[发明专利]风电机组变桨减速器在线状态监测与预警系统及方法

说明书

本发明提出了一种风电机组变桨减速器在线状态监测与预警系统及方法，包括：利用振动传感器采集三个变桨减速机实时振动信号，并通过无线发射采集卡将振动信号发送至机舱内的微型工控机；微型工控机用于接收实时振动信号，并识别变桨动作引发的有效振动信号，从而实现变桨减速器在线状态监测；预警系统首先接收机舱电台发送的有效振动信号，通过构建变桨振动综合指标与动态阈值实现变桨减速器故障预警。

技术领域

本发明涉及风电机组故障预警技术领域，特别涉及一种风电机组变桨减速器在线状态监测与预警系统及方法。

背景技术

风电机组作为一个庞大的整体，由多个系统组成，减速机作为变桨控制的执行机构，是发电机组故障率较高的子系统,如果发生故障没有及时发现进行维修，将危及机组安全运行，会形成不可修复的故障，甚至导致机组失控、倒塌以及其他的严重后果。近期，现场多台机组出现变桨减速器故障，对风场安全、经济运维带来严重影响。

风电机组故障是一个劣化程度逐步加大的过程，起初劣化程度不大，随着风电机组运行，劣化越来越严重，在某个时刻就会发生断齿等严重故障，从而导致风电机组停机。从劣化出现到故障发生的过程中，可以通过指标分析判定风电机组是否即将发生故障。

目前，关于振动监测与故障诊断的技术已十分成熟，在变桨减速机上的应用却很少见，故基于振动监测的变桨减速机故障预警是可行的且有较高的现场应用价值。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种风电机组变桨减速器在线状态监测与预警系统及方法，以解决背景技术中所提到的问题，克服现有技术中存在的不足。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种风电机组变桨减速器在线状态监测与预警系统，包括：

在风电机组的每个变桨减速机上分别安装一个振动传感器，该振动传感器安装在对应变桨减速机的二级齿圈外壳表面处，每个所述振动传感器的输出端与无线发射采集卡连接，所述无线发射采集卡进一步与机舱内部的无线接收微型工控机连接，所述无线接收微型工控机与机舱电台双向连接，所述机舱电台与集控室电台无线连接，所述集控室电台与状态预警系统双向连接，其中，

每个所述振动传感器用于采集对应的变桨减速机上的实时振动信号，并通过无线发射采集卡将实时振动信号发送至机舱内的无线接收微型工控机；

所述无线接收微型工控机用于接收采集的实时振动信号，并采用如下步骤进行处理：

1)采用变分模态分解VMD分解振动信号，获得多个分量；

2)进行叶片转频分量剔除，对包含叶片转频趋势的IMF的频率在0.15-0.3Hz内取值，且该频率在其叶片转频分量的频谱中占主导位置；搜索各个分量的频率区间[0,20]Hz内幅值最大频率，若落在0.15-0.3Hz区间内，则判定该分量为叶片转频分量并剔除；同时非线性趋势分量近似直流分量，通过剔除叶片转频分量之后所有分量得以剔除，其余分量求和重构为剩余信号；

3)采用希尔伯特变换法求取剩余信号的包络信号，包络信号包含随机出现的高幅值脉冲；

4)滑动中值滤波降噪：通过滑动中值滤波平滑此包络信号，抑制可能出现的高幅值脉冲干扰，保留有效振动成分；

5)识别变桨动作：将微型工控机接收的实时数据作为输入，执行步骤1)至4)，并利用3σ准则计算判断变桨的阈值；；将平滑后的包络信号与该阈值对比，锁定有效变桨动作时间段，并保存该时间段数据；

6)在变桨动作识别基础上，利用支持向量数据SVDD对减速机时域振动特征进行超球体建模，从而实现变桨减速机故障预警；