基于无温度传感器的风机齿轮箱轴承温度在线估计方法技术

技术编号：41380457 阅读：4 留言：0更新日期：2024-05-20 10:22

本发明专利技术公开了一种基于无温度传感器的风机齿轮箱轴承温度在线估计方法，包括风机齿轮箱轴承的温度建模、高维映射处理、数值分析计算和风机齿轮箱轴承的温度在线计算。本发明专利技术针对风机齿轮箱轴承产热和散热过程，建立了温度模型。针对其模型的数学特性，将模型所含信号的历史数据高维映射为数值分析所需的有效数据，利用有效数据进行数值分析计算出模型中的最优参数，从而求解出模型的最优数学表达式，更进一步利用模型的最优数学表达式根据实时数据在线计算风机齿轮箱轴承温度，实现风机齿轮箱轴承温度的在线估计。本发明专利技术能够不依赖温度传感器对风机齿轮箱轴承温度实现在线估计。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及温度在线估计，具体涉及一种基于无温度传感器的风机齿轮箱轴承温度在线估计方法。

技术介绍

1、风力发电作为一种重要的可再生能源，已经在全球范围内得到广泛应用。风机齿轮箱是风力发电系统的重要组成部分，其性能和可靠性对电力产生的效率至关重要。在风机运行中，特别是在高负载和恶劣气象条件下，风机齿轮箱轴承的温度监测至关重要。准确了解风机齿轮箱轴承的温度可以帮助操作人员及时采取措施，确保设备的安全运行，延长其寿命，并提高发电效率。传统的风机齿轮箱轴承温度监测方法存在一系列问题，它们往往需要从直接安装在风机齿轮箱轴承上温度传感器获取风机齿轮箱轴承的温度，在传感器失效时，这种方法将失去可靠性。因此，需要一种不依赖直接在风机齿轮箱轴承上安装的温度传感器的方法来估计风机齿轮箱轴承温度，在传感器有效时提供估计的风机齿轮箱轴承温度作为参考温度，在传感器失效时提供估计的风机齿轮箱轴承温度作为临时替换温度，以此来提高传统风机齿轮箱轴承温度监测方法的可靠性。针对这种基于无传感器的估计风机齿轮箱轴承温度的方法，相关研究引起了国内外学者广泛关注，文献[qiu yingning,zhangwenxiu,cao mengnan.et al.an electro-thermal analysis of a variable-speeddoublyfed induction generator in a wind turbine[j].energies,2015；8(5):3386-3402.]使用神经网络、深度学习等数据挖掘算法对齿轮箱的运行数据进行分析

技术实现思路

1、为解决上述问题，本专利技术提出一种基于无温度传感器的风机齿轮箱轴承温度在线估计方法，解决现有方法在实际工况中局限于数据本身，不能反映事物内在联系，不能分析两类数据相关关系的问题，并且能够不依赖传感器对风机齿轮箱轴承温度实现在线估计。

2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案：

3、一种基于无温度传感器的风机齿轮箱轴承温度在线估计方法，包括以下步骤：

4、步骤1，基于能量守恒建立模型；

5、步骤2，将模型所含信号的历史数据高维映射为数值分析所需的有效数据；

6、步骤3，利用有效数据进行数值分析计算出模型中的最优参数，从而求解出模型的最优数学表达式；

7、步骤4，利用模型的最优数学表达式根据实时数据在线计算风机齿轮箱轴承温度，实现风机齿轮箱轴承温度的在线估计。

8、优选地，建立模型需要基于风机齿轮箱工作机制、风机齿轮箱内部热交换过程和能量守恒原理建立包含与风机齿轮箱结构参数和内部物理特性相关待定常量的热平衡等式，根据热平衡等式变换出达到包含与风机齿轮箱结构参数和内部物理特性相关待定常量的达到热平衡后风机齿轮箱轴承温度表达式，最后基于热网络模型计算出包含与风机齿轮箱结构参数和内部物理特性相关的参数的当前风机齿轮箱轴承温度表达式，该表达式即为模型。

9、优选地，模型所包含信号的历史数据采样于待估计风机的信号，且采样频率不小于估计频率。

10、优选地，其中高维映射处理，还包括以下步骤：

11、对模型进行数学变换，得到风机齿轮箱轴承温度的包含与风机齿轮箱结构参数和内部物理特性相关的参数的高维向量线性表达式；

12、将历史数据映射为上一步骤所述高维向量，即数值分析所需的有效数据。

13、优选地，数值分析方法包括线性回归，模型的最优数学表达式为取最优参数的模型。

14、本专利技术的有益效果：不依赖直接安装传感器，可靠性强。基于能量守恒，根据物理机理，依托实际数据建立模型，而不是局限于数据本身，很好的反映了事物内在联系，容易分析两类数据相关关系，在实际生产中很容易出现异常数据波动，本专利技术有能力对异常数据波动进行解释和溯源。另外，在本专利技术中对初等模型的改进也比较容易理解和实现。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于无温度传感器的风机齿轮箱轴承温度在线估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的模型，其特征在于，建立模型需要基于风机齿轮箱工作机制、风机齿轮箱内部热交换过程和能量守恒原理建立包含与风机齿轮箱结构参数和内部物理特性相关待定常量的热平衡等式，根据热平衡等式变换出达到包含与风机齿轮箱结构参数和内部物理特性相关待定常量的达到热平衡后风机齿轮箱轴承温度表达式，最后基于热网络模型计算出包含与风机齿轮箱结构参数和内部物理特性相关的参数的当前风机齿轮箱轴承温度表达式，该表达式即为模型。

3.根据权利要求1所述的模型所包含信号的历史数据,其特征在于，数据来自待估计风机，且信号的采样频率不小于估计频率。

4.根据权利要求1所述的高维映射，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的利用有效数据进行数值分析计算出模型中的最优参数，从而求解出模型的最优数学表达式，其特征在于，数值分析方法包括线性回归，模型的最优数学表达式为取最优参数的模型。

【技术特征摘要】

1.一种基于无温度传感器的风机齿轮箱轴承温度在线估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，邱国祥，王旨一，杨斌，张耀辉，余业祥，何春，唐辉，钟缙，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：

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