[004引 fi含f含f2(對(duì)應(yīng)于風(fēng)機(jī)運(yùn)行低轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間），或者
[0049] f3含f含f4(對(duì)應(yīng)于風(fēng)機(jī)運(yùn)行高轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間）。
[0050] 因此，下列兩個(gè)條件滿足其一，即判定處于設(shè)計(jì)測(cè)試工況：
[00引]低轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間（S廣S2):發(fā)電機(jī)功率P = f沖rated化y ^2)且獎(jiǎng)距角位置pit 為最小獎(jiǎng)距角并持續(xù)一個(gè)設(shè)定時(shí)間長(zhǎng)度t;
[00對(duì)高轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間（S3-S4):發(fā)電機(jī)功率P = f沖rated化y ^4)且獎(jiǎng)距角位置pit 為最小獎(jiǎng)距并持續(xù)一個(gè)設(shè)定時(shí)間長(zhǎng)度t。
[0053] 如果判定為不處于上述設(shè)計(jì)測(cè)試工況，則返回步驟S101重新進(jìn)行上述同步采樣并 在步驟S102用新的發(fā)電機(jī)功率PW及獎(jiǎng)距角位置pit的數(shù)據(jù)來(lái)重新判斷風(fēng)機(jī)是否運(yùn)行于設(shè) 計(jì)測(cè)試工況。
[0054] 在此，新的發(fā)電機(jī)功率PW及獎(jiǎng)距角位置pit的數(shù)據(jù)可W全部是重新同步采樣得到 的，也可W只有一部分是重新同步采樣得到的而另一部分是之前W任何現(xiàn)有技術(shù)已知的方 式存儲(chǔ)的發(fā)電機(jī)功率PW及獎(jiǎng)距角位置pit的數(shù)據(jù)，只要它們來(lái)自一個(gè)新的設(shè)定時(shí)間長(zhǎng)度即 可。運(yùn)個(gè)新的設(shè)定時(shí)間長(zhǎng)度可W與之前同步采樣所經(jīng)歷的設(shè)定時(shí)間長(zhǎng)度相同，也可W不同。
[0055] 在判定為上述設(shè)計(jì)測(cè)試工況的情況下，接著同時(shí)或先后執(zhí)行步驟S103和步驟 S104，分別對(duì)于風(fēng)輪轉(zhuǎn)速ω與機(jī)艙前后方向的加速度a做功率譜密度分析，具體方法如下：
[0056] 先對(duì)于N個(gè)采集數(shù)據(jù)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速ω (η) W及機(jī)艙前后方向的加速度a(n)的時(shí)間序 列按照下列公式(1)、（2)進(jìn)行離散傅里葉變換，分別得到向量W(m)W及A(m):
[0059] 其中，含M-l，j表示取虛數(shù)；
[0060] 再按照下列公式(3)、（4)進(jìn)行真實(shí)的功率譜密度估計(jì)：
[0061] Qu(m)=W(m)*conj(W(m))， (3)
[0062] Qa(m)=A(m)*conj(A(m)); (4)
[0063] 其中，conj(W(m))、conj(A(m))分別為W(m)和A(m)的共輛。
[0064] 接下來(lái)，判斷是否存在葉輪不平衡故障。首先在步驟S105中，提取風(fēng)輪轉(zhuǎn)速功率譜 密度Qu(m)中的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻的幅值Qu(mi)W及塔架前后方向一階振動(dòng)模態(tài)固有頻率 所對(duì)應(yīng)的幅值Qu(m2)作為特征信號(hào)，然后執(zhí)行步驟S106,對(duì)兩者進(jìn)行比較。若Qu(mi)>Q。 (m2)，則判定為風(fēng)機(jī)存在葉輪不平衡性的故障；若Qu(mi)含Qu(m2)，則判定為風(fēng)機(jī)不存在葉 輪不平衡性的故障。
[0065] 如果確定了風(fēng)機(jī)存在葉輪不平衡性的故障，就辨識(shí)葉輪不平衡的原因。首先在步 驟S107中，提取機(jī)艙前后方向的加速度的功率譜密度Qa (m)中的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻的幅值Qa (mi) W及塔架前后方向一階振動(dòng)模態(tài)固有頻率所對(duì)應(yīng)的幅值Qa(m2)作為特征信號(hào)，然后執(zhí) 行步驟S108,對(duì)兩者進(jìn)行比較。若Qa(mi) > Qa(m2)，則判定為氣動(dòng)不平衡;若Qa(mi)<Qa(m2)， 則判定為質(zhì)量矩不平衡。
[0066] 圖2為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施形式的流程圖，其中表示了風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在 線檢測(cè)和故障辨識(shí)方法，該方法的具體方法步驟如下：
[0067] 首先，W類(lèi)似于本發(fā)明的第一實(shí)施形式的方式，在步驟S201中，在一個(gè)設(shè)定時(shí)間長(zhǎng) 度t內(nèi)對(duì)發(fā)電機(jī)功率P、獎(jiǎng)距角位置pit、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速ωΚ及機(jī)艙前后方向的加速度a進(jìn)行同步 采樣，并在步驟S202中，根據(jù)采集到的發(fā)電機(jī)功率PW及獎(jiǎng)距角位置pit判斷風(fēng)機(jī)是否運(yùn)行 于設(shè)計(jì)測(cè)試工況，如果判定為不屬于上述設(shè)計(jì)測(cè)試工況，則返回步驟S201重新進(jìn)行上述同 步采樣并在步驟S202用新的發(fā)電機(jī)功率PW及獎(jiǎng)距角位置pit的數(shù)據(jù)來(lái)重新判斷風(fēng)機(jī)是否 運(yùn)行于設(shè)計(jì)測(cè)試工況。
[0068] 在判定為上述設(shè)計(jì)測(cè)試工況的情況下，接著執(zhí)行步驟S203,對(duì)于風(fēng)輪轉(zhuǎn)速ω做功 率譜密度分析，具體方法如下：
[0069] 先對(duì)于Ν個(gè)采集數(shù)據(jù)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速ω (η)的時(shí)間序列按照前述公式（1)進(jìn)行離散傅里 葉變換得到向量W(m)，再按照前述公式(3)進(jìn)行真實(shí)的功率譜密度估計(jì)得到風(fēng)輪轉(zhuǎn)速功率 譜密度Qu(m)。
[0070] 接著，判斷是否存在葉輪不平衡故障。首先在步驟S204中，提取風(fēng)輪轉(zhuǎn)速功率譜密 度Qu(m)中的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻的幅值Qu(mi)W及塔架前后方向一階振動(dòng)模態(tài)固有頻率所 對(duì)應(yīng)的幅值Qu(m2)作為特征信號(hào)，然后在步驟S205中對(duì)兩者進(jìn)行比較。若Qu(mi)>Qu(m2)， 則判定為風(fēng)機(jī)存在葉輪不平衡性的故障;若0。(1111)^9。(1112)，則判定為風(fēng)機(jī)不存在葉輪不平 衡性的故障。
[0071] 在上述步驟S205中判定風(fēng)機(jī)存在葉輪不平衡性的故障的情況下，執(zhí)行步驟S206， 對(duì)于機(jī)艙前后方向的加速度a做功率譜密度分析，具體方法如下：
[0072] 先對(duì)于N個(gè)采集數(shù)據(jù)的機(jī)艙前后方向的加速度a(n)的時(shí)間序列按照前述公式(2) 進(jìn)行離散傅里葉變換得到向量A(m)，再按照下列公式(4)進(jìn)行真實(shí)的功率譜密度估計(jì)得到 機(jī)艙前后方向的加速度的功率譜密度Qa(m)。
[0073] 接著，辨識(shí)葉輪不平衡的原因。首先在步驟S207中，提取機(jī)艙前后方向的加速度的 功率譜密度Qa(m)中的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻的幅值Qa(mi)W及塔架前后方向一階振動(dòng)模態(tài)固有 頻率所對(duì)應(yīng)的幅值Qa(m2)作為特征信號(hào)，然后在步驟S208中對(duì)兩者進(jìn)行比較。若Qa(mi)>Qa (m2)，則判定為氣動(dòng)不平衡;若Qa(mi) <Qa(m2)，則判定為質(zhì)量矩不平衡。
[0074] 本發(fā)明的第一和第二實(shí)施形式的不同之處在于，本發(fā)明的第二實(shí)施形式僅在判定 風(fēng)機(jī)存在葉輪不平衡性的故障的情況下才對(duì)所采集數(shù)據(jù)的機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間 序列進(jìn)行離散傅里葉變換。
[0075] 在本發(fā)明的第一和第二實(shí)施形式中，分別對(duì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和機(jī)艙前后方向的加速度進(jìn) 行離散傅里葉變換。在根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施形式的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測(cè)和故 障辨識(shí)方法中，亦可W分別對(duì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和機(jī)艙前后方向的加速度之一進(jìn)行快速傅里葉變換 而對(duì)另一個(gè)進(jìn)行離散傅里葉變換，或者對(duì)它們都進(jìn)行快速傅立葉變換。
[0076] 在本發(fā)明的第一和第二實(shí)施形式中，分別對(duì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和機(jī)艙前后方向的加速度進(jìn) 行功率譜密度分析。在根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施形式的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測(cè)和故 障辨識(shí)方法中，亦可W分別對(duì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和機(jī)艙前后方向的加速度之一進(jìn)行功率譜密度分析 而對(duì)另一個(gè)進(jìn)行能量譜密度分析，或者對(duì)它們都進(jìn)行能量譜密度分析。
[0077] 在本發(fā)明中，功率譜密度分析或能量譜密度分析亦可由其它頻譜分析方法替代， 只要運(yùn)些頻譜分析方法能夠得到可供比較的特征信號(hào)幅值即可。
[0078] 下面，W風(fēng)輪直徑121米，容量2.5MW的機(jī)組為例，設(shè)計(jì)兩種葉輪不平衡故障，分別 是氣動(dòng)不平衡W及質(zhì)量矩不平衡，W-組試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明方法的技術(shù)效果：
[0079] 試驗(yàn)一，時(shí)域分析法:
[0080] 如圖4所示，其為Ξ種情況的測(cè)試數(shù)據(jù)的時(shí)域圖，僅顯示了 10秒鐘的情況，可W看 出，從風(fēng)輪轉(zhuǎn)速ω、機(jī)艙振動(dòng)前后加速度aW及機(jī)艙左右加速度b等時(shí)間序列上，并不能斷定 機(jī)組是否存在葉輪不平衡的故障，因此無(wú)法從時(shí)域上分析得出相關(guān)結(jié)論。
[008。試驗(yàn)二，頻域分析法(滿發(fā)工況）：
[0082] 功率P =巧Prated，f=l，pit大于最小獎(jiǎng)距角。由于風(fēng)輪不可能完全到達(dá)動(dòng)平衡狀 態(tài)，實(shí)際風(fēng)機(jī)一般存在少量的氣動(dòng)不平衡W及質(zhì)量矩不平衡，滿足設(shè)計(jì)要求即可。但此工況 為滿發(fā)狀態(tài)，變獎(jiǎng)動(dòng)作容易加劇不平衡性的影響，因此此種工況下很難檢測(cè)葉輪不平衡的 真實(shí)情況。如圖5所示，正常狀態(tài)下風(fēng)輪轉(zhuǎn)速Q(mào)u(m)中的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻的幅值Qu(mi)與塔 架前后方向一階振動(dòng)模態(tài)固有頻率所對(duì)應(yīng)的幅值Q。（m3)差異不明顯，其中Qu(mi)為 0.1587化所對(duì)應(yīng)的幅值，Qu(m2)為0.1831化所對(duì)應(yīng)的幅值，導(dǎo)致氣動(dòng)不平衡、質(zhì)量矩不平衡 的〇ω (mi)與Qu (m2)無(wú)法做出判斷，同樣在加機(jī)艙加速度的Qa(m)與化(m)也存在相同問(wèn)題，無(wú) 法設(shè)計(jì)一種明確的判斷標(biāo)準(zhǔn)，因此無(wú)法確定不平衡故障是否真實(shí)存在。
[0083] 試驗(yàn)Ξ，頻域分析法(設(shè)計(jì)測(cè)試工況），即本發(fā)明方法的一種實(shí)施形式:
[0084] 功率P =巧Prated，f = 0.9，P i t等于最小獎(jiǎng)距角。本發(fā)明的設(shè)計(jì)測(cè)試工況是額定功率 W下、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速不變W及獎(jiǎng)距角不變等穩(wěn)定工況，避免了對(duì)于葉輪不平衡的影響，W便分析 風(fēng)機(jī)