一种风力发电机组测风桅杆的振动测试方法及系统

技术领域

本发明涉及风力发电机组状态监测的技术领域，尤其是指一种风力发电机组测风桅杆的振动测试方法及系统。

背景技术

目前风力发电机组的风速信息与风向信息主要由测风桅杆的超声波风速风向仪与机械式的风速风向仪进行提供，对风力发电机组的风向控制与功率控制有较为重要的作用。机械式风速风向仪在运行过程中容易受到振动影响导致机械式风速风向仪卡死，因此需要针对风力发电机组的振动进行监测。

现在无对应的监测设备对风力发电机组的振动进行有效的监测，目前的主要监测手段为单一的监测点对测风桅杆进行监测，单一测点的监测能力不满足于对测风桅杆的完整监测能力，测风桅杆单一测点的振动监测数据仅能反应机舱测风桅杆的部分振动，无法对测风桅杆的整体振动与实际运行进行综合监测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种风力发电机组测风桅杆的振动测试方法及系统，实现多传感器的数据融合以分析不同工况下的振动数据，多振动传感器测点监测与scada数据融合提升了数据准确性。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种风力发电机组测风桅杆的振动测试方法，包括以下步骤：

S1、采集风力发电机组测风桅杆预设测点处的振动数据；

S2、将步骤S1所采集的振动数据与风力发电机组的SCADA数据融合，进行时间并轨，得到融合数据；

S3、基于风力发电机组的额定功率，将融合数据划分为高功率段振动数据和低功率段振动数据，并分别对高功率段振动数据和低功率段振动数据求RMS值，同时转为频域数据；

S4、确定频域数据的特征频率，输出特征频率。

进一步，所述步骤S1包括以下步骤：

将多个加速度传感器通过固定组件分别安装在风力发电机组测风桅杆的横梁、主杆和底座处；其中，主杆设有四个测点，底座处设有两个测点，横梁处设有六个测点，该十二个测点实现对于测风桅杆的振动数据的采集，固定后将连接各个测点处的加速度传感器的线缆沿着风力发电机组的进线孔与线缆桥架位置接入振动数据采集器进行数据记录，若在采集通道不足的情况下，至少需要保持横梁和主杆处各两个测点的通讯。

进一步，所述固定组件为磁性金属组件，其包括夹具；所述夹具通过螺栓安装在测风桅杆上。

进一步，所述加速度传感器为吸附式加速度传感器。

进一步，所述步骤S2包括以下步骤：

振动数据采集器采用16通道的振动采集单元对测风桅杆振动信息进行采集，同时采用2通道的振动采集单元从风力发电机组的主控处获取风力发电机组运行数据以及从风力发电机组的cms采集器处获取振动数据，三者共同采集用以进行时间并轨，将三者数据的时间轴保持为一致。

进一步，所述步骤S3包括以下步骤：

基于风力发电机组的额定功率，将融合数据划分为高功率段振动数据和低功率段振动数据，并分别对高功率段振动数据和低功率段振动数据求RMS值，同时对振动数据进行傅里叶变换转为频域数据。

进一步，所述高功率段振动数据为风力发电机组额定功率的70-100％的功率段的运行数据，所述低功率段振动数据为风力发电机组额定功率的0-30％的功率段的运行数据。

一种风力发电机组测风桅杆的振动测试系统，用于实现上述的振动测试方法，其包括：

数据采集模块，用于采集风力发电机组测风桅杆预设测点处的振动数据；

数据融合模块，用于将所采集的振动数据与风力发电机组的SCADA数据融合，进行时间并轨，得到融合数据；

频域数据转化模块，用于对振动数据求RMS值，同时转为频域数据；

特征频率模块，用于确定频域数据的特征频率，输出特征频率。

一种存储有指令的非暂时性计算机可读介质，当所述指令由处理器执行时，执行根据上述的振动测试方法的步骤。

一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现上述的振动测试方法。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本发明实现对风力发电机组的测风桅杆进行综合振动监测，准确采集测风桅杆振动数据，多个传感器测点数据相结合，避免单一传感器对于测风桅杆的数据误判；

2、本发明拓展了单一传感器测点的监测能力，优化多个传感器点布置位置，多传感器同时对测风桅杆进行振动数据融合，提升测风桅杆振动测试的准确性。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为风力发电机组测风桅杆的测点布置示意图。

图3为固定组件安装在横梁处的结构局部放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

参见图1所示，本实施例所提供的风力发电机组测风桅杆的振动测试方法，包括以下步骤：

S1、采集风力发电机组测风桅杆预设测点处的振动数据，包括以下步骤：

参见图2所示，将多个加速度传感器通过固定组件分别安装在风力发电机组测风桅杆的横梁、主杆和底座处；其中，主杆设有四个测点，分别为a测点、b测点、c测点和d测点；底座处设有两个测点，分别为底座Z测点和底座Y测点；横梁处设有六个测点，分别为横梁Y测点、横梁Z测点、e测点、f测点、g测点和h测点，该十二个测点实现对于测风桅杆的振动数据的采集，固定后将连接各个测点处的加速度传感器的线缆沿着风力发电机组的进线孔与线缆桥架位置接入振动数据采集器进行数据记录，若在采集通道不足的情况下，至少需要保持横梁和主杆处各两个测点的通讯。参见图3所示，为固定组件安装在横梁处的结构局部放大图，以安装在横梁上的固定组件为例，所述固定组件为磁性金属组件，其包括阻块和夹具，所述夹具安装在横梁上，所述阻块设置在横梁的内侧，并通过螺栓的穿插与夹具固定在一起；所述加速度传感器为吸附式加速度传感器，能够通过磁力吸附在固定组件上。

S2、将步骤S1所采集的振动数据与风力发电机组的SCADA数据融合，进行时间并轨，得到融合数据，包括以下步骤：

振动数据采集器采用16通道的振动采集单元对测风桅杆振动信息进行采集，同时采用2通道的振动采集单元从风力发电机组的主控处获取风力发电机组运行数据以及从风力发电机组的cms采集器处获取振动数据，三者共同采集用以进行时间并轨，将三者数据的时间轴保持为一致。

S3、基于风力发电机组的额定功率，将融合数据划分为高功率段振动数据和低功率段振动数据，并分别对高功率段振动数据和低功率段振动数据求RMS值，同时转为频域数据，包括以下步骤：

基于风力发电机组的额定功率，将融合数据划分为高功率段振动数据和低功率段振动数据，并分别对高功率段振动数据和低功率段振动数据求RMS值，同时对振动数据进行傅里叶变换转为频域数据；所述高功率段振动数据为风力发电机组额定功率的70-100％的功率段的运行数据，所述低功率段振动数据为风力发电机组额定功率的0-30％的功率段的运行数据。

S4、确定频域数据的特征频率，输出特征频率。

实施例2

本实施例公开了一种风力发电机组测风桅杆的振动测试系统，用于实现实施例1所述的振动测试方法，其包括：

数据采集模块，用于采集风力发电机组测风桅杆预设测点处的振动数据；

数据融合模块，用于将所采集的振动数据与风力发电机组的SCADA数据融合，进行时间并轨，得到融合数据；

频域数据转化模块，用于对振动数据求RMS值，同时转为频域数据；

特征频率模块，用于确定频域数据的特征频率，输出特征频率。

实施例3

本实施例公开了一种存储有指令的非暂时性计算机可读介质，当所述指令由处理器执行时，执行根据实施例1所述的振动测试方法的步骤。

本实施例中的非暂时性计算机可读介质可以是磁盘、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、U盘、移动硬盘等介质。

实施例4

本实施例公开了一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现实施例1所述的振动测试方法。

本实施例中所述的计算设备可以是台式电脑、笔记本电脑、智能手机、PDA手持终端、平板电脑、可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)、或其它具有处理器功能的终端设备。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。