專利名稱：風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及風力發(fā)電機振動監(jiān)測故障診斷系統(tǒng)，具體適用于對風力發(fā)電機運行時關(guān)鍵部件振動監(jiān)測數(shù)據(jù)頻域圖的誤差處理的風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法及裝置。
背景技術(shù)：
風能是一種干凈可再生能源，是世界各國都在積極發(fā)展的新能源。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，風力發(fā)電技術(shù)逐漸成為研究熱點，得到迅猛發(fā)展。風力發(fā)電所需要的裝置稱為風力發(fā)電機組，它是風電場的關(guān)鍵設(shè)備。大型風力發(fā)電機組通常安裝在偏遠地區(qū)，且高空安裝，這給設(shè)備維護人員的巡檢和管理帶來不便。再由于風力 發(fā)電機組的傳動結(jié)構(gòu)復雜，很難準確分析和判定設(shè)備異常的性質(zhì)、部位和原因，給風力發(fā)電機組的維護檢修造成較大困難。為此，在風力發(fā)電機組安裝在線監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)并及時將數(shù)據(jù)上傳與共享，基于實時數(shù)據(jù)實現(xiàn)故障自動報警是目前行業(yè)中采取的措施之一，它能及早地發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在隱患，減少維修時間和維修成本，為企業(yè)的“節(jié)支降本，安全生產(chǎn)”提供技術(shù)保障。基于風力發(fā)電機振動數(shù)據(jù)的故障監(jiān)測診斷是一種行之有效的機械故障診斷方法，它通過對齒輪箱、主軸、發(fā)電機、槳葉等部件安裝加速度傳感器，通過ADC采集模塊實時采集部件的振動信號并進行頻譜分析，能夠較為準確地判斷出齒輪箱斷齒、軸不對中、偏振等故障。但是，由于風力發(fā)電機組的運行環(huán)境十分惡劣，機艙中電磁干擾大，塔架隨風搖擺，力口速度傳感器和ADC采集模塊易受影響而引入干擾誤差信號，從而影響頻譜分析和故障診斷結(jié)果。因此，有必要對振動數(shù)據(jù)進行合理的預處理，以提高頻域圖的可讀性和故障診斷的準確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決上述問題，提供一種風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法，實現(xiàn)對振動數(shù)據(jù)進行合理的預處理，以提高頻域圖的可讀性和故障診斷的準確性；本發(fā)明的再一目的是，按所述風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法提供一種風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理裝置，實現(xiàn)對振動數(shù)據(jù)進行合理的預處理，以提高頻域圖的可讀性和故障診斷的準確性。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案。一種風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法，包括以下步驟(I)讀取當前時刻的振動監(jiān)測信號值和多個冗余通道的初始干擾信號值；(2)根據(jù)初始/更新后干擾信號值獲得對應冗余通道的一致變化項值；(3)根據(jù)每一所述一致變化項值更新對應冗余通道的初始/更新后干擾信號值，獲得對應的更新后干擾信號值；(4)獲得所有所述冗余通道的一致性變化項總值；(5)判斷所述一致性變化項總值是否小于一預先設(shè)定的一致性閾值，若是，執(zhí)行步驟(6)，否則返回根據(jù)所述更新后干擾信號值執(zhí)行步驟(2);(6)根據(jù)更新后干擾信號值獲得所有所述冗余通道的干擾不變項值；(7)對所述振動監(jiān)測信號值和所述干擾不變項值進行處理，獲得誤差處理結(jié)果。進一步，所述誤差處理結(jié)果為所述振動監(jiān)測信號值去除所述干擾不變項值后所得值。進一步，本發(fā)明一種風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法還包括存儲步驟，所述存儲步驟用于將所述誤差處理結(jié)果進行存儲。進一步，所述存儲步驟還包括將所述誤差處理結(jié)果存儲為數(shù)據(jù)文件格式。 進一步，本發(fā)明風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法還包括顯示步驟，所述存儲步驟用于將所述誤差處理結(jié)果進行快速傅里葉變換得到頻域波形圖，并在顯示步驟進行顯示。為實現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案。一種風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理裝置，包括讀取單元、一致變化項值獲取單元、更新單元、總值獲取單元、判斷單元、干擾不變項值獲取單元以及處理單元；所述讀取單元，用于讀取當前時刻的振動監(jiān)測信號值和多個冗余通道的初始干擾信號值；所述一致變化項值獲取單元，用于根據(jù)初始/更新后干擾信號值獲得對應冗余通道的一致變化項值；所述更新單元，根據(jù)每一所述一致變化項值更新對應冗余通道的初始/更新后干擾信號值，獲得對應的更新后干擾信號值；所述總值獲取單元，用于獲得所有所述冗余通道的一致性變化項總值；所述判斷單元，用于判斷所述一致性變化項總值是否小于一預先設(shè)定的一致性閾值，若是，則調(diào)用所述干擾不變項值獲取單元；否則調(diào)用所述一致變化項值獲取單元根據(jù)所述更新后干擾信號值重新進行操作；所述干擾不變項值獲取單元，用于根據(jù)更新后干擾信號值獲得所有所述冗余通道的干擾不變項值；所述處理單元，用于對所述振動監(jiān)測信號值和所述干擾不變項值進行處理，獲得誤差處理結(jié)果。進一步，所述誤差處理結(jié)果為所述振動監(jiān)測信號值去除所述干擾不變項值后所得值。進一步，本發(fā)明風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理裝置還包括一存儲單元，所述存儲單元用于將所述誤差處理結(jié)果進行存儲。進一步，所述存儲單元還包括將所述誤差處理結(jié)果存儲為數(shù)據(jù)文件格式。進一步，本發(fā)明風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理裝置還包括一顯示單元，所述顯示單元用于將所述誤差處理結(jié)果進行快速傅里葉變換得到頻域波形圖并進行顯示。本發(fā)明的積極效果是針對風力發(fā)電機組運行時關(guān)鍵部件振動數(shù)據(jù)的監(jiān)測和頻譜分析進行(誤差的)預處理，利用信號采集模塊中的冗余通道采集環(huán)境干擾信號，然后通過一致性方法提取干擾信號中的不變項，在采集到的振動信號中去除不變項后再進行頻譜分析，從而減少環(huán)境干擾信號對振動數(shù)據(jù)分析和故障診斷的影響，得出的頻域圖更符合故障頻譜的特征，能夠有效地提高頻譜分析的準確性。


圖I是本發(fā)明風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法的流程框圖；圖2是本發(fā)明風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理裝置的結(jié)構(gòu)連接框圖3是本發(fā)明應用實施例的風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；圖4A是本發(fā)明應用實施例進行誤差處理前振動監(jiān)測信號的時域波形圖；圖4B是本發(fā)明應用實施例采用本發(fā)明的方法進行誤差處理后振動監(jiān)測信號的時域波形圖；圖5A是本發(fā)明應用實施例進行誤差處理前振動監(jiān)測信號的頻域波形圖；圖5B是本發(fā)明應用實施例采用本發(fā)明的方法進行誤差處理后振動監(jiān)測信號的頻域波形圖。
圖中的標號分別為21、讀取單元；22、一致變化項值獲取單元； 23、更新單元；24、總值獲取單元； 25、判斷單元；26、干擾不變項值獲取單元；27、處理單元；28、顯示單元；29、存儲單元；31、主軸承；32、齒輪箱；33、發(fā)電機；35、數(shù)據(jù)采集模塊； 36、監(jiān)測計算機；R、徑向；A、軸向。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法及裝置作詳細說明。參見圖1，一種風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法，包括如下步驟(I) (S11)、讀取當前時刻的振動監(jiān)測信號值和多個冗余通道的初始干擾信號值。風力發(fā)電機運行時齒輪箱、主軸、發(fā)電機、槳葉等關(guān)鍵部件會發(fā)生振動，對齒輪箱、主軸、發(fā)電機、槳葉等部件安裝加速度傳感器，通過ADC采集模塊實時采集部件的振動監(jiān)測信號，同時可以利用ADC信號采集模塊中的冗余通道采集環(huán)境的初始干擾信號。風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)在進行誤差處理時，可以讀取所采集的振動監(jiān)測信號的值以及初始干擾信號的值。(2) (S12)、根據(jù)初始/更新后干擾信號值獲得對應冗余通道的一致變化項值。本步驟在第一次執(zhí)行時，是以步驟(Sll)中獲得的初始干擾信號值來獲取對應冗余通道的一致變化項值；在對根據(jù)后續(xù)步驟對初始干擾信號值進行更新后，再次調(diào)用本步驟時，以更新后的干擾信號值來獲取對應冗余通道的一致變化項值。(3) (S13)、根據(jù)每一所述一致變化項值更新對應冗余通道的初始/更新后干擾信號值，獲得對應的更新后干擾信號值。例如，取初始/更新后干擾信號值和與其對應的一致變化項值之和，得到對應的更新后干擾信號值。(4) (S14)、獲得所有所述冗余通道的一致性變化項總值。例如，取每一冗余通道的一致性變化項值的絕對值，并將所有絕對值相加所得到的總和即為一致性變化項總值。(5) (S15)、判斷所述一致性變化項總值是否小于一預先設(shè)定的一致性閾值，若是，執(zhí)行步驟(S16)，否則返回根據(jù)所述更新后干擾信號值執(zhí)行步驟(S12)。一致性閾值可以根據(jù)實際監(jiān)測精度要求預先設(shè)定。在一致性變化項總值不滿足精度要求(即大于一預先設(shè)定的一致性閾值)時，以步驟(S13)所獲得的更新后干擾信號值重新執(zhí)行步驟(S12)，重新獲得對應冗余通道的一致變化項值；并根據(jù)重新獲得的一致變化項值更新對應冗余通道的更新后干擾信號值，重新獲得對應的更新后干擾信號值；并重新獲得所有所述冗余通道的一致性變化項總值來與預先設(shè)定的一致性閾值進行比較判斷；直到一致性變化項總值滿足精度要求(S卩小于一預先設(shè)定的一致性閾值)時，執(zhí)行步驟(S16)。(6) (S16)、根據(jù)更新后干擾信號值獲得所有所述冗余通道的干擾不變項值。例如，在一致性變化項總值滿足精度要求時，讀取相應的每一冗余通道的更新后干擾信號值，取所有所述更新后干擾信號值的加權(quán)平均值，獲得干擾不變項值。(7) (S17)、對所述振動監(jiān)測信號值和所述干擾不變項值進行處理，獲得誤差處理結(jié)果。所述誤差處理結(jié)果為所述振動監(jiān)測信號值去除了所述干擾不變項值后所得到的值。除了以上所述的步驟外，本發(fā)明風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法還包括一個存儲步驟將所述誤差處理結(jié)果進行存儲。在所述存儲步驟可以將所述誤差處理結(jié)果存儲為文本文件格式(.txt), excel工作薄格式(.xls), 二進制數(shù)據(jù)文件格式(.dat)等可讀形式數(shù)據(jù)文件。本發(fā)明風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法還包括一個顯示步驟將所述誤差處理結(jié)果進行快速傅里葉變換得到頻域波形圖并進行顯示。本發(fā)明的誤差處理方法針對風力發(fā)電機組運行時關(guān)鍵部件振動數(shù)據(jù)的監(jiān)測和頻譜分析進行(誤差的)預處理，利用ADC信號采集模塊中的冗余通道采集環(huán)境干擾信號，然后通過一致性方法提取干擾信號中的不變項，在采集到的振動監(jiān)測信號中去除不變項后再進行頻譜分析，從而消除環(huán)境干擾信號對振動數(shù)據(jù)分析和故障診斷結(jié)果的影響。設(shè)ADC信號采集模塊中振動監(jiān)測信號采集通道為Chv，冗余通道分別為Ch1, Ch2-ChN，其中N為冗余通道的總數(shù)，ADC信號采集模塊的信號采集周期為T。步驟1，讀取通道Chv在kT時刻的振動監(jiān)測信號Zk，分別讀取冗余通道Chi在kT時刻的干擾信號Xik，其中i為冗余通道號，i = 1，2，…N，kT表示第k個采樣周期，其中k為自然數(shù)；步驟2，計算第i個冗余通道干擾信號Xik在1^時刻的一致變化項AXik,
權(quán)利要求
1.一種風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)讀取當前時刻的振動監(jiān)測信號值和多個冗余通道的初始干擾信號值； (2)根據(jù)初始/更新后干擾信號值獲得對應冗余通道的一致變化項值； (3)根據(jù)每一所述一致變化項值更新對應冗余通道的初始/更新后干擾信號值，獲得對應的更新后干擾信號值； (4)獲得所有所述冗余通道的一致性變化項總值； (5)判斷所述一致性變化項總值是否小于一預先設(shè)定的一致性閾值，若是，執(zhí)行步驟(6 )，否則返回根據(jù)所述更新后干擾信號值執(zhí)行步驟(2 ); (6)根據(jù)更新后干擾信號值獲得所有所述冗余通道的干擾不變項值； (7)對所述振動監(jiān)測信號值和所述干擾不變項值進行處理，獲得誤差處理結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法，其特征在于所述誤差處理結(jié)果為所述振動監(jiān)測信號值去除所述干擾不變項值后所得值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法，其特征在于步驟(7)之后包括一將所述誤差處理結(jié)果進行存儲的存儲步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法，其特征在于所述存儲步驟還包括將所述誤差處理結(jié)果存儲為數(shù)據(jù)文件格式。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法，其特征在于步驟(7)之后包括一將所述誤差處理結(jié)果進行快速傅里葉變換得到頻域波形圖，并進行顯示的顯示步驟。
6.一種風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理裝置，其特征在于，包括讀取單元、一致變化項值獲取單元、更新單元、總值獲取單元、判斷單元、干擾不變項值獲取單元以及處理單元； 所述讀取單元，用于讀取當前時刻的振動監(jiān)測信號值和多個冗余通道的初始干擾信號值； 所述一致變化項值獲取單元，用于根據(jù)初始/更新后干擾信號值獲得對應冗余通道的一致變化項值； 所述更新單元，根據(jù)每一所述一致變化項值更新對應冗余通道的初始/更新后干擾信號值，獲得對應的更新后干擾信號值； 所述總值獲取單元，用于獲得所有所述冗余通道的一致性變化項總值； 所述判斷單元，用于判斷所述一致性變化項總值是否小于一預先設(shè)定的一致性閾值，若是，則調(diào)用所述干擾不變項值獲取單元；否則調(diào)用所述一致變化項值獲取單元根據(jù)所述更新后干擾信號值重新進行操作； 所述干擾不變項值獲取單元，用于根據(jù)更新后干擾信號值獲得所有所述冗余通道的干擾不變項值； 所述處理單元，用于對所述振動監(jiān)測信號值和所述干擾不變項值進行處理，獲得誤差處理結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理裝置，其特征在于所述誤差處理結(jié)果為所述振動監(jiān)測信號值去除所述干擾不變項值后所得值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理裝置，其特征在于還包括一存儲單元，所述存儲單元用于將所述誤差處理結(jié)果進行存儲。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理裝置，其特征在于所述存儲單元還包括將所述誤差處理結(jié)果存儲為數(shù)據(jù)文件格式。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理裝置，其特征在于還包括一顯示單元，所述顯示單元用于將所述誤差處理結(jié)果進行快速傅里葉變換得到頻域波形圖并進行顯示。
全文摘要
一種風力發(fā)電機振動監(jiān)測系統(tǒng)的誤差處理方法，包括以下步驟⑴讀取當前時刻的振動監(jiān)測信號值和多個冗余通道的初始干擾信號值；⑵根據(jù)初始/更新后干擾信號值獲得對應冗余通道的一致變化項值；⑶根據(jù)每一所述一致變化項值更新對應冗余通道的初始/更新后干擾信號值，獲得對應的更新后干擾信號值；⑷獲得所有冗余通道的一致性變化項總值；⑸判斷一致性變化項總值是否小于一預先設(shè)定的一致性閾值，若是，執(zhí)行步驟⑹，否則返回根據(jù)所述更新后干擾信號值執(zhí)行步驟⑵；⑹根據(jù)更新后干擾信號值獲得所有冗余通道的干擾不變項值；⑺對振動監(jiān)測信號值和所述干擾不變項值進行處理，獲得誤差處理結(jié)果。利用本發(fā)明的方法能有效地提高頻譜分析的準確性。
文檔編號G01H1/12GK102954834SQ20121046498
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者李皎潔, 張偉 申請人:上海電機學院