CN113007035B - 变桨系统的齿形带故障检测方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种变桨系统的齿形带故障检测方法、装置及设备，涉及风力发电领域。该齿形带故障检测方法，包括：监测每个叶片对应的限位开关的电平信号与每个叶片对应的编码器记录的叶片角度；根据叶片对应的限位开关的电平信号和叶片的叶片角度，确定叶片对应的限位开关在预设时长内发生异常触发的次数，异常触发用于表征叶片的叶片角度在限位开关的触发感测角度范围之外时，限位开关发生的触发；若叶片对应的限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定叶片对应的齿形带发生故障。利用本申请的技术方案能够提高风力发电机组的安全性。
Description
技术领域
本申请属于风力发电领域，尤其涉及一种变桨系统的齿形带故障检测方法、装置及设备。
背景技术
在风力发电机组中，变桨系统实现最大功率跟踪和气动刹车的重要功能，变桨系统的可靠性直接影响风力发电机组的安全性。
变桨系统利用齿形带传动，即利用带齿和轮齿啮合以传递运动和动力，实现对叶片的变桨。为了监测叶片的变桨运动情况，可在可利用安装在变桨电机尾部的编码器来检测叶片角度。当传动机构如齿形带发生故障的情况下，变桨电机依然正常转动，编码器正常转动，但实际上叶片角度并未发生变化，因此无法检测到变桨系统的齿形带故障，降低了风力发电机组的安全性。
发明内容
本申请实施例提供了一种变桨系统的齿形带故障检测方法、装置及设备，能够提高风力发电机组的安全性。
第一方面，本申请实施例提供一种变桨系统的齿形带故障检测方法，包括：
监测每个叶片对应的限位开关的电平信号与每个叶片对应的编码器记录的叶片角度；
根据叶片对应的限位开关的电平信号和叶片的叶片角度，确定叶片对应的限位开关在预设时长内发生异常触发的次数，异常触发用于表征叶片的叶片角度在限位开关的触发感测角度范围之外时，限位开关发生的触发；
若叶片对应的限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定叶片对应的齿形带发生故障。
在一些可能的实施例中，根据叶片对应的限位开关的电平信号和叶片的叶片角度，确定叶片对应的限位开关在预设时长内发生异常触发的次数，包括：
在任意两个叶片的叶片角度的差值未超出预设角度差值阈值范围的情况下，若叶片对应的限位开关的电平信号指示限位开关被触发时叶片的叶片角度大于限位开关的触发感测角度范围，确定限位开关发生异常触发；或者，在任意两个叶片的叶片角度的差值超出预设角度差值阈值范围的情况下，若叶片对应的限位开关的电平信号指示限位开关被触发时，叶片的叶片角度未处于限位开关的触发感测角度范围，确定限位开关发生异常触发；
统计在预设时长内限位开关发生异常触发的次数。
在一些可能的实施例中，预设次数阈值大于等于2；
若叶片对应的限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定叶片对应的齿形带发生故障，包括：
若叶片对应的限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，且按照时间顺序，相邻两次异常触发之间的间隔时长逐渐增大，确定叶片对应的齿形带发生故障。
在一些可能的实施例中，在确定叶片对应的齿形带发生故障之后，还包括：
根据限位开关的相邻两次异常触发之间的间隔时长的变化，确定限位开关所在的叶片对应的齿形带的故障发生时刻；
或者，
获取叶轮转速，根据叶轮转速和限位开关的相邻两次异常触发之间的间隔时长，确定限位开关所在的叶片对应的齿形带的故障发生时刻。
在一些可能的实施例中，叶片对应两个以上的限位开关；
若叶片对应的限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定叶片对应的齿形带发生故障，包括：
若叶片对应的至少一个限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定叶片对应的齿形带发生故障。
在一些可能的实施例中，该齿形带故障检测方法还包括：
若检测到变桨系统已发出变桨抱闸指令，检测编码器是否正常运行；
在编码器正常运行的情况下，根据电平信号确定限位开关是否触发；
在限位开关触发后，若编码器记录的叶片角度超出触发感测角度范围的上限值，确定叶片对应的齿形带发生故障。
在一些可能的实施例中，限位开关包括91°限位开关、87°限位开关和5°限位开关中的至少一个。
第二方面，本申请实施例提供一种变桨系统的齿形带故障检测装置，包括：
监测模块，用于监测每个叶片对应的限位开关的电平信号与每个叶片对应的编码器记录的叶片角度；
触发次数确定模块，用于根据叶片对应的限位开关的电平信号和叶片的叶片角度，确定叶片对应的限位开关在预设时长内发生异常触发的次数，异常触发用于表征叶片的叶片角度在限位开关的触发感测角度范围之外时，限位开关发生的触发；
故障确定模块，用于若叶片对应的限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定叶片对应的齿形带发生故障。
在一些可能的实施例中，触发次数确定模块具体用于：
在任意两个叶片的叶片角度的差值未超出预设角度差值阈值范围的情况下，若叶片对应的限位开关的电平信号指示限位开关被触发时叶片的叶片角度大于限位开关的触发感测角度范围，确定限位开关发生异常触发；或者，在任意两个叶片的叶片角度的差值超出预设角度差值阈值范围的情况下，若叶片对应的限位开关的电平信号指示限位开关被触发时，叶片的叶片角度未处于限位开关的触发感测角度范围，确定限位开关发生异常触发；
统计在预设时长内限位开关发生异常触发的次数。
在一些可能的实施例中，预设次数阈值大于等于2，故障确定模块具体用于：若叶片对应的限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，且按照时间顺序，相邻两次异常触发之间的间隔时长逐渐增大，确定叶片对应的齿形带发生故障。
在一些可能的实施例中，叶片对应两个以上的限位开关，故障确定模块具体用于：若叶片对应的至少一个限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定叶片对应的齿形带发生故障。
在一些可能的实施例中，齿形带故障检测装置还包括故障时刻计算模块，故障时刻计算模块用于：根据限位开关的相邻两次异常触发之间的间隔时长的变化，确定限位开关所在的叶片对应的齿形带的故障发生时刻，
或者，
获取叶轮转速，根据叶轮转速和限位开关的相邻两次异常触发之间的间隔时长，确定限位开关所在的叶片对应的齿形带的故障发生时刻。
在一些可能的实施例中，齿形带故障检测装置还包括：
第一检测模块，用于若检测到变桨系统已发出变桨抱闸指令，检测编码器是否正常运行；
第二检测模块，可用于在编码器正常运行的情况下，根据电平信号确定限位开关是否触发；
故障确定模块还用于在限位开关触发后，若编码器记录的叶片角度超出触发感测角度范围的上限值，确定叶片对应的齿形带发生故障。
在一些可能的实施例中，限位开关包括91°限位开关、87°限位开关和5°限位开关中的至少一个。
在一些可能的实施例中，变桨系统的齿形带故障检测装置集成设置风力发电机组的变桨控制器中或者主控制器中
第三方面，本申请实施例提供一种变桨系统的齿形带故障检测设备，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现第一方面的技术方案中的变桨系统的齿形带故障检测方法。
本申请实施例提供一种变桨系统的齿形带故障检测方法、装置及设备，根据每个叶片对应的电平信号和叶片对应的编码器记录的叶片角度，确定叶片对应的限位开关在预设时长内发生异常触发的次数。根据限位开关在预设时长内发生异常触发的次数和预设次数阈值，来判断叶片的齿形带是否发生故障。不只是依靠编码器记录的叶片角度对齿形带是否发生故障，从而在编码器正常转动，但实际上叶片角度未发生变化的情况下，也能够检测到齿形带故障，提高了风力发电机组的安全性。
附图说明
从下面结合附图对本申请的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1为本申请实施例提供的变桨系统的部分结构的示意图；
图2为风力发电机组的叶片的受力分析图；
图3为本申请一实施例提供的一种变桨系统的齿形带故障检测方法的流程图；
图4为本申请另一实施例提供的一种变桨系统的齿形带故障检测方法的流程图；
图5为本申请实施例提供的一种叶片角度与限位开关的电平信号的示意图；
图6为本申请又一实施例提供的一种变桨系统的齿形带故障检测方法的流程图；
图7为本申请一实施例提供的一种变桨系统的齿形带故障检测装置的结构示意图；
图8为本申请另一实施例提供的一种变桨系统的齿形带故障检测装置的结构示意图；
图9为本申请又一实施例提供的一种变桨系统的齿形带故障检测装置的结构示意图；
图10为本申请实施例中一种变桨系统的齿形带故障检测设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。
本申请实施例提供一种变桨系统的齿形带故障检测方法、装置及设备，可应用于对风力发电机组的变桨系统的齿形带进行故障检测的场景中。在本申请实施例中，利用变桨系统中限位开关被触发的触发数据以及叶片角度，来判断变桨系统的齿形带是否发生故障，比如，判断齿形带是否被拉断。
图1为本申请实施例提供的变桨系统的部分结构的示意图。如图1所示，变桨系统可包括减速机101、传动轮102、张紧轮103和104、轮毂105、齿形带106、叶片安装装置107、齿形带固定块108和109、张紧轮固定装置110、87°限位开关111、挡块112、5°限位开关113、轴承内圈114和91°限位开关115。叶片安装装置107在这里具体指变桨轴承及变桨轴承相连接的部件。87°限位开关111也可称为87°接近开关，5°限位开关113也可称为5°接近开关。
其中，减速机101与变桨电机(图中未示出)啮合。传动轮102与减速机101的输出轴机械连接；减速机101、张紧轮固定装置110固定安装于轮毂105上。张紧轮固定装置110用于安装张紧轮103和104。张紧轮103和104用于对齿形带106进行拉紧，以保证传动的可靠性。87°限位开关111、5°限位开关113和91°限位开关115安装于轮毂105上。87°限位开关111安装于叶片的87°位置，5°限位开关113安装于叶片的5°位置，91°限位开关115安装于叶片的91°位置。
叶片安装装置107为圆环形的机械机构，用于安装叶片。齿形带106沿叶片安装装置107的侧面，与叶片安装装置107的侧面贴紧，用于为传动提供动力。齿形带固定块109、张紧轮固定装置110用于将齿形带106固定于叶片安装装置107上。挡块112安装于叶片安装装置107上随叶片安装装置107转动。当挡块112转动到87°限位开关111的位置，87°限位开关111被触发。当挡块112转动到5°限位开关113的位置，5°限位开关113被触发。当挡块112转动到91°限位开关115的位置，91°限位开关115被触发。
图2为风力发电机组的叶片的受力分析图。每个叶片的受力分析类似，这里以其中一个叶片为例进行说明。如图1所示，质量m为叶片21安装于轮毂上转动时的等效质量。分质量m1为质量m垂直于叶片方向的分质量。分质量m2为质量m平行旋转轴线的分质量。其中，分质量m1、分质量m2均位于三个叶片21组成的竖直平面内。分质量m11为分质量m1与叶片转动所在圆形相切的分质量。分质量m12为分质量m1与叶片轴线垂直的分质量。其中，分质量m1垂直于叶片侧翼表面，但不与旋转轴线垂直；分质量m11与旋转轴线垂直。
叶片21形状为不规则刚体，叶片21的总转动惯量I由两部分组成，分别为叶片21的等效质量m转动时的转动惯量I1，以及叶片21转动时的附加转动惯量I2。转动惯量的计算可根据下方的算式(1)和(2)得到：
I1＝m×L2 (1)
I2＝m11×R2 (2)
其中，L为叶片根部圆形截面的直径，R为叶片质心位置与叶片旋转轴线的垂直距离。
随着叶轮的转动，三个叶片21的方位角会不断发生变化，从而使叶片21所受的重力也不断发生变化。若齿形带发生故障断裂，叶片21的旋转部分不再受齿形带的束缚，叶片21会在叶轮旋转过程中受重力和方位角的变化使叶片角度不断发生变化。比如，若叶片21处于小角度位置如叶片角度为4°的位置时，在重力的作用下，叶片21会向叶片角度为90°的位置的方向转动。叶片21在大角度位置如叶片角度为83°的位置时，在重力的作用下，叶片21又会向叶片角度为90°的位置的方向转动。
结合图1和图2，挡块112随着叶片转动，在齿形带断裂后，叶片21的叶片角度由于叶轮的转动而不断往返变化，导致91°限位开关或87°限位开关反复被触发。根据这种情况，本申请实施例提供了一种变桨系统的齿形带故障检测方法、装置及设备。
本申请实施例提供一种变桨系统的齿形带故障检测方法，可由齿形带故障检测装置执行本申请实施例中的变桨系统的齿形带故障检测方法。图3为本申请一实施例提供的一种变桨系统的齿形带故障检测方法的流程图。如图3所示，该变桨系统的齿形带故障检测方法可包括步骤S301至步骤S303。
在步骤S301中，监测每个叶片对应的限位开关的电平信号与每个叶片对应的编码器记录的叶片角度。
对于每个叶片，均配置有如图1所示的齿形带、限位开关、挡块等结构。但需要说明的是，限位开关可包括图1所示的87°限位开关、5°限位开关和91°限位开关中的一个或多个，限位开关也可包括其他叶片角度的位置的限位开关，在此并不限定限位开关的具体位置。比如，限位开关的位置可在叶片角度为0至91°的范围内。当挡块达到限位开关的位置时，会触发限位开关。限位开关被触发，则限位开关的电平信号会发生变化。比如，91°限位开关被触发，电平信号会被触发变为低电平信号。又比如，87°限位开关被触发，电平信号会被触发变成高电平信号。
叶片角度为叶片变桨转动的圆形中叶片对应的角度。限位开关所限定的度数即为叶片角度。比如，在风力发电机组正常运行的情况下，91°限位开关被触发，表示叶片的叶片角度为91°。可利用编码器来记录叶片角度，比如，利用设置于变桨电机尾部的编码器来记录该变桨电机对应的叶片角度。
在步骤S302中，根据叶片对应的限位开关的电平信号和叶片的叶片角度，确定叶片对应的限位开关在预设时长内发生异常触发的次数。
其中，若叶片对应的限位开关的电平信号发生变化，认为该限位开关被触发。还需要结合叶片角度来判断触发是否为异常触发。本申请实施例中关注的是异常触发的次数。异常触发用于表征叶片的叶片角度在限位开关的触发感测角度范围之外时，限位开关发生的触发。也就是说，限位开关被触发，且在本次触发的情况下，叶片角度在该限位开关的触发感测角度范围之外，则本次触发为异常触发。触发感测角度范围可根据实际工作场景和工作需求设定，在此并不限定。比如，91°限位开关的触发感测角度范围可设为90°至100°。
在步骤S303中，若叶片对应的限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定叶片对应的齿形带发生故障。
为了避免限位开关的触发导致的误检测，可通过预设时长来降低误检测发生的概率。预设时长可根据具体工作场景和工作需求设定，在此并不限定。比如，预设时长可为5小时。
预设次数阈值为判断齿形带是否发生故障的分界阈值，具体可根据工作场景和工作需求设定，在此并不限定。比如，预设次数阈值可为1或2。若叶片对应的限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，表示在预设时长内，叶片的叶片角度由于叶轮的转动而反复变化，则可确定叶片对应的齿形带发生故障。
在一些示例中，一个叶片对应两个以上的限位开关。若叶片对应的至少一个限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，即可确定叶片对应的齿形带发生故障。若两个以上的限位开关在预设时长内各自异常输出的次数大于预设次数阈值，可更进一步地确定叶片对应的齿形带发生故障，减小误判断的风险，提高齿形带故障检测的准确定和可靠性。比如，若叶片A对应87°限位开关和91°限位开关，则若检测到87°限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，或，检测到91°限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，即可确定叶片A对应的齿形带发生故障。若检测到87°限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，且检测到91°限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定叶片A对应的齿形带发生故障。
在确定叶片对应的齿形带发生故障后，齿形带故障检测装置可发出提示信息或警报信息，以提示操作人员齿形带发生故障。
在本申请实施例中，根据每个叶片对应的电平信号和叶片对应的编码器记录的叶片角度，确定叶片对应的限位开关在预设时长内发生异常触发的次数。根据限位开关在预设时长内发生异常触发的次数和预设次数阈值，来判断叶片的齿形带是否发生故障。不只是依靠编码器记录的叶片角度对齿形带是否发生故障，从而在编码器正常转动，但实际上叶片角度未发生变化的情况下，也能够检测到齿形带故障，提高了风力发电机组的安全性。
本申请实施例中的齿形带故障检测方法从风力发电机组的运行特性触发，不需要对齿形带本身直接进行检测，限位信号的电平信号易于获取，齿形带故障检测方法的可行性和可实现性更高。而且由于叶片重力的影响是叶轮旋转时的固有特性，固有特性收到外界影响的可能性更小，从而进一步提高了齿形带故障检测的准确性，且改造成本低。
图4为本申请另一实施例提供的一种变桨系统的齿形带故障检测方法的流程图。图4与图3的不同之处在于，图3中的步骤S302可具体细化为图4中的步骤S3021和步骤S3023，或者，可具体细化为图4中的步骤S3022和步骤S3023；图3中的步骤S303可具体细化为图4中的步骤S3031。
在步骤S3021中，在任意两个叶片的叶片角度的差值未超出预设角度差值阈值范围的情况下，若叶片对应的限位开关的电平信号指示限位开关被触发时叶片的叶片角度大于限位开关的触发感测角度范围，确定限位开关发生异常触发。
风力发电机组具有多个叶片，在检测限位开关的电平信号之前可先对风力发电机组的各个叶片的叶片角度进行一定的检测。具体地，可检测任意两个叶片的叶片角度的差值是否超出预设角度差值阈值范围。预设角度差值阈值范围为任意两叶片的叶片角度可接受的角度差值的范围，具体可根据工作场景和工作需求设定，在此并不限定。比如，预设角度差值阈值范围可为[-3°，3°]。
在任意两个叶片的叶片角度的差值均未超出预设角度差值阈值范围的情况下，若叶片对应的限位开关的电平信号指示限位开关被触发时叶片的叶片角度大于限位开关的触发感测角度范围，表示编码器记录的叶片角度超出了限位开关所感应到的叶片角度，将这种情况下限位开关的触发作为异常触发。其中，叶片角度大于限位开关的触发感测角度范围指叶片角度大于限位开关的触发感测角度范围的上限值。
在步骤S3022中，在任意两个叶片的叶片角度的差值超出预设角度差值阈值范围的情况下，若叶片对应的限位开关的电平信号指示限位开关被触发时，叶片的叶片角度未处于限位开关的触发感测角度范围，确定限位开关发生异常触发。
若任意两个叶片的叶片角度的差值超出预设角度差值阈值范围，表示编码器记录的叶片角度与叶片实际的叶片角度可能不符，需要进一步通过限位开关的电平信号来确定齿形带是否发生故障。若叶片对应的限位开关的电平信号指示限位开关被触发时叶片的叶片角度未处于限位开关的触发感测角度范围，表示编码器记录的叶片角度与限位开关所感应到的叶片角度不符，将这种情况下限位开关的触发作为异常触发。
比如，图5为本申请实施例提供的一种叶片角度与限位开关的电平信号的示意图。其中，叶片角度为编码器记录的叶片角度。如图5所示，横轴标示时间，左侧纵轴标示叶片角度，右侧纵轴标示电平信号。由叶片1的叶片角度曲线和叶片2的叶片角度曲线可得，在时间为大约为2秒的时刻，叶片2的叶片角度与叶片1的叶片角度开始出现偏差，且偏差随着时间而增大。且在时间轴大约为2秒的时刻，叶片2对应的限位开关的电平信号多次由高电平变为低电平，即电平从1变至0。因此，在时间为大约为2秒的时刻，齿形带可能发生了断裂。
在步骤S3023中，统计在预设时长内限位开关发生异常触发的次数。
初始的异常触发次数为0，每次检测到异常触发，则异常触发次数加一，以统计在预设时长内限位开关发生异常触发的次数。
在步骤S3031中，若叶片对应的限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，且按照时间顺序，相邻两次异常触发之间的间隔时长逐渐增大，确定叶片对应的齿形带发生故障。
在本示例中，预设次数阈值大于等于2。在齿形带发生故障的情况下，叶片在重力作用下运动，叶片在重力作用的往返转动的速度也会越来越慢，相邻两次异常触发之间的间隔时长也会越来越长。因此可根据相邻两次异常触发之间的间隔时长是否逐渐增大，确定叶片对应的齿形带是否发生故障。
在一些示例中，齿形带故障检测装置还可根据限位开关的相邻两次异常触发之间的间隔时长的变化，确定限位开关所在的叶片对应的齿形带的故障发生时刻。具体地，可根据限位开关的每相邻两次异常触发之间的间隔时长的变化，采用适合的算法，从而计算得到齿形带的故障发生时刻。比如，可根据限位开关的每相邻两次异常触发之间的间隔时长的变化，结合等差序列算法或等比序列算法计算得到齿形带的故障发生时刻。
在另一些示例中，齿形带故障检测装置还可获取叶轮转速，根据叶轮转速和限位开关的相邻两次异常触发之间的间隔时长，确定限位开关所在的叶片对应的齿形带的故障发生时刻。具体地，可利用叶轮转速和限位开关的相邻两次异常触发之间的间隔时长，建立计算模型，利用计算模型、叶轮转速和限位开关的相邻两次异常触发之间的间隔时长，计算得到齿形带的故障发生时刻。
故障发生时刻的确定可为后续对故障原因分析或对风力发电机组进行优化等操作提供了可靠的参考数据，以提高风力发电机组的安全性和可靠性。
图6为本申请又一实施例提供的一种变桨系统的齿形带故障检测方法的流程图。图6与图3的不同之处在于，图6所示的齿形带故障检测方法还可包括步骤S304至步骤S306。
在步骤S304中，若检测到变桨系统已发出变桨抱闸指令，检测编码器是否正常运行。
在一些情况下，叶片收桨完成后，变桨系统发出变桨抱闸指令以进行变桨抱闸。若抱闸继电器故障可能会导致叶片受重力作用而拉断齿形带。在检测到变桨系统已发出变桨抱闸指令的情况下，可对编码器进行检测，已确定编码器记录的叶片角度是否为正确的叶片角度。
在步骤S305中，在编码器正常运行的情况下，根据电平信号确定限位开关是否触发。
若编码器正常运行，表示编码器记录的叶片角度是正确的叶片角度。再确定限位开关是否触发。
在步骤S306中，在限位开关触发后，若编码器记录的叶片角度超出触发感测角度范围的上限值，确定叶片对应的齿形带发生故障。
在限位开关触发后，若编码器记录的叶片角度超过触发感测角度范围的上限值，表示叶片的叶片角度超过了齿形带正常时叶片所能到达的最大角度，可确定齿形带被拉断，即齿形带发生故障。需要说明的是，这里的触发感测角度范围的上限值是指所有限位开关的触发感测角度范围的上限值中的最大值。比如，触发感测角度范围的上限值可为100°。
在一些示例中，也可根据叶片角度的变化，确定齿形带的故障发生时刻。故障发生时刻的计算可参见上述实施例中的相关说明，在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种变桨系统的齿形带故障检测装置。图7为本申请一实施例提供的一种变桨系统的齿形带故障检测装置的结构示意图。如图7所示，该齿形带故障检测装置400可包括监测模块401、触发次数确定模块402和故障确定模块403。
监测模块401用于监测每个叶片对应的限位开关的电平信号与每个叶片对应的编码器记录的叶片角度。
触发次数确定模块402用于根据叶片对应的限位开关的电平信号和叶片的叶片角度，确定叶片对应的限位开关在预设时长内发生异常触发的次数。
其中，异常触发用于表征叶片的叶片角度在限位开关的触发感测角度范围之外时，限位开关发生的触发。
故障确定模块403用于若叶片对应的限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定叶片对应的齿形带发生故障。
在本申请实施例中，根据每个叶片对应的电平信号和叶片对应的编码器记录的叶片角度，确定叶片对应的限位开关在预设时长内发生异常触发的次数。根据限位开关在预设时长内发生异常触发的次数和预设次数阈值，来判断叶片的齿形带是否发生故障。不只是依靠编码器记录的叶片角度对齿形带是否发生故障，从而在编码器正常转动，但实际上叶片角度未发生变化的情况下，也能够检测到齿形带故障，提高了风力发电机组的安全性。
在一些示例中，上述实施例中的触发次数确定模块402可具体用于：在任意两个叶片的叶片角度的差值未超出预设角度差值阈值范围的情况下，若叶片对应的限位开关的电平信号指示限位开关被触发时叶片的叶片角度大于限位开关的触发感测角度范围，确定限位开关发生异常触发；统计在预设时长内限位开关发生异常触发的次数。
在一些示例中，上述实施例中的触发次数确定模块402可具体用于：在任意两个叶片的叶片角度的差值超出预设角度差值阈值范围的情况下，若叶片对应的限位开关的电平信号指示限位开关被触发时，叶片的叶片角度未处于限位开关的触发感测角度范围，确定限位开关发生异常触发；统计在预设时长内限位开关发生异常触发的次数。
在一些示例中，预设次数阈值大于等于2。对应地，上述实施例中的故障确定模块403可具体用于：若叶片对应的限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，且按照时间顺序，相邻两次异常触发之间的间隔时长逐渐增大，确定叶片对应的齿形带发生故障。
在一些示例中，叶片对应两个以上的限位开关。对应地，上述实施例中的故障确定模块403可具体用于：若叶片对应的至少一个限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定叶片对应的齿形带发生故障。
图8为本申请另一实施例提供的一种变桨系统的齿形带故障检测装置的结构示意图。图8与图7的不同之处在于，图8所示的齿形带故障检测装置400还可包括故障时刻计算模块404。
故障时刻计算模块404可用于：根据限位开关的相邻两次异常触发之间的间隔时长的变化，确定限位开关所在的叶片对应的齿形带的故障发生时刻。
或者，故障时刻计算模块404可用于：获取叶轮转速，根据叶轮转速和限位开关的相邻两次异常触发之间的间隔时长，确定限位开关所在的叶片对应的齿形带的故障发生时刻。
图9为本申请又一实施例提供的一种变桨系统的齿形带故障检测装置的结构示意图。图9与图7的不同之处在于，图9所示的齿形带故障检测装置400还可包括第一检测模块405和第二检测模块406。
第一检测模块405可用于若检测到变桨系统已发出变桨抱闸指令，检测编码器是否正常运行。
第二检测模块406可用于在编码器正常运行的情况下，根据电平信号确定限位开关是否触发。
上述实施例中的故障确定模块403还可用于在限位开关触发后，若编码器记录的叶片角度超出触发感测角度范围的上限值，确定叶片对应的齿形带发生故障。
上述实施例中的限位开关包括91°限位开关、87°限位开关和5°限位开关中的至少一个。
上述实施例中的变桨系统的齿形带故障检测装置400可集成设置在风力发电机组的变桨控制器中或者主控制器中。
图10为本申请实施例中一种变桨系统的齿形带故障检测设备的结构示意图。如图10所示，齿形带故障检测设备500包括存储器501、处理器502及存储在存储器501上并可在处理器502上运行的计算机程序。
在一个示例中，上述处理器502可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器501可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器501可包括HDD、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器501可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器501可在终端热点开启齿形带故障检测设备500的内部或外部。在特定实施例中，存储器501是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器501包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。
处理器502通过读取存储器501中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的计算机程序，以用于实现上述实施例中的变桨系统的齿形带故障检测方法。
在一个示例中，齿形带故障检测设备500还可包括通信接口503和总线504。其中，如图10所示，存储器501、处理器502、通信接口503通过总线504连接并完成相互间的通信。
通信接口503，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。也可通过通信接口503接入输入设备和/或输出设备。
总线504包括硬件、软件或两者，将齿形带故障检测设备500的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线504可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线504可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。
本申请一实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可实现上述实施例中的变桨系统的齿形带故障检测方法。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例、设备实施例和计算机可读存储介质实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本申请的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。
Claims (10)
1.一种变桨系统的齿形带故障检测方法，其特征在于，包括：
监测每个叶片对应的限位开关的电平信号与每个叶片对应的编码器记录的叶片角度；
根据所述叶片对应的所述限位开关的所述电平信号和所述叶片的所述叶片角度，确定所述叶片对应的所述限位开关在预设时长内发生异常触发的次数，所述异常触发用于表征所述叶片的所述叶片角度在所述限位开关的触发感测角度范围之外时，所述限位开关发生的触发；
若所述叶片对应的所述限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定所述叶片对应的齿形带发生故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述叶片对应的所述限位开关的所述电平信号和所述叶片的所述叶片角度，确定所述叶片对应的所述限位开关在预设时长内发生异常触发的次数，包括：
在任意两个所述叶片的所述叶片角度的差值未超出预设角度差值阈值范围的情况下，若所述叶片对应的所述限位开关的电平信号指示所述限位开关被触发时所述叶片的所述叶片角度大于所述限位开关的触发感测角度范围，确定所述限位开关发生异常触发；或者，在任意两个所述叶片的所述叶片角度的差值超出预设角度差值阈值范围的情况下，若所述叶片对应的所述限位开关的电平信号指示所述限位开关被触发时，所述叶片的所述叶片角度未处于所述限位开关的触发感测角度范围，确定所述限位开关发生异常触发；
统计在所述预设时长内所述限位开关发生异常触发的次数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设次数阈值大于等于2；
所述若所述叶片对应的所述限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定所述叶片对应的齿形带发生故障，包括：
若所述叶片对应的所述限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，且按照时间顺序，相邻两次异常触发之间的间隔时长逐渐增大，确定所述叶片对应的齿形带发生故障。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定所述叶片对应的齿形带发生故障之后，还包括：
根据所述限位开关的相邻两次异常触发之间的间隔时长的变化，确定所述限位开关所在的所述叶片对应的齿形带的故障发生时刻；
或者，
获取叶轮转速，根据所述叶轮转速和所述限位开关的相邻两次异常触发之间的间隔时长，确定所述限位开关所在的所述叶片对应的齿形带的故障发生时刻。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述叶片对应两个以上的所述限位开关；
所述若所述叶片对应的所述限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定所述叶片对应的齿形带发生故障，包括：
若所述叶片对应的至少一个所述限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定所述叶片对应的齿形带发生故障。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
若检测到所述变桨系统已发出变桨抱闸指令，检测所述编码器是否正常运行；
在所述编码器正常运行的情况下，根据所述电平信号确定所述限位开关是否触发；
在所述限位开关触发后，若所述编码器记录的所述叶片角度超出所述触发感测角度范围的上限值，确定所述叶片对应的齿形带发生故障。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述限位开关包括91°限位开关、87°限位开关和5°限位开关中的至少一个。
8.一种变桨系统的齿形带故障检测装置，其特征在于，包括：
监测模块，用于监测每个叶片对应的限位开关的电平信号与每个叶片对应的编码器记录的叶片角度；
触发次数确定模块，用于根据所述叶片对应的所述限位开关的所述电平信号和所述叶片的所述叶片角度，确定所述叶片对应的所述限位开关在预设时长内发生异常触发的次数，所述异常触发用于表征所述叶片的所述叶片角度在所述限位开关的触发感测角度范围之外时，所述限位开关发生的触发；
故障确定模块，用于若所述叶片对应的所述限位开关在预设时长内异常触发的次数大于预设次数阈值，确定所述叶片对应的齿形带发生故障。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述变桨系统的齿形带故障检测装置集成设置风力发电机组的变桨控制器中或者主控制器中。
10.一种变桨系统的齿形带故障检测设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的变桨系统的齿形带故障检测方法。
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