本公開總體說來涉及風(fēng)電領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種塔架狀態(tài)監(jiān)測方法、裝置、控制器及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

背景技術(shù)：

1、隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運行時間的增加，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)備不可避免地發(fā)生老化而失效，給風(fēng)力發(fā)電企業(yè)帶來了安全隱患甚至經(jīng)濟(jì)損失。

2、對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而言，塔架是關(guān)鍵部件，塔架的安全對整個機(jī)組的安全運行起決定性影響。

3、與此同時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的降本需求正逐漸增大，因此有必要在經(jīng)濟(jì)性的前提下對塔架狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，對塔架的剩余壽命進(jìn)行精準(zhǔn)評估或預(yù)測，進(jìn)而可基于塔架的壽命對控制方案和機(jī)組運行方案作出調(diào)整(如限功率運行、限轉(zhuǎn)速運行、停機(jī)、整機(jī)延壽和增功超發(fā)等)，在保證機(jī)組運行安全的前提下來實現(xiàn)整機(jī)收益的最大化。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本公開的示例性實施例的目的之一在于提供一種監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測的狀態(tài)監(jiān)測方法。

2、根據(jù)本公開的第一方面，一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法包括：通過機(jī)艙加速度傳感器實時獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的第一機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)；對第一機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行量度算法處理并且基于處理的結(jié)果獲取第一等效加速度；基于第一等效加速度以及預(yù)先確定的標(biāo)定關(guān)系計算第一塔架等效疲勞載荷；根據(jù)第一塔架等效疲勞載荷確定塔架的狀態(tài)，其中，標(biāo)定關(guān)系表征第一等效加速度與第一塔架等效疲勞載荷之間的變化關(guān)系。

3、根據(jù)本公開的實施例，可根據(jù)仿真或風(fēng)機(jī)獲取的機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)和塔架載荷數(shù)據(jù)確定標(biāo)定關(guān)系。

4、根據(jù)本公開的實施例，對第一機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行量度算法處理并且基于處理的結(jié)果獲取第一等效加速度的步驟可包括：對第一機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行計數(shù)并且基于計數(shù)的結(jié)果獲取第一等效加速度。

5、根據(jù)本公開的實施例，根據(jù)仿真或風(fēng)機(jī)獲取的機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)和塔架載荷數(shù)據(jù)確定標(biāo)定關(guān)系的步驟可包括：通過仿真或風(fēng)機(jī)獲取不同外部環(huán)境下的第二機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)和第一塔架高度下的第二塔架載荷數(shù)據(jù)；對第二機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行計數(shù)以獲得第一計數(shù)結(jié)果；對第二塔架載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行計數(shù)，以獲得第二計數(shù)結(jié)果；基于第一計數(shù)結(jié)果計算第一塔架高度的第二等效加速度；基于第二計數(shù)結(jié)果計算第一塔架高度的第二塔架等效疲勞載荷；對第二等效加速度和第二塔架等效疲勞載荷進(jìn)行軌跡擬合或機(jī)器學(xué)習(xí)來獲得第一塔架高度的標(biāo)定關(guān)系。

6、根據(jù)本公開的實施例，標(biāo)定關(guān)系可進(jìn)一步表征不同的風(fēng)速或功率下的第一塔架高度的第一等效加速度與第一塔架等效疲勞載荷之間的變化關(guān)系，塔架狀態(tài)監(jiān)測方法還可包括獲得風(fēng)速或者風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率，基于第一等效加速度以及預(yù)先確定的標(biāo)定關(guān)系計算第一塔架等效疲勞載荷的步驟包括：根據(jù)風(fēng)速或者功率確定第一塔架高度的相應(yīng)標(biāo)定關(guān)系；基于第一塔架高度的第一等效加速度以及相應(yīng)標(biāo)定關(guān)系計算第一塔架等效疲勞載荷。

7、根據(jù)本公開的實施例，根據(jù)第一塔架等效疲勞載荷確定塔架的狀態(tài)的步驟可包括：m時段的第一塔架高度的第一塔架等效疲勞載荷求平均，以獲得第一塔架高度的第一塔架等效疲勞載荷平均值；根據(jù)第一塔架等效疲勞載荷平均值、第一塔架高度的塔架設(shè)計載荷、塔架的疲勞材料系數(shù)計算塔架的壽命；根據(jù)塔架的壽命確定塔架的狀態(tài)，其中，m為塔架已運行的時段。

8、根據(jù)本公開的實施例，根據(jù)第一塔架等效疲勞載荷平均值、第一塔架高度的塔架設(shè)計載荷、塔架的疲勞材料系數(shù)計算塔架的壽命的步驟可包括：根據(jù)塔架設(shè)計載荷與第一塔架等效疲勞載荷平均值獲得疲勞材料系數(shù)對應(yīng)的冪，并且將與冪相關(guān)聯(lián)的參數(shù)確定為塔架的壽命。

9、根據(jù)本公開的實施例，可響應(yīng)于塔架壽命設(shè)計值與塔架的壽命之差與預(yù)定閾值之間滿足預(yù)定條件，確定塔架的狀態(tài)異常。

10、根據(jù)本公開的實施例，塔架狀態(tài)監(jiān)測方法還可包括：根據(jù)第一塔架等效疲勞載荷所確定塔架的狀態(tài)，確定塔架的狀態(tài)異常而產(chǎn)生報警信號；根據(jù)第一塔架等效疲勞載荷所確定塔架的狀態(tài)，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制；或者兩者。

11、根據(jù)本公開的第二方面，一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有指令或程序，當(dāng)指令或程序由處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法。

12、根據(jù)本公開的第三方面，一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測裝置包括：采集單元，通過機(jī)艙加速度傳感器實時獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的第一機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)；處理單元，對第一機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行量度算法處理并且基于處理的結(jié)果獲取第一等效加速度；計算單元，基于第一等效加速度以及預(yù)先確定的標(biāo)定關(guān)系計算第一塔架等效疲勞載荷；確定單元，根據(jù)第一塔架等效疲勞載荷確定塔架的狀態(tài)，其中，標(biāo)定關(guān)系表征第一等效加速度與第一塔架等效疲勞載荷之間的變化關(guān)系。

13、根據(jù)本公開的實施例，塔架狀態(tài)監(jiān)測裝置還可包括標(biāo)定單元，標(biāo)定單元被配置為根據(jù)仿真或風(fēng)機(jī)獲取的機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)和塔架載荷數(shù)據(jù)確定標(biāo)定關(guān)系。

14、根據(jù)本公開的實施例，標(biāo)定單元可被進(jìn)一步配置為：通過仿真或風(fēng)機(jī)獲取不同外部環(huán)境下的第二機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)和第一塔架高度下的第二塔架載荷數(shù)據(jù)；對第二機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行計數(shù)以獲得第一計數(shù)結(jié)果；對第二塔架載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行計數(shù)，以獲得第二計數(shù)結(jié)果；基于第一計數(shù)結(jié)果計算第一塔架高度的第二等效加速度；基于第二計數(shù)結(jié)果計算第一塔架高度的第二塔架等效疲勞載荷；對第二等效加速度和第二塔架等效疲勞載荷進(jìn)行軌跡擬合或機(jī)器學(xué)習(xí)來獲得第一塔架高度的標(biāo)定關(guān)系。

15、根據(jù)本公開的第四方面，一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制器包括處理器和計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有程序或指令，當(dāng)程序或指令由處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法。

16、根據(jù)本公開的第五方面，一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測裝置，或上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制器。

17、根據(jù)本公開的實施例的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法和塔架狀態(tài)監(jiān)測裝置能夠監(jiān)測塔架的狀態(tài)。

18、根據(jù)本公開的實施例的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法和塔架狀態(tài)監(jiān)測裝置能夠判斷塔架的壽命是否滿足要求。

技術(shù)特征：

1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，根據(jù)仿真或風(fēng)機(jī)獲取的機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)和塔架載荷數(shù)據(jù)確定所述標(biāo)定關(guān)系。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，對所述第一機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行量度算法處理并且基于處理的結(jié)果獲取第一等效加速度的步驟包括：對所述第一機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行計數(shù)并且基于計數(shù)的結(jié)果獲取第一等效加速度。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，根據(jù)仿真或風(fēng)機(jī)獲取的機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)和塔架載荷數(shù)據(jù)確定所述標(biāo)定關(guān)系的步驟包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述標(biāo)定關(guān)系進(jìn)一步表征不同的風(fēng)速或功率下的第一塔架高度的所述第一等效加速度與所述第一塔架等效疲勞載荷之間的變化關(guān)系，

6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，根據(jù)所述第一塔架等效疲勞載荷確定塔架的狀態(tài)的步驟包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，根據(jù)所述第一塔架等效疲勞載荷平均值、第一塔架高度的塔架設(shè)計載荷、塔架的疲勞材料系數(shù)計算塔架的壽命的步驟包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，響應(yīng)于塔架壽命設(shè)計值與所述塔架的壽命之差與預(yù)定閾值之間滿足預(yù)定條件，確定所述塔架的狀態(tài)異常。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述塔架狀態(tài)監(jiān)測方法還包括：

10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有指令或程序，當(dāng)所述指令或程序由處理器執(zhí)行時實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法。

11.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述塔架狀態(tài)監(jiān)測裝置還包括標(biāo)定單元，所述標(biāo)定單元被配置為根據(jù)仿真或風(fēng)機(jī)獲取的機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)和塔架載荷數(shù)據(jù)確定所述標(biāo)定關(guān)系。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于，所述標(biāo)定單元被進(jìn)一步配置為：

14.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制器，其特征在于，包括處理器和計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有程序或指令，當(dāng)所述程序或指令由所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法。

15.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的塔架狀態(tài)監(jiān)測裝置，或根據(jù)權(quán)利要求14所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制器。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供一種塔架狀態(tài)監(jiān)測方法、裝置、控制器及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。該塔架狀態(tài)監(jiān)測方法包括：通過機(jī)艙加速度傳感器實時獲取風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的第一機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)；對第一機(jī)艙加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行量度算法處理并且基于處理的結(jié)果獲取第一等效加速度；基于第一等效加速度以及預(yù)先確定的標(biāo)定關(guān)系計算第一塔架等效疲勞載荷；根據(jù)第一塔架等效疲勞載荷確定塔架的狀態(tài)，其中，標(biāo)定關(guān)系表征第一等效加速度與第一塔架等效疲勞載荷之間的變化關(guān)系。根據(jù)本公開的實施例的塔架狀態(tài)監(jiān)測方法能夠監(jiān)測塔架的狀態(tài)。

技術(shù)研發(fā)人員：史振明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2