CN105604806B - 风力发电机的塔架状态监测方法和系统 - Google Patents

风力发电机的塔架状态监测方法和系统 Download PDF

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CN105604806B CN201511032423.2A CN201511032423A CN105604806B CN 105604806 B CN105604806 B CN 105604806B CN 201511032423 A CN201511032423 A CN 201511032423A CN 105604806 B CN105604806 B CN 105604806B
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Abstract

本发明实施例提供一种风力发电机的塔架状态监测方法和系统。风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片，该方法包括：通过该多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值；根据该应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到该塔筒顶部变化量的数值；当该塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，生成停机指令，以控制该风力发电机停机。采用本发明实施例，可以提高对风力发电机的塔架状态的监测精度。

Description

风力发电机的塔架状态监测方法和系统
技术领域
本发明涉及风力发电技术，尤其涉及一种风力发电机的塔架状态监测方法和系统。
背景技术
风力发电作为一种新型的发电技术备受瞩目。塔架是风力发电机组重要的组成部分，塔架的动力学特性直接能够反映机组的健康状况和运行情况。
通常，通过安装振动加速度传感器及其辅助装置，通过加速度数据积分得到塔架振动位移数据，基于塔架振动位移数据反映机组塔架的位移情况。
然而，随着机组塔架变得越来越高，塔架柔度越来越大，塔架频率越来越低，采用测量机舱加速度测量积分法会放大低频信号，由于塔架一阶频率过低这样得到的位移数据会更加不准确，误差较大。
发明内容
本发明的目的在于，通过粘贴在塔筒顶部法兰处的多个应变片获取塔筒的应变值，并根据映射关系得到塔筒顶部变化量的数值，以对风力发电机是否停机进行控制，从而提高对风力发电机的塔架状态的监测精度。
根据本发明的一方面，提供一种风力发电机的塔架状态监测方法。风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片，所述方法包括，通过所述多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值；
根据所述应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到所述塔筒顶部变化量的数值；
当所述塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，生成停机指令，以控制所述风力发电机停机；
其中所述通过所述多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值的处理包括：
获取风力发电机的偏航状态信息；
根据偏航状态信息确定风力发电机是否处于偏航状态；
获取未处于偏航状态时对应的所述风力发电机的塔筒的应变值；或者，
获取风力发电机的机头方位角度值；
获取多个应变片的位置角度值与所述机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的所述风力发电机的塔筒的应变值；或者，
获取风力发电机的偏航状态信息和机头方位角度值；
获取未处于偏航状态时对应的所述风力发电机的塔筒的第一应变值；
从所述第一应变值中获取多个应变片的位置角度值与所述机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的所述风力发电机的塔筒的第二应变值，将所述第二应变值作为获取的塔筒的应变值。
根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机的塔架状态监测系统。风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片，所述系统包括：
应变值获取模块，用于通过所述多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值；
变化量获取模块，用于根据所述应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到所述塔筒顶部变化量的数值；
控制模块，用于当所述塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，生成停机指令，以控制所述风力发电机停机；
其中通过所述多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值包括：
获取风力发电机的偏航状态信息；
根据偏航状态信息确定风力发电机是否处于偏航状态；
获取未处于偏航状态时对应的所述风力发电机的塔筒的应变值；或者，
获取风力发电机的机头方位角度值；
获取多个应变片的位置角度值与所述机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的所述风力发电机的塔筒的应变值；或者，
获取风力发电机的偏航状态信息和机头方位角度值；
获取未处于偏航状态时对应的所述风力发电机的塔筒的第一应变值；
从所述第一应变值中获取多个应变片的位置角度值与所述机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的所述风力发电机的塔筒的第二应变值，将所述第二应变值作为获取的塔筒的应变值。
根据本发明实施例提供的风力发电机的塔架状态监测方法和系统，通过粘贴在塔筒顶部法兰处的多个应变片获取塔筒的应变值，并根据应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到塔筒顶部变化量的数值，在塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，控制风力发电机停机，从而提高对风力发电机的塔架状态的监测精度。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例一的风力发电机的塔架状态监测方法的流程图；
图2是示出根据本发明实施例二的风力发电机的结构示意图；
图3是示出根据本发明实施例二的风力发电机的塔筒顶部截面应变片粘贴位置示意图；
图4是示出根据本发明实施例二的风力发电机的塔架状态监测方法的流程图；
图5是示出塔筒简化的力学模型的示例性示意图；
图6是示出根据本发明实施例三的风力发电机的塔架状态监测系统的逻辑框图。
具体实施方式
本方案的发明构思是，通过粘贴在塔筒顶部法兰处的多个应变片获取塔筒的应变值，并根据相应的映射关系得到塔筒顶部变化量的数值，在塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，控制风力发电机停机，从而提高对风力发电机的塔架状态的监测精度。
下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。
实施例一
图1是示出根据本发明实施例一的风力发电机的塔架状态监测方法的流程图。其中，风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片。可通过包括如图6所示的系统执行该方法。
参照图1，在步骤S110，通过多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值。
其中，多个应变片可以为2个、3个或4个等，该多个应变片可以是都相同的应变片，也可以是彼此不同的应变片，还可以是部分相同的应变片等。多个应变片可分别被粘贴在风力发电机的塔筒顶部的法兰处，即风力发电机的偏航刹车制动器的下方。多个应变片在塔筒顶部法兰处的位置可根据实际情况进行设定，如多个应变片之间彼此可间隔同一预定角度，也可以彼此间隔不同角度。
具体地，应变片可由如敏感栅等构成的用于测量被测物体的应变的元件。当被测物体受力后，由于被测点发生应变(如位置变化或压力变化等)，敏感栅也随之变形而使其应变片的某特性(如电阻)发生变化，再使用相应测量仪器(如电阻测量仪等)测得该特性对应的参数的变化大小，并将其转换为被测点的应变值。为了使测得的数据更加准确，可以对应变片的初始值进行标定，具体处理可以包括以下内容：在风力发电机处于停机状态下，检测外界风速的大小，当外界风速在3m/s以下时，将应变片的所显示的应变值归零。可以将多个应变片分别与数据采集部件连接。风力发电机工作后，如有风吹动风力发电机和塔筒，塔筒受到风的作用力后，塔筒顶部法兰处的多个应变片中的敏感栅也随之变形而使其应变片的如电阻等发生变化，此时，该数据采集部件可测量电阻的变化大小并将其转化为塔筒的应变值，该数据采集部件可以将该应变值发送给风力发电机的塔架状态监测装置(如服务器等)，从而得到风力发电机的塔筒的应变值。
在步骤S120，根据该应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到塔筒顶部变化量的数值。
其中，塔筒顶部变化量可以为塔筒顶部位移量、塔筒顶部扭转角度量或塔筒顶部加速度量等。映射关系可以根据实际情况进行选取，该映射关系可以是基于多组相关数据总结出的经验公式，也可以是通过理想状态下的相关数学模型推导出的公式等。
具体地，可预先设置应变值与塔筒顶部变化量的映射关系，并可将其存储在本地。当获取到塔筒顶部的应变值后，可以将该应变值代入到上述映射关系中进行计算，得到塔筒顶部变化量的数值。例如，塔筒的应变值为a，应变值与塔筒顶部变化量的映射关系为y＝ka2，其中，y为塔筒顶部变化量的数值，k为常数，可将塔筒的应变值a代入上述公式 y＝ka2中，可计算得到塔筒顶部变化量的数值y。
在步骤S130，当该塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，生成停机指令，以控制风力发电机停机。
其中，变化阈值可以根据实际情况进行设定。
具体地，可预先设置塔筒顶部变化量的变化阈值，并将其存储在本地。当计算得到塔筒顶部变化量的数值时，可将该数值与变化阈值进行比较，如果塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值，则可确定塔筒当前发生了较大的倾斜，相应的，风力发电机的塔架处于异常状态，此时，可生成停机指令发送给风力发电机的主控系统，主控系统可通过该停机指令控制风力发电机执行停机操作。当该塔筒顶部变化量的数值未超过变化阈值时，可重复执行上述步骤S110～步骤S130的处理。
本发明实施例提供的风力发电机的塔架状态监测方法，通过粘贴在塔筒顶部法兰处的多个应变片获取塔筒的应变值，并根据应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到塔筒顶部变化量的数值，在塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，控制风力发电机停机，从而提高对风力发电机的塔架状态的监测精度。
实施例二
图2是示出根据本发明实施例二的风力发电机的结构示意图。如图 2所示，风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片，为了对本发明实施例进行详细说明，可以设定该多个应变片可为4个应变片，相应的处理可包括以下内容：该多个应变片可包括第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片，其中，第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片以全桥的连接方式连接。
其中，第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片可以是相同的应变片，也可以是彼此不同的应变片，还可以是部分相同的应变片，如第一应变片与第二应变片为相同的应变片，第三应变片与第四应变片为相同的应变片，但第一应变片与第三应变片为不同的应变片等。
具体地，如图2所示，为了达到更好的检测效果，可以选择将应变片粘贴在风力发电机的塔筒顶部的法兰处(通常情况下在风力发电机的偏航刹车制动器的下方)。为了简化后续的计算过程和数据处理效率，可以采用全桥的连接方法对第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片进行粘贴。
此外，第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片均匀分布在塔筒顶部法兰处，第一应变片安装在塔筒顶部法兰的主风向对应的位置。
具体地，如图3所示，为了简化处理过程和后续相关计算过程，可以对历年来记录的风向进行统计，可以将统计数据最高的风向确定为风力发电机的常年主风向。为了简化后续的计算过程，可以将第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片均匀分布在塔筒顶部法兰处，相应的，第一应变片可以设置在0°位置，第二应变片可设置在90°位置，第三应变片可设置在180°位置，第四应变片可设置在270°位置，其中， 0°位置可以设置为风力发电机的常年主风向对应的位置，而且，0°和180°位置可以为弯矩My，90°和270°位置为弯矩Mx。
通过上述处理安装完成4个应变片后，可通过此4个应变片采集相应的应变数据，并基于该应变数据对风力发电机的塔架状态进行监测，相应的处理可参见图4所示的实施例。
图4是示出根据本发明实施例二的风力发电机的塔架状态监测方法的流程图，该实施例可视为图1的又一种具体的实现方案。
参照图4，在步骤S410，通过多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值。
其中，步骤S410的步骤内容与上述实施例一中的步骤S110的步骤内容相同，在此不再赘述。
需要说明的是，通过步骤S410的处理，可以获取塔筒的多组应变值，多组应变值包含了风力发电机处于各种状态下测得的应变值，例如，在风力发电机偏航状态下测得的应变值，或者，在风力发电机变浆状态下测得的应变值等，然而，该多组应变值中可能包含有不准确甚至是错误的应变值，为了保证对风力发电机的塔架状态的监测准确率，可以对上述多组应变值进行筛选，从中选取符合相应条件的应变值进行后续的相应处理，具体可参见下述步骤S420～步骤S470。
在步骤S420，获取风力发电机的偏航状态信息和机头方位角度值。
具体地，考虑到风力发电机的偏航过程会对塔架的状态产生一定影响，而此时测得的应变值并不完全是由风吹动塔筒产生的应变值，因此，通过该应变值来对风力发电机的塔架状态进行监测和分析，会使得监测和分析结果误差较大，所以可以将风力发电机在偏航状态时对应的塔筒的应变值去除。同时，考虑到机头方位角度与应变片的位置关系也会对塔架的状态产生一定影响，为此，也可以将风力发电机的机头方位角度与应变片的位置满足预定条件时对应的应变值去除。
基于上述考虑，当风力发电机通过多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值时，还可以通过其主控系统与获取应变值的过程同步的获取风力发电机的运行参数数据，其中，该运行参数数据可包括风速数据、有功功率数据、叶轮转速数据、偏航状态数据、机头方位角度数据、偏航速度数据、叶片角度数据和/或变桨速度数据等。风力发电机的主控系统可以将其运行参数数据发送给风力发电机的塔架状态监测装置(如服务器等)。当获取到风力发电机的塔筒的应变值时，可以在风力发电机的运行参数数据中查找偏航状态信息(即偏航状态数据)和机头方位角度值(即机头方位角度数据)。
在步骤S430，获取未处于偏航状态时对应的该风力发电机的塔筒的第一应变值。
具体地，从风力发电机的运行参数数据中获取到偏航状态信息后，可以获取偏航状态对应的时间或时间段，从获取的应变值中查找获取的时间或时间段对应的应变值，可以将查找到的应变值从获取的应变值中删除，从而得到风力发电机的塔筒的第一应变值。
在步骤S440，从该第一应变值中获取多个应变片的位置角度值与该机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的该风力发电机的塔筒的第二应变值，将该第二应变值作为获取的塔筒的应变值。
其中，差值阈值可以根据实际情况进行设定，具体如5°或3°等。
具体地，从风力发电机的运行参数数据中获取到机头方位角度数据后，可以计算多个应变片的位置角度值与该机头方位角度数据中机头方位角度值的差值，并获取两者的差值小于差值阈值对应的时间或时间段。可从第一应变值中查找获取的时间或时间段对应的应变值，可以将查找到的应变值从第一应变值中删除，从而得到风力发电机的塔筒的第二应变值，第二应变值即可确定为塔筒的应变值。
另外，风力发电机的塔筒的应变值的选取除了上述方式外，还可以其它方式选取，以下还提供两种可选的处理方式，具体可参见以下内容：
方式一，获取风力发电机的偏航状态信息；根据偏航状态信息确定风力发电机是否处于偏航状态；获取未处于偏航状态时对应的该风力发电机的塔筒的应变值。
具体地，从风力发电机的运行参数数据中获取到偏航状态信息后，可以对偏航状态信息进行分析，确定风力发电机是否处于偏航状态，如果运行参数数据中包括偏航状态，则获取未处于偏航状态时对应的该风力发电机的塔筒的应变值作为塔筒的应变值，相应的处理可参见上述相关内容，在此不再赘述。
方式二，获取风力发电机的机头方位角度值；获取多个应变片的位置角度值与该机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的该风力发电机的塔筒的应变值。
方式二的处理过程可以参见上述相关内容执行，在此不再赘述。
对风力发电机的塔架状态进行监测的处理可以通过检测相关参数的变化进行，其中，相关参数可以为一种参数，也可以为多种参数，以下提供一种的可行的处理方式，具体可包括以下内容：塔筒顶部变化量至少包括：塔筒顶部位移量和塔筒顶部扭转角度值之一，相应的处理可参见下述步骤S450～步骤S460。
在步骤S450，根据该应变值与塔筒顶部位移量的第一映射关系得到塔筒顶部位移量的数值。
具体地，可预先设置应变值与塔筒顶部位移量的映射关系(即第一映射关系)。当获取到塔筒顶部的应变值后，可以将该应变值代入到上述映射关系中进行计算，得到塔筒顶部位移量的数值。
另外，第一映射关系可为线性关系，相应地，上述步骤S450的处理可包括以下内容：考虑到风力发电机塔筒的固定方式，以及受力方式(主要受到叶轮的俯仰力矩)，所以可以将上述固定结构简化为一端固定的变截面梁，自由端受固定弯矩的力学模型，如图5所示。通过图5的力学模型，风力发电机顶部的力矩可由应变片测量得到，其计算公式可为：
M＝WzEε……………………………..(1)
其中，M为弯矩值，Wz为塔筒抗弯模量，E为塔筒弹性模量，ε为应变值。
当塔筒顶部所受弯矩已知时，塔筒顶部位移即为该力学模型中梁的最大挠曲变形，则有：
其中，f为塔筒顶部位移量，l为塔筒高度，I为塔筒惯性矩。
综上所述，可知塔筒的顶部位移量可为：
其中，塔筒抗弯模量、塔筒高度和塔筒惯性矩只与塔筒自身有关，因此，塔筒顶部位移量与应变值成正比例关系。
当获取到塔筒顶部的应变值后，可以将该应变值代入到上述公式(3) 中进行计算，得到塔筒顶部位移量的数值。
在步骤S460，根据该应变值与塔筒顶部扭转角度量的第二映射关系得到塔筒顶部扭转角度量的数值。
具体地，可预先设置应变值与塔筒顶部扭转角度量的映射关系(即第二映射关系)。当获取到塔筒顶部的应变值后，可以将该应变值代入到上述第二映射关系中进行计算，得到塔筒顶部扭转角度量的数值。
此外，第二映射关系可为线性关系，相应地，上述步骤S450的处理可包括以下内容：基于图5所示的力学模型，根据公式(1)，当塔筒顶部所受弯矩已知时，塔筒顶部位移即为该力学模型中梁的最大挠曲变形，则有：
其中，θ为塔筒顶部扭转角度量。
综上该，可知塔筒顶部的扭转角度量为：
其中，塔筒抗弯模量、塔筒高度和塔筒惯性矩只与塔筒自身有关，因此，塔筒顶部扭转角度量与应变值成正比例关系。
当获取到塔筒顶部的应变值后，可以将该应变值代入到上述公式(5) 中进行计算，得到塔筒顶部扭转角度量的数值。
此外，通过上述步骤得到塔筒顶部位移量的数值和塔筒顶部扭转角度量的数值后，可以绘制塔筒顶部位移量的数值与风力发电机的风速、有功功率、叶轮转速结合得到风力发电机运行过程中塔筒顶部位移量随风速、叶轮转速和有功功率变化的趋势图，以及风力发电机运行过程中塔筒顶部扭转角度量随风速、叶轮转速和有功功率变化的趋势图。其中，该趋势图中的数据可采用分仓的形式处理，如叶轮转速的分仓处理可为：如果叶轮转速的范围为6rpm～10rpm，则可设定每0.5rpm为一个仓段，且每个仓段中塔筒顶部位移量的数值或塔筒顶部扭转角度量的数值的数量不少于预定数量(如15个等)，即6rpm～6.5rpm为一个仓段，计算该仓段中塔筒顶部位移量的数值或塔筒顶部扭转角度量的数值的数量的平均值或有效值；6.5rpm～7rpm为一个仓段，计算该仓段中塔筒顶部位移量的数值或塔筒顶部扭转角度量的数值的数量的平均值或有效值，以此类推可得到6rpm～10rpm中的多个仓段，以及相应的塔筒顶部位移量的数值或塔筒顶部扭转角度量的数值的数量的平均值或有效值。通过上述趋势图和风力发电机的相关设计数据，确定塔筒顶部位移量对应的变化阈值和塔筒顶部扭转角度量对应的变化阈值。通过上述变化阈值可执行下述步骤S470的处理。
在步骤S470，当该塔筒顶部位移量的数值超过第一变化阈值和/或塔筒顶部扭转角度量的数值超过第二变化阈值时，生成停机指令，以控制该风力发电机停机。
具体地，当计算得到塔筒顶部位移量的数值和塔筒顶部扭转角度量的数值时，可将该数值与相应的变化阈值进行比较，如果塔筒顶部位移量的数值超过第一变化阈值和/或塔筒顶部扭转角度量的数值超过第二变化阈值，则可确定塔筒当前发生了较大的倾斜，此时，可生成停机指令发送给风力发电机的主控系统，主控系统可通过该停机指令控制风力发电机执行停机操作。当塔筒顶部位移量的数值未超过第一变化阈值和塔筒顶部扭转角度量的数值未超过第二变化阈值时，可重复执行上述步骤S410～步骤S470的处理。
本发明实施例提供的风力发电机的塔架状态监测方法，一方面，通过粘贴在塔筒顶部法兰处的多个应变片获取塔筒的应变值，并从该应变值中获取满足条件的应变值，即未处于偏航状态时对应的该风力发电机的塔筒的应变值和多个应变片的位置角度值与该机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的该风力发电机的塔筒的应变值，从而提高对风力发电机的塔架状态的监测精度；另一方面，当塔筒顶部位移量的数值超过第一变化阈值和/或塔筒顶部扭转角度量的数值超过第二变化阈值时，控制该风力发电机停机，从而提高风力发电机的安全性。
实施例三
基于相同的技术构思，图6是示出根据本发明实施例三的风力发电机的塔架状态监测系统的逻辑框图。参照图6，风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片，该系统包括应变值获取模块610、变化量获取模块620和控制模块630。
应变值获取模块610用于通过该多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值。
变化量获取模块620用于根据该应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到该塔筒顶部变化量的数值。
控制模块630用于当该塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，生成停机指令，以控制该风力发电机停机。
此外，塔筒顶部变化量至少包括：塔筒顶部位移量和塔筒顶部扭转角度量之一，变化量获取模块620用于根据该应变值与塔筒顶部位移量的第一映射关系得到塔筒顶部位移量的数值；和/或，根据该应变值与塔筒顶部扭转角度量的第二映射关系得到塔筒顶部扭转角度量的数值。
另外，该第一映射关系和该第二映射关系分别为线性关系。
此外，应变值获取模块610用于：获取风力发电机的偏航状态信息；根据偏航状态信息确定风力发电机是否处于偏航状态；获取未处于偏航状态时对应的该风力发电机的塔筒的应变值；或者，获取风力发电机的机头方位角度值；获取多个应变片的位置角度值与该机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的该风力发电机的塔筒的应变值；或者，获取风力发电机的偏航状态信息和机头方位角度值；获取未处于偏航状态时对应的该风力发电机的塔筒的第一应变值；从该第一应变值中获取多个应变片的位置角度值与该机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的该风力发电机的塔筒的第二应变值，将该第二应变值作为获取的塔筒的应变值。
另外，多个应变片包括第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片，该第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片以全桥的连接方式连接。
此外，该第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片均匀分布在塔筒顶部法兰处，该第一应变片安装在塔筒顶部法兰的主风向对应的位置。
本发明实施例提供的风力发电机的塔架状态监测系统，通过粘贴在塔筒顶部法兰处的多个应变片获取塔筒的应变值，并根据应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到塔筒顶部变化量的数值，在塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，控制风力发电机停机，从而提高对风力发电机的塔架状态的监测精度。
进一步地，本发明实施例中，一方面，通过粘贴在塔筒顶部法兰处的多个应变片获取塔筒的应变值，并从该应变值中获取满足条件的应变值，即未处于偏航状态时对应的该风力发电机的塔筒的应变值和多个应变片的位置角度值与该机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的该风力发电机的塔筒的应变值，从而提高对风力发电机的塔架状态的监测精度；另一方面，当塔筒顶部位移量的数值超过第一变化阈值和/或塔筒顶部扭转角度量的数值超过第二变化阈值时，控制该风力发电机停机，从而提高风力发电机的安全性。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
上述根据本发明的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的处理的专用计算机。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风力发电机的塔架状态监测方法，风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片，其特征在于，所述方法包括：
通过所述多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值；
根据所述应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到所述塔筒顶部变化量的数值；
当所述塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，生成停机指令，以控制所述风力发电机停机；
其中所述通过所述多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值的处理包括：
获取风力发电机的偏航状态信息；
根据偏航状态信息确定风力发电机是否处于偏航状态；
获取未处于偏航状态时对应的所述风力发电机的塔筒的应变值；或者，
获取风力发电机的机头方位角度值；
获取多个应变片的位置角度值与所述机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的所述风力发电机的塔筒的应变值；或者，
获取风力发电机的偏航状态信息和机头方位角度值；
获取未处于偏航状态时对应的所述风力发电机的塔筒的第一应变值；
从所述第一应变值中获取多个应变片的位置角度值与所述机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的所述风力发电机的塔筒的第二应变值，将所述第二应变值作为获取的塔筒的应变值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述塔筒顶部变化量至少包括：塔筒顶部位移量和塔筒顶部扭转角度量之一，
所述根据所述应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到所述塔筒顶部变化量的数值的处理包括：
根据所述应变值与塔筒顶部位移量的第一映射关系得到塔筒顶部位移量的数值；和/或，
根据所述应变值与塔筒顶部扭转角度量的第二映射关系得到塔筒顶部扭转角度量的数值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一映射关系和所述第二映射关系分别为线性关系。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个应变片包括第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片，所述第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片以全桥的连接方式连接。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片均匀分布在塔筒顶部法兰处，所述第一应变片安装在塔筒顶部法兰的主风向对应的位置。
6.一种风力发电机的塔架状态监测系统，风力发电机的塔筒顶部法兰处粘贴有多个应变片，其特征在于，所述系统包括：
应变值获取模块，用于通过所述多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值；
变化量获取模块，用于根据所述应变值与塔筒顶部变化量的映射关系得到所述塔筒顶部变化量的数值；
控制模块，用于当所述塔筒顶部变化量的数值超过变化阈值时，生成停机指令，以控制所述风力发电机停机；
其中通过所述多个应变片获取风力发电机的塔筒的应变值包括：
获取风力发电机的偏航状态信息；
根据偏航状态信息确定风力发电机是否处于偏航状态；
获取未处于偏航状态时对应的所述风力发电机的塔筒的应变值；或者，
获取风力发电机的机头方位角度值；
获取多个应变片的位置角度值与所述机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的所述风力发电机的塔筒的应变值；或者，
获取风力发电机的偏航状态信息和机头方位角度值；
获取未处于偏航状态时对应的所述风力发电机的塔筒的第一应变值；
从所述第一应变值中获取多个应变片的位置角度值与所述机头方位角度值的差值小于差值阈值时所对应的所述风力发电机的塔筒的第二应变值，将所述第二应变值作为获取的塔筒的应变值。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述塔筒顶部变化量至少包括：塔筒顶部位移量和塔筒顶部扭转角度量之一，
所述变化量获取模块用于根据所述应变值与塔筒顶部位移量的第一映射关系得到塔筒顶部位移量的数值；和/或，根据所述应变值与塔筒顶部扭转角度量的第二映射关系得到塔筒顶部扭转角度量的数值。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一映射关系和所述第二映射关系分别为线性关系。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多个应变片包括第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片，所述第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片以全桥的连接方式连接。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片均匀分布在塔筒顶部法兰处，所述第一应变片安装在塔筒顶部法兰的主风向对应的位置。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016117402A1 (de) * 2016-09-15 2018-03-15 Wobben Properties Gmbh Verfahren zur Ermittlung von Betriebslasten und zur Auslegung für Turmbauwerke, Turmbauwerk und Windenergieanlage
CN106647706B (zh) * 2016-12-20 2019-05-24 神华集团有限责任公司 风电机组塔筒减载验证方法和系统
CN107101800B (zh) * 2017-04-06 2020-04-21 广东电网有限责任公司东莞供电局 输电铁塔模型的风力测量设备及其测量方法
CN109306939A (zh) * 2017-07-27 2019-02-05 成都众柴科技有限公司 一种预应力钢索混凝土风电塔筒永久在线监测系统
CN108398099B (zh) * 2017-11-09 2020-03-20 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种单点激光应变标定误差的修正方法
CN109578224A (zh) * 2019-01-31 2019-04-05 广东电网有限责任公司 一种风力发电机组塔架的安全监测系统
CN113390376B (zh) * 2020-03-13 2023-04-07 新疆金风科技股份有限公司 确定风力发电机组的机舱位移的方法、装置和系统
CN113107786B (zh) * 2021-05-24 2022-06-14 河北振创电子科技有限公司 风电塔筒法兰盘安全监测方法、装置和设备
CN113536436B (zh) * 2021-07-26 2024-03-08 大连理工大学 一种基于改进振型叠加的格构式塔架结构位移重构方法
CN113513454A (zh) * 2021-08-18 2021-10-19 华能定边新能源发电有限公司 一种双馈风力发电机组塔筒结构安全动态监测方法
CN116006413B (zh) * 2022-12-21 2023-09-15 北京云庐科技有限公司 塔筒监测系统的数据处理方法、装置、设备及存储介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1505735A (zh) * 2001-03-17 2004-06-16 ֱ 塔架振动监测装置
CN1505734A (zh) * 2001-03-17 2004-06-16 ֱ 监测风力发电设备的荷载
CN101545459A (zh) * 2008-03-25 2009-09-30 唐德尧 风力发电机塔架运行状态监控装置
CN101566136A (zh) * 2008-04-22 2009-10-28 通用电气公司 用于动力应用的涉及风力涡轮机塔架的系统和方法
CN102980651A (zh) * 2012-11-02 2013-03-20 华锐风电科技(集团)股份有限公司 风电机组状态监测方法、装置及系统
CN103147917A (zh) * 2013-02-26 2013-06-12 上海电机学院 一种基于gps对风机状态进行检测的系统及方法
CN203009180U (zh) * 2012-12-26 2013-06-19 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机塔筒稳定性的监测装置及系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1505735A (zh) * 2001-03-17 2004-06-16 ֱ 塔架振动监测装置
CN1505734A (zh) * 2001-03-17 2004-06-16 ֱ 监测风力发电设备的荷载
CN101545459A (zh) * 2008-03-25 2009-09-30 唐德尧 风力发电机塔架运行状态监控装置
CN101566136A (zh) * 2008-04-22 2009-10-28 通用电气公司 用于动力应用的涉及风力涡轮机塔架的系统和方法
CN102980651A (zh) * 2012-11-02 2013-03-20 华锐风电科技(集团)股份有限公司 风电机组状态监测方法、装置及系统
CN203009180U (zh) * 2012-12-26 2013-06-19 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机塔筒稳定性的监测装置及系统
CN103147917A (zh) * 2013-02-26 2013-06-12 上海电机学院 一种基于gps对风机状态进行检测的系统及方法

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