1-何玉灵-大型海陆风机关键部件安全监测与故障预警控制.pdf

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1、技术领域：风力发电/设备状态监测交叉技术领域项目来源：2项国家自然科学基金+3项河北省自然科学基金汇 报 人：何玉灵(第一完成人)大型海陆风机关键部件完成单位：华北电力大学 河北振创电子科技有限公司 中国地震局工程力学研究所 2在能源结构升级转型的重大背景下，可靠稳定的风电输出是建设绿色中国，实现碳中和目标的重要保障。海陆风机数量众多、维修不便，一旦部件失效损失巨大。实时精准的部件安全监测与故障预警控制是保障风机安全稳定运行、杜绝重大事故发生的最佳手段，但也面临巨大挑战。陆上装机全球第一海上装机增量占全球八成问题一：众多风机服役工况存在差异，常用的固定监测阈值判定方法对于不同服役环境、不同机型

2、、不同服役年限的风机适配性差，容易造成误报或漏报。3根源：缺少部件状态预警阈值动态界定的科学方法。沙漠海洋山地轻磨损深腐蚀无损伤问题二：海量采集数据的冗余信息多、有用数据少，核心故障信息常被杂散信号淹没而难以快速高效提取，造成故障识别滞后。4瓶颈：微弱特征增强检测+有用数据快速定位处理。历史数据查看详情查看详情查看详情查看详情查看详情查看详情查看详情查看详情查看详情查看详情查看详情？问题三：大量部件需全天候监测，分析诊断工作量大，“制度性”周期采样和“事后性”分析无法满足需求。5关键：缺乏支撑部件故障自主分析及预警的智能装备系统。螺栓监测叶片监测传动链监测塔筒与基础监测螺栓监测机舱控制柜发电机

3、轮毂Y齿轮箱SCADA塔底控制柜变频控制配电SCADA定子电缆转子电缆转速编码器400V690V变桨通信变桨供电 技术思路6项目项目的落的落脚点脚点实现首创了融合振动疲劳和机械损伤的动态阈值预警方法发明专利专利“风电塔筒法兰盘安全监测方法、装置和设备”、“风机偏航卡钳报警方法及系统”等9项学术论文SCI/EI检索论文16篇创新输出中国电机工程学会“海上风力发电机组支撑结构安全监测技术导则（T/CSEE 0189-2021）”标准7针对：固定预警阈值在环境差异、机型差异、服役时间差异下无法统一适用造成的误报问题。性质：理论创新沙漠海洋山地1.1 创建了考虑风速实际时空分布特性的气动不对称分析模型

4、创新点1首创了融合振动疲劳和机械损伤的动态阈值预警方法8剪切塔影效应不对称分析模型考虑实际时空特性等效风速模型气动不对称分析模型3P6P9P工况平均风速模型平均风速模型不对称分析模型不对称分析模型正常f1f1,f13kP绕组不对称f1,K1f1（K1奇数）f1,K1f1,f13kP,K1f13kP叶轮不平衡f1,f1Pf1,f1P,f13kP,f1(3k1)P复合故障f1,K1f1,f1P,K1f1Pf1,K1f1,f1P,K1f1Pf13kP,K1f13kPf1(3k1)P,1f1(3k1)P对机械转矩的影响对输出电流的影响对输出响应特性分析更加全面合理。1.2 建立了接触部件一、二次强迫振

5、动耦合解析模型9Stator coreMass blockElastic stickXYZRot ZFr(t)x(t)Fr(t)x(t)MK:by bar elasticityD:bytie liney1(t)M2铁芯基础y1(t)y0(t)M1f(t)i1基础铁芯绕组铁芯绕组f(t)i2f(t)i2f(t)i1M2M1K1D1K2D2K1D1K2D2y0(t)AB余弦定理余弦定理计算夹角计算夹角目标目标夹角夹角CB余弦定理余弦定理计算夹角计算夹角目标目标夹角夹角AC=BBarcos(A/2B)余弦定理余弦定理计算夹角计算夹角目标夹角目标夹角AC80%。创新点1首创了融合振动疲劳和机械损伤的动

6、态阈值预警方法突破了海量数据核心故障信息提取困难、故障识别滞后的技术瓶颈11发明专利专利“风力发电塔连接件松动程度检测方法和检测装置”、“一种二级行星二级平行轴齿轮箱故障检测方法”等6项学术论文SCI/EI检索论文11篇创新输出特征增强检测及智能模式识别算法植入商业化监测系统针对：风机部件海量监测数据冗余信息过多、故障特征信息不易提取导致的识别滞后问题。12345671.叶片2.变桨法兰3.风机主轴承4.齿轮箱5.发电机6.偏航系统7.塔筒及基础性质：技术攻关突破海量数据核心信息提取困难、故障识别滞后瓶颈2.1 提出了多种部件早期故障和复合故障的智能识别算法12创新点2010002000300