CN101701871A - 一种风电机组整机测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风电机组整机测试方法及系统。一种风电机组整机测试方法，包括：在风电机组上选择测试点，在所述测试点安装测试仪；设定风电机组的运行条件，根据所述运行条件下所述测试仪的测试数据对所述风电机组进行检测。本实施例克服了现有技术中对风电机组单个零部件独立检测的缺陷，通过在多个测试点安装测试仪，并在设定的运行条件下进行测试，实现了在风电机组正式安装使用之前，对风电机组整机进行的性能测试，大大减少了后期使用时可能出现的问题，也因此减少了可能造成的大量人力、物力和财力的浪费，同时为风力发电机组提供了优化设计方案的参考。

Description

一种风电机组整机测试方法及系统

技术领域

本发明涉及设备检测领域，尤其涉及一种风电机组整机测试方法及系统。

背景技术

我国风电产业发展迅猛，风电机组的制造和使用得到了快速的推广，兆瓦级机组装机与日俱增。

风电机组在运送到安装地点进行安装使用之前，需要首先在车间或测试场地进行机组性能测试，以便于及时针对测试过程中产生的问题对机组进行调试，保证安装后机组的正常工作，同时也可以根据测试过程中出现的问题，为风力发电机组提供优化设计方案。

目前，风电机组的车间性能测试只是停留在对机组零部件的测试或对整机功率的测试，如主轴承是否有形变，齿轮箱的耐热温度是否达标等。然而，对零部件的独立测试很难暴露这些零件在组合安装后的运行中可能出现的问题，如共振的安全隐患、运行过程中部件间工作状态的非正常切换等，而这些问题一旦在机组正式安装使用后出现，则很可能会损坏风电机组，而且会造成大量人力、物力和财力的浪费。因此，现在急需一套测试方法和测试系统，以在风电机组正式使用之前，对风电机组整机进行测试。

发明内容

本发明实施例提供一种风电机组整机测试方法及系统，能够在风电机组正式安装使用之前，对风电机组的整机进行性能测试。

为了解决上述技术问题，本发明实施例的技术方案如下：

一种风电机组整机测试方法，包括：

在风电机组上选择测试点，在所述测试点安装测试仪；

设定风电机组的运行条件，根据所述运行条件下所述测试仪的测试数据对所述风电机组进行检测。

进一步，所述测试点包括下列中的一种或任意组合：

所述风电机组的发热点、易形变区域、设备连接点。

进一步，所述设定风电机组的运行条件，根据所述运行条件下所述测试仪的测试数据对所述风电机组进行检测，包括：

风电机组空载运行，根据所述测试仪的测试数据，对所述风电机组进行共振检测。

进一步，所述设定风电机组的运行条件，根据所述运行条件下所述测试仪的测试数据对所述风电机组进行检测，包括：

风电机组并网运行，根据所述测试仪的测试数据，对所述风电机组进行功能检测、振动检测和/或温度检测。

进一步，所述设定风电机组的运行条件，根据所述运行条件下所述测试仪的测试数据对所述风电机组进行检测，包括：

在模拟风况下，根据所述测试仪的测试数据，检测风电机组运行中的振动和/或发热量是否满足预置条件。

进一步，所述模拟风况通过以下方法获得：

安装拖动机组，调整拖动机组的性能参数产生预定风速以模拟风况。

进一步，还包括：

在模拟风况的风速下，检测风电机组的运行状况是否正常。

进一步，所述检测风电机组的运行状况是否正常，包括：

在所述模拟风况的风速小于启动风速时，若所述风电机组自动停机，则所述风电机组运行正常；

在所述模拟风况的风速达到启动风速且小于切出风速时，若所述风电机组自动启动，则所述风电机组运行正常；

在所述模拟风况的风速达到切出风速时，若所述风电机组自动切出工作状态，则所述风电机组运行正常。

一种风电机组整机测试系统，包括风电机组，还包括：

测试仪，用于安装在风电机组的测试点上，在设定的风电机组的运行条件下，获取对所述风电机组的测试数据；

检测设备，用于设定风电机组的运行条件，在所述运行条件下根据所述测试仪获取的测试数据对所述风电机组进行检测。

进一步，还包括：

拖动机组，用于通过调整性能参数产生预定风速以模拟风况；

所述检测设备，还用于在模拟风况下，根据所述测试仪的测试数据，检测风电机组运行中的振动和/或发热量是否满足预置条件。

本实施例克服了现有技术中对风电机组单个零部件独立检测的缺陷，通过在多个测试点安装测试仪，并在设定的运行条件下进行测试，实现了在风电机组正式安装使用之前，对风电机组整机进行的性能测试，大大减少了后期使用时可能出现的问题，也因此减少了可能造成的大量人力、物力和财力的浪费，同时为风力发电机组提供了优化设计方案的参考。

附图说明

图1是本发明实施例一种风电机组整机测试的方法流程图；

图2是本发明实施例一的方法流程图；

图3是本发明实施例二的方法流程图；

图4是本发明实施例三的方法流程图；

图5是风电机组的正常工作曲线图；

图6是风电机组在额定风速以上切出风速以下的工作曲线图；

图7是风电机组在额定风速以上突遇切出风速的工作曲线图；

图8是风电机组在额定风速以上突遇无风的工作曲线图；

图9是本发明实施例一种风电机组整机测试系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，附图仅提供参考与说明，并非用来限制本发明。

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行描述。

参照图1，为本发明实施例一种风电机组整机测试的方法流程图。

该整机测试方法可以包括：

步骤101，在风电机组上选择测试点，在所述测试点安装测试仪。

在本步骤中，可以选择风电机组的发热点、易形变区域或设备连接点等位置作为测试点，当然可以根据需要选择其它位置作为测试点，然后在上述测试点的一部分或所有测试点都安装测试仪，这些测试仪可以是检测一个物理量的测试仪，例如振动传感器，也可以包含多种测试仪，例如应力片、电磁场探测器、热成像仪、电能质量分析仪、电流、电压互感器、编码器等，具体可以根据测试需求选择。

步骤102，设定风电机组的运行条件，根据所述运行条件下所述测试仪的测试数据对所述风电机组进行检测。

该风电机组运行条件的设定可以为空载或并网运行，也可以是在仿真风况条件下，然后对不同的运行条件下获得的测试数据和预定阈值进行比对评估，以检测风电机组是否正常或合格。

本实施例克服了现有技术中对风电机组单个零部件独立检测的缺陷，通过在多个测试点安装测试仪，并在设定的运行条件下进行测试，实现了在风电机组正式安装使用之前，对风电机组整机进行的性能测试，大大减少了后期使用时可能出现的问题，也因此减少了可能造成的大量人力、物力和财力的浪费，同时为风力发电机组提供了优化设计方案的参考。

下面通过具体实施例对上述方法进行详细说明。

参照图2，为本发明实施例一的方法流程图。

在本实施例中，该方法可以包括：

步骤201，在测试点安装测试仪。

在本实施例中，可以在机舱塔筒上方和机舱尾部安装振动传感器以便同时检测机组两处的振动加速度、振动频率及振幅。该测试仪可以将测量数据直接通过通讯线传给检测设备，如测试控制系统主脑。当然，也可以在设备的其他重要位置设置振动传感器进行检测。

步骤202，风电机组空载运行，根据所述测试仪的测试数据，对所述风电机组进行共振检测。

由于每一个设备都有自己的一个设计共振频率，将每一小设备成套组装以后，每一小设备的振动频率均会影响设备的性能，当数个设备的振动频率相同发生共振，整机的寿命将受到严重威胁，因此，在本步骤中对机组进行共振检测。

本步骤可以由测试控制系统控制拖动变频器启动拖动电机，让整个机组处于空载运行，从0到20rpm(以低速轴转速为参考转速)每次增加1rpm运行20min，在该过程中可以根据测试仪的测试数据检测机组的振动情况，然后根据机组中振动最大的几个振动点，做微调转速，找出准确的共振转速，并与设计共振转速做比较，如果符合，则机组通过共振检测，若不符合，则需要对某些设备部件等进行重新调整，该检测结果也可以为优化设计提供参考和依据。

本实施例通过安装振动传感器，并设置转速查找共振转速，实现了对风电机组整机的共振检测，并为优化设计提供了参考和依据。

参照图3，为本发明实施例二的方法流程图。

该方法可以包括：

步骤301，在测试点安装测试仪。

在本实施例中，除了可以在机舱塔筒上方和机舱尾部及其他重要位置设置振动传感器检测机组的振动以外，也可以在主轴承、机架、偏航轴承安装应力片以检测机组各处的形变，将测量数据直接通过通讯线传给测试控制系统主脑。

也可以在发电机、主变频器两侧安装电磁场探测器以检测机组的电磁辐射量，将测量数据直接通过通讯线传给测试控制系统主脑。

也可以安装热成像仪，以主要监控发电机、主齿轮箱发热点的分布情况，经过图像处理查找发电机、主齿轮箱的主要发热点及发热量，以便于将机组潜在故障点排除在车间。

也可以安装电能质量分析仪以监控机组发出电能和电网的电能质量，将测量数据直接通过通讯线传给测试控制系统主脑。

也还可以安装电流、电压互感器、编码器以测量拖动电机的电流、电压、拖动电机的实际拖动转速。将测量数据直接通过通讯线传给测试控制系统主脑计算拖动实际功率。同时也可以利用机组本身的传感器，测量主轴的转速、温度，齿轮箱轴承温度、齿轮箱冷却油温、高速轴输出转速，发电机轴承温度、绕组温度及实际转速，变频器内部温度，环境温度等。

步骤302，风电机组并网运行，根据所述测试仪的测试数据，对所述风电机组进行功能检测、振动检测和温度检测。

并网运行是指风力发电机组通过将机械能转换为电能，然后将电能输送到国家电网上的过程，简单的说就是发电。机组进入并网运行，在控制系统给设定的发电机的转矩值分别为1％、2％、5％、10％、20％、30％、55％，75％、100％的情况下，各运行2个小时进行机组功能性测试，并同时检测机组的振动是否符合设计要求，初步检测机组各设备的温升是否正常。功能性测试指的是风电机组在某个特定的条件下完成特定的动作，如：机组增速齿轮箱油温高于40℃冷却水泵就必须运行已达到降温的目的。其中，功能性测试值和振动、温升范围合格值可根据具体设备进行设置，例如下表：

根据检测值与预设值的比对，若符合则确认该风电机组正常或合格，若否，则确认相应不符合的部件为故障或不合格，则需对相应部件进行调试或故障排除。

本实施例通过安装振动传感器、热成像仪等测试仪器，并设置不同的转矩值，实现了对风电机组整机的功能检测、振动检测和温度检测，并为优化设计提供了参考和依据。

当然，上述实施例中，也可以只对其中部分参数进行检测，如功能性检测和温度检测，对应的上述测试仪也可以适当调整。

参照图4，为本发明实施例三的方法流程图。

该方法可以包括：

步骤401，在测试点安装测试仪。

本步骤与前述实施例类似，此处不再赘述。

步骤402，安装拖动机组，调整拖动机组的性能参数产生预定风速以模拟风况。

测试主脑将风速换算成吸收功率(发电机组实际从风能中获取的机械能)，当风速高于额定风速时机组会驱动变桨动作改变风能的吸收率，在此测试主脑获取叶片角度后将角度折算到拖动机组的输出功率上(0度为最大吸收，89度为最小吸收)。叶片角度能够随着风速的变化而变化，主要保证风电机组获取稳定机械能，当风速过大，机组如果完全将风能吸收机组将超负荷，只有通过改变叶片角度来减少机组吸收的能量，以达大稳定的运行。测试系统主控可以通过型号线控制拖动机组的输出功率(控制拖动机组的转速)，进而控制拖动机组产生的风速，模拟不同风况。

本步骤可以与步骤401进行顺序调整。

步骤403，在模拟风况下，根据所述测试仪的测试数据，检测风电机组运行中的振动和/或发热量是否满足预置条件。

在不同的风速下，测试风电机组机组抗风速的抖动能力，同时测试机组的振动和发热量及发热点，与预设的参数阈值进行比对，若在正常范围值以内，则机组正常或合格，若否，则需要进行重新调试和故障排除。

该预置条件，为根据机组应达到的性能进行预先设定的，此处不做限定。

本实施例还可以进一步包括以下步骤：

步骤404，在模拟风况的风速下，检测风电机组的运行状况是否正常。

本步骤中可以设定几种比较典型的风速情况，如启动风速3m/s，额定风速13.4m/s，切出风速25m/s，再次切入风速20m/s，以测定风电机组在额定风速内的工作情况，风速突变的工作情况，遇到切除风速的工作情况，遇到大风速重新切入工作的工作情况，检测风电机组的运行是否正常。

具体的，在所述模拟风况的风速小于启动风速时，若所述风电机组自动停机，则所述风电机组运行正常；

在所述模拟风况的风速达到启动风速且小于切出风速时，若所述风电机组自动启动，则所述风电机组运行正常；

在所述模拟风况的风速达到切出风速时，若所述风电机组自动切出工作状态，则所述风电机组运行正常。

如图5所示，为一种正常工作的曲线，从0m/s到额定风速以上切出风速以下，要求机组能在启动风速下自动启动；图6为一种额定风速以上切出风速以下的曲线，要求机组能正常启动；图7为一种额定风速以上突遇切出风速的曲线，要求机组在正常运行的情况下能正常切出工作并在风速回到工作风速时从新切入工作，不会出现超速运行；图8为一种额定风速以上突遇无风的曲线，要求机组在正常运行的情况下能正常停机，不会出现超速运行。

本实施例中，通过采用拖动机组模拟风况，对机组整机的振动、发热以及对机组在不同风速下的工作状态切换进行了测试，实现了及时了解机组的状态，消除机组的安全隐患和设计缺陷。

上述方法实施例中，既可以单独执行某一检测，也可以对各实施例进行任意组合，形成整机检测的多个方案。

上为对风电机组整机检测方法的描述，下面对应用该方法的系统进行简单介绍。

参照图9，为本发明实施例一种风电机组整机测试系统的结构示意图。

该测试系统可以包括风电机组900、测试仪901和检测设备902。

测试仪901，用于安装在风电机组的测试点上，在设定的风电机组的运行条件下，获取对所述风电机组的测试数据。

检测设备902，用于设定风电机组的运行条件，在所述运行条件下根据所述测试仪901获取的测试数据对所述风电机组进行检测。

在本发明的另一实施例中，该系统还可以包括拖动机组903，用于通过调整性能参数产生预定风速以模拟风况。所述检测设备902，还用于在模拟风况下，根据所述测试仪的测试数据，检测风电机组运行中的振动和/或发热量是否满足预置条件。

该检测设备902通过对各运行条件的设定和控制，使风电机组控制系统时刻检测机组本身的性能参数，根据流程自动工作，并可以将数据通过以太网络反馈给检测设备902(测试系统)。检测设备902也通过总线检测机组的形变和震动，对数据进行分析，并控制拖动机组903模拟不同风况，对风电机组的运行状况进行检测，形成了一个闭环控制。

本实施例通过测试仪901和检测设备902，实现了在风电机组正式安装使用之前，对风电机组整机进行的性能测试，大大减少了后期使用时可能出现的问题，也因此减少了可能造成的大量人力、物力和财力的浪费，同时为风力发电机组提供了优化设计方案的参考。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风电机组整机测试方法，其特征在于，包括：

在风电机组上选择测试点，在所述测试点安装测试仪；

设定风电机组的运行条件，根据所述运行条件下所述测试仪的测试数据对所述风电机组进行检测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试点包括下列中的一种或任意组合：

所述风电机组的发热点、易形变区域、设备连接点。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述设定风电机组的运行条件，根据所述运行条件下所述测试仪的测试数据对所述风电机组进行检测，包括：

风电机组空载运行，根据所述测试仪的测试数据，对所述风电机组进行共振检测。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述设定风电机组的运行条件，根据所述运行条件下所述测试仪的测试数据对所述风电机组进行检测，包括：

风电机组并网运行，根据所述测试仪的测试数据，对所述风电机组进行功能检测、振动检测和/或温度检测。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述设定风电机组的运行条件，根据所述运行条件下所述测试仪的测试数据对所述风电机组进行检测，包括：

在模拟风况下，根据所述测试仪的测试数据，检测风电机组运行中的振动和/或发热量是否满足预置条件。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述模拟风况通过以下方法获得：

安装拖动机组，调整拖动机组的性能参数产生预定风速以模拟风况。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

在模拟风况的风速下，检测风电机组的运行状况是否正常。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述检测风电机组的运行状况是否正常，包括：

在所述模拟风况的风速小于启动风速时，若所述风电机组自动停机，则所述风电机组运行正常；

在所述模拟风况的风速达到启动风速且小于切出风速时，若所述风电机组自动启动，则所述风电机组运行正常；

在所述模拟风况的风速达到切出风速时，若所述风电机组自动切出工作状态，则所述风电机组运行正常。

9.一种风电机组整机测试系统，包括风电机组，其特征在于，还包括：

测试仪，用于安装在风电机组的测试点上，在设定的风电机组的运行条件下，获取对所述风电机组的测试数据；

检测设备，用于设定风电机组的运行条件，在所述运行条件下根据所述测试仪获取的测试数据对所述风电机组进行检测。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：

拖动机组，用于通过调整性能参数产生预定风速以模拟风况；

所述检测设备，还用于在模拟风况下，根据所述测试仪的测试数据，检测风电机组运行中的振动和/或发热量是否满足预置条件。

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