一种变桨润滑控制系统及方法与流程

1.本发明涉及风力发电机技术领域，具体而言，涉及一种变桨润滑控制系统及方法。


背景技术：

2.变桨系统作为风电机组的核心部分之一，是风电机组实现在不同风速下捕获最大风能的子系统，分为液压变桨与电动变桨两种调节方式。就目前而言，电动变桨的控制方式因其操作灵活性成为了风电机组的主要应用方向，但其在风电机组的故障率较高，且多数变桨系统的故障都是由变桨系统润滑不足所造成的，因此，对于变桨系统润滑控制的研究显得尤为重要。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种变桨润滑控制系统及方法，其通过布设在变桨系统的传感网络收集变桨系统各个部件的振动及温度参数，根据采集振动及温度参数与标准参数的比对值及仿真情况判断变桨系统的润滑程度是否满足预期值，若不满足通过调控网络对其进行处理或派遣邻近机组人员进行处理，一方面达到了变桨系统各个部件润滑的快速监控及调节，避免因变桨系统润滑不足所造成的一系列磨损，甚至造成安全事故，另一方面也能够对变桨系统进行未来趋势的仿真分析，进一步对变桨系统的润滑程度进行了把控，提高了安全性。
4.本发明的实施例通过以下技术方案实现：
5.一种变桨润滑控制系统，包括：
6.传感网络，以振动参数、温度参数作为监控核心，分别布设在变桨系统的多个受控区域，构成传感网络，汇聚多个受控区域的监控参数，并传递至分析网络处；
7.分析网络，分别对多个受控区域的监控参数进行数据比对，判断单一参数比对值是否在预设范围，若否，则对变桨系统的润滑程度进行判断，并将判断结果输入至调控网络；若是，则重新汇聚多个受控区域的监控参数进行传递；
8.调控网络，若判断结果为变桨系统的润滑程度满足预期值，则基于故障模型分析受控区域损坏情况，并将报警信号传递至机组人员；若判断结果为变桨系统的润滑程度低于预期值，则查找指定受控区域，并派遣邻近机组人员进行处理，完成变桨系统的润滑控制。
9.可选的，所述传感网络由布设在变桨系统多个受控区域的节点所构成，所述节点由具有设定通讯协议的振动传感器、温度传感器及云服务器所组成。
10.可选的，所述分析网络具体在判断单一参数比对值是否在预设范围后，若判断结果为是，其步骤还包括：
11.将多个受控区域的监控参数输入至仿真模块；
12.在多个受控区域监控参数的条件下，通过仿真模块对变桨系统进行仿真，并对变桨系统的运行情况进行趋势分析；
13.若变桨系统的运行趋势低于预期值，则对变桨系统的润滑程度进行判断，若变桨系统的运行趋势达到预期值，则重新汇聚多个受控区域的监控参数进行传递。
14.可选的，所述变桨系统润滑程度的判断依据为变桨系统的输出功率，其计算公式为：
[0015][0016][0017]
其中，η为变桨系统的输出功率，fr为风能转换系数，x为变桨系统的叶尖速比，r为变桨系统的桨叶半径，v为变桨系统的风轮角速度，n为风速，y为变桨系统的桨距角，m为变桨系统的风轮扫掠面积，ρ为当前环境的空气密度。
[0018]
可选的，所述变桨系统润滑程度的获取过程为：
[0019]
预设仿真模块内的变桨系统达到最大输出功率；
[0020]
依次增大风速，并以单一参数比对值不在预设范围内的监控参数条件下，仿真模拟变桨系统的变桨控制，得到变桨系统的仿真情况；
[0021]
对变桨系统的仿真情况进行筛选分析，获取变桨系统的润滑程度。
[0022]
可选的，所述对变桨系统的仿真情况进行筛选分析，具体是基于历史变桨系统的润滑故障类型对变桨系统的仿真情况进行筛选，基于筛选结果与历史变桨系统的正常工作状态进行分析比较，获取变桨系统的润滑程度。
[0023]
一种变桨润滑控制方法，应用于上述任一项所述的变桨润滑控制系统，该方法的步骤包括：
[0024]
以振动参数、温度参数作为监控核心，分别布设在变桨系统的多个受控区域，构成传感网络，汇聚多个受控区域的监控参数，并传递至分析网络处；
[0025]
分析网络分别对多个受控区域的监控参数进行数据比对，判断单一参数比对值是否在预设范围，若否，则对变桨系统的润滑程度进行判断，并将判断结果输入至调控网络；若是，则重新汇聚多个受控区域的监控参数进行传递；
[0026]
若判断结果为变桨系统的润滑程度满足预期值，则调控网络基于故障模型分析受控区域损坏情况，并将报警信号传递至机组人员；若判断结果为变桨系统的润滑程度低于预期值，则调控网络查找指定受控区域，并派遣邻近机组人员进行处理，完成变桨系统的润滑控制。
[0027]
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0028]
本发明实施例通过布设在变桨系统的传感网络收集变桨系统各个部件的振动及温度参数，根据采集振动及温度参数与标准参数的比对值及仿真情况判断变桨系统的润滑程度是否满足预期值，若不满足通过调控网络对其进行处理或派遣邻近机组人员进行处理，一方面达到了变桨系统各个部件润滑的快速监控及调节，避免因变桨系统润滑不足所造成的一系列磨损，甚至造成安全事故，另一方面也能够对变桨系统进行未来趋势的仿真分析，进一步对变桨系统的润滑程度进行了把控，提高了安全性。
附图说明
[0029]
图1为本发明实施例提供的一种变桨润滑控制系统的原理示意图；
[0030]
图2为本发明实施例提供的一种变桨润滑控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0031]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0032]
如图1所示，本发明提供了其中一种实施例：一种变桨润滑控制系统，包括：
[0033]
传感网络，以振动参数、温度参数作为监控核心，分别布设在变桨系统的多个受控区域，构成传感网络，汇聚多个受控区域的监控参数，并传递至分析网络处；
[0034]
分析网络，分别对多个受控区域的监控参数进行数据比对，判断单一参数比对值是否在预设范围，若否，则对变桨系统的润滑程度进行判断，并将判断结果输入至调控网络；若是，则重新汇聚多个受控区域的监控参数进行传递；
[0035]
调控网络，若判断结果为变桨系统的润滑程度满足预期值，则基于故障模型分析受控区域损坏情况，并将报警信号传递至机组人员；若判断结果为变桨系统的润滑程度低于预期值，则查找指定受控区域，并派遣邻近机组人员进行处理，完成变桨系统的润滑控制。
[0036]
在本实施例的具体应用中，变桨系统的润滑不足主要所引起的故障集中在因部件过热、部件振动过大所造成部件磨损、变桨系统动力不足、变桨失灵等工作异常的情况，因此，本发明实施例将以振动与温度因素作为主要监控点，分别布设在包括变桨系统的驱动电机、轴承等器件处，其中，还获取变桨系统标准运行情况下这些器件的参数作为后续数据比对的依据，为了保证变桨系统的安全性，在采集变桨系统的相对参数后，通过仿真模块以采集的参数作为预设条件，对变桨系统的运行状态进行仿真模拟，为后续润滑程度的获取及判断做基础。
[0037]
更为具体的，所述传感网络由布设在变桨系统多个受控区域的节点所构成，所述节点由具有设定通讯协议的振动传感器、温度传感器及云服务器所组成。
[0038]
在本实施例中，所述分析网络具体在判断单一参数比对值是否在预设范围后，若判断结果为是，其步骤还包括：
[0039]
将多个受控区域的监控参数输入至仿真模块；
[0040]
在多个受控区域监控参数的条件下，通过仿真模块对变桨系统进行仿真，并对变桨系统的运行情况进行趋势分析；
[0041]
若变桨系统的运行趋势低于预期值，则对变桨系统的润滑程度进行判断，若变桨系统的运行趋势达到预期值，则重新汇聚多个受控区域的监控参数进行传递。
[0042]
在本实施例的具体应用中，本发明实施例将参数的数值分为了低于预期值的异常数值，满足预期值但低于标准或最佳运行参数的次选数值，以及达到标准或最佳运行参数的标准数值，在此步骤中，我们通过排除了异常数值，通过仿真模拟次选数值与标准数值之间的运行趋势，生成趋势走向图，根据走向的波动曲线判断变桨系统的运行趋势是否在标
准运行期间之前下降，并以此作为运行趋势低于预期值的判断依据。
[0043]
在本实施例中，所述变桨系统润滑程度的判断依据为变桨系统的输出功率，其计算公式为：
[0044][0045][0046]
其中，η为变桨系统的输出功率，fr为风能转换系数，x为变桨系统的叶尖速比，r为变桨系统的桨叶半径，v为变桨系统的风轮角速度，n为风速，y为变桨系统的桨距角，m为变桨系统的风轮扫掠面积，ρ为当前环境的空气密度。
[0047]
在本实施例中，所述变桨系统润滑程度的获取过程为：
[0048]
预设仿真模块内的变桨系统达到最大输出功率；
[0049]
依次增大风速，并以单一参数比对值不在预设范围内的监控参数条件下，仿真模拟变桨系统的变桨控制，得到变桨系统的仿真情况；
[0050]
对变桨系统的仿真情况进行筛选分析，获取变桨系统的润滑程度。
[0051]
在本实施例的具体应用中，变桨系统的润滑程度作为一种理想量，很难获取润滑程度的直接数值，只能根据一些因为润滑程度低所引起的故障运行参数与润滑程度正常的运行参数进行比较所获取相对量。因此，本发明实施例在仿真模块中以极限状态下的变桨系统，即达到最大输出功率后的变桨系统，依次增大风速，此时变桨系统已达到最大输出功率，为了避免超负荷，变桨系统通过变桨距等方式，增大变桨角度保持最大输出功率不变的情况下，降低风能转换系数，以保证安全性，此时在该状态下，分析影响变桨距等方式增大变桨角度的因素，并在这些因素中筛选因润滑不足所造成的故障参数，并与润滑程度正常的运行参数进行比较，获取的相对量比值即为变桨系统的润滑程度。
[0052]
更为具体的，所述对变桨系统的仿真情况进行筛选分析，具体是基于历史变桨系统的润滑故障类型对变桨系统的仿真情况进行筛选，基于筛选结果与历史变桨系统的正常工作状态进行分析比较，获取变桨系统的润滑程度。
[0053]
如图2所示，在本发明实施例的另一种运用中，还包括一种变桨润滑控制方法，应用于上述任一项所述的变桨润滑控制系统，该方法的步骤包括：
[0054]
以振动参数、温度参数作为监控核心，分别布设在变桨系统的多个受控区域，构成传感网络，汇聚多个受控区域的监控参数，并传递至分析网络处；
[0055]
分析网络分别对多个受控区域的监控参数进行数据比对，判断单一参数比对值是否在预设范围，若否，则对变桨系统的润滑程度进行判断，并将判断结果输入至调控网络；若是，则重新汇聚多个受控区域的监控参数进行传递；
[0056]
若判断结果为变桨系统的润滑程度满足预期值，则调控网络基于故障模型分析受控区域损坏情况，并将报警信号传递至机组人员；若判断结果为变桨系统的润滑程度低于预期值，则调控网络查找指定受控区域，并派遣邻近机组人员进行处理，完成变桨系统的润滑控制。
[0057]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人
员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种变桨润滑控制系统，其特征在于，包括：传感网络，以振动参数、温度参数作为监控核心，分别布设在变桨系统的多个受控区域，构成传感网络，汇聚多个受控区域的监控参数，并传递至分析网络处；分析网络，分别对多个受控区域的监控参数进行数据比对，判断单一参数比对值是否在预设范围，若否，则对变桨系统的润滑程度进行判断，并将判断结果输入至调控网络；若是，则重新汇聚多个受控区域的监控参数进行传递；调控网络，若判断结果为变桨系统的润滑程度满足预期值，则基于故障模型分析受控区域损坏情况，并将报警信号传递至机组人员；若判断结果为变桨系统的润滑程度低于预期值，则查找指定受控区域，并派遣邻近机组人员进行处理，完成变桨系统的润滑控制。2.根据权利要求1所述的变桨润滑控制系统，其特征在于，所述传感网络由布设在变桨系统多个受控区域的节点所构成，所述节点由具有设定通讯协议的振动传感器、温度传感器及云服务器所组成。3.根据权利要求1所述的变桨润滑控制系统，其特征在于，所述分析网络具体在判断单一参数比对值是否在预设范围后，若判断结果为是，其步骤还包括：将多个受控区域的监控参数输入至仿真模块；在多个受控区域监控参数的条件下，通过仿真模块对变桨系统进行仿真，并对变桨系统的运行情况进行趋势分析；若变桨系统的运行趋势低于预期值，则对变桨系统的润滑程度进行判断，若变桨系统的运行趋势达到预期值，则重新汇聚多个受控区域的监控参数进行传递。4.根据权利要求3所述的变桨润滑控制系统，其特征在于，所述变桨系统润滑程度的判断依据为变桨系统的输出功率，其计算公式为：断依据为变桨系统的输出功率，其计算公式为：其中，η为变桨系统的输出功率，f
r
为风能转换系数，x为变桨系统的叶尖速比，r为变桨系统的桨叶半径，v为变桨系统的风轮角速度，n为风速，y为变桨系统的桨距角，m为变桨系统的风轮扫掠面积，ρ为当前环境的空气密度。5.根据权利要求4所述的变桨润滑控制系统，其特征在于，所述变桨系统润滑程度的获取过程为：预设仿真模块内的变桨系统达到最大输出功率；依次增大风速，并以单一参数比对值不在预设范围内的监控参数条件下，仿真模拟变桨系统的变桨控制，得到变桨系统的仿真情况；对变桨系统的仿真情况进行筛选分析，获取变桨系统的润滑程度。6.根据权利要求5所述的变桨润滑控制系统，其特征在于，所述对变桨系统的仿真情况进行筛选分析，具体是基于历史变桨系统的润滑故障类型对变桨系统的仿真情况进行筛选，基于筛选结果与历史变桨系统的正常工作状态进行分析比较，获取变桨系统的润滑程度。
7.一种变桨润滑控制方法，应用于权利要求1-6任一项所述的变桨润滑控制系统，其特征在于，该方法的步骤包括：以振动参数、温度参数作为监控核心，分别布设在变桨系统的多个受控区域，构成传感网络，汇聚多个受控区域的监控参数，并传递至分析网络处；分析网络分别对多个受控区域的监控参数进行数据比对，判断单一参数比对值是否在预设范围，若否，则对变桨系统的润滑程度进行判断，并将判断结果输入至调控网络；若是，则重新汇聚多个受控区域的监控参数进行传递；若判断结果为变桨系统的润滑程度满足预期值，则调控网络基于故障模型分析受控区域损坏情况，并将报警信号传递至机组人员；若判断结果为变桨系统的润滑程度低于预期值，则调控网络查找指定受控区域，并派遣邻近机组人员进行处理，完成变桨系统的润滑控制。

技术总结
本发明涉及风力发电机技术领域，具体而言，涉及一种变桨润滑控制系统及方法，该方法的步骤包括：以振动参数、温度参数作为监控核心，分别布设在变桨系统的多个受控区域，构成传感网络，分别对传感网络中多个受控区域的监控参数进行数据比对，判断单一参数比对值是否在预设范围，若是，则重新汇聚多个受控区域的监控参数进行传递；若否，则对变桨系统的润滑程度进行判断，并将判断结果输入至调控网络；若判断结果为变桨系统的润滑程度低于预期值，则调控网络查找指定受控区域，并派遣邻近机组人员进行处理，完成变桨系统的润滑控制。完成变桨系统的润滑控制。完成变桨系统的润滑控制。


技术研发人员：黄虎鹏 解新华 万东兴 胡强强 周其亮 李亚州 于满源 陈星 高芳辉
受保护的技术使用者：华能酒泉风电有限责任公司
技术研发日：2023.02.17
技术公布日：2023/6/14