一种风电机组在线振动监测特征值评估系统的制作方法

    专利查询2025-06-10  51


    本发明涉及电数字数据处理领域,具体涉及一种风电机组在线振动监测特征值评估系统。


    背景技术:

    1、风电机组是一种利用风能来生成电力的设备,能够提供大量的清洁能源,但风电机组常年暴露在室外场景,容易收到损坏,对发电效率产生影响,因此,需要对风电机组进行监测以便及时进行维护,风电机组在工作过程中会产生振动,通过对振动信息进行分析能够达到监测效果,如何获取振动信息并分析得到准确的评估结果是当前需要解决的问题。

    2、背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。

    3、现在已经开发出了很多风电机组评估系统,经过大量的检索与参考,发现现有的评估系统有如公开号为cn116467867a所公开的系统,这些系统方法一般包括:对交互风电机组的历史运行信息执行数据清洗,得到数据清洗结果,读取风电机组的状态评价指标,构建状态评价指标集合并进行指标分类,获得指标分类结果,对风电机组进行数据交互,采集获得状态评价指标集合对应的指标数据后进行可信评价,设置指标数据的可信系数并对指标数据进行数据整合计算,分别依据指标分类结果和数据清洗结果进行分类劣化度计算后再进行综合劣化度计算,通过综合劣化度计算结果生成风电机组的健康状态评估结果。但该系统并不能做到实时监测评估,缺乏时效性,导致不能及时地对风电机组进行维护。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于,针对所存在的不足,提出了一种风电机组在线振动监测特征值评估系统。

    2、本发明采用如下技术方案:

    3、一种风电机组在线振动监测特征值评估系统,包括声波采集模块、振动提取模块、特征分析模块和评估反馈模块;

    4、所述声波采集模块用于采集风电机组产生的声波数据,所述振动提取模块用于从声波数据中提取出振动信息,所述特征分析模块对振动信息进行分析得到特征信息,所述评估反馈模块用于对特征信息进行评估并反馈报告信息;

    5、所述声波采集模块包括多个采集器件,每个采集器件包括元件固定单元、声波传感器单元和数据传输单元,所述元件固定单元用于将采集器件固定在风电机组上,所述声波传感器单元用于检测声波数据,所述数据传输单元用于将检测到的声波数据传输至振动提取模块;

    6、所述振动提取模块包括滤波分解单元、基础特征存储单元、历史信息存储单元和对比提取单元,所述滤波分解单元用于对声波数据进行滤波并分解成多个波形数据,所述基础特征存储单元用于保存基础频率信息,所述历史信息存储单元用于记录波形数据的频率信息,所述对比提取单元用于对频率信息进行分析并提取波形数据;

    7、所述特征分析模块包括振动转换单元和振动分析单元,所述振动转换单元用于将波形数据转换为振动数据,所述振动分析单元用于对振动数据进行分析得到叶片、轮毂和轴承的特征信息;

    8、所述评估反馈模块包括评估分级单元和反馈预警单元,所述评估分级单元根据特征信息对风电机组进行分级评估,所述反馈预警单元根据评估结果生成对应的预警报告信息;

    9、进一步的,所述滤波分解单元包括滤波处理器、傅里叶变换处理器和筛选处理器,所述滤波处理器用于对采集的声波数据进行滤波处理去除噪音,所述傅里叶变换处理器通过傅里叶变换公式对滤波后的声波数据进行频域转换得到频域信息,所述筛选处理器从所述频域信息中筛选出幅度信息和频率信息得到波形数据;

    10、进一步的,所述历史信息存储单元包括状态激活处理器和数据存储寄存器,所述状态激活处理器用于检测筛选出的频率和幅度信息的变化状态,当发生变化时,所述状态激活处理器被激活,获取新的频率和幅度信息以及对应的时间信息发送给所述数据存储寄存器,所述数据存储寄存器用于保存频率、幅度和时间信息,所述数据存储寄存器以时间信息为识别对象创建一个存储区域,每个存储区域中保存对应时间信息下的频率和幅度信息;

    11、进一步的,所述对比提取单元包括时间对比处理器和频率对比处理器,所述时间对比处理器将相邻两个时间信息下的频率信息和幅度信息进行对比筛选出目标信息,所述频率频率对比处理器将目标信息与基础特征存储单元中的信息进行对比提取出三个波形数据;

    12、所述时间对比处理器根据下式计算出两组频率和幅度信息的同源指数p:

    13、

    14、其中,ω1和a1表示前一个时间信息中的一组频率和幅度,ω2和a2表示后一个时间信息中的一组频率和幅度;

    15、进一步的,所述振动分析单元包括窗口处理器和单项分析处理器,所述窗口处理器用于管理窗口时间并将窗口时间内的数据发送给所述单项分析处理器,所述单项分析处理器对叶片、轮毂和轴承的振动数据进行独立分析处理;

    16、所述窗口处理器基于当前时间设置一个窗口时间,统计出窗口时间内的振动数据组数n,并计算出每组振动数据的持续时间t(i);

    17、所述单项分析处理器根据下式计算出每个振动项的异常指数q:

    18、

    19、其中,f0为基准频率,az0为基准振幅,λ为应变系数,t为窗口时间长度。

    20、本发明所取得的有益效果是:

    21、本系统通过采集声波的形式来获取数据,是一种非侵入式的采集方式,对风电机组的工作不产生干扰,采集数据的过程实时进行,使得后续的分析结果具有较高的时效性,能够基于评估结果进行及时的设备维护,通过将采集的声波数据处理后转换成振动数据,基于振动数据中频率和振幅的变化关系进行分析,能够准确地发现设备中出现的异常问题。

    22、为使能更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,然而所提供的附图仅用于提供参考与说明,并非用来对本发明加以限制。



    技术特征:

    1.一种风电机组在线振动监测特征值评估系统,其特征在于,包括声波采集模块、振动提取模块、特征分析模块和评估反馈模块;

    2.如权利要求1所述的一种风电机组在线振动监测特征值评估系统,其特征在于,所述滤波分解单元包括滤波处理器、傅里叶变换处理器和筛选处理器,所述滤波处理器用于对采集的声波数据进行滤波处理去除噪音,所述傅里叶变换处理器通过傅里叶变换公式对滤波后的声波数据进行频域转换得到频域信息,所述筛选处理器从所述频域信息中筛选出幅度信息和频率信息得到波形数据。

    3.如权利要求2所述的一种风电机组在线振动监测特征值评估系统,其特征在于,所述历史信息存储单元包括状态激活处理器和数据存储寄存器,所述状态激活处理器用于检测筛选出的频率和幅度信息的变化状态,当发生变化时,所述状态激活处理器被激活,获取新的频率和幅度信息以及对应的时间信息发送给所述数据存储寄存器,所述数据存储寄存器用于保存频率、幅度和时间信息,所述数据存储寄存器以时间信息为识别对象创建一个存储区域,每个存储区域中保存对应时间信息下的频率和幅度信息。

    4.如权利要求3所述的一种风电机组在线振动监测特征值评估系统,其特征在于,所述对比提取单元包括时间对比处理器和频率对比处理器,所述时间对比处理器将相邻两个时间信息下的频率信息和幅度信息进行对比筛选出目标信息,所述频率频率对比处理器将目标信息与基础特征存储单元中的信息进行对比提取出三个波形数据;

    5.如权利要求4所述的一种风电机组在线振动监测特征值评估系统,其特征在于,所述振动分析单元包括窗口处理器和单项分析处理器,所述窗口处理器用于管理窗口时间并将窗口时间内的数据发送给所述单项分析处理器,所述单项分析处理器对叶片、轮毂和轴承的振动数据进行独立分析处理;


    技术总结
    本发明提供了一种风电机组在线振动监测特征值评估系统,涉及电数字数据处理领域,包括声波采集模块、振动提取模块、特征分析模块和评估反馈模块,所述声波采集模块用于采集风电机组产生的声波数据,所述振动提取模块用于从声波数据中提取出振动信息,所述特征分析模块对振动信息进行分析得到特征信息,所述评估反馈模块用于对特征信息进行评估并反馈报告信息;本系统通过非侵入式的声波采集模块来采集信息,基于声波信息还原得到风电机组的振动信息,对振动信息进行分析来评估风电机组的使用状态,实现在不干扰风电机组的前提下进行准确监测的效果,及时地对风电机组进行维护。

    技术研发人员:余万金,董德毅,周江宁,徐勇军
    受保护的技术使用者:众芯汉创(北京)科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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