本技术涉及风力发电,尤其涉及混塔健康监测方法、存储介质及程序产品。
背景技术:
1、随着风力发电技术的快速发展,钢-混凝土(简称钢混)塔作为风力发电机组的核心支撑结构,其结构健康与运行状态直接影响到风力发电机组的整体性能、运行效率及安全性。钢混塔中的锚索,作为连接塔身与地基的关键构件,其稳定性与安全性至关重要,是保障风力发电机组长期稳定运行的关键因素。当前,针对钢混塔中锚索的监测技术,主流做法是直接监测锚索的预紧力,尽管这种方法在一定程度上能够反映锚索的受力状态,但其监测指标相对单一,导致锚索受力监测结果的准确率和可靠性存在局限性,从而导致混塔健康监测结果的准确性和可靠性存在局限性。
2、上述内容仅用于辅助理解本技术的技术方案,并不代表承认上述内容是现有技术。
技术实现思路
1、本技术的主要目的在于提供一种混塔健康监测方法、存储介质及程序产品,旨在解决混塔健康监测的准确性和可靠性存在局限性的技术问题。
2、为实现上述目的,本技术提出一种混塔健康监测方法,所述的方法包括:
3、在一实施例中,所述混塔健康监测方法应用于风力发电机组塔筒的锚索,所述锚索上设置振动传感器,所述混塔健康监测方法包括
4、获取所述振动传感器采集的振动时序信号,对所述振动时序信号进行快速傅里叶变换得到振动频谱信号;
5、基于所述振动频谱信号确定所述锚索的振动幅度数据,基于所述振动幅度数据确定所述锚索的预应力状态,其中,所述预应力状态用于表征所述锚索在受到外部荷载作用前的初始应力是否正常;
6、基于所述振动频谱信号确定所述锚索的振动频率数据,基于所述振动频率数据确定所述锚索的预紧力状态,其中,所述预紧力状态用于表征所述锚索在实际运行中的受到的拉力是否正常;
7、若所述预应力状态表征所述锚索受到的初始应力异常和/或者所述预紧力状态异常表征所述锚索受到的拉力异常,则基于所述预应力状态和所述预紧力状态生成混塔健康警示信息。
8、在一实施例中,所述基于所述振动频谱信号确定所述锚索的振动幅度数据的步骤,包括:
9、从所述振动频谱信号中确定各个频率成分各自对应的实际幅值,并计算各个所述实际幅值的幅值均值;
10、将各个所述实际幅值和所述幅值均值作为所述锚索的振动幅度数据。
11、在一实施例中,所述基于所述振动幅度数据确定所述锚索的预应力状态的步骤,包括:
12、检测所述实际幅值是否在预设幅值范围内,以及,检测所述幅值均值是否在预设均值范围内;
13、若所述实际幅值在所述预设幅值范围内且所述幅值均值在所述预设均值范围内,则确定所述锚索的预应力状态为所述锚索受到的初始应力正常;
14、若所述实际幅值不在所述预设幅值范围内和/或者所述幅值均值不在所述预设均值范围内,则确定所述锚索的预应力状态为所述锚索受到的初始应力异常。
15、在一实施例中,所述基于所述振动频谱信号确定所述锚索的振动频率数据的步骤,包括:
16、基于所述振动频谱信号确定所述锚索的振动主频率值;
17、对所述振动频谱信号进行带通滤波处理提取得到所述振动主频率值对应的主频信号,并基于所述主频信号确定所述振动主频率值的主频幅值波动程度;
18、将所述主频率值和所述主频幅值波动程度作为所述锚索的振动频率数据。
19、在一实施例中,所述基于所述振动频率数据确定所述锚索的预紧力状态的步骤,包括:
20、检测所述振动主频率值与所述锚索的预设固定频率是否一致,以及,检测所述主频幅值波动程度是否在预设波动范围内;
21、若所述振动主频率值与所述预设固定频率一致且所述主频幅值波动程度在所述预设波动范围内,则确定所述锚索的预紧力状态为所述锚索受到的初始应力正常;
22、若所述振动主频率值与所述预设固定频率不一致和/或者所述主频幅值波动程度不在所述预设波动范围内,则确定所述锚索的预紧力状态为所述锚索受到的初始应力异常。
23、在一实施例中,所述风力发电机组塔筒连接多根锚索,所述获取所述振动传感器采集的振动时序信号,对所述振动时序信号进行快速傅里叶变换得到振动频谱信号的步骤之前,所述方法还包括:
24、获取所述多根锚索的锚索安装信息,其中,所述锚索安装信息至少包括所述多根锚索各自在所述风力发电机组塔筒上的安装位置信息,以及,所述多根锚索之间的相对方位信息;
25、基于所述锚索安装信息,按照预设规则从所述多根锚索中确定目标锚索;
26、确定所述目标锚索在预设阶数下的模态振型,并从所述模态振型中确定预设数量的反节点,将所述反节点的位置作为所述振动传感器的安装位置。
27、在一实施例中,所述获取所述振动传感器采集的振动时序信号的步骤,包括:
28、获取预设周期,并按照所述预设周期获取所述振动传感器采集的振动时序信号。
29、在一实施例中,所述获取预设周期的步骤,包括:
30、获取所述风力发电机组塔筒所处外界环境的当前环境数据,并获取历史振动信号和所述历史振动信号对应的历史环境数据,其中,所述环境数据至少包括气象数据和地形数据,所述历史振动信号为上一次采集到的所述锚索的振动时序信号;
31、将所述当前环境数据、所述历史振动信号和所述历史环境数据输入预设分类模型得到所述当前环境数据对应的当前环境类型;
32、从不同环境类型对应预设的监测周期中确定所述当前环境类型对应的监测周期,将所述当前类型对应的监测周期作为所述预设周期。
33、此外,为实现上述目的,本技术还提出一种存储介质,所述存储介质为计算机可读存储介质,所述存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的混塔健康监测方法的步骤。
34、此外,为实现上述目的,本技术还提供一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的混塔健康监测方法的步骤。
35、本技术中,获取振动传感器发送的振动时序信号,对振动时序信号进行快速傅里叶变换得到振动频谱信号;基于振动频谱信号确定锚索的振动幅度数据,基于振动幅度数据确定锚索的预应力状态,其中,预应力状态用于表征锚索在受到外部荷载作用前的初始应力是否正常;基于振动频谱信号确定锚索的振动频率数据,基于振动频率数据确定锚索的预紧力状态,其中,预紧力状态用于表征锚索在实际运行中的受到的拉力是否正常;若预应力状态表征锚索受到的初始应力异常和/或者预紧力状态异常表征锚索受到的拉力异常,则基于预应力状态和预紧力状态生成混塔健康警示信息。
36、相比于直接监测预紧力,本技术中利用振动传感器监测锚索的振动特性来间接判断锚索的预应力状态和预紧力状态,实现了对锚索预应力状态和预紧力状态进行全面监测,而锚索的受力情况会直接影响混塔结构的应力分布,当锚索受到较大的拉力时,拉力会通过锚固件传递到混塔结构上,从而在混塔内部产生相应的应力,如果锚索的拉力过大或分布不均,可能会导致混塔结构局部应力集中,甚至产生裂缝或破坏,因此,通过对锚索预应力状态和预紧力状态进行全面监测,提高了对锚索受力情况监测的准确性,从而提高了对混塔进行健康监测的准确性和可靠性。
37、并且,相比于采用锚索计监测预紧力,本技术中的振动传感器不需要在风力发电机组建设运行前期安装,可以在风力发电机组的运行阶段安装使用,受建设阶段限制小,且振动传感器可拆卸循环使用,降低了成本。
1.一种混塔健康监测方法,其特征在于,所述混塔健康监测方法应用于风力发电机组塔筒的锚索,所述锚索上设置振动传感器,所述混塔健康监测方法包括:
2.如权利要求1所述的混塔健康监测方法,其特征在于,所述基于所述振动频谱信号确定所述锚索的振动幅度数据的步骤,包括:
3.如权利要求2所述的混塔健康监测方法,其特征在于,所述基于所述振动幅度数据确定所述锚索的预应力状态的步骤,包括:
4.如权利要求1所述的混塔健康监测方法,其特征在于,所述基于所述振动频谱信号确定所述锚索的振动频率数据的步骤,包括:
5.如权利要求4所述的混塔健康监测方法,其特征在于,所述基于所述振动频率数据确定所述锚索的预紧力状态的步骤,包括:
6.如权利要求1所述的混塔健康监测方法,其特征在于,所述风力发电机组塔筒连接多根锚索,所述获取所述振动传感器采集的振动时序信号,对所述振动时序信号进行快速傅里叶变换得到振动频谱信号的步骤之前,所述方法还包括:
7.如权利要求1至6中任一项所述的混塔健康监测方法,其特征在于,所述获取所述振动传感器采集的振动时序信号的步骤,包括:
8.如权利要求7所述的混塔健康监测方法,其特征在于,所述获取预设周期的步骤,包括:
9.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质为计算机可读存储介质,所述存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的混塔健康监测方法的步骤。
10.一种计算机程序产品,其特征在于,所述计算机程序产品包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的混塔健康监测方法的步骤。
