[发明专利]一种风电机组振动异常的判断方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及风电机组的振动保护领域，特别是涉及一种风电机组振动异常的判断方法及其装置。

背景技术

随着风电机技术的不断发展和日益完善，过去传统的故障被动处理模式已经向主动预警服务模式转变，且主动预警服务不仅仅满足于用风电机组监测状态量的升高或者降低来作为预警参数，而是向着根据监测状态量的分布、变化趋势、风电机组所处运行状态等方面来进行综合分析预警的方向发展。

对于兆瓦级大功率直驱永磁风电机组，其主要部件如叶片、发电机、塔筒等均有各自的机械振动模态。振动是风电机组运行特征的一个重要表现，风电机组在不同的运行功率状态下，以及风电机组本身主要部件的疲劳程度的变化都会导致风电机组出现不同情况的振动特征。目前，对于风电机组的振动保护，主要是根据安装在机舱内部的振动传感器实时监测的振动值来实现的，当振动值超过设定的报警阀值时，则风电机组报出振动超限故障信号并停机。但在实际运行中，当风电机组的关键部件(例如发电机、叶片、轴承等)出现损坏或异常时，引发的风电机组振动在幅值上往往变化不大，传统方法很难检测发现，这样往往会使风电机组运行在“亚健康”状态，久而久之，导致风电机组关键部件发生不可逆转的损坏，使风电机组长时间处于停机状态下，带来更大的经济损失。

目前对于风电机组运行状态下的振动保护，主要是把振动传感器实时监测的振动值传输到主控系统中，在每个循环周期内通过与主控系统里设定的报警阀值进行比对。当振动值超过主控系统设置的振动阀值时，则主控系统报出振动超限的故障并停机，等待服务人员进行风电机组复位后风电机组方可重新启动运行。

上述现有的一种风电机组异常振动保护方法，虽可提供给使用者在风电机组异常振动情况下进行保护的控制方案，但是在实际应用时却发现其存有若干缺点，不能达到很好的效果，其缺点可归纳如下：

1、现有振动保护对风电机组设置单一的振动报警阀值，并不区分风电机组的运行状态、所处运行功率区间，对于核心部件出现的早期故障征兆，无法有效甄别发现，往往使风电机组长期处于“亚健康运行”的状态，久而久之，容易导致风电机组发生不可逆转的损坏。

2、现有振动保护机制只能在振动增大到一定程度时进行停机，等待人员检修后复位重新启动，并没有针对性的控制策略来减少停机的时间。

由此可见，上述现有的风电机组异常振动保护方法在方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种能够及早发现机组早期故障隐患，减少风电机组“亚健康运行”时间，在为关键部件的检修和更换提供判断依据的同时减少停机时间和经济损失的新的风电机组振动异常的判断方法及其装置,实属当前重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种风电机组振动异常的判断方法，使其能够及早发现风电机组早期故障隐患，减少风电机组“亚健康运行”时间，在为关键部件的检修和更换提供判断依据的同时减少停机时间和经济损失，从而克服现有机组异常振动保护方法的不足。

为解决上述技术问题，本发明一种风电机组振动异常的判断方法，包括以下步骤：A、采集风电机组的转速和振动数据，以机组轴向为X向，径向为Y向，计算采集到的振动数据的X向振动加速度AX、Y向振动加速度AY；B、将风电机组转速以step1为步长分为K段，并求出第k段X方向上的最大振动加速度AX_k及其对应的最小机组转速GSX_k，第k段Y方向上的最大振动加速度AY_k及其对应的最小机组转速GSY_k；C、将风电机组转速以step2为步长分成N段，形成机组转速序列GS_n，其中step2远小于step1，之后根据序列(GSX_k，AX_k)和(GSY_k，AY_k)，用曲线插值法求出组转速序列GS_n对应的X方向上的插值加速度序列AX_n和Y方向上的插值加速度序列AY_n；D、根据序列(GS_n，AX_n)和(GS_n，AY_n)，分别求出插值加速度序列AX_n和AY_n的极值加速度序列AX_n_max和AY_n_max，及其对应的机组转速序列GS_n_X和GS_n_Y；E、根据各转速区间内极值加速度的个数、极值加速度对应的振动幅值以及振动点的聚集度判断机组是否出现振动异常。

作为本发明的一种改进，步骤E的判断机组在各转速区间内出现振动异常需同时满足以下条件：该转速区间内极值加速度的个数大于0并小于j；该转速区间内极值加速度对应的振动幅值不小于mx；插值加速度序列AX_n的降序排列中前m个点落在该转速区间的比例达到或超过Rx，或者插值加速度序列AY_n的降序排列中前m个点中落在该转速区间的比例达到或超过Ry。