰间隙值进行叶轮转速的容错监测，对绝对值式转速编码器测得的数值进行验证，能够在原有叶轮转速监测传感器失效或滑环故障主控无法将信息传递给主控柜的情况下为变桨控制柜提供变桨的有效反馈信息，大幅提高风电机组安全性。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种基于法兰间隙传感器的叶轮转速容错监测方法，包括以下步骤：

S1、风电机组实时地通过速度监控模块采集由绝对值式转速编码器测量得到的第一叶轮转速，并传输至主控柜处理器；

S2、利用风电机组的每片叶片与变桨轴承的连接处安装法兰间隙传感器收集信号，法兰间隙传感器采集仪对法兰间隙传感器的信号进行采集，将采集到的法兰间隙数据传输至变桨柜控制处理器；

S3、变桨柜控制处理器根据采集到的法兰间隙数据计算第二叶轮转速；

S4、变桨柜控制处理器根据第一叶轮转速、第二叶轮转速和法兰间隙数据判断螺栓安全状态，基于螺栓安全状态进行转速和变桨角度控制。

步骤(1)所述的法兰间隙传感器采用分体式位移传感器。

步骤(3)所述的变桨柜控制处理器根据采集到的法兰间隙数据计算叶轮转速，具体包括以下过程：

S3.1、设风电机组的叶片数目为m，根据当前风况和第一叶轮转速设置目标法兰间隙值d；

S3.2、在一个采集周期内，记录风电机组的各个叶片安装的法兰间隙传感器采集到的数值依次达到目标法兰间隙值d的时刻，以及其中第一叶片再次到达目标法兰间隙值d的时刻，记为[t_n,t_n+1,...,t_n+m-1,t_n+m]；

S3.3、通过以下公式计算第二叶轮转速ω：

S3.4、重复步骤S3.2和S3.3，计算每个采集周期内的第二叶轮转速，实现实时监测。

步骤S4所述的变桨柜控制处理器根据采集到的法兰间隙数据判断螺栓安全状态，具体是将法兰间隙传感器采集到的法兰间隙数据与当前风况下的法兰间隙正常数据进行对比，若超出阈值，则判定为螺栓出现安全隐患，进行报警。