【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电，具体而言，涉及一种保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法和系统。
技术介绍
1、
2、在现有的塔筒运行状态监测控制方案里，仅以原始设计数据给出的保护倾角等进行设置，然而随着风机的运行年限的累计，以及原始设计数据与实际运行工况可能存在较大差异的缺陷，导致这种控制方式并不可靠，即根据原始设计数据给出控制运行方案难以长期适用于塔筒运行状态监测控制，存在安全风险，也容易造成运行不经济。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
2、为此，本专利技术第一方面提供了一种保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法。
3、本专利技术第二方面提供了一种保护塔筒安全的实时监测闭环控制系统。
4、本专利技术提供了一种保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，包括：
5、实时采集塔筒顶部的振动和倾角数据以及塔筒底部的倾角数据；
6、根据采集的塔筒顶部的振动和倾角数据以及塔筒底部的倾角数据，计算出塔筒在第一方向和第二方向上每个周期内的运行参数，记录每个周期的计算结果；其中，所述运行参数包括振动加速度峰值、速度有效值、位移峰峰值和实时倾角值；
7、根据每个塔筒设计的极限载荷和塔筒选型确定该塔筒可以承受的理论极限倾角；其中，理论极限倾角为根据设计数据计算得到的风机运行保护倾角理论值；
8、根据记录的历史运行参数，按照工况进行统计分析，获取每台风机在不同工况下的振动加速度峰值的最大值
9、将塔筒在第一方向和第二方向上的倾角参数边界值与理论极限倾角进行比较，根据比较结果对风机运行保护倾角进行更新；
10、在每个周期内，根据更新后的风机运行保护倾角对实时获取的运行参数进行校验，进而控制风机运行。
11、根据本专利技术上述技术方案的保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，还可以具有以下附加技术特征：
12、在上述技术方案中，所述第一方向为x方向，所述第二方向为y方向。
13、在上述技术方案中，所述根据记录的历史运行参数，按照工况进行统计分析，获取每台风机在不同工况下的振动加速度峰值以及塔筒在第一方向和第二方向上的倾角参数边界值，包括：
14、根据历史数据和风机状态采用聚类的方式计算出塔筒正常状态下在第一方向和第二方向的振动加速度峰值、速度有效值、位移峰峰值和倾角的数值范围。
15、在上述技术方案中，所述根据历史数据和风机状态采用聚类的方式计算出塔筒正常状态下在第一方向和第二方向的振动加速度峰值、速度有效值、位移峰峰值和倾角的数值范围，包括：
16、将已经计算得出的塔筒在第一方向和第二方向上每个周期内的运行参数定义为历史数据；
17、统计历史数据中每台风机每种工况的运行参数最大值；
18、对相同机型每种工况的运行参数最大值求取平均值，以平均值作为该种机型在任一工况下运行参数的参考值，所述运行参数的参考值至少包括振动加速度峰值的最大值、塔筒在第一方向上的倾角参数边界值以及塔筒在第二方向上的倾角参数边界值。
19、在上述技术方案中，所述根据比较结果对风机运行保护倾角进行更新，包括：
20、若(sinax)2+(sinay)2≥(sinσ)2；
21、则
22、否则δ＝σ；
23、其中，ax表示塔筒在第一方向上的倾角参数边界值，ay表示塔筒在第二方向上的倾角参数边界值，σ表示理论极限倾角；δ表示风机运行保护倾角。
24、在上述技术方案中，所述根据更新后的风机运行保护倾角对实时获取的运行参数进行校验，进而控制风机运行，包括：
25、当(sinβx)2+(sinβy)2>(sinδ)2*0.85并且ft>fg*0.85时，发出风机降容报警；
26、其中，βx表示实时获取的塔筒在第一方向上的倾角参数，βy表示实时获取的塔筒在第二方向上的倾角参数，ft表示实时获取的振动加速度峰值，fg表示振动加速度峰值的最大值。
27、在上述技术方案中，所述根据更新后的风机运行保护倾角对实时获取的运行参数进行校验，进而控制风机运行，还包括：
28、当(sinβx)2+(sinβy)2≥(sinσ)2并且ft>＝fg*0.85时，发出风机停机报警。
29、本专利技术提供的一种保护塔筒安全的实时监测闭环控制系统，应用于如上述任一技术方案中所述的保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，所述系统包括：
30、传感器单元，用于检测采集塔筒顶部的振动和倾角数据以及塔筒底部的倾角数据；
31、塔筒状态数据采集器，与传感器单元信号连接，用于根据采集的塔筒顶部的振动和倾角数据以及塔筒底部的倾角数据，计算出塔筒在第一方向和第二方向上每个周期内的运行参数；
32、主控制器，与塔筒状态数据采集器信号连接，获取塔筒在第一方向和第二方向上每个周期内的运行参数；
33、中央监控系统，与主控制器信号连接，以获取历史运行参数，根据历史运行参数和风机状态采用聚类的方式计算出正常情况下塔筒在第一方向和第二方向上的运行参数的数值范围，并以该数值范围作为主控制器保护控制的阈值参考值；
34、所述主控制器还与风机控制连接，以根据实时获取的运行参数和保护控制的阈值参考值对风机运行状态进行控制。
35、在上述技术方案中，主控制器与塔筒状态数据采集器之间采用rs485或者modbustcp协议进行数据传输。
36、在上述技术方案中，所述传感器单元包括：
37、振动加速度传感器，设置于塔筒顶部，用以实时采集塔筒顶部的振动加速度数据；
38、第一倾角传感器，设置于塔筒顶部，用以实时采集塔筒顶部的倾角数据；
39、第二倾角传感器，设置于塔筒底部，用以实时采集塔筒底部的倾角数据。
40、综上所述，由于采用了上述技术特征，本专利技术的有益效果是：
41、本专利技术采用了闭环控制的方式，对以实时监测方式获取的历史数据进行聚类分析，在实际运行工况下，获取塔筒运行参数的边界值，从而对塔筒运行状态监测控制方案中所涉及的保护倾角等参数进行调整，以调整后的参数作为新的保护控制的阈值参考值；当实时监测数据难以满足阈值参考值要求，则根据控制逻辑对风机执行降容运行操作甚至停机保护操作，避免过度依赖原始设计数据导致的不可靠，符合实际运行要求，适用于任一工况，可有效提高机组运行的安全可靠性。
42、本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，其特征在于，所述第一方向为X方向，所述第二方向为Y方向。
3.根据权利要求1所述的保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，其特征在于，所述根据记录的历史运行参数，按照工况进行统计分析，获取每台风机在不同工况下的振动加速度峰值以及塔筒在第一方向和第二方向上的倾角参数边界值，包括：
4.根据权利要求3所述的保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，其特征在于，所述根据历史数据和风机状态采用聚类的方式计算出塔筒正常状态下在第一方向和第二方向的振动加速度峰值、速度有效值、位移峰峰值和倾角的数值范围，包括：
5.根据权利要求4所述的保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，其特征在于，所述根据比较结果对风机运行保护倾角进行更新，包括：
6.根据权利要求5所述的保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，其特征在于，所述根据更新后的风机运行保护倾角对实时获取的运行参数进行校验，进而控制风机运行，包括：
7.根据权利要求6所
8.一种保护塔筒安全的实时监测闭环控制系统，其特征在于，应用于如权利要求1至7中任一项所述的保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，所述系统包括：
9.根据权利要求8所述的保护塔筒安全的实时监测闭环控制系统，其特征在于，主控制器与塔筒状态数据采集器之间采用RS485或者Modbus TCP协议进行数据传输。
10.根据权利要求8所述的保护塔筒安全的实时监测闭环控制系统，其特征在于，所述传感器单元包括：
...【技术特征摘要】
1.一种保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，其特征在于，所述第一方向为x方向，所述第二方向为y方向。
3.根据权利要求1所述的保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，其特征在于，所述根据记录的历史运行参数，按照工况进行统计分析，获取每台风机在不同工况下的振动加速度峰值以及塔筒在第一方向和第二方向上的倾角参数边界值，包括：
4.根据权利要求3所述的保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，其特征在于，所述根据历史数据和风机状态采用聚类的方式计算出塔筒正常状态下在第一方向和第二方向的振动加速度峰值、速度有效值、位移峰峰值和倾角的数值范围，包括：
5.根据权利要求4所述的保护塔筒安全的实时监测闭环控制方法，其特征在于，所述根据比较结果对风机运行保护倾角进行更新，包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙英，郭自强，潘毅，展宗霖，杨鹤立，王静，伏洪兵，
申请(专利权)人：东方电气风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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