CN109653945B - 一种风力发电机组降载方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机组降载方法及系统，方法包括：S1.获取风力发电机组中螺栓连接位置的测量数据；S2.将所述测量数据通过大数据库进行分析，当分析结果不满足预设的触发条件则继续正常运行，当分析结果满足预设的触发条件则跳转至步骤S3；S3.向风力发电机组发送预设的逻辑指令，以实际风力发电机组实现降低载荷的目的。本发明具有提前预测风机运行状态，提前预判风机是否正在经历大载荷，并提前调整控制策略，来降低或躲避大载荷，实现风电机组降载目的，极大提高风电机组的安全性或降低机组成本等优点。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机组控制技术领域，尤其涉及一种风力发电机组降载方法及系统。
背景技术
风电机组载荷是所有部件设计的输入，载荷的大小直接决定了风机的成本。因此在合理范围内，尽量降低载荷对风机的设计十分有利。目前大多降载方法是通过检测风速的变化、选择不同的控制参数或策略来降载。或者根据风机不同状态，选择不同的控制策略、变桨速率来降载。这些降载的方法往往是极端事件已经发生或正在发生，对机组已经产生或正在产生不利影响时起作用。且输入判断条件的准确性往往依赖于外部环境条件、参数，其准确性可能不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种通过智能螺栓等传感器的测量结果，获取风机运行过程中的载荷数据，提前预测风机运行状态，提前预判风机是否正在经历大载荷，并提前调整控制策略，来降低或躲避大载荷，实现风电机组降载目的，极大提高风电机组的安全性的风力发电机组降载方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种风力发电机组降载方法，包括：
S1. 获取风力发电机组中螺栓连接位置的测量数据；
S2. 将所述测量数据通过大数据库进行分析，当分析结果不满足预设的触发条件则继续正常运行，当分析结果满足预设的触发条件则跳转至步骤S3；
S3. 向风力发电机组发送预设的逻辑指令，以实际风力发电机组实现降低载荷的目的。
进一步地，所述步骤S1中螺栓连接位置包括：塔筒法兰面，叶根法兰与变桨轴承连接面，主轴法兰面。
进一步地，所述步骤S1中的测量数据包括螺栓上预紧力。
进一步地，所述步骤S1中的测量数据的监测设备包括智能螺栓、测力垫圈传感器，光栅传感器或超声波传感器。
进一步地，所述步骤S2中大数据库是通过对大量的历史测量数据、仿真数据进行分析和梳理，结合有限元分析过程中，不同载荷工况下，特定位置螺栓上的受力数值而生成的大数据库。
进一步地，步骤S2中所述将所述测量数据通过大数据库进行分析的具体步骤包括：通过大数据库对所述测量数据，以及所述测量数据的风力发电机组运行状态数据进行分析，得到分析值，判断所述分析值是否处于对应的运行状态下的正常数值范围，是则表示分析结果不满足预设的触发条件，否则表示分析结果满足预设的触发条件。
进一步地，所述风力发电机组运行状态数据包括：风速、风向、桨距角、变桨速率、风速变化率、风向变化率、桨距角变化率、变桨速率变化率。
进一步地，步骤S3的具体步骤包括：判断所述分析值与所述正常数值的偏差值，根据所述偏差值的大小确定对应的逻辑指令，向风力发电机组发送预设的逻辑指令，以实际风力发电机组实现降低载荷的目的。
进一步地，步骤S3中，还包括根据所述风力发电机组的状态数据确定对应的逻辑指令。
一种风力发电机组降载系统，包括：数据获取模块、数据分析处理模块和降载处理模块；
所述数据获取模块用于：获取风力发电机组中螺栓连接位置的测量数据；
所述数据分析处理模块用于：将所述测量数据通过大数据库进行分析，当分析结果不满足预设的触发条件则继续正常运行，当分析结果满足预设的触发条件则调用降载处理模块进行降载处理；
所述降载处理模块用于：向风力发电机组发送预设的逻辑指令，以实际风力发电机组实现降低载荷的目的。
进一步地，所述螺栓连接位置包括：塔筒法兰面，叶根法兰与变桨轴承连接面，主轴法兰面。
进一步地，所述测量数据包括螺栓上预紧力；所述测量数据的监测设备包括智能螺栓、测力垫圈传感器，光栅传感器或超声波传感器。
进一步地，所述数据分析处理模块中大数据库是通过对大量的历史测量数据、仿真数据进行分析和梳理，结合有限元分析过程中，不同载荷工况下，特定位置螺栓上的受力数值而生成的大数据库。
进一步地，所述数据分析处理模块中所述将所述测量数据通过大数据库进行分析具体包括：通过大数据库对所述测量数据，以及所述测量数据的风力发电机组运行状态数据进行分析，得到分析值，判断所述分析值是否处于对应的运行状态下的正常数值范围，是则表示分析结果不满足预设的触发条件，否则表示分析结果满足预设的触发条件。
进一步地，所述风力发电机组运行状态数据包括：风速、风向、桨距角、变桨速率、风速变化率、风向变化率、桨距角变化率、变桨速率变化率。
进一步地，所述降载处理模块具体用于；判断所述分析值与所述正常数值的偏差值，根据所述偏差值的大小确定对应的逻辑指令，向风力发电机组发送预设的逻辑指令，以实际风力发电机组实现降低载荷的目的。
进一步地，所述降载处理模块还用于：根据所述风力发电机组的状态数据确定对应的逻辑指令。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明通过智能螺栓等传感器的测量结果，获取风机运行过程中的载荷数据，提前预测风机运行状态，提前预判风机是否正在经历大载荷，并提前调整控制策略，来降低或躲避大载荷，实现风电机组降载目的，极大提高风电机组的安全性。
2、本发明通过直接测量连接螺栓上的受力，得知风机所处载荷状态，以结果为控制导向，直接参与机组控制，可预判或者直接降低载荷，相对于传统方法效果更佳。
附图说明
图1为本发明具体实施例流程示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例的风力发电机组降载方法，包括：S1. 获取风力发电机组中螺栓连接位置的测量数据； S2. 将测量数据通过大数据库进行分析，当分析结果不满足预设的触发条件则继续正常运行，当分析结果满足预设的触发条件则跳转至步骤S3； S3. 向风力发电机组发送预设的逻辑指令，以实际风力发电机组实现降低载荷的目的。
在本实施例中，步骤S1中螺栓连接位置包括：塔筒法兰面，叶根法兰与变桨轴承连接面，主轴法兰面。步骤S1中的测量数据包括螺栓上预紧力。步骤S1中的测量数据的监测设备包括智能螺栓、测力垫圈传感器，光栅传感器或超声波传感器。
在本实施例中，步骤S2中大数据库是通过对大量的历史测量数据、仿真数据进行分析和梳理，结合有限元分析过程中，不同载荷工况下，特定位置螺栓上的受力数值，把这些数据做成多维矩阵，而生成的大数据库。这些多维矩阵的均有不同的标识标志，方便进行数据查询；进一步地，这些标志是并列存在的。
在本实施例中，步骤S2中将测量数据通过大数据库进行分析的具体步骤包括：通过大数据库对测量数据，以及测量数据的风力发电机组运行状态数据进行分析，得到分析值，判断分析值是否处于对应的运行状态下的正常数值范围，是则表示分析结果不满足预设的触发条件，否则表示分析结果满足预设的触发条件。风力发电机组运行状态数据包括：风速、风向、桨距角、变桨速率、风速变化率、风向变化率、桨距角变化率、变桨速率变化率。具体地，在本实施例中，把风力发电机组的主控系统中的风力发电机组的运行状态数据接入进来，并赋予相应的变量名称，以方便后续的计算分析。同时接入步骤S1中获取的风力发电机组中螺栓连接位置的测量数据。根据螺栓上预紧力数据，并根据预紧力数据可得到预紧力变化速率，结合风力发电机组运行状态数据，去大数据库中查询相应的状态，比如风机在当前运行状态下，当预紧力合理范围时，风电机组将继续正常运行；当预紧力变化超出范围时，风机主控系统将跳转至步骤S3采取相应动作。
在本实施例中，步骤S3的具体步骤包括：判断分析值与正常数值的偏差值，根据偏差值的大小确定对应的逻辑指令，向风力发电机组发送预设的逻辑指令，以实际风力发电机组实现降低载荷的目的。步骤S3中，还包括根据风力发电机组的状态数据确定对应的逻辑指令。根据比较结果，如预紧力变化超出范围的大小，判别触发指令的等级或者类别，选择执行哪个预设的逻辑。
在本实施例中，通过特定位置的螺栓上预紧力的变化达到一定数据，来表征特定的载荷分量已经出现，风电机组可能后续将处于危险状态，据此，就让变桨系统做出相应动作，避免更大载荷出现，防止危险的发生，保证风电机组的运行安全。当然，还可以再辅以其他变量，来更加精准的识别载荷将出现的时刻，提前做出预判。
本实施例的风力发电机组降载系统，包括：数据获取模块、数据分析处理模块和降载处理模块； 数据获取模块用于：获取风力发电机组中螺栓连接位置的测量数据； 数据分析处理模块用于：将测量数据通过大数据库进行分析，当分析结果不满足预设的触发条件则继续正常运行，当分析结果满足预设的触发条件则调用降载处理模块进行降载处理； 降载处理模块用于：向风力发电机组发送预设的逻辑指令，以实际风力发电机组实现降低载荷的目的。
在本实施例中，螺栓连接位置包括：塔筒法兰面，叶根法兰与变桨轴承连接面，主轴法兰面。测量数据包括螺栓上预紧力；测量数据的监测设备包括智能螺栓、测力垫圈传感器，光栅传感器或超声波传感器。
在本实施例中，数据分析处理模块中大数据库是通过对大量的历史测量数据、仿真数据进行分析和梳理，结合有限元分析过程中，不同载荷工况下，特定位置螺栓上的受力数值而生成的大数据库。数据分析处理模块中将测量数据通过大数据库进行分析具体包括：通过大数据库对测量数据，以及测量数据的风力发电机组运行状态数据进行分析，得到分析值，判断分析值是否处于对应的运行状态下的正常数值范围，是则表示分析结果不满足预设的触发条件，否则表示分析结果满足预设的触发条件。风力发电机组运行状态数据包括：风速、风向、桨距角、变桨速率、风速变化率、风向变化率、桨距角变化率、变桨速率变化率。
在本实施例中，降载处理模块具体用于；判断分析值与正常数值的偏差值，根据偏差值的大小确定对应的逻辑指令，向风力发电机组发送预设的逻辑指令，以实际风力发电机组实现降低载荷的目的。降载处理模块还用于：根据风力发电机组的状态数据确定对应的逻辑指令。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (13)
1.一种风力发电机组降载方法，其特征在于：
S1.获取风力发电机组中螺栓连接位置的测量数据；
S2.将所述测量数据通过大数据库进行分析，当分析结果不满足预设的触发条件则继续正常运行，当分析结果满足预设的触发条件则跳转至步骤S3；
S3.向风力发电机组发送预设的逻辑指令，以实际风力发电机组实现降低载荷的目的；
所述步骤S2中大数据库是通过对大量的历史测量数据、仿真数据进行分析和梳理，结合有限元分析过程中，不同载荷工况下，特定位置螺栓上的受力数值而生成的大数据库；
步骤S2中所述将所述测量数据通过大数据库进行分析的具体步骤包括：通过大数据库对所述测量数据，以及所述测量数据的风力发电机组运行状态数据进行分析，得到分析值，判断所述分析值是否处于对应的运行状态下的正常数值范围，是则表示分析结果不满足预设的触发条件，否则表示分析结果满足预设的触发条件。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组降载方法，其特征在于：所述步骤S1中螺栓连接位置包括：塔筒法兰面，叶根法兰与变桨轴承连接面，主轴法兰面。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组降载方法，其特征在于：所述步骤S1中的测量数据包括螺栓上预紧力。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组降载方法，其特征在于：所述步骤S1中的测量数据的监测设备包括智能螺栓、测力垫圈传感器，光栅传感器或超声波传感器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的风力发电机组降载方法，其特征在于：所述风力发电机组运行状态数据包括：风速、风向、桨距角、变桨速率、风速变化率、风向变化率、桨距角变化率、变桨速率变化率。
6.根据权利要求5所述的风力发电机组降载方法，其特征在于，步骤S3的具体步骤包括：判断所述分析值与所述正常数值的偏差值，根据所述偏差值的大小确定对应的逻辑指令，向风力发电机组发送预设的逻辑指令，以实际风力发电机组实现降低载荷的目的。
7.根据权利要求6所述的风力发电机组降载方法，其特征在于：步骤S3中，还包括根据所述风力发电机组的状态数据确定对应的逻辑指令。
8.一种风力发电机组降载系统，其特征在于，包括：数据获取模块、数据分析处理模块和降载处理模块；
所述数据获取模块用于：获取风力发电机组中螺栓连接位置的测量数据；
所述数据分析处理模块用于：将所述测量数据通过大数据库进行分析，当分析结果不满足预设的触发条件则继续正常运行，当分析结果满足预设的触发条件则调用降载处理模块进行降载处理；
所述降载处理模块用于：向风力发电机组发送预设的逻辑指令，以实际风力发电机组实现降低载荷的目的；
所述数据分析处理模块中大数据库是通过对大量的历史测量数据、仿真数据进行分析和梳理，结合有限元分析过程中，不同载荷工况下，特定位置螺栓上的受力数值而生成的大数据库；
所述数据分析处理模块中所述将所述测量数据通过大数据库进行分析具体包括：通过大数据库对所述测量数据，以及所述测量数据的风力发电机组运行状态数据进行分析，得到分析值，判断所述分析值是否处于对应的运行状态下的正常数值范围，是则表示分析结果不满足预设的触发条件，否则表示分析结果满足预设的触发条件。
9.根据权利要求8所述的风力发电机组降载系统，其特征在于：所述螺栓连接位置包括：塔筒法兰面，叶根法兰与变桨轴承连接面，主轴法兰面。
10.根据权利要求9所述的风力发电机组降载系统，其特征在于：所述测量数据包括螺栓上预紧力；所述测量数据的监测设备包括智能螺栓、测力垫圈传感器，光栅传感器或超声波传感器。
11.根据权利要求8至10任一项所述的风力发电机组降载系统，其特征在于：所述风力发电机组运行状态数据包括：风速、风向、桨距角、变桨速率、风速变化率、风向变化率、桨距角变化率、变桨速率变化率。
12.根据权利要求11所述的风力发电机组降载系统，其特征在于，所述降载处理模块具体用于；判断所述分析值与所述正常数值的偏差值，根据所述偏差值的大小确定对应的逻辑指令，向风力发电机组发送预设的逻辑指令，以实际风力发电机组实现降低载荷的目的。
13.根据权利要求12所述的风力发电机组降载系统，其特征在于：所述降载处理模块还用于：根据所述风力发电机组的状态数据确定对应的逻辑指令。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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