【技术实现步骤摘要】
本申请属于风场风电装备预测性维护领域，具体涉及一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法及系统。
技术介绍
1、螺栓作为风力发电装备关键部件的连接件，其状态(正常、松动、断裂、裂纹)直接关系到整个机组的稳定性和安全性。当前，在风电装备螺栓运维领域，常使用手持超声波轴力检测仪器和超声波螺栓探伤仪器对螺栓的轴力、裂纹等进行巡检。近几年，多通道超声波螺栓轴力在线监测装备陆续投入市场，其能够通过超声波检测技术检测螺栓的轴力，从而在螺栓松动情况下产生报警。
2、但是市场上使用的超声波螺栓轴力在线监测设备监测风机螺栓存在以下不足：
3、1.监测设备安装繁琐：线缆较多，需要占用风机内部的滑环，新增监测位置，需要新安装整体设备，占用更多的滑环通道。
4、2.人工查看数据工作量大：人工远程查看进行螺栓状态识别，需要专业认识进行数据分析；如果监测设备较多，人工远程查看工作量大。
5、3.螺栓故障识别不全：系统只能查看螺栓轴力，或者根据轴力变化阈值判断螺栓松动，无法诊断断裂或裂纹的状态。
技术实现思路
1、为了克服现有的技术存在的上述问题，在超声波在线监测技术的基础上，开发一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法及系统。
2、为实现上述技术效果，本申请的方案如下：
3、一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法，包括如下步骤：
4、步骤s01.分布式安装风机螺栓监测设备；
5、步骤s02.风机螺栓监测
6、步骤s03.获取监测螺栓超声波声时及轴力；
7、步骤s04.螺栓正常、松动、断裂、裂纹状态诊断；
8、步骤s05.故障报警、定位、处理措施记录；
9、步骤s06.螺栓状态历史追溯导出。
10、进一步地，所述步骤s01中，采用分布式安装分体式的风机螺栓监测设备，风机螺栓监测设备包括1台超声波通讯网关和多台超声波测力装置，超声波通讯网关安装于风机的机舱中，所述超声波通讯网关与安装于各个部件处的超声波测力装置通过lora无线组网连接，形成风机内的通讯局域网，超声波通讯网关通过风场移动网络或者风场光纤环网传输数据到远程监控服务器。
11、再进一步地，所述超声波测力装置具有16通道，每个超声波测力装置用于抽检风机各螺栓连接结构一圈中的16个螺栓，再将抽检信息传输至超声波通讯网关。
12、进一步地，步骤s02具体为：一个风场监测m台风机，各台风机上安装n台超声波测力装置，每台超声波测力装置具有16通道，管理风场监测的m*n*16个螺栓，则得到数据集sd：
13、
14、其中，id为超声波通讯网关的编号，此编号具有唯一性，fan为网关所在风机的名称或编号，具有唯一性；
15、数据sc的结构如下：
16、
17、其中，i为安装于此风机上各个超声波测力装置的编号，总共安装n台装置；part为各超声波测力装置所监测螺栓的位置，数据sb的结构如下：
18、sbj＝[blotnum,boltlen,boltdia],j＝1,2,3…,16；
19、其中，j为此超声波测力装置的通道编号，boltnum,boltlen,boltdia分别为通道所监测螺栓的信息，包括螺栓编号、螺栓长度和螺栓直径；
20、通过上述sd,sc,sb三层数据集，达到定位整个风场所有监测螺栓的定位编号(id,i,j)。
21、进一步地，步骤s03具体为：
22、启动风场各风机、各监测部件处的多通道监测设备，获得各监测设备的各监测通道的数据，监测螺栓的超声波回波时间时序数据如下：
23、svid,i,j＝[voicet1,voicet2,…,voicetx]；
24、其中，voice为超声波回波时间值，t1为时序数据起始时间，tx为时序数据终止时间；
25、根据超声波回波时间与螺栓轴力的标定转换关系，转换获得各监测螺栓的轴力时序数据集：
26、sfid,i,j＝[ft1,ft2,…,ftx]；
27、其中，f为监测螺栓的拉伸力。
28、进一步地，所述步骤s04具体为：
29、遍历每个螺栓(id,i,j)的采集数据。
30、步骤s07.计算时序数据段起止时间t1和tx；tx为程序运行当前时间，t1＝tx-δt，其中δt为人为指定的时间序列长度；
31、步骤s08.根据螺栓编号(id,i,j)和起止时间t1和tx，从数据库中获取监测数据集svid,i,j；
32、步骤s09，遍历svid,i,j，判断是否满足v2<svid,i,j<v3，v2为监测螺栓在无拉伸状态下的超声波测量值，v3为监测螺栓在完全紧固下的超声波测量值，如在正常区间内，则执行s10，如否则执行s14；
33、步骤s10，根据螺栓编号(id,i,j)和起止时间t1和tx，从数据库中获取监测数据集sfid,i,j。
34、步骤s11，判断螺栓是否松动；如果螺栓松动则执行步骤s13，如果螺栓正常则执行步骤s12；
35、判断螺栓松动的方法如下：
36、
37、如上式成立，即判定螺栓松动；如上式不成立，则判定为螺栓正常；其中x为人为指定的概率阈值。表示数据集sfid,i,j中力小于0的个数站数据集元素总数的比例大于x就判定为螺栓松动，其中f表示sfid,i,j中的各个元素的值，表示sfid,i,j数据集中值为0的元素个数，x表示sfid,i,j数据集的元素总数。
38、步骤s12，螺栓正常，输出数据rid,i,j＝{t1,tx,"螺栓状态正常"}；
39、步骤s13，螺栓松动，输出数据rid,i,j＝{t1,tx,"螺栓松动"}；
40、步骤s14，根据下式判断螺栓断裂，数据集svid,i,j中所有元素值都小于v2，且各个值的差别在设备采集误差范围内，则判定断裂，否则判定裂纹。
41、
42、其中，y为设备采集误差最大值，为已知数据；v表示svid,i,j中各个元素的值，表示svid,i,j中值小于v2的元素的个数，x为svid,i,j的元素总数；表示svid,i,j中所有元素的均值，表示数据集svid,i,j中与均值之差的绝对值小于y的元素个数。
43、步骤s15，螺栓断裂，输出数据rid,i,j＝{t1,tx,"螺栓断裂"}；
44、步骤s16，螺栓裂纹，输出数据rid,i,j＝{t1,tx,"螺栓裂纹"}。
45、进一步地，步骤s05具体为：
46、在步骤s04输出的螺栓编号及故障信息{id,i,j，r}存入故障数据库，并根据id,i,j参数查询sd,sc,sb数据集，获取故障螺栓的风机、部件、螺栓号本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法，其特征在于：所述步骤S01中，采用分布式安装分体式的风机螺栓监测设备，风机螺栓监测设备包括1台超声波通讯网关和多台超声波测力装置，超声波通讯网关安装于风机的机舱中，所述超声波通讯网关与安装于各个部件处的超声波测力装置通过Lora无线组网连接，形成风机内的通讯局域网，超声波通讯网关通过风场移动网络或者风场光纤环网传输数据到远程监控服务器。
3.根据权利要求2所述的一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法，其特征在于：所述超声波测力装置具有16通道，每个超声波测力装置用于抽检风机各螺栓连接结构一圈中的16个螺栓，再将抽检信息传输至超声波通讯网关。
4.根据权利要求1所述的一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法，其特征在于：步骤S02具体为：一个风场监测m台风机，各台风机上安装n台超声波测力装置，每台超声波测力装置具有16通道，管理风场监测的m*n*16个螺栓，则得到数据集SD：
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6.根据权利要求1所述的一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法，其特征在于：所述步骤S04具体为：
7.根据权利要求1所述的一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法，其特征在于：步骤S05具体为：
8.根据权利要求1所述的一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法，其特征在于：所述步骤S06具体为：
9.一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯系统，用于实施如权利要求1-8任意一项的一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法，包括如下模块：
...【技术特征摘要】
1.一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法，其特征在于：所述步骤s01中，采用分布式安装分体式的风机螺栓监测设备，风机螺栓监测设备包括1台超声波通讯网关和多台超声波测力装置，超声波通讯网关安装于风机的机舱中，所述超声波通讯网关与安装于各个部件处的超声波测力装置通过lora无线组网连接，形成风机内的通讯局域网，超声波通讯网关通过风场移动网络或者风场光纤环网传输数据到远程监控服务器。
3.根据权利要求2所述的一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追溯方法，其特征在于：所述超声波测力装置具有16通道，每个超声波测力装置用于抽检风机各螺栓连接结构一圈中的16个螺栓，再将抽检信息传输至超声波通讯网关。
4.根据权利要求1所述的一种风场级风机集群螺栓远程状态诊断与追...
【专利技术属性】
技术研发人员：明仕林，王斌，彭波，凌乐，李严，曹毅，周兴，张帆，王立闻，
申请(专利权)人：东方电气集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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