一种风力发电机主轴断裂监测预警方法及装置与流程

本发明涉及风力发电机，尤其涉及一种风力发电机主轴断裂监测预警方法及装置。

背景技术：

1、随着风电机组服役时间的逐年增长，早期投产的风电机组因设计或生产缺陷等原因陆续出现机组主轴疲劳断裂事故。机组断轴通常会引起叶轮坠落，叶片扫塔或风机倒塔等安全事故，给业主带来巨大经济损失和安全风险，以及恶劣社会影响。

2、申请号为cn201380042252.4、名称为“用于识别和监控状态的方法和设备”的发明专利公开了一种状态识别和状态监控系统(100)，其用于至少短暂地，必要时周期性地，优选甚至永久地在值、信号或数据技术上检测和监控至少一个结构组件(k)或部件或者甚至该结构组件或部件的子元件、尤其是例如在风力机组中或上的至少一个轴承或转动连接件的状态参数；具有至少一个、优选多于两个安装或安设到结构组件(k)或部件上的接触传感器(3)，该接触传感器优选可以直接或间接地安装或安设在安设位置(a)上、尤其是该结构组件(k)的平坦或倒圆的表面(1)或轮廓处或上，例如可以借助螺纹连接/插接/熔焊/钎焊/粘接或夹紧安装或安设在风力机组中的轴承环附近，优选大滚动轴承的凸鼻环或承载环或保持环附近，替选地该接触传感器可以直接安装或安设在风力机组的叶片轴承、主轴承或塔轴承的至少一个内表面或外表面处或上。然而该发明专利中未给出具体如何监测风力发电机主轴断裂的方法。

3、因此，需要提供一种风力发电机主轴断裂监测预警方法及装置，用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种风力发电机主轴断裂监测预警方法及装置，通过实时监测主轴开裂信号，当达到预设预警值时进行停机保护，从而能够避免安全事故发生。

2、本发明实施例提供的一种风力发电机主轴断裂监测预警方法，包括：

3、获取风力发电机的第一主轴跳动特征值和第二主轴跳动特征值，所述第一主轴跳动特征值是所述风力发电机当前时刻的主轴跳动特征值，所述第二主轴跳动特征值是所述风力发电机上一时刻的主轴跳动特征值；

4、当所述第一主轴跳动特征值和所述第二主轴跳动特征值的增量百分比超过第一阈值时，判断所述风力发电机的主轴开裂。

5、可选地，所述第一主轴跳动特征值和所述第二主轴跳动特征值的增量百分比超过第一阈值具体通过以下公式进行计算：

6、(ri-ri-1)/ri-1>rc

7、其中，ri表示所述第一主轴跳动特征值，ri-1表示所述第二主轴跳动特征值，rc表示所述第一阈值。

8、可选地，根据所述第一主轴跳动特征值和所述第二主轴跳动特征值得到第一主轴开裂速率；

9、根据所述第二主轴跳动特征值和第三主轴跳动特征值得到第二主轴开裂速率，所述第三主轴跳动特征值是所述风力发电机下一时刻的主轴跳动特征值；

10、当所述主轴开裂速率增量百分比超过第二阈值时，判断所述风力发电机的主轴开始加速开裂。

11、可选地，根据所述第一主轴跳动特征值和所述第二主轴跳动特征值得到第一主轴开裂速率具体通过以下公式进行计算：

12、ki＝(ri-ri-1)/(ti-ti-1)

13、根据所述第二主轴跳动特征值和第三主轴跳动特征值得到第二主轴开裂速率具体通过以下公式进行计算：

14、ki+1＝(ri+1-ri)/(ti+1-ti)

15、所述主轴开裂速率增量百分比超过第二阈值具体通过以下公式进行计算：

16、(ki+1-ki)/ki>kc

17、其中，ri表示所述第一主轴跳动特征值，ri-1表示所述第二主轴跳动特征值，ri+1表示所述第三主轴跳动特征值，ti表示当前时刻，ti-1表示上一时刻，ti+1表示下一时刻，ki表示第一主轴开裂速率，ki+1表示第二主轴开裂速率，kc表示所述第二阈值。

18、可选地，根据所述主轴开裂速率增量百分比，将所述风力发电机主轴断裂的过程分为三个阶段，所述三个阶段包括未开裂阶段、缓慢开裂阶段和加速开裂阶段。

19、可选地，所述风力发电机包括塔筒、机舱床板、前轴承座、后轴承座、主轴、叶轮和齿轮箱，所述塔筒固定在地面，所述机舱床板固定在所述塔筒的顶部，所述前轴承座和所述后轴承座固定在所述机舱床板上，所述主轴固定在所述前轴承座和所述后轴承座上，所述叶轮固定在所述主轴的前方，所述齿轮箱固定在所述主轴的后方。

20、可选地，通过传感器测量所述风力发电机的主轴跳动特征值，通过采集器采集和存储所述风力发电机的主轴跳动特征值，通过控制器进行所述风力发电机的主轴跳动特征值的数据处理、判断和预警控制。

21、可选地，当所述第一主轴跳动特征值和所述第二主轴跳动特征值的增量百分比超过所述第一阈值时，进行报警提醒。

22、可选地，当所述主轴开裂速率增量百分比超过所述第二阈值时，进行停机保护。

23、本发明实施例还提供一种风力发电机主轴断裂监测预警装置，包括：

24、第一主轴跳动特征值获取单元，其用于获取风力发电机的第一主轴跳动特征值，所述第一主轴跳动特征值是所述风力发电机当前时刻的主轴跳动特征值；

25、第二主轴跳动特征值获取单元，其用于获取风力发电机的第二主轴跳动特征值，所述第二主轴跳动特征值是所述风力发电机上一时刻的主轴跳动特征值；

26、主轴开裂判断单元，其用于当所述第一主轴跳动特征值和所述第二主轴跳动特征值的增量百分比超过第一阈值时，判断所述风力发电机的主轴开裂。

27、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案至少具有以下有益效果：

28、本发明提供的一种风力发电机主轴断裂监测预警方法及装置，获取风力发电机的第一主轴跳动特征值和第二主轴跳动特征值，所述第一主轴跳动特征值是所述风力发电机当前时刻的主轴跳动特征值，所述第二主轴跳动特征值是所述风力发电机上一时刻的主轴跳动特征值；当所述第一主轴跳动特征值和所述第二主轴跳动特征值的增量百分比超过第一阈值时，判断所述风力发电机的主轴开裂，通过实时监测风力发电机的主轴开裂信号，当所述第一主轴跳动特征值和所述第二主轴跳动特征值的增量百分比超过第一阈值时可以及时进行报警提醒；

29、进一步地，根据所述第一主轴跳动特征值和所述第二主轴跳动特征值得到第一主轴开裂速率；根据所述第二主轴跳动特征值和第三主轴跳动特征值得到第二主轴开裂速率，所述第三主轴跳动特征值是所述风力发电机下一时刻的主轴跳动特征值；当所述主轴开裂速率增量百分比超过第二阈值时，判断所述风力发电机的主轴开始加速开裂，从而可以进行停机保护，从而能够避免安全事故发生。

技术特征：

1.一种风力发电机主轴断裂监测预警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的风力发电机主轴断裂监测预警方法，其特征在于，所述第一主轴跳动特征值和所述第二主轴跳动特征值的增量百分比超过第一阈值具体通过以下公式进行计算：

3.根据权利要求1所述的风力发电机主轴断裂监测预警方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的风力发电机主轴断裂监测预警方法，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的风力发电机主轴断裂监测预警方法，其特征在于，根据所述主轴开裂速率增量百分比，将所述风力发电机主轴断裂的过程分为三个阶段，所述三个阶段包括未开裂阶段、缓慢开裂阶段和加速开裂阶段。

6.根据权利要求1所述的风力发电机主轴断裂监测预警方法，其特征在于，所述风力发电机包括塔筒、机舱床板、前轴承座、后轴承座、主轴、叶轮和齿轮箱，所述塔筒固定在地面，所述机舱床板固定在所述塔筒的顶部，所述前轴承座和所述后轴承座固定在所述机舱床板上，所述主轴固定在所述前轴承座和所述后轴承座上，所述叶轮固定在所述主轴的前方，所述齿轮箱固定在所述主轴的后方。

7.根据权利要求6所述的风力发电机主轴断裂监测预警方法，其特征在于，通过传感器测量所述风力发电机的主轴跳动特征值，通过采集器采集和存储所述风力发电机的主轴跳动特征值，通过控制器进行所述风力发电机的主轴跳动特征值的数据处理、判断和预警控制。

8.根据权利要求1所述的风力发电机主轴断裂监测预警方法，其特征在于，当所述第一主轴跳动特征值和所述第二主轴跳动特征值的增量百分比超过所述第一阈值时，进行报警提醒。

9.根据权利要求3所述的风力发电机主轴断裂监测预警方法，其特征在于，当所述主轴开裂速率增量百分比超过所述第二阈值时，进行停机保护。

10.一种风力发电机主轴断裂监测预警装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种风力发电机主轴断裂监测预警方法及装置，方法包括：获取风力发电机的第一主轴跳动特征值和第二主轴跳动特征值，所述第一主轴跳动特征值是所述风力发电机当前时刻的主轴跳动特征值，所述第二主轴跳动特征值是所述风力发电机上一时刻的主轴跳动特征值；当所述第一主轴跳动特征值和所述第二主轴跳动特征值的增量百分比超过第一阈值时，判断所述风力发电机的主轴开裂。本发明提供的风力发电机主轴断裂监测预警方法及装置，通过实时监测风力发电机的主轴开裂信号，当达到预设预警值时进行停机保护，从而能够避免安全事故发生。

技术研发人员：刘作广,黎燕航,卢鲜亮,李荣,谢丹,马涛,李永新,张云锋
受保护的技术使用者：上海戈洛立科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13