[发明专利]一种考虑环境参数修正的风力发电机叶片振动监测及系统

说明书

一种考虑环境参数修正的风力发电机叶片振动监测及系统，在风力发电机叶片以及风机轮毂相应部位布置双轴加速度传感器测得风机叶片与轮毂处的温度数据和振动数据，数据传送给WindBVM数据采集器；工业级路由器固定在风机机舱内部，通过网线与风机机舱主控柜相连接；WindBVM数据采集器从风机主控柜获得风机SCADA数据，得到风速、桨距角环境参数；WindBVM数据采集器将振动数据、温度数据与SCADA工况数据按照对应时钟进行统一保存，借助工业级路由器进入风场环网，通过内外网隔离实现数据传输；结合采集得到的叶片振动数据和风力发电机环境参数，实现了叶片结构固有频率的准确提取，准确识别叶片的健康状态，对叶片是否发生叶尖裂纹、雷击损伤、叶片覆冰做出实时监测诊断。

技术领域

本发明涉及风力发电机模态分析技术领域，具体地，涉及一种考虑环境参数修正的风力发电机叶片振动监测及系统。

背景技术

随着世界上能源使用的增加，能源以及环境的压力也越来越大。新能源行业的发展也得到了更大的重视和不断的发展，风电行业在国内电力行业中所占的比例逐渐增多。我国风电产业目前处在高速发展阶段，其对优化能源结构、促进节能减排的作用日益凸显。因为风机所安装的地址均在风能资源丰富的内地或者是沿海边，随着风机运营时间的增减，风机叶片也在发生各种程度的损伤，如表面裂纹、剥落、雷击损伤、点蚀等。风机在运行的过程中，叶片也在承受风力对其时时刻刻的动态作用力，这些都导致了损伤的加剧。经过长期积累，这些小的损伤最终会导致风机叶片发生重大的损伤，严重的会导致叶片断裂，对风场施工人员的安全存在很大的隐患，同时也对风场造成很大的经济损失。

本发明监测系统通过环境参数修正能够自动、准确识别叶片的典型固有频率，依据固有频率间接识别叶片损伤以及叶片损伤的类型，如：叶尖开裂，叶片前缘裂纹，后缘裂纹，雷击损伤等多种损伤类型。相比于现阶段多以人肉眼观察叶片损伤的方式向比较，本发明能够快速，及时的监测叶片的健康状态，节约了风场的人力资源，同时因为叶片早起维护成本降低，本发明能够提前发现叶片的早起损伤，降低了风场的运营维护成本。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种考虑环境参数修正的风力发电机叶片振动监测及系统，通过在风机上安装考虑环境参数修正的风力发电机叶片振动监测系统，从而能够从叶片原始振动信号中提取叶片有效、准确和全面的固有频率，用以确定叶片的健康状态，为风机维护、维修提供有用参考。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种考虑环境参数修正的风力发电机叶片振动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在风机叶片上设置双轴加速度传感器，所述双轴加速度传感器距叶根的距离占叶片长度的1/3，利用双轴加速度传感器从风机叶片上采集摆振、挥舞两方向振动数据；

2）在风机轮毂处安装WindBVM采集器，采集各传感器信号以及SCADA工况参数，并将综合信号发送至机舱工业级路由器，在叶片轮毂处安装双轴加速度信号传感器，采集轮毂位置处的振动信号；

3）从风机主控柜获取风力发电机SCADA工况参数数据并发送至布置于轮毂的WindBVM采集器；

4）利用工业级路由器将叶片和轮毂的振动信号、温度信号以及同步采集的SCADA参数通过风场环网传输至诊断中心；

5）诊断中心对存储的叶片、轮毂振动数据进行分析，提取叶片的固有频率，剔除塔筒、传动链引进的固有频率；

6）对步骤5）中得到的叶片固有频率进行基于环境参数的固有频率修正；

7）依据提取的叶片固有频率进行叶片状态监测评估，给出覆冰、损伤的诊断结果。

所述步骤1）中双轴加速度传感器直接粘贴于叶片内部腹板。

所述的双轴加速度传感器带温度测量模块，该温度测量模块可以准确测量叶片温度，以取代SCADA工况参数中的温度数据。