是機(jī)艙前后方 向的加速度的功率譜密度或能量譜密度。10. 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)不平衡在線檢測和故障辨識方 法，還包括:如果判定風(fēng)機(jī)未運(yùn)行于設(shè)計(jì)測試工況，則再次進(jìn)行同步采樣并根據(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)測試工況。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測和故障辨識方法，其特征在 于，在判斷風(fēng)機(jī)是否運(yùn)行于設(shè)計(jì)測試工況時(shí)使用的所采集到的發(fā)電機(jī)功率、槳距角位置來 自同一次同步采樣或先后兩次同步采樣中的連續(xù)時(shí)間長度。12. -種風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測和故障辨識系統(tǒng)，其特征在于，包括： 同步采樣模塊，該同步采樣模塊用于在一個(gè)設(shè)定時(shí)間長度內(nèi)對發(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)行同步采樣； 設(shè)計(jì)測試工況判斷模塊，該設(shè)計(jì)測試工況判斷模塊用于根據(jù)同步采樣模塊所采集到的 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)測試工況； 頻譜分析模塊，該頻譜分析模塊用于在所述設(shè)計(jì)測試工況判斷模塊判定風(fēng)機(jī)運(yùn)行于設(shè) 計(jì)測試工況的情況下至少對所采集到的風(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，該葉輪不平衡性故障判斷模塊用于根據(jù)在頻譜分析模塊 中對風(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，該不平衡性原因判斷模塊用于在所述葉輪不平衡性故障判斷 模塊判定風(fēng)機(jī)存在葉輪不平衡性的故障的情況下根據(jù)在頻譜分析模塊中對機(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)果來判斷不平衡性原因是氣動(dòng)不平衡還是質(zhì)量 矩不平衡。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測和故障辨識系統(tǒng)，其特征在 于，所述葉輪不平衡性故障判斷模塊和所述頻譜分析模塊進(jìn)一步被配置用于： 在所述葉輪不平衡性故障判斷模塊判斷風(fēng)機(jī)是否存在葉輪不平衡性的故障之前，所述 頻譜分析模塊對所采集到的風(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。14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測和故障辨識系統(tǒng)，其特征在 于，所述葉輪不平衡性故障判斷模塊和所述頻譜分析模塊進(jìn)一步被配置用于： 在所述葉輪不平衡性故障判斷模塊判斷風(fēng)機(jī)是否存在葉輪不平衡性的故障之前，所述 頻譜分析模塊對所采集到的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析； 在所述葉輪不平衡性故障判斷模塊判斷風(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，則所述頻譜分析模塊對所采集到的機(jī)艙前后方向的加 速度的時(shí)間序列進(jìn)行頻譜分析。15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測和故障辨識系統(tǒng)，其中，所述 設(shè)計(jì)測試工況判斷模塊進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間判斷模塊，該轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間判斷模塊 用于根據(jù)同步采樣模塊所采集到的發(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)測試工況，如果否，則判定風(fēng)機(jī)未運(yùn)行于設(shè)計(jì)測試工況。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測和故障辨識系統(tǒng)，其特征在 于，所述轉(zhuǎn)速PI控制區(qū)間判斷模塊進(jìn)一步被配置用于： 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)測試工況。17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測和故障辨識系統(tǒng)，其特征在 于，所述葉輪不平衡性故障判斷模塊進(jìn)一步被配置用于： 提取對所述風(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)固有頻率所對應(yīng) 的幅值； 將對所述風(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)固有頻率所對應(yīng)的 幅值進(jìn)行比較，若對所述風(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)固有頻率所對應(yīng)的幅值，則判定為風(fēng)機(jī)存 在葉輪不平衡性的故障。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測和故障辨識系統(tǒng)，其特征在 于，所述不平衡性原因判斷模塊進(jìn)一步被配置用于： 提取對所述機(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)固有頻率所對應(yīng)的幅值； 將對所述機(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)固有頻率所對應(yīng)的幅值進(jìn)行比較，若對所述機(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)固有頻率所對應(yīng)的幅值，則判定為 氣動(dòng)不平衡;若對所述機(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)固有頻率所對應(yīng)的幅值，則判定為質(zhì)量矩不平衡。19. 根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測和故障辨識系 統(tǒng)，其特征在于，所述頻譜分析模塊進(jìn)一步被配置為： 對所采集到的風(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。20. 根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測和故障辨識系 統(tǒng)，其特征在于，所述頻譜分析模塊進(jìn)一步被配置為： 對所采集到的風(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)行頻譜分析得到的是機(jī)艙前后方 向的加速度的功率譜密度或能量譜密度。21. 根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測和故障辨識系 統(tǒng)，其特征在于，如果所述設(shè)計(jì)測試工況判斷模塊判定風(fēng)機(jī)未運(yùn)行于設(shè)計(jì)測試工況，則所述 同步采樣模塊和所述設(shè)計(jì)測試工況判斷模塊進(jìn)一步被配置為:再次進(jìn)行同步采樣并根據(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)測試工況。22. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測和故障辨識系統(tǒng)，其特征在 于，所述設(shè)計(jì)測試工況判斷模塊進(jìn)一步被配置為：在判斷風(fēng)機(jī)是否運(yùn)行于設(shè)計(jì)測試工況時(shí) 使用的所采集到的發(fā)電機(jī)功率、槳距角位置來自同一次同步采樣或先后兩次同步采樣中的 連續(xù)時(shí)間長度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)不平衡在線檢測和故障辨識方法及系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的方法包括如下步驟：在一個(gè)設(shè)定時(shí)間長度內(nèi)對發(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)行同步采樣；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)測試工況；如果判定風(fēng)機(jī)運(yùn)行于設(shè)計(jì)測試工況，則至少對所采集到的風(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)果來判斷不平衡性原因是氣動(dòng)不平衡還是質(zhì)量矩不平衡。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的系統(tǒng)。
【IPC分類】F03D17/00
【公開號】CN105569932
【申請?zhí)枴緾N201610012703
【發(fā)明人】李永明, 王方超, 李強(qiáng)
【申請人】新疆金風(fēng)科技股份有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年1月8日