一种永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测系统及方法与流程

本发明属于永磁发电机领域，涉及一种永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测系统及方法。

背景技术：

1、风力发电机所处运行环境恶劣，各系统零部件极易发生故障。且风电场一般处于交通不便的位置，维护及检修都较为困难。对风电机组的状态监测显得尤为重要。对于直驱机组发电机，其转子采样永磁磁钢进行励磁，永磁磁钢采用胶粘或机械式固定于转子磁轭部位。且随着机组容量增大，转子所用永磁磁钢数量也相应增多。在机组运行过程中，发电机转子受温度变化、应力交变、振动等影响，其永磁磁钢可能会出现松动甚至脱落。永磁磁钢松动后，会导致磁场畸变，引发发电机振动增大、效率降低等不良后果。而一旦脱落，永磁磁钢掉入定转子间隙，严重情况下导致发电机下塔，造成重大经济损失。

2、目前，大多数方法采用在设计阶段，通过合理设计固定方式，避免永磁磁钢脱落。对于监测方法，一般仅用于监测永磁磁钢脱落，然后进行预警。此类方法属于事后预警，不能有效降低故障风险。专利cn112651419a采用scada数据和cms数据融合方式，通过数据训练，建立数据异常特征，达到永磁磁钢松动或脱落状态的预警。但此方法基于振动等间接数据进行特征判断，其可靠性有待验证。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测系统及方法，能够快速持续的直接判断出永磁磁钢状态。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测系统，包括位移传感器、键相传感器和键相触发点；

4、转子的外部周面上均布有多个永磁磁钢，位移传感器和键相传感器设置在定子铁芯内壁上，键相触发点设置在转子外壁上。

5、优选的，键相触发点数量为一个。

6、优选的，键相触发点采用铁块。

7、一种基于所述系统的永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测方法，包括以下过程；

8、设永磁磁钢的基准位移最小值合集为ik，位移传感器监测永磁磁钢位移最小值合集为jk，差值合集dk＝ik-jk，k值从1到n，n为永磁磁钢数量；

9、分析差值合集中每个值得大小，若n个差值的标准差小于设定阈值，则不存在故障，若大于设定阈值，则存在永磁磁钢松动。

10、优选的，若永磁磁钢存在松动，提取转子连续旋转m圈的数据，计算得出m个差值合集dknk＝1，2...n；n＝1，2..m，分别计算d1n、d2n...的标准差，若标准差大于阈值tr，则判断对应的永磁磁钢出现松动。

11、进一步，m取20。

12、进一步，tr取0.2。

13、优选的，q取0.3。

14、优选的，永磁磁钢的基准位移最小值通过并网初始运行中，测量永磁磁钢的位移得到。

15、优选的，位移传感器监测永磁磁钢位移过程中，将采集到的数据发送给数据采集处理系统，数据采集处理系统将采集到的数据与基准数据做出比对，若存在永磁磁钢松动，数据采集处理系统对外发出报警。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、本发明采用直接测量方式，每两个相邻永磁磁钢之间存在间隙，此间隙过位移传感器位置时，位移急剧增大。此特征可用于分割每个永磁磁钢的局部数据，通过分割，可获取每个永磁磁钢区域的位移最小值。再永磁磁钢的基准位移最小值合集与监测过程中合集的差值，根据差值的标准差与阈值作对比，从而直接判断磁钢状态。数据分析结果便捷可靠。

技术特征：

1.一种永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测系统，其特征在于，包括位移传感器(4)、键相传感器(5)和键相触发点(7)；

2.根据权利要求1所述的永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测系统，其特征在于，键相触发点(7)数量为一个。

3.根据权利要求1所述的永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测系统，其特征在于，键相触发点(7)采用铁块。

4.一种基于权利要求1-3任意一项所述系统的永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测方法，其特征在于，包括以下过程；

5.根据权利要求4所述的永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测方法，其特征在于，若永磁磁钢(1)存在松动，提取转子(2)连续旋转m圈的数据，计算得出m个差值合集dkn(k＝1，2...n；n＝1，2..m)，分别计算d1n、d2n...的标准差，若标准差大于阈值tr，则判断对应的永磁磁钢(1)出现松动。

6.根据权利要求5所述的永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测方法，其特征在于，m取20。

7.根据权利要求5所述的永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测方法，其特征在于，tr取0.2。

8.根据权利要求4所述的永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测方法，其特征在于，q取0.3。

9.根据权利要求4所述的永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测方法，其特征在于，永磁磁钢(1)的基准位移最小值通过并网初始运行中，测量永磁磁钢(1)的位移得到。

10.根据权利要求4所述的永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测方法，其特征在于，位移传感器(4)监测永磁磁钢(1)位移过程中，将采集到的数据发送给数据采集处理系统(6)，数据采集处理系统(6)将采集到的数据与基准数据做出比对，若存在永磁磁钢(1)松动，数据采集处理系统(6)对外发出报警。

技术总结
本发明公开了一种永磁发电机转子永磁磁钢松动脱落监测系统及方法，转子的外部周面上均布有多个永磁磁钢，位移传感器和键相传感器设置在定子铁芯内壁上，键相触发点设置在转子外壁上。设永磁磁钢的基准位移最小值合集为i<subgt;k</subgt;，位移传感器监测永磁磁钢位移最小值合集为j<subgt;k</subgt;，差值合集d<subgt;k</subgt;＝i<subgt;k</subgt;‑j<subgt;k</subgt;，k值从1到N，N为永磁磁钢数量；分析差值合集中每个值得大小，若N个差值的标准差小于设定阈值，则不存在故障，若大于设定阈值，则存在永磁磁钢松动。能够快速持续的直接判断出永磁磁钢状态。

技术研发人员：马斌,王玉玉,沙德生,张庆,叶林,徐美娇,赵岩,李晓东,程施霖,孙刚,王志勇,提威,朱金彪
受保护的技术使用者：华能阜新风力发电有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14