本技术方案涉及发电机监测领域,介绍了一种适用于低速变载风力发电机的运行状态监测方法。该方法能够在风电机组叶片或主轴轴承出现故障时,通过监测风机主轴旋转过程中的振动变化,及时发现异常,保障风力发电机的安全稳定运行。
背景技术
目前针对风力发电机的状态监测,主要通过振动分析、声发射监测、电流信号监测等手段来完成。相比较而言,振动分析具有非侵入性、成本低、实时性好等优势,仍然是风机传动系统状态监测和故障诊断的主流手段。常规监测思路是通过在轴承基座、齿轮箱壳体、发电机壳体等部位布置加速度传感器来获取较宽频带的振动信息,结合先进的信号处理算法来实现对故障特征的有效提取。值得注意的是,大型风机的转速很慢,低速端主轴转频往往不足0.3Hz;加之,受到重载、不规则风力作用和自身叶片结构不对称的影响,风力发电机兼备低速和非平稳的特点,这使得很多在高速和中等负载情况下表现良好的技术在风机主轴轴承故障检测中性能并不可靠。
针对风力发电机状态监测,国内外学者在这方面进行了大量的研究,涌现了多种测量等方法。基于振动测量和声学测量的方法测量范围广,数据处理方便。Ulriksen等提出一种基于扩展随机动态损伤定位矢量的损伤定位方法,实现了对风机叶片中裂纹的定位,并能够初步识别损伤的大小;Fremmelev等结合功率谱密度和主成分分析法对振动信号进行特征提取,并以马氏距离作为损伤指标对叶片进行健康监测;Beale等在叶片内部安装扬声器后利用麦克风阵列和波束形成方法生成声图像,声像图可以反映出叶片的具体损伤位置及其损伤程度信息。Chen等将基于调制信号双谱的定子电流分析方法应用于双馈风力发电机轴承故障诊断,提出了重叠分割以提高有限数据下的计算精度,并实验证明了通过识别基频和特征频率的频谱分量可以检测到故障
目前监测的方法往往将传感器布置在轴承基座、齿轮箱壳体、发电机壳体等部位,无法直接测量到传动轴的振动信号,采集到的信号质量差。在随机风速的影响下,风力发电机的转速变化大,不利于信号监测,多部件的状态信号相互耦合,若采用多组传感器信号之间关联性差,成本较高、安装难度大以及系统鲁棒性比较差,难以评估运行状态;鉴于此,我们提出了一种低速变载风力发电机运行状态轴端振动监测方法。
实现思路