葉輪不平衡的真實(shí)情況。
[0085] 如圖6所示，正常狀態(tài)下風(fēng)輪轉(zhuǎn)速Q(mào)u(n)中的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻的幅值Qu(mi)明顯 小于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)，而氣動(dòng)不平衡、質(zhì)量矩不 平衡的Qu(mi)都大于Qu(m2)，其中Qu(mi)為0.1526Hz所對(duì)應(yīng)的幅值，Qu(m2)為0.1831Hz所對(duì) 應(yīng)的幅值，可W確定葉輪不平衡性故障的存在。
[0086] 若要辨識(shí)出故障的原因，可W利用機(jī)艙前后方向加速度的Qa(m)，可W看出氣動(dòng)不 平衡的Qa(mi)明顯大于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)，質(zhì)量矩 不平衡的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻的幅值Qa(mi)明顯小于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)，從而可W辨識(shí)出不平衡性的真正原因，即，是由氣動(dòng)不平衡還是質(zhì)量矩 不平衡引起的。
[0087] 本發(fā)明的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測(cè)和故障辨識(shí)方法利用發(fā)電機(jī)功率或發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)矩和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的組合W及獎(jiǎng)距角位置信息，確定設(shè)計(jì)測(cè)試工況的要求W采集風(fēng)輪轉(zhuǎn)速 W及機(jī)艙前后加速度數(shù)據(jù)，再通過(guò)對(duì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速W及機(jī)艙前后加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析(例 如功率譜密度分析、能量譜密度分析，等等)得到特征信號(hào)并進(jìn)行比較分析，從而在線診斷 葉輪不平衡性故障并辨識(shí)出其原因。運(yùn)種方法不用初始化比對(duì)數(shù)據(jù)樣本，不用外加設(shè)備，是 一種簡(jiǎn)單易行并且可靠的葉輪不平衡性故障在線診斷方法。
[0088] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測(cè)和故障辨識(shí)系統(tǒng)的示意框圖。 如圖8所示，根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測(cè)和故障辨識(shí)系統(tǒng)包括:同步采樣模 塊801，該同步采樣模塊801用于在一個(gè)設(shè)定時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)對(duì)發(fā)電機(jī)功率、獎(jiǎng)距角位置、風(fēng)輪轉(zhuǎn) 速W及機(jī)艙前后方向的加速度進(jìn)行同步采樣;設(shè)計(jì)測(cè)試工況判斷模塊802,該設(shè)計(jì)測(cè)試工況 判斷模塊802用于根據(jù)同步采樣模塊801所采集到的發(fā)電機(jī)功率、獎(jiǎng)距角位置判斷風(fēng)機(jī)是否 運(yùn)行于設(shè)計(jì)測(cè)試工況;頻譜分析模塊803，該頻譜分析模塊803用于在所述設(shè)計(jì)測(cè)試工況判 斷模塊802判定風(fēng)機(jī)運(yùn)行于設(shè)計(jì)測(cè)試工況的情況下至少對(duì)所采集到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列 進(jìn)行頻譜分析;葉輪不平衡性故障判斷模塊804,該葉輪不平衡性故障判斷模塊804用于根 據(jù)頻譜分析模塊803中對(duì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列進(jìn)行的頻譜分析的結(jié)果來(lái)判斷風(fēng)機(jī)是否存在 葉輪不平衡性的故障；不平衡性原因判斷模塊805,該不平衡性原因判斷模塊805用于在所 述葉輪不平衡性故障判斷模塊804判定風(fēng)機(jī)存在葉輪不平衡性的故障的情況下根據(jù)頻譜分 析模塊803中對(duì)機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間序列進(jìn)行的頻譜分析的結(jié)果來(lái)判斷不平衡性 原因是氣動(dòng)不平衡還是質(zhì)量矩不平衡。
[0089] 換句話說(shuō)，圖8中系統(tǒng)的各個(gè)組成部分分別被配置為執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的所 有相應(yīng)步驟。
[0090] W上記載了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本發(fā)明的精神和范圍不限于運(yùn)里所公開(kāi)的 具體內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)而做出更多的實(shí)施方式和應(yīng)用運(yùn)些實(shí)施 方式和應(yīng)用都在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。本發(fā)明的精神和范圍不由具體實(shí)施例來(lái)限定，而 由權(quán)利要求來(lái)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種風(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，包括： 在一個(gè)設(shè)定時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)對(duì)發(fā)電機(jī)功率、槳距角位置、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速以及機(jī)艙前后方向的加 速度進(jìn)行同步米樣； 根據(jù)同步采樣所采集到的發(fā)電機(jī)功率、槳距角位置判斷風(fēng)機(jī)是否運(yùn)行于設(shè)計(jì)測(cè)試工 況； 如果判定風(fēng)機(jī)運(yùn)行于設(shè)計(jì)測(cè)試工況，則至少對(duì)所采集到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列進(jìn)行頻 譜分析； 根據(jù)對(duì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列進(jìn)行的頻譜分析的結(jié)果來(lái)判斷風(fēng)機(jī)是否存在葉輪不平衡 性的故障； 如果判定風(fēng)機(jī)存在葉輪不平衡性的故障，則根據(jù)對(duì)機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間序列 進(jìn)行的頻譜分析的結(jié)果來(lái)判斷不平衡性原因是氣動(dòng)不平衡還是質(zhì)量矩不平衡。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(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，其特征在于， 在判斷風(fēng)機(jī)是否存在葉輪不平衡性的故障之前，對(duì)所采集到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列和 機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間序列分別進(jìn)行頻譜分析。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(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，其特征在于， 在判斷風(fēng)機(jī)是否存在葉輪不平衡性的故障之前，對(duì)所采集到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列進(jìn) 行頻譜分析； 在判斷風(fēng)機(jī)是否存在葉輪不平衡性的故障之后，如果判定風(fēng)機(jī)存在葉輪不平衡性的故 障，則對(duì)所采集到的機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(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，其中，判斷風(fēng) 機(jī)是否運(yùn)行于設(shè)計(jì)測(cè)試工況包括如下步驟： 根據(jù)同步采樣所采集到的發(fā)電機(jī)功率、槳距角位置判斷風(fēng)機(jī)是否運(yùn)行于風(fēng)機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn) 速-轉(zhuǎn)矩控制曲線上的風(fēng)機(jī)運(yùn)行低轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間或風(fēng)機(jī)運(yùn)行高轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間，如果是， 則判定風(fēng)機(jī)運(yùn)行于設(shè)計(jì)測(cè)試工況，如果否，則判定風(fēng)機(jī)未運(yùn)行于設(shè)計(jì)測(cè)試工況。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(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，其特征在于， 判斷風(fēng)機(jī)是否運(yùn)行于風(fēng)機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩控制曲線上的風(fēng)機(jī)運(yùn)行低轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間或風(fēng) 機(jī)運(yùn)行高轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間包括如下步驟： 根據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩控制曲線確定風(fēng)機(jī)運(yùn)行低轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間、風(fēng)機(jī)運(yùn)行高轉(zhuǎn) 速PI控制區(qū)間的各自兩個(gè)邊界點(diǎn)處的功率系數(shù)，分別作為風(fēng)機(jī)運(yùn)行低轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間功率 系數(shù)下限、風(fēng)機(jī)運(yùn)行低轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間功率系數(shù)上限、風(fēng)機(jī)運(yùn)行高轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間功率系 數(shù)下限和風(fēng)機(jī)運(yùn)行高轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間功率系數(shù)上限，所述功率系數(shù)等于發(fā)電機(jī)功率和額定 功率的比值； 如果發(fā)電機(jī)功率等于功率系數(shù)與額定功率的乘積且槳距角位置為最小槳距角并持續(xù) 一個(gè)設(shè)定時(shí)間長(zhǎng)度，其中，所述功率系數(shù)大于或等于風(fēng)機(jī)高轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間功率系數(shù)下限 且小于或等于風(fēng)機(jī)運(yùn)行高轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間功率系數(shù)上限，或者，所述功率系數(shù)大于或等于 風(fēng)機(jī)高轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間功率系數(shù)下限且小于或等于風(fēng)機(jī)運(yùn)行高轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間功率系數(shù) 上限，則判定風(fēng)機(jī)運(yùn)行于設(shè)計(jì)測(cè)試工況。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(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，其特征在于， 判斷風(fēng)機(jī)是否存在葉輪不平衡性的故障包括如下步驟： 提取對(duì)所述風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻的幅值和對(duì)所 述風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的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； 將對(duì)所述風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻的幅值與對(duì)所述 風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的塔架前后方向一階振動(dòng)模態(tài)固有頻率所對(duì)應(yīng)的 幅值進(jìn)行比較，若對(duì)所述風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻的幅 值小于或等于對(duì)所述風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的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，則判定為風(fēng)機(jī)不存在葉輪不平衡性的故障;若對(duì)所述風(fēng)輪轉(zhuǎn)速 的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻的幅值大于對(duì)所述風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列 進(jìn)行頻譜分析得到的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，則判定為風(fēng)機(jī)存 在葉輪不平衡性的故障。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(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，其特征在于， 判斷不平衡性原因是氣動(dòng)不平衡還是質(zhì)量矩不平衡包括如下步驟： 提取對(duì)所述機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻 的幅值以及對(duì)所述機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的塔架前后方向 一階振動(dòng)模態(tài)固有頻率所對(duì)應(yīng)的幅值； 將對(duì)所述機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻的 幅值與對(duì)所述機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的塔架前后方向一階 振動(dòng)模態(tài)固有頻率所對(duì)應(yīng)的幅值進(jìn)行比較，若對(duì)所述機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間序列進(jìn) 行頻譜分析得到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的1倍頻的幅值大于或等于對(duì)所述機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí) 間序列進(jìn)行頻譜分析得到的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，則判定為 氣動(dòng)不平衡;若對(duì)所述機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的 1倍頻的幅值小于對(duì)所述機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的塔架前后 方向一階振動(dòng)模態(tài)固有頻率所對(duì)應(yīng)的幅值，則判定為質(zhì)量矩不平衡。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的風(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， 其特征在于， 對(duì)所采集到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列進(jìn)行的所述頻譜分析是離散傅里葉變換或快速傅 里葉變換，以及 對(duì)所采集到的機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間序列進(jìn)行的所述頻譜分析是離散傅里葉 變換或快速傅里葉變換。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的風(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， 其特征在于， 對(duì)所采集到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的是風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的功率譜密度或 能量譜密度，以及 對(duì)所采集到的機(jī)艙前后方向的加速度的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析得到的