本发明实施例涉及检测,尤其涉及一种风力发电机组塔筒结构损伤的检测方法和装置。
背景技术:
1、风能作为清洁能源之一,被广泛应用于发电领域。在实际应用中,风力发电机组的工作环境恶劣,风速十分不稳定,暴雨、闪电、冰雪等恶劣天气使得风力发电机组的运行质量受到严格考验。相关研究表明,风力发电机组在交变负载的作用下,风机塔筒法兰结构连接处更易发生损伤。当塔筒法兰结构连接失效,会引起塔筒的变形以及倾斜,当塔筒严重倾斜甚至倒塌时,将会给风力发电场造成巨大损失甚至灾难。
2、因此,针对风力发电机组塔筒损伤,特别是塔筒法兰结构损伤展开健康监测,及时发现风力发电机组塔筒安全隐患,避免事故的发生是非常必要的。
技术实现思路
1、本发明实施例提供一种风力发电机组塔筒结构损伤的检测方法和装置,不仅为风力发电机组塔筒损伤的识别判断提供了一种有效的方法,还实现了利用振动信号对风力发电机组塔筒的健康状态进行监测、避免倒塔等重大安全事故发生的技术效果。
2、本发明实施例提供了一种风力发电机组塔筒结构损伤的检测方法,所述检测方法包括:
3、获取运行中的风力发电机组塔筒的振动信号;
4、对所述振动信号进行自相关处理,得到去除噪声后的目标振动信号;
5、计算所述目标振动信号与预设健康信号之间的斯皮尔曼相关系数;
6、基于所述斯皮尔曼相关系数确定所述风力发电机组塔筒是否出现结构损伤。
7、进一步地,对所述振动信号进行自相关处理,得到去除噪声后的目标振动信号包括:
8、将所述振动信号记录为包含故障特征信号以及噪声信号的时域表达式;
9、利用所述振动信号的时域表达式确定所述振动信号在a和b时刻的自相关函数表达式,其中,a、b均为大于0的自然数;
10、对所述振动信号的自相关函数表达式进行化简,得到所述目标振动信号。
11、进一步地,所述预设健康信号是对采集到的无损伤的所述风力发电机组塔筒的振动信号进行自相关处理后得到的信号。
12、进一步地,计算所述目标振动信号与预设健康信号之间的斯皮尔曼相关系数包括:
13、利用公式计算所述目标振动信号与预设健康信号之间的斯皮尔曼相关系数,其中,rs为所述斯皮尔曼相关系数,hi为所述预设健康信号h(n)中的第i个数据排行,h(n)中有n个数据,di为所述目标振动信号d(n)中的第i个数据排行,d(n)中有n个数据,1≤i≤n,为hi在h(n)中排行的平均位次,为di在d(n)中排行的平均位次。
14、进一步地,基于所述斯皮尔曼相关系数确定所述风力发电机组塔筒是否出现结构损伤包括:
15、判断所述斯皮尔曼相关系数的绝对值是否小于第一系数设定阈值;
16、若是,则所述风力发电机组塔筒存在结构损伤问题。
17、进一步地,将所述振动信号记录为包含故障特征信号以及噪声信号的时域表达式包括:
18、将所述振动信号记录为时域表达式:s(t)=c(t)+n(t),其中,s(t)为所述振动信号,c(t)为故障特征信号,n(t)为噪声信号,t为采样时间。
19、进一步地,利用所述振动信号的时域表达式确定所述振动信号在a和b时刻的自相关函数表达式包括:
20、利用所述振动信号的时域表达式s(t)=c(t)+n(t)确定所述振动信号在a和b时刻的自相关函数表达式为rs(a,b)=rc(a,b)+rn(a,b),其中,rs(a,b)表示信号s(t)在a和b时刻的自相关函数,rc(a,b)为所述故障特征信号在a和b时刻的自相关函数,rn(a,b)为所述噪声信号在a和b时刻的自相关函数。
21、进一步地,对所述振动信号的自相关函数表达式进行化简,得到所述目标振动信号包括:
22、其中,为所述噪声信号的方差;
23、所述目标振动信号为其中,为所述故障特征信号的方差。
24、本发明实施例还提供了一种风力发电机组塔筒结构损伤的检测装置,所述检测装置包括:
25、信号获取单元,用于获取运行中的风力发电机组塔筒的振动信号;
26、信号处理单元,用于对所述振动信号进行自相关处理,得到去除噪声后的目标振动信号;
27、系数计算单元,用于计算所述目标振动信号与预设健康信号之间的斯皮尔曼相关系数;
28、结构损伤确定单元,用于基于所述斯皮尔曼相关系数确定所述风力发电机组塔筒是否出现结构损伤。
29、本发明实施例公开了一种风力发电机组塔筒结构损伤的检测方法和装置,检测方法包括获取运行中的风力发电机组塔筒的振动信号;对振动信号进行自相关处理,得到去除噪声后的目标振动信号;计算目标振动信号与预设健康信号之间的斯皮尔曼相关系数;基于斯皮尔曼相关系数确定风力发电机组塔筒是否出现结构损伤。本申请通过自相关处理结合斯皮尔曼相关系数来判断风力发电机组塔筒是否存在结构损伤,提出了一种根据振动信号对塔筒损伤进行检测的新方法,不仅为风力发电机组塔筒损伤的识别判断提供了一种有效的方法,还实现了利用振动信号对风力发电机组塔筒的健康状态进行监测、避免倒塔等重大安全事故发生的技术效果。
1.一种风力发电机组塔筒结构损伤的检测方法,其特征在于,所述检测方法包括:
2.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒结构损伤的检测方法,其特征在于,对所述振动信号进行自相关处理,得到去除噪声后的目标振动信号包括:
3.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒结构损伤的检测方法,其特征在于,所述预设健康信号是对采集到的无损伤的所述风力发电机组塔筒的振动信号进行自相关处理后得到的信号。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒结构损伤的检测方法,其特征在于,计算所述目标振动信号与预设健康信号之间的斯皮尔曼相关系数包括:
5.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒结构损伤的检测方法,其特征在于,基于所述斯皮尔曼相关系数确定所述风力发电机组塔筒是否出现结构损伤包括:
6.根据权利要求2所述的风力发电机组塔筒结构损伤的检测方法,其特征在于,将所述振动信号记录为包含故障特征信号以及噪声信号的时域表达式包括:
7.根据权利要求6所述的风力发电机组塔筒结构损伤的检测方法,其特征在于,利用所述振动信号的时域表达式确定所述振动信号在a和b时刻的自相关函数表达式包括:
8.根据权利要求7所述的风力发电机组塔筒结构损伤的检测方法,其特征在于,对所述振动信号的自相关函数表达式进行化简,得到所述目标振动信号包括:
9.一种风力发电机组塔筒结构损伤的检测装置,其特征在于,所述检测装置包括: