技术领域
[0001] 本
发明属于
风力发电与故障诊断的技术领域，具体而言，涉及一种大型风力
发电机组螺栓在线监测系统及方法。
背景技术
[0002]
能源是人类社会进步的动力源泉，化石
燃料的燃烧，带来了一系列的环境问题，由此促进了人类社会能源结构的改革。
可再生能源逐渐受到世界各国的重视。其中，风力发电技术由于其能够实现规模化和技术条件较为成熟，得到了世界各国的大力发展。
[0003]
风力发电机组(简称风电机组)的容量日益增加，由此伴随着风电机组的结构也变得复杂。在相邻两部件之间，需要大量的螺栓来实现他们的可靠连接。例如，风力发电机组的塔筒与塔筒之间、塔筒与
机舱之间、以及
轮毂与
叶片之间都采用螺栓连接方式。风电机组运行工况复杂多变，需要螺栓具有足够的使用强度。
[0004] 然而，在实际使用过程中，螺栓容易受到风力发电机组工况的影响，发生松动和断裂等情况，需要维护人员及时处理。如果未能及时处理螺栓问题，在风力发电机组运行过程中，极易发生严重的安全事故。因此，在风电机组运行过程中，需要时刻监测螺栓连接处的状态情况。发现问题，及时处理，避免风电机组由螺栓问题引发安全事故的发生，造成财产损失和人员伤亡。
[0005] 目前，风力发电机组螺栓状态监测方法主要有两种，一种方法是通过人工定时巡检来监测螺栓状态情况，费事费力，且效果不理想，这就为风电机组的安全稳定运行埋下了隐患。另一种是安装大量的
传感器来监测螺栓的状态情况，这一种方法虽然提高了螺栓监测的
精度，但是提高了风电机组的成本，不利于风
电场的经济性。
发明内容
[0006] 鉴于此，为了解决
现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种大型风力发电机组螺栓在线监测系统及方法以达到提高螺栓状态的监测精度，同时避免风电机组发生安全事故，保障风电机组安全稳定运行的目的。
[0007] 本发明所采用的技术方案为：一种大型风力发电机组螺栓在线监测系统，包括依次通信连接的螺栓
数据采集装置、
数据处理装置、报警装置和风电机组主控装置，所述螺栓数据采集装置用于实时采集风电机组上螺栓的螺栓状态数据；
[0008] 所述数据处理装置用于对螺栓状态数据进行处理，以获得螺栓标记线数据，并自动生成螺栓标记线移位报告；
[0009] 所述报警装置用于对螺栓标记线移位报告进行判断分析，并自动生成螺栓标记线移位报警报告；
[0010] 所述风电机组主控装置用于根据螺栓标记线移位报警报告生成动作指令，并通过动作指令对风电机组控制。
[0011] 进一步地，所述报警装置通信连接有数据存储与管理装置，数据存储与管理装置用于整个生命周期内的全过程数据的存储和管理，以便对螺栓上的标记线
位置信息进行统计分析，对螺栓出现故障
频率进行统计，以便为之后的结构改造提供数据依据。
[0012] 进一步地，风电机组上的各个螺栓均配设有对其采集的所述螺栓数据采集装置，对风电机组进行全方位的监测。
[0013] 进一步地，所述螺栓数据采集装置采用视频采集装置，对于螺栓移位数据采集更加高效。
[0014] 本发明还提供了一种大型风力发电机组螺栓在线监测方法，该方法应用于上述的系统，该方法包括以下步骤：
[0015] (1)将风电机组维持于安全停机状态，并正确安装螺栓数据采集装置以便采集螺栓状态数据；
[0016] (2)开启螺栓数据采集装置并记录螺栓上的初始标记线位置信息；
[0017] (3)将风电机组切换至正常运行状态，通过螺栓数据采集装置实时采集螺栓上的标记线位置信息，并通过数据处理装置进行清洗、处理；
[0018] (4)在线判断该时刻螺栓上的标记线位置信息是否与初始标记线位置信息发生移位，生成螺栓标记线位移报告并判断是否报警，将若为“是”，则进入步骤(5)；若为“否”，则重复步骤(3)-步骤(4)；
[0019] (5)生成螺栓标记线移位报警报告并传输至风电机组主控装置，以控制风电机组安全停机并及时生成运维工单信息报告。
[0020] 进一步地，所述步骤(4)中，根据标记线位置信息与初始标记线位置信息发生移位的大小，分为螺栓松动和螺栓断裂。
[0021] 进一步地，所述步骤(3)中数据处理装置通过视觉识别
算法对标记线位置信息进行清洗、处理。
[0022] 进一步地，所述步骤(5)中通过报警装置根据螺栓标记线位移报告进行分析判断以生成所述螺栓标记线移位报警报告，风电机组主控装置以通过螺栓标记线移位报警报告对风电机组产生动作。
[0023] 进一步地，还包括存储螺栓在线监测整个生命周期的螺栓标记线位移报告和螺栓标记线移位报警报告，并进行统计分析，以便对螺栓上的标记线位置信息进行统计分析，对螺栓出现故障频率进行统计，以便为之后的结构改造提供数据依据。
[0024] 本发明的有益效果为：
[0025] 1.采用本发明所提供的大型风力发电机组螺栓在线监测系统，其通过螺栓数据采集装置、数据处理装置、报警装置和风电机组主控装置，螺栓数据采集装置对风电机组上的螺栓进行实时采集监测数据，通过数据处理装置对采集的监测数据进行分析处理，通过报警装置对风电机组主控装置提供报警信息，风电机组主控装置实现对风电机组的及时停机和检修，以保证风电机组在安全稳定的状态下运行。
[0026] 2.采用本发明所提供的大型风力发电机组螺栓在线监测方法，对风电机组上的螺栓在线监测，能够准确的
定位出现移位或断裂的螺栓位置，提高了故障定位信息的准确性；能够实时在线的将螺栓状态报警信息发送给主控制装置以控制风电机组停机，并及时生成运维工单信息报告，以便现场人员及时发现风电机组问题，保养维护或更换螺栓，保证风电机组在安全稳定的状态下运行。
附图说明
[0027] 图1是本发明提供的大型风力发电机组螺栓在线监测系统的系统架构图；
[0028] 图2是本发明提供的大型风力发电机组螺栓在线监测方法的工作
流程图。
具体实施方式
[0029] 下面详细描述本
申请的
实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模
块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加
权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、
修改和等同物。
[0030] 实施例1
[0031] 在本实施例中具体提供了一种大型风力发电机组螺栓在线监测系统，包括依次通信连接的螺栓数据采集装置、数据处理装置、报警装置和风电机组主控装置，所述螺栓数据采集装置用于在风力发电机组运行过程中，实时采集风电机组上螺栓的螺栓状态数据，即对螺栓的标记线位置进行采集，优选的，在本实施例中，螺栓数据采集装置采用视频采集装置，风电机组上的各个螺栓均配设有对其采集的所述螺栓数据采集装置，需要对视频采集装置进行正确安装，以使其能够采集到对应螺栓的标记线位置。
[0032] 上述数据处理装置用于对螺栓状态数据进行清洗、处理，以获得螺栓标记线数据，并自动生成螺栓标记线移位报告，该螺栓标记线移位报告是作为判断标记线位置信息是否发生位移的依据。
[0033] 上述报警装置用于对螺栓标记线移位报告进行判断分析，并自动生成螺栓标记线移位报警报告，根据螺栓标记线移位报警报告判断风电机组是否需要停机，以便进行故障螺栓保养维护或更换，并将螺栓标记线移位报警报告反馈至风电机组主控装置。
[0034] 所述风电机组主控装置用于根据螺栓标记线移位报警报告生成动作指令，并通过动作指令对风电机组控制，同时，及时生成运维工单报告，帮助现场人员快速准确的定位故障螺栓位置信息，减少了现场人员的工作量。
[0035] 为进一步提升对之后的结构改造提供可靠的数据
支撑，所述报警装置通信连接有数据存储与管理装置，数据存储与管理装置用于整个生命周期内的全过程数据的存储和管理，以便对螺栓上的标记线位置信息进行统计分析，进而，对螺栓出现故障频率进行统计，以便为之后的风电机组结构改造提供数据依据，对风电机组的运行性能提供可靠保障。
[0036] 实施例2
[0037] 在本实施例中具体提供了一种大型风力发电机组螺栓在线监测方法，该方法应用于上述的系统，该方法包括以下步骤：
[0038] (1)将风电机组维持于安全停机状态且在初始状态螺栓处于紧固稳定状态，并正确安装螺栓数据采集装置以便采集螺栓状态数据，以便通过螺栓数据采集装置进行实时数据采集；优选的，螺栓数据采集装置采用视频采集装置，视频采集装置与各个螺栓并非是一一对应的，单个视频采集装置可抓取多个螺栓的标记线位置信息；
[0039] (2)开启螺栓数据采集装置并记录螺栓上的初始标记线位置信息，以作为后续对螺栓移位情况的判断提供可靠的依据；
[0040] (3)将风电机组切换至正常运行状态，螺栓数据采集装置持续处于工作状态，通过螺栓数据采集装置实时采集螺栓上的标记线位置信息，并通过数据处理装置进行清洗、处理，为进一步分析提供
基础，具体的，数据处理装置通过视觉识别算法对标记线位置信息进行清洗、处理；
[0041] (4)通过报警装置根据螺栓标记线位移报告进行在线判断，以判断该时刻螺栓上的标记线位置信息是否与初始标记线位置信息发生移位，生成螺栓标记线位移报告并通过报警装置判断是否报警；若为“是”，则进入步骤(5)，在生成螺栓标记线位移报告包括如下：根据标记线位置信息与初始标记线位置信息发生移位的大小，分为螺栓松动和螺栓断裂，如：若螺栓上的标记线移位错开，则判断为螺栓松动；若螺栓上的标记线移位较多，则判断为螺栓断裂；螺栓上的标记线没有移位错开，则表明螺栓没有发生移位或者断裂情况；
[0042] 若为“否”，则重复步骤(3)-步骤(4)，以对风电机组的运行状态进行实时在线监测，防止风电机组发生故障；
[0043] (5)通过报警装置根据螺栓标记线位移报告进行分析判断以生成所述螺栓标记线移位报警报告，将螺栓标记线移位报警报告传输至风电机组主控装置，风电机组主控装置以控制风电机组动作以安全停机，并及时生成运维工单信息报告，使得现场人员能够及时准确的定位风电机组螺栓故障位置信息。具体包括：在本实施例中，对风电机组上的多个螺栓进行实时监控，并对每个螺栓进行标记，且螺栓数据采集装置根据每个螺栓对应的标记对其传输的
信号也进行对应标记，对各个不同标记的采集信号进行归纳、统计和处理，以实现在后续进行数据分析过程和报警时，能够在风电机组上准确定位到出现移位的螺栓位置，便于对发生移位的螺栓进行维护处理。
[0044] 在上述所提供的螺栓在线监测方法中，还包括存储螺栓在线监测整个生命周期的螺栓标记线位移报告和螺栓标记线移位报警报告，并进行统计分析，为之后的螺栓分析报告提供数据支撑，以便为之后的风电机组结构改造提供数据依据，对风电机组的运行性能提供可靠保障。
[0045] 需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
[0046] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、
片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0047] 应当理解，本申请的各部分可以用
硬件、
软件、
固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在
存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的
逻辑门电路的离散
逻辑电路，具有合适的组合
逻辑门电路的
专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，
现场可编程门阵列(FPGA)等。
[0048] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0049] 此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0050] 上述提到的存储介质可以是
只读存储器，磁盘或光盘等。
[0051] 在本
说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0052] 尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
