一种风机塔筒的固有频率的测量方法及相关组件与流程

本发明涉及风力发电，特别是涉及一种风机塔筒的固有频率的测量方法及相关组件。

背景技术：

1、风能具有可再生、无污染、广分布、低成本等突出优势，近年来，风力发电在各国得到了持续关注和重点发展。常见的风机以塔筒为主要支撑部件，塔筒支撑着叶片、发电机、逆变器及机舱内所有设备的正常运行，当风带动叶片转动，使得叶片的转速达到一定条件后，发电机开始工作，当发电机的输出电压符合风机的并网条件，即发电机的转速达到风机并网所需的额定转速后，逆变器执行并网操作。塔筒一旦发生问题，将严重影响风机正常运行，造成安全、经济等方面的损失。由于在塔筒出现裂纹、螺栓松动等问题时，塔筒的固有频率会发生变化，因此可以通过测量塔筒的固有频率来监测塔筒的运行状态，及时进行检修，避免由裂纹、螺栓松动等问题引起的塔筒严重开裂甚至倒塔等问题的发生。

2、对于风机塔筒的固有频率，一般采用自谱衰减法进行测量：当风机停止运行后，塔筒做自由衰减振动，以风机停止运行的时间为起点，通过数据采集装置采集衰减振动过程中的振动信号，例如振动加速度，根据振动信号生成衰减振动的时域波形，对时域波形图做fft(fast four ier transform，傅里叶变换)得到频谱图，将所得频谱图的最大峰值位置对应的数据作为塔筒的固有频率。现有技术中，以控制风机停止运行的停机指令下发的时间为风机停止运行的时间，但从停机指令下发到风机实际停止运行之间存在时间差异，即停机指令下发后，风机仍会正常工作一段时间，导致衰减振动的起始位置的选取不够准确，使得测量结果出现偏差，进而造成监测的固有频率不准确的情况出现。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种风机塔筒的固有频率的测量方法及相关组件，有效减小对固有频率测量过程中的偏差，提高测量结果的准确率。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种风机塔筒的固有频率的测量方法，包括：

3、当接收到停机指令时，判断风机的发电机的转速是否小于所述风机并网所需的额定转速；

4、若是，则判定所述风机处于停止运行状态，获取所述风机的塔筒的振动信号作为实际振动信号；

5、对所述实际振动信号进行傅里叶变换，得到所述塔筒的固有频率。

6、优选地，获取所述风机的塔筒的振动信号作为实际振动信号，包括：

7、当预设连续时间范围内的每一时间点均有振动信号存在时，获取所述预设连续时间范围内的全部的振动信号；

8、将获取到的振动信号作为所述实际振动信号。

9、优选地，当预设连续时间范围内的每一时间点均有振动信号存在时，获取所述预设连续时间范围内的全部的振动信号，包括：

10、当连续n个时间点上均有振动信号存在时，获取第x个时间点到第n-y个时间点之间的全部的振动信号，其中x在第n-y个时间点之前，且x和y均小于n。

11、优选地，对所述实际振动信号进行傅里叶变换，得到所述塔筒的固有频率，包括：

12、根据所述实际振动信号得到时域波形；

13、对所述时域波形进行傅里叶变换，得到频谱图；

14、根据所述频谱图中的最大峰值位置得到所述塔筒的固有频率。

15、优选地，在得到所述塔筒的固有频率之后，还包括：

16、判断所述固有频率是否在预设的固有频率阈值范围内；

17、若不在，则判定所述固有频率存在异常。

18、优选地，判断所述固有频率是否在预设的固有频率阈值范围内，包括：

19、根据预设的滑动宽度和预设的滑动步长，将所述固有频率录入预设的滑动窗口中；

20、判断所述滑动窗口内的不在预设的固有频率阈值范围内的固有频率的数量与所述滑动窗口内的固有频率的总数量的比值是否小于预设的超限比例；

21、若是，则判定所述固有频率在预设的固有频率阈值范围内；

22、若否，则判定所述固有频率不在预设的固有频率阈值范围内。

23、优选地，所述固有频率阈值范围为根据所述塔筒的性能参数计算得到的模拟固有频率的范围。

24、本发明还提供一种风机，包括塔筒，还包括：

25、转速判断模块，用于当接收到停机指令时，判断风机的发电机的转速是否小于所述风机并网所需的额定转速；

26、振动信号获取模块，用于当风机的发电机的转速小于所述风机并网所需的额定转速，则判定所述风机处于停止运行状态，获取所述风机的塔筒的振动信号作为实际振动信号；

27、固有频率获取模块，用于对所述实际振动信号进行傅里叶变换，得到所述塔筒的固有频率。

28、本发明还提供一种风机塔筒的固有频率的测量装置，包括塔筒，还包括：

29、存储器，用于存储计算机程序；

30、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述的风机塔筒的固有频率的测量方法的步骤。

31、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述目标计算机可读存储介质上储存有计算机程序，所述目标计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的风机塔筒的固有频率的测量方法的步骤。

32、本发明提供的一种风机塔筒的固有频率的测量方法及相关组件，在接收到停机指令后，当风机的发电机的转速小于所述风机并网所需的额定转速，意味着发电机已经响应停机指令、逐渐停止发电，相应的，风机也响应停机指令、进入处于停止运行状态，塔筒开始进行自由衰减振动，以停机指令和风机的发电机的转速作为判断所述风机是否处于停止运行状态的标准，对衰减振动的起始位置的选取更加精准，再通过自谱衰减法计算得到风机塔筒的固有频率，有效减小对固有频率测量过程中的偏差，提高测量结果的准确率。

技术特征：

1.一种风机塔筒的固有频率的测量方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的风机塔筒的固有频率的测量方法，其特征在于，获取所述风机的塔筒的振动信号作为实际振动信号，包括：

3.如权利要求2所述的风机塔筒的固有频率的测量方法，其特征在于，当预设连续时间范围内的每一时间点均有振动信号存在时，获取所述预设连续时间范围内的全部的振动信号，包括：

4.如权利要求1所述的风机塔筒的固有频率的测量方法，其特征在于，对所述实际振动信号进行傅里叶变换，得到所述塔筒的固有频率，包括：

5.如权利要求1至4任一项所述的风机塔筒的固有频率的测量方法，其特征在于，在得到所述塔筒的固有频率之后，还包括：

6.如权利要求5所述的风机塔筒的固有频率的测量方法，其特征在于，判断所述固有频率是否在预设的固有频率阈值范围内，包括：

7.如权利要求5所述的风机塔筒的固有频率的测量方法，其特征在于，所述固有频率阈值范围为根据所述塔筒的性能参数计算得到的模拟固有频率的范围。

8.一种风机，其特征在于，包括塔筒，还包括：

9.一种风机塔筒的固有频率的测量装置，其特征在于，包括塔筒，还包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述目标计算机可读存储介质上储存有计算机程序，所述目标计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的风机塔筒的固有频率的测量方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种风机塔筒的固有频率的测量方法及相关组件，涉及风力发电技术领域，在接收到停机指令后，当风机的发电机的转速小于所述风机并网所需的额定转速，意味着发电机已经响应停机指令、逐渐停止发电，相应的，风机也响应停机指令、进入处于停止运行状态，塔筒开始进行自由衰减振动，以停机指令和风机的发电机的转速作为判断所述风机是否处于停止运行状态的标准，对衰减振动的起始位置的选取更加精准，再通过自谱衰减法计算得到风机塔筒的固有频率，有效减小对固有频率测量过程中的偏差，提高测量结果的准确率。

技术研发人员：夏召顺,刘伟江,柴问奇,郭鹏飞,陈炜镒
受保护的技术使用者：浙江运达风电股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12