基于模型的風(fēng)電機(jī)組變槳距系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)的研究.pdf

1、隨著風(fēng)電事業(yè)的迅猛發(fā)展，變槳距風(fēng)機(jī)正在逐步取代定槳距風(fēng)機(jī)，成為風(fēng)電機(jī)組的主流機(jī)型。變槳距系統(tǒng)在風(fēng)電機(jī)組中起著至關(guān)重要的作用，它根據(jù)風(fēng)速的大小和功率的變化隨時(shí)對(duì)葉片的槳距角進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而最大化風(fēng)能轉(zhuǎn)換、穩(wěn)定風(fēng)電機(jī)組的功率；與此同時(shí)，變槳距系統(tǒng)的頻繁微調(diào)也加劇了它的磨損和老化，相對(duì)于風(fēng)電機(jī)組的其它部件，變槳距系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性大大增加；而且，變槳距系統(tǒng)安裝在距離地面幾十米高的輪轂內(nèi)，內(nèi)部空間十分狹小，從而使得變槳距系統(tǒng)的維修、維護(hù)非常困難

2、，加大了人力、物力等的投入成本；更重要的是，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)變槳距系統(tǒng)的故障并采取合理的措施進(jìn)行處理，將有可能引發(fā)整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)生災(zāi)難性的事故，故對(duì)其進(jìn)行故障預(yù)測(cè)的研究對(duì)延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間和減少風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維修費(fèi)用具有重要意義。
　　本文提出了基于模型的故障預(yù)測(cè)方法對(duì)風(fēng)機(jī)的電動(dòng)和液壓變槳距系統(tǒng)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)：（1）基于模型的風(fēng)機(jī)電動(dòng)變槳距系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)。首先根據(jù)電動(dòng)變槳距系統(tǒng)的控制過(guò)程及其結(jié)構(gòu)建立了能反映其動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型，隨

3、之，建立了風(fēng)機(jī)其它關(guān)鍵部件的數(shù)學(xué)模型以構(gòu)成用于電動(dòng)變槳距系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)的閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并使之與實(shí)際風(fēng)機(jī)系統(tǒng)并行運(yùn)行，形成殘差；隨后采用殘差的均方根(RMS)作為殘差估計(jì)函數(shù)對(duì)殘差進(jìn)行處理，提取故障特征，將由噪聲、擾動(dòng)等因素引起的殘差變化的最大值作為故障預(yù)測(cè)的閾值，并考慮系統(tǒng)的延遲和誤警率，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)變槳距機(jī)構(gòu)的故障預(yù)測(cè)。（2）采用結(jié)合自適應(yīng)閾值的基于模型的故障預(yù)測(cè)方法對(duì)風(fēng)機(jī)液壓變槳距系統(tǒng)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)。液壓變槳距系統(tǒng)的工作原理完全不同

4、于電動(dòng)變槳距系統(tǒng)，而且結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。本文建立了能體現(xiàn)液壓變槳距系統(tǒng)實(shí)際動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型，并使之與根據(jù)故障建模理論建立的系統(tǒng)的故障模型并行運(yùn)行，隨后采用自適應(yīng)閾值對(duì)其進(jìn)行故障預(yù)測(cè)。自適應(yīng)閾值的采用減小了模型誤差及外界環(huán)境因素對(duì)風(fēng)電機(jī)組液壓變槳距系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)的干擾，提高了預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　在MATLAB實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)了以上算法，分別對(duì)電動(dòng)變槳距系統(tǒng)、槳距角傳感器、電液比例方向閥和液壓缸的故障預(yù)測(cè)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并取得