CN113916528A - 一种风力发电机组联轴器运行状态的判断方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机组联轴器运行状态的判断方法及系统。方法包括：采集风轮的实时转速，建立风轮转速数据库；采集发电机的实时转速，建立发电机转速数据库；对收集到的风轮转速和发电机转速分别求平均值；计算联轴器的输入端转速＝风轮转速*齿轮箱速比；比较发电机的转速与联轴器的输入端转速，将二者之差的绝对值R与设定阈值T进行比较，根据比较结果判定联轴器的运行状态。系统包括：齿轮箱编码器，发电机编码器，控制模块，计算模块和判定模块。本发明在不改变传统打滑检测方案的基础上，通过优化转速数据处理方案，进而消除测量误差，能够准确判断联轴器的运行状态，预防联轴器持续打滑而损坏。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电机组联轴器运行状态的判断方法及系统。
背景技术
风力发电机组联轴器(以下简称“联轴器”)是风力发电机组中联结齿轮箱和发电机的重要传动件。联轴器的主要任务是传递增速机转矩，补偿增速机与发电机两侧的平行偏差和角度误差，同时具备有一定的刚度和阻尼以减少振动传递。此外，在风力发电机受外界突变载荷冲击，超过联轴器设计打滑力矩时，为防止传动链上的增速机、发电机过载而意外损坏，联轴器具有打滑保护功能。
目前的技术方案，虽然能够判断联轴器是否发生了打滑，但存在以下两个问题，一是无法量化打滑角度的技术缺陷；二是由于主轴转速较低，一般选用的测速装置的分辨率较低，而发电机转速较高，测速装置的分辨率较高，二者分辨率不同，导致转速直接相比较时存在较大的误差，为了防止误判断，一般判断联轴器是否打滑的转速差阈值会设定的比较大，当风力发电机组转速差达到设定阈值而报警时，联轴器一般都已因持续打滑而损坏，无法通过转速差精准判断联轴器是否发生了打滑，更无法对早期的打滑进行准确判断和预警。
专利《风力发电机组联轴器打滑预警装置、风力发电机及预警方法(CN201910517091.9)》和《风力发电机组联轴器打滑故障检测装置及方法(CN201510913824.2)》均是通过在联轴器两端增加转速齿盘，然后对这两个转速齿盘和转速角进行测量比较，此方法虽然能够准确判断联轴器是否打滑，但需要对现有联轴器进行改造，增加两端的转速齿盘，增加联轴器的成本，费事费力，不具有可操作性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种风力发电机组联轴器运行状态的判断方法及系统，能够准确判断联轴器的运行状态，预防联轴器持续打滑而损坏。
第一方面，本发明实施例提供了一种风力发电机组联轴器运行状态的判断方法，其中，包括：
采集风轮的实时转速，建立风轮转速数据库。
采集发电机的实时转速，建立发电机转速数据库。
对收集到的风轮转速和发电机转速分别求平均值。
计算联轴器的输入端转速，其中，输入端转速＝风轮转速*齿轮箱速比。
比较发电机的转速与联轴器的输入端转速，将二者之差的绝对值R与设定阈值T进行比较，根据比较结果判定联轴器的运行状态。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述采集发电机的实时转速，建立发电机转速数据库包括：
采集发电机的实时转速信号。
将采集到的发电机实时转速信号转换为可读发电机转速信号。
根据可读发电机转速信号建立发电机转速数据库。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述比较发电机的转速与联轴器的输入端转速，将二者之差的绝对值R与设定阈值T进行比较，根据比较结果判定联轴器的运行状态包括：
计算发电机每秒平均转速与联轴器输入端每秒平均转速差的绝对值R。
若转速差绝对值R大于第一设定阈值T1，则判定联轴器发生了小角度打滑。
若转速差绝对值R大于第二设定阈值T2，则判定联轴器发生了连续性打滑而损坏。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括当转速差绝对值R大于第一设定阈值T1时，发出告警信息，提示运维人员进行检修，并进入脱载停机程序，防止联轴器持续打滑。
第二方面，本发明实施例还提供了一种风力发电机组联轴器运行状态的判断系统，其中，包括：
齿轮箱编码器，用于采集风轮的实时转速，传输至控制模块。
发电机编码器，用于采集发电机的实时转速，传输至控制模块。
控制模块，用于根据采集到的风轮实时转速和发电机实时转速，建立风轮转速数据库，建立发电机转速数据库。
计算模块，用于计算联轴器的输入端转速，其中，输入端转速＝风轮转速*齿轮箱速比。
判定模块，用于比较发电机的转速与联轴器的输入端转速，将二者之差的绝对值R与设定阈值T进行比较，根据比较结果判定联轴器的运行状态。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括脉冲转换模块，用于将采集到的发电机实时转速信号转换为可读发电机转速信号，并将可读发电机转速信号传输至所述控制模块。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述判断模块包括：
做差单元，用于计算发电机每秒平均转速与联轴器输入端每秒平均转速差的绝对值R。
第一判断单元，用于当转速差绝对值R大于第一设定阈值T1时，判定联轴器发生了小角度打滑。
第二判断单元，用于当转速差绝对值R大于第二设定阈值T2时，判定联轴器发生了连续性打滑而损坏。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括警报模块，用于当转速差绝对值R大于第一设定阈值T1时，发出告警信息，提示运维人员进行检修，并进入脱载停机程序，防止联轴器持续打滑。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前所述的风力发电机组联轴器运行状态的判断方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的风力发电机组联轴器运行状态的判断方法。
本发明实施例的有益效果是：
本发明在不改变传统打滑检测方案的基础上，通过优化转速数据处理方案，进而消除测量误差，能够准确判断联轴器的运行状态，预防联轴器持续打滑而损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明风力发电机组联轴器运行状态的判断方法的流程图；
图2为本发明风力发电机组联轴器运行状态的判断方法的完整流程图；
图3为本发明风力发电机组联轴器连接结构示意图。
图中：1-风轮；2-齿轮箱；3-齿轮箱编码器；4-联轴器；5-发电机；6-发电机编码器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
本发明中联轴器4的连接结构如图3所示，联轴器4的两侧分别连接齿轮箱2和发电机5，风轮1连接到齿轮箱2，齿轮箱2连接有齿轮箱编码器3，发电机5连接有发电机编码器6。
请参照图1至图2，本发明的第一个实施例提供一种风力发电机组联轴器运行状态的判断方法，其中，包括：
采集风轮1的实时转速，建立风轮转速数据库。
采集发电机5的实时转速，建立发电机转速数据库。
对收集到的风轮转速和发电机转速分别求平均值。
计算联轴器4的输入端转速，其中，输入端转速＝风轮转速*齿轮箱速比。
比较发电机5的转速与联轴器4的输入端转速，将二者之差的绝对值R与设定阈值T进行比较，根据比较结果判定联轴器4的运行状态。
其中，所述采集发电机5的实时转速，建立发电机转速数据库包括：
采集发电机5的实时转速信号。
将采集到的发电机实时转速信号转换为可读发电机转速信号。
根据可读发电机转速信号建立发电机转速数据库。
其中，所述比较发电机5的转速与联轴器4的输入端转速，将二者之差的绝对值R与设定阈值T进行比较，根据比较结果判定联轴器4的运行状态包括：
计算发电机每秒平均转速与联轴器4输入端每秒平均转速差的绝对值R。
若转速差绝对值R大于第一设定阈值T1，则判定联轴器4发生了小角度打滑。
若转速差绝对值R大于第二设定阈值T2，则判定联轴器4发生了连续性打滑而损坏。
其中，还包括当转速差绝对值R大于第一设定阈值T1时，发出告警信息，提示运维人员进行检修，并进入脱载停机程序，防止联轴器持续打滑。
本发明的第二个实施例提供一种风力发电机组联轴器运行状态的判断系统，其中，包括：
齿轮箱编码器3，用于采集风轮1的实时转速，传输至控制模块。
发电机编码器6，用于采集发电机5的实时转速，传输至控制模块。
控制模块，用于根据采集到的风轮实时转速和发电机实时转速，建立风轮转速数据库，建立发电机转速数据库。
计算模块，用于计算联轴器4的输入端转速，其中，输入端转速＝风轮转速*齿轮箱速比。
判定模块，用于比较发电机5的转速与联轴器4的输入端转速，将二者之差的绝对值R与设定阈值T进行比较，根据比较结果判定联轴器4的运行状态。
其中，还包括脉冲转换模块，用于将采集到的发电机实时转速信号转换为可读发电机转速信号，并将可读发电机转速信号传输至所述控制模块。
其中，所述判断模块包括：
做差单元，用于计算发电机每秒平均转速与联轴器4输入端每秒平均转速差的绝对值R，消除由于两个编码器分辨率不同带来的采集误差，提高判断的准确率。
第一判断单元，用于当转速差绝对值R大于第一设定阈值T1时，判定联轴器4发生了小角度打滑。
第二判断单元，用于当转速差绝对值R大于第二设定阈值T2时，判定联轴器4发生了连续性打滑而损坏。
其中，还包括警报模块，用于当转速差绝对值R大于第一设定阈值T1时，发出告警信息，提示运维人员进行检修，并进入脱载停机程序，防止联轴器持续打滑。
本发明的第三个实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前所述的风力发电机组联轴器运行状态的判断方法。
本发明的第四个实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的风力发电机组联轴器运行状态的判断方法。
本发明实施例旨在保护一种风力发电机组联轴器运行状态的判断方法及系统，具备如下效果：
本发明在不改变现有打滑检测系统的基础上，提出了一种预防风电联轴器持续打滑的检测方法，不需要额外增加测速装置，即可对联轴器是否打滑进行准确判断和预警，防止联轴器因持续打滑而损坏，且能根据计算结果，粗略推断联轴器的打滑角度，进一步判断联轴器磨损状态(小角度打滑或者连续打滑)。
本发明实施例所提供的风力发电机组联轴器运行状态的判断方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述风力发电机组联轴器运行状态的判断方法，从而能够准确判断联轴器的运行状态，预防联轴器持续打滑而损坏。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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)
1.一种风力发电机组联轴器运行状态的判断方法，其特征在于，包括：
采集风轮(1)的实时转速，建立风轮转速数据库；
采集发电机(5)的实时转速，建立发电机转速数据库；
对收集到的风轮转速和发电机转速分别求平均值；
计算联轴器(4)的输入端转速，其中，输入端转速＝风轮转速*齿轮箱速比；
比较发电机(5)的转速与联轴器(4)的输入端转速，将二者之差的绝对值R与设定阈值T进行比较，根据比较结果判定联轴器(4)的运行状态。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组联轴器运行状态的判断方法，其特征在于，所述采集发电机(5)的实时转速，建立发电机转速数据库包括：
采集发电机(5)的实时转速信号；
将采集到的发电机实时转速信号转换为可读发电机转速信号；
根据可读发电机转速信号建立发电机转速数据库。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组联轴器运行状态的判断方法，其特征在于，所述比较发电机(5)的转速与联轴器(4)的输入端转速，将二者之差的绝对值R与设定阈值T进行比较，根据比较结果判定联轴器(4)的运行状态包括：
计算发电机每秒平均转速与联轴器(4)输入端每秒平均转速差的绝对值R；
若转速差绝对值R大于第一设定阈值T1，则判定联轴器(4)发生了小角度打滑；
若转速差绝对值R大于第二设定阈值T2，则判定联轴器(4)发生了连续性打滑而损坏。
4.根据权利要求3所述的风力发电机组联轴器运行状态的判断方法，其特征在于，
还包括当转速差绝对值R大于第一设定阈值T1时，发出告警信息，提示运维人员进行检修，并进入脱载停机程序，防止联轴器持续打滑。
5.一种风力发电机组联轴器运行状态的判断系统，其特征在于，包括：
齿轮箱编码器(3)，用于采集风轮(1)的实时转速，传输至控制模块；
发电机编码器(6)，用于采集发电机(5)的实时转速，传输至控制模块；
控制模块，用于根据采集到的风轮实时转速和发电机实时转速，建立风轮转速数据库，建立发电机转速数据库；
计算模块，用于计算联轴器(4)的输入端转速，其中，输入端转速＝风轮转速*齿轮箱速比；
判定模块，用于比较发电机(5)的转速与联轴器(4)的输入端转速，将二者之差的绝对值R与设定阈值T进行比较，根据比较结果判定联轴器(4)的运行状态。
6.根据权利要求5所述的风力发电机组联轴器运行状态的判断系统，其特征在于，
还包括脉冲转换模块，用于将采集到的发电机实时转速信号转换为可读发电机转速信号，并将可读发电机转速信号传输至所述控制模块。
7.根据权利要求5所述的风力发电机组联轴器运行状态的判断系统，其特征在于，所述判断模块包括：
做差单元，用于计算发电机每秒平均转速与联轴器(4)输入端每秒平均转速差的绝对值R；
第一判断单元，用于当转速差绝对值R大于第一设定阈值T1时，判定联轴器(4)发生了小角度打滑；
第二判断单元，用于当转速差绝对值R大于第二设定阈值T2时，判定联轴器(4)发生了连续性打滑而损坏。
8.根据权利要求7所述的风力发电机组联轴器运行状态的判断系统，其特征在于，
还包括警报模块，用于当转速差绝对值R大于第一设定阈值T1时，发出告警信息，提示运维人员进行检修，并进入脱载停机程序，防止联轴器持续打滑。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4中任一项所述的风力发电机组联轴器运行状态的判断方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的风力发电机组联轴器运行状态的判断方法。
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| CN202111069232.9A CN113916528A (zh) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | 一种风力发电机组联轴器运行状态的判断方法及系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024079932A1 (ja) * | 2022-10-12 | 2024-04-18 | 三菱重工機械システム株式会社 | 搬送装置、検出装置および位相ずれの判定方法 |
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2021
- 2021-09-13 CN CN202111069232.9A patent/CN113916528A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024079932A1 (ja) * | 2022-10-12 | 2024-04-18 | 三菱重工機械システム株式会社 | 搬送装置、検出装置および位相ずれの判定方法 |
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