【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风电机组联轴器诊断的，尤其是指一种风电机组联轴器运行状态诊断方法及系统。
技术介绍
1、联轴器作为齿轮箱和发电机之间的连接件，是机组传动链中的关键环节，为整个风机的高效运行提供了保障。联轴器的运行工况非常复杂，需要在高速、重载、振动、变扭矩、起机和停机等工况下，通过补偿轴系的轴向、径向位移来平衡机组因外部载荷的波动而产生的额外能量，实现主从动轴间力矩和运动的连续平稳传递。由于机械或电气系统的原因，联轴器会出现频繁打滑甚至损坏等失效现象，这对风电机组带来重大影响和经济损失。相关技术中，有对联轴器目标图像识别，确认打滑角度，当达到一定次数，诊断联轴器发生扭矩传递故障，该方法属于事后评估且对控制器性能要求较高。另外有通过齿轮箱和发电机转速的差值诊断，该方法对故障诊断不准确，经常性误报。因发电机转速存在高频部分，造成力矩计算偏大，因此，如何精细化测量联轴器打滑角度和次数，并提前做出预警动作是该领域亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种风电机组联轴器运行状态诊断方法及系统，建立联轴器物理模型，对其状态进行虚拟跟踪，量化打滑次数和角度，旨在当风电机组受外界突变载荷冲击时，降低现场扭矩限制器损坏的概率。
2、本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，包括：
3、测量主轴载荷：进行叶片根部的载荷测量，叶根载荷经过坐标系旋转变换得到风轮面内的弯曲力矩；
4、计算联轴器输入
5、建立联轴器物理模型：根据联轴器的滑移和合闭状态属性建立其对应的运动微分方程，求解发生状态转移的时间点、打滑次数和滑移角度；
6、诊断联轴器状态：根据联轴器的输入输出，进行联轴器输入扭矩过载、质量不过关和扭矩传递失效的状态诊断。
7、进一步，所述测量主轴载荷包括：
8、将光纤传感器布置叶根处，经光纤光栅解调仪将光谱信息转换为电信号，由光纤传感器所测应变推断作用在叶片传感器位置处的力所引起的弯矩，弯矩包括叶片根部挥舞力矩mflapi和摆振力矩medgei，下标i为常数，分别对应各桨叶顺序；
9、叶片根部面内的弯曲力矩mxi可通过mflapi和medgei经过坐标系旋转变换，如下：
10、mxi＝cosβimedgei+sinβimflapi；
11、其中βi为桨叶i的桨距角。
12、进一步，所述计算联轴器输入端力矩包括：
13、风轮的气动力矩mx即为所有叶片mxi的代数和，齿轮箱的传动轴预设为刚性，其传递效率为100％，联轴器输入端的转矩tin为：
14、
15、其中kgear为齿轮箱传动比。
16、进一步，所述建立联轴器物理模型包括：
17、建立联轴器物理模型，联轴器物理模型包括主动轴、摩擦片a、从动轴以及摩擦片b，当摩擦片a与摩擦片b的角速度不相同时，联轴器处于滑移状态，当摩擦片a与摩擦片b的角速度相同时，联轴器处于合闭状态；
18、当传递力矩tcl超过最大静摩擦力矩tfmaxs，联轴器发生滑移，摩擦系数变为动摩擦系数，从动端向主动端提供阻力，记录当前打滑的时刻，当传递力矩tcl小于最大静摩擦力矩tfmaxs，联轴器由滑移转移至合并，打滑角度等于输入输出端的速度差在打滑时间段的积分，联轴器的状态转移计算公式如下：
19、
20、
21、tcl＝sgn(win-wout)tfmaxk
22、
23、win＝wout
24、tcl＝tf
25、其中，iin为联轴器主动端的惯性矩、ωin为联轴器主动端的角速度、bin为联轴器主动端的阻尼，iout为联轴器从动端的惯性矩、ωout为联轴器从动端的角速度、bout为联轴器从动端的阻尼；为主动端的角加速度，为从动端的角加速度，sgn为符号函数，即输入大于0时，输出值为1，输入等于0时，输出值为0，输入小于0时，输出为-1，tcl为主动端传递至从动端的力矩，tfmaxk为动摩擦力矩，摩擦力矩tf的计算如下：
26、
27、
28、其中，r2和r1分别为摩擦片的外径和内径，r为等效力臂。
29、进一步，所述诊断联轴器状态包括：
30、设定状态监测的额定打滑力矩阈值、最小打滑力矩阈值、极限打滑角度和次数参数，诊断联轴器运行时是否出现输入扭矩过载、质量不过关以及扭矩传递失效的状态，若出现，则向风电机组主控端发送消息，若不出现，则诊断联轴器为正常状态。
31、进一步，该方法包括：
32、设定额定打滑力矩阈值，若检测的风电机组实时气动转矩保持预设时间持续增大，且联轴器的状态由合闭转移至滑移，则诊断联轴器出现输入扭矩过载现象，提示风电机组主控进行收桨，避免发生打滑。
33、进一步，该方法包括：
34、设定最小打滑力矩阈值，若联轴器输入端力矩小于最小打滑力矩阈值，主轴转速与发电机转速的差值大于设定阈值，且发生频次大于预设次数，则诊断联轴器质量不过关，为联轴器的摩擦片出现磨损或螺栓预紧力不足。
35、进一步，该方法包括：
36、设定极限打滑角度和次数参数，若滑移累加角度大于极限打滑角度，以及滑移次数大于预设次数参数，则诊断联轴器扭矩传递失效，认为摩擦片的疲劳损伤已达到极限值。
37、一种风电机组联轴器运行状态诊断系统，用于实现上述风电机组联轴器运行状态诊断方法，包括：
38、主轴载荷测量模块，用于进行叶片根部的载荷测量；
39、联轴器输入端力矩计算模块，用于计算出输入端的力矩；
40、联轴器物理模型模块，根据联轴器的滑移和合闭状态属性建立其对应的运动微分方程，求解发生状态转移的时间点、打滑次数和滑移角度；
41、联轴器状态诊断模块，根据联轴器的输入输出，进行联轴器输入扭矩过载、质量不过关和扭矩传递失效的状态诊断。
42、进一步，所述联轴器物理模型模块包括：
43、建立联轴器物理模型，联轴器物理模型包括主动轴、摩擦片a、从动轴以及摩擦片b，当摩擦片a与摩擦片b的角速度不相同时，联轴器处于滑移状态，当摩擦片a与摩擦片b的角速度相同时，联轴器处于合闭状态；
44、当传递力矩tcl超过最大静摩擦力矩tfmaxs，联轴器发生滑移，摩擦系数变为动摩擦系数，从动端向主动端提供阻力，记录当前打滑的时刻，当传递力矩tcl小于最大静摩擦力矩tfmaxs，联轴器由滑移转移至合并，打滑角度等于输入输出端的速度差在打滑时间段的积分，联轴器的状态转移计算公式如下：
45、
46、
47、tcl＝sgn(win-wout)tfmaxk
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1.一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，其特征在于，所述测量主轴载荷包括：
3.根据权利要求1所述的一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，其特征在于，所述计算联轴器输入端力矩包括：
4.根据权利要求1所述的一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，其特征在于，所述建立联轴器物理模型包括：
5.根据权利要求1所述的一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，其特征在于，所述诊断联轴器状态包括：
6.根据权利要求5所述的一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求5所述的一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求5所述的一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，其特征在于，包括：
9.一种风电机组联轴器运行状态诊断系统，其特征在于，用于实现权利要求1-8任一项所述风电机组联轴器运行状态诊断方法，包括：
10.根据权利要求9所述的一种风电机组联轴器运行状态诊断系统，
...【技术特征摘要】
1.一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，其特征在于，所述测量主轴载荷包括：
3.根据权利要求1所述的一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，其特征在于，所述计算联轴器输入端力矩包括：
4.根据权利要求1所述的一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，其特征在于，所述建立联轴器物理模型包括：
5.根据权利要求1所述的一种风电机组联轴器运行状态诊断方法，其特征在于，所述诊断联轴器状态包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：胡广，冯峨宁，欧柳利，黄国燕，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：
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