基于风力发电机组振动的叶片故障诊断方法及系统与流程

1.本发明涉及风力发电叶片故障诊断技术领域，尤其涉及基于风力发电机组振动的叶片故障诊断方法及系统。


背景技术：

2.近年来，随着世界能源危机和环境污染问题的日益严重，作为可持续能源的风能已经受到世界各国的高度关注和重视，我国风电行业在政府的大力支持下也迅速发展。在风电设备迅猛发展的同时，风电机组高额的运行维护成本很大程度上影响了风场的经济效应。风机的运行环境恶劣、工况复杂多变，风电机组内部传动部件很容易发生故障，但是传统的人工更换维修方式成本高昂，降低了风场的经济效益。因此，关于风力发电机组故障诊断与状态监测的方法研究意义重大。
3.发电机作为风电机组中直接进行能量转换的关键部件，其运行稳定性直接影响着机组的整体性能，长期运行下机组内部部件很容易引发故障，发电机在运行过程中或多或少的会产生振动，振动经机组传递到叶片端部时会被放大，机组故障时会造成振动加大进而造成叶片出现裂纹，如不及时的进行发现极易造成风力发电的事故，但处在高空中的叶片如何进行检查，能及时的诊断处叶片故障是目前亟需解决的问题，为此现提出一种基于风力发电机组振动的叶片故障诊断方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供基于风力发电机组振动的叶片故障诊断方法，解决了现有技术中存在的上述不足。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.本发明提供的基于风力发电机组振动的叶片故障诊断方法，包括以下步骤：
7.步骤1，获取叶片实时运行过程中的振动数据；将振动数据与实时获取的风力等级形成对应时间的比对数据组；
8.步骤2，将得到的比对数据组与预设的振动信息数据库进行比对；
9.步骤3，将步骤2得到的比对结果与获取得到的风电机组的实时运行状态以及振动信息相结合，判断叶片是否基于风电机组异常。
10.优选地，步骤2中，预设的振动信息数据库为在实验室阶段，获取不同风力等级下，叶片的振动数据。
11.优选地，步骤3中，将步骤2得到的比对结果与获取得到的风电机组的实时运行状态以及振动信息相结合，判断叶片是否基于风电机组异常，具体方法是：
12.获取风电机组的实时运行状态和实时振动信息；
13.将风电机组的实时运行状态和实时振动信息与预设的正常范围进行比对；
14.将风电机组的比对结果和步骤2得到的比对结果相结合判断叶片是否基于风电机组异常。
15.优选地，将风电机组的比对结果和步骤2得到的比对结果相结合判断叶片是否基于风电机组异常，具体方法是：
16.若发电机组的运行状态正常且振动信息正常，比对数据组处于预设的振动信息数据库范围内，则叶片运行正常；
17.若发电机组的运行状态异常或振动信息异常，比对数据组处于预设的振动信息数据库范围内，则叶片运行正常；
18.若发电机组的运行状态正常且振动信息正常，比对数据组处于预设的振动信息数据库范围之外，则叶片运行异常；
19.若发电机组的运行状态异常或振动信息异常，比对数据组处于预设的振动信息数据库范围之外，则叶片基于风电机组运行异常。
20.优选地，若发电机组的运行状态正常且振动信息正常，比对数据组处于预设的振动信息数据库范围之外，叶片运行异常时：
21.获取比对数据组异常时的对应时间；
22.获取风电机组在该对应时间前24小时的振动信息；
23.判断该前24小时的振动信息是否异常，其中，若该振动信息异常，则判断叶片基于风电机组运行异常。
24.基于风力发电机组振动的叶片故障诊断系统，包括：
25.数据采集单元，用于获取叶片实时运行过程中的振动数据；将振动数据与实时获取的风力等级形成对应时间的比对数据组；
26.数据比对单元，用于将得到的比对数据组与预设的振动信息数据库进行比对；
27.数据判断单元，用于将得到的比对结果与获取得到的风电机组的实时运行状态以及振动信息相结合，判断叶片是否基于风电机组异常。
28.优选地，数据采集单元包括振动传感器和风力传感器，其中，所述振动传感器设置有多个，多个振动传感器布置在叶片上；风力传感器和多个振动传感器均与数据比对单元连接。
29.优选地，所述数据判断单元包括：
30.第一判断模块，用于若发电机组的运行状态正常且振动信息正常，比对数据组处于预设的振动信息数据库范围内，则叶片运行正常；
31.第二判断模块，用于若发电机组的运行状态异常或振动信息异常，比对数据组处于预设的振动信息数据库范围内，则叶片运行正常；
32.第三判断模块，用于若发电机组的运行状态正常且振动信息正常，比对数据组处于预设的振动信息数据库范围之外，则叶片运行异常；
33.第四判断模块，用于若发电机组的运行状态异常或振动信息异常，比对数据组处于预设的振动信息数据库范围之外，则叶片基于风电机组运行异常。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
35.本发明提供的基于风力发电机组振动的叶片故障诊断方法及系统，采集并记录叶片的振动频率和同时间的风力等级数据，并将采集数据与在实验室阶段记录下不同风力等级下位于叶片上的振动传感器的振动数据形成对比组，当对比数据超出数据库数据时，可判断叶片出现故障，并利用观测发电机组的运行状态与振动状况，来进行佐证叶片是否出
现因发电机组振动产生故障，从而能及时的发现叶片的故障，避免事故的发生。
附图说明
36.图1为本发明提出的基于风力发电机组振动的叶片故障诊断方法的原理图。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.参照图1原理图，基于风力发电机组振动的叶片故障诊断方法，包括以下步骤：
39.s1、构建不同风力等级下叶片正常振动对应的信息数据库：
40.在实验室阶段记录不同风力等级下，位于叶片上的振动传感器的振动数据k，并进行记录保存在数据库内；
41.s2、观测风力发电机组的运行状态，观测风力发电机组在运行过程中的振动状况，与预设的正常振动范围进行比对，对发电机组产生的超出正常振动范围的数据进行实时记录；进一步地，风力发电机组的振动有预估正常范围，将风力发电机组的振动数据与预估正常范围进行比对，记录超出范围内的数据，并记录下时间；
42.s3、利用设置在叶片上的多个振动传感器进行记录叶片在使用过程中的实时振动数据，利用风力传感器进行识别并记录实时的风力等级，将风力等级并与振动数据形成对应时间的比对数据组；
43.s4、将比对数据组中的数据与数据库内不同风力等级下振动传感器的振动数据k进行比对；
44.s5、叶片运行正常：发电机组运行状态正常、发电机组无异常振动，比对数据组处在数据库数据波动范围内，得出叶片运行正常的结论；
45.叶片运行故障：在对比时间段内，发电机组运行状态出现异常或发电机组产生异常振动，比对数据组处在数据库数据波动范围外，得出叶片运行异常的结论。
46.进一步地，当发电机组运行状态出现异常或发电机组产生异常振动而比对数据组处在数据库数据波动范围内时，需要对发电机组与叶片进行检查；
47.当发电机组运行状态正常、发电机组无异常振动而比对数据组处在数据库数据波动范围外时，需要对发电机组和叶片进行检查，当比对数据组处在数据库数据波动范围外，可对比数据组对应时间，查询对应时间前24小时前发电机组的异常振动记录，进行记录数据；
48.实施例1
49.在实验室阶段记录下不同风力等级下位于叶片上的振动传感器的振动数据，并进行记录保存在数据库内，观测风力发电机组的运行状态，观测风力发电机组在运行过程中的振动状况，与正常振动范围进行比对，对发电机组产生的超出正常振动范围的数据进行实时记录，形成多组对比资料，当比对数据组处在数据库数据波动范围外，可对比数据组对应时间，查询对应时间前24小时前发电机组的异常振动记录，如出现一处异常时，即可确定
叶片出现故障；
50.利用设置在叶片上的多个振动传感器进行记录叶片在使用过程中的实时振动数据，利用风力传感器进行识别并记录实时的风力等级，将风力等级并与振动数据形成对应时间的比对数据组；将比对数据组中的数据与数据库内不同风力等级下振动传感器的振动数据进行比对；叶片运行正常：发电机组运行状态正常、发电机组无异常振动，比对数据组处在数据库数据波动范围内，得出叶片运行正常的结论，无需对叶片进行设备检查，继续对叶片的运行状态进行持续观测。
51.实施例2
52.在实验室阶段记录下不同风力等级下位于叶片上的振动传感器的振动数据，并进行记录保存在数据库内；观测风力发电机组的运行状态，观测风力发电机组在运行过程中的振动状况，与正常振动范围进行比对，对发电机组产生的超出正常振动范围的数据进行实时记录；进一步地，风力发电机组的振动有预估正常范围，将风力发电机组的振动数据与预估正常范围进行比对，记录超出范围内的数据，并记录下时间；利用设置在叶片上的多个振动传感器进行记录叶片在使用过程中的实时振动数据，利用风力传感器进行识别并记录实时的风力等级，将风力等级并与振动数据形成对应时间的比对数据组；将比对数据组中的数据与数据库内不同风力等级下振动传感器的振动数据进行比对；
53.比对数据组处在数据库数据波动范围外，得出叶片运行异常的结论，当发电机组运行状态出现异常或发电机组产生异常振动而比对数据组处在数据库数据波动范围内时，需要对发电机组与叶片进行检查，当发电机组运行状态正常、发电机组无异常振动而比对数据组处在数据库数据波动范围外时，需要对发电机组和叶片进行检查，当比对数据组处在数据库数据波动范围外，可对比数据组对应时间，查询对应时间前24小时前发电机组的异常振动记录，进行记录数据，诊断处叶片存在故障时，需要及时通过人员进行细致检查，避免事故的发生。
54.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。