[发明专利]一种基于振动加速度测量的风力发电机组传动系统故障报警方法

说明书

本发明涉及一种基于振动加速度测量的风力发电机组传动系统故障报警方法。该方法首先对风力发电机组传动系统重要部位的振动加速度信号进行采集，然后构造基于加速度信号的复合指标M。该方法的复合指标M通过振动加速度信号的有效值与峭度指标合成得到，将所得到的复合指标M与预先设定的报警阀值M_Threshold相比较，最后通过比较结果判定风力发电机组传动系统的运行状况及故障等级。对多组风力发电机组实测振动加速度数据的分析表明，本发明方法对提高风力发电机组故障报警的灵敏度和准确率有显著促进作用。

技术领域

本发明属风力发电机组状态监测领域，涉及一种风电机组传动系统状态监测与故障报警的方法。

背景技术

风能是可再生能源的典型代表，由于其清洁、高效的特性符合可持续发展的要求，目前全球风力发电的装机量正不断攀升。随着大规模风力发电场的规划和建设，风力发电在电力系统中的比重逐步增加，如何提高风电的运行效率和收益成为风电发展的关键。

由于风力发电机组运行环境恶劣，同时运行状态和工况复杂，其传动系统的齿轮箱、轴系等故障率往往很高，过高的故障率造成很高的维修费用和计划外停机损失；如果能实现及时准确的故障报警及识别，将有效降低维修费用，缩短停机时间。所以，在风机运行过程中提供行之有效的故障报警方法变得至关重要。

当前风场对于故障的报警多是基于振动加速度有效值的判定方法，即对风机传动系统的振动加速度进行等时间间隔采样，计算振动加速的有效值，通过与标准中规定的有效值报警阈值进行比较，判断传动系统是否发生故障，若计算得到的振动加速度有效值大于标准中规定的报警阈值，则判定传动系统出现故障；反之判定传动系统运行正常。

基于振动加速度有效值的故障报警阈值设定已有相关文件作为参考，如德国工程师协会发布的VDI3834《风力发电机及其组件机械振动的测量和评估》，被广泛用于0-3MW风力发电机的运行状况评估。但是，通过对多组风力发电机实测振动加速度数据进行分析后发现，一些已经确定出现故障的机组，其振动加速度有效值却没有超过标准规定的报警阈值，即基于振动加速度有效值的报警方法存在报警不灵敏的问题。

发明内容

本发明提供了一种风力发电机组传动系统故障报警的方法。本发明方法中报警阈值通过振动加速度信号的有效值与峭度指标合成得到，可以得到确定数值的报警阈值，称为复合指标M。通过对比实测振动加速度信号的复合指标M与报警阈值间M_Threshold关系，即可判定传动系统是否存在故障及故障程度。

本发明提供了风力发电机组传动系统故障报警的方法，其包括下述步骤：

步骤1：对风电机组传动系统重要部位的振动加速度信号进行连续等时间间隔采样，设置采样点数为N点；

步骤2：对采样得到的振动加速度信号按式(1)进行去直流处理；

式中：y_i为去直流后的振动加速度信号值；

x_i为采样得到振动加速度信号值；

i为信号采样序号，i＝1,2,3,……,N；

为信号均值；

步骤3：计算去直流后的振动加速度信号的方差σ²；

根据方差的定义:

由于，y_i为去直流后的振动加速度信号，即因此

步骤4：计算振动加速度信号的复合指标M；