一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统的制作方法

本发明涉及风电机组故障诊断，具体为一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统。

背景技术：

1、风电机组发电机轴承高温故障诊断系统是一种用于监测和诊断风电机组发电机轴承温度异常的重要技术手段。该系统通常由多个部分组成，包括传感器、数据采集设备、通信网络、中央处理单元以及监控和报警装置等。

2、对此，公开号cn112651426a的专利文献公开了一种风电机组滚动轴承故障诊断方法，有效解决了传统rnn存在的梯度消失问题，并且与一般的意义上的长短时记忆神经网络相比，gru模型更简单，训练速度更快，适合处理较大规模的数据，基于这样的基础，对风电机组轴承的状态进行诊断。

3、目前风电机组轴承高温故障诊断系统多数系统对单个机组独立检测，无法考量机组间相互影响及关联性，难以全面掌握风电场整体运行状态，且在多机组故障时难以及时察觉传播趋势，影响发电效率。另一方面，温度检测易受环境因素干扰，难以准确提取故障特征区分不同类型，易误判漏判，无法提前发现轴承性能下降趋势和潜在隐患，难以进行预防性维护，增加了风电机组突发故障风险。

4、针对上述问题，为此，提出一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，解决了背景技术中诊断系统难以进行预防性诊断的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，包括：

3、通信配置：

4、建立风机机组通讯网络，并进行网络设置和连接测试，配置通信协议；

5、创建数据库表结构，包括风电机组编号、采集时间、温度值、高度信息、风机状态，建立索，设置数据采集频率，根据历史数据进行设定，确定温度异常阈值范围；

6、数据采集循环：

7、按照预设的顺序依次向每个风电机组发送数据采集指令，使用通信协议等待风电机组的响应，接收风电机组返回的温度数据、高度信息和其他相关参数，检查数据的完整性，进行合理性校验，将校验通过的数据存储到数据库中；

8、温度对比分析：

9、从数据库中读取所有风电机组在当前时间点的温度数据和高度信息，根据高度信息将风电机组进行分组，设置高度区间，10米为一个单位区间，根据风电机组的运行环境，参考相关的技术标准和经验数据，确定温度异常阈值范围；

10、根据风电机组的高度信息，对处于相似高度范围内的风电机组进行分组，对于每个高度分组，计算该组风电机组的平均温度，计算温度的标准差，以确定温度的离散程度，逐个检查该组中的每个风电机组温度，判断其与平均温度的差值是否超过预设的异常阈值范围，对温度异常的风机机组进行标记；

11、对于每个高度分组，计算平均温度：

12、

13、其中ti为该组中第i个风机机组的温度，n为该组风电机组的数量；

14、计算温度的标准差：

15、

16、异常判断，逐个检查该组中的每个风电机组温度ti，如果ti<tavg-kσ或ti>tavg+kσ，则标记该风机组为温度异常；

17、对于温度异常的风电机组，采用比例调整法计算合适的转速调整值，根据温度偏差的大小比例降低转速，计算公式如下：

18、转速为r，温度偏差为：

19、δt＝|ti-tavg|

20、调整后的转速计算公式为：

21、

22、被标记为温度异常的风电机组，向该风电机组发送转速调整指令，降低其转速，指令中包含转速调整值，将异常信息记录到日志中，展示每个风电机组的温度值、高度信息和状态，实时更新数据，向监控界面发送警报提示。

23、优选的，使用工业以太网交换机将风电机组连接起来，形成一个局域网，在每个风电机组上安装以太网接口模块，以便与中央控制系统进行通信，为每个风电机组和中央控制系统采用静态ip地址分配唯一的ip地址，设置子网掩码和网关：根据网络规划，设置合适的子网掩码和网关地址；

24、参数设置：

25、分析风电机组的历史温度数据，计算出平均温度和标准差，根据统计学原理，将温度异常阈值范围设定为平均温度加减一定倍数的标准差，计算公式如下：

26、平均温度tavg，标准差为σ，温度异常阈值范围为tavg±kσ，其中k为常数，k值范围[2，3]，正常情况下，温度值落在平均温度±2倍或3倍标准差。

27、优选的，数据发送采集指令根据风机机组编号依次发送指令，利用配置好的通信协议，向每个风电机组发送特定的数据采集指令，指令包括需要采集如温度、高度信息和采集时间间隔，在发送指令的同时，记录发送指令的时间。

28、优选的，检查接收的数据长度，数据长度与预设的数据格式不匹配，定位为传输错误，对于温度数据、高度信息，检查是否存在缺失值。

29、优选的，标记为温度异常的风电机组，计算其温度偏差，温度偏差为当前温度与所在高度分组平均温度的差值，公式为：

30、

31、其中t异常为异常风机机组的机组，为该高度分组的平均分组。

32、优选的，采用比例调整法，根据温度偏差的大小比例确定转速调整值，比例系数为k，则：转速调整值＝k×温度偏差。

33、优选的，生成包含转速调整值的指令，使用通信协议将指令发送给温度异常的风电机组，确保指令能够被风电机组正确接收和执行。

34、优选的，在指令中添加风电机组的编号或标识符，添加指令的序列号，用于指令的确认和跟踪。

35、优选的，在指令中添加一个校验和字段，用于检测指令在传输过程中是否出现错误，校验和使用crc-16算法计算出一个16位的校验和，并将其添加到指令的末尾，在指令中添加一些冗余信息。

36、优选的，风电机组检测到指令中的校验和错误或冗余信息不一致时，根据这个错误消息来重新发送指令和采取其他错误处理措施。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

38、1、本发明提供的一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，通过将成片的风电机组关联起来，根据高度信息分组进行温度对比分析，实现对风电机组发电机轴承高温故障的精准诊断和及时处理。具体而言，系统从数据库读取风电机组温度和高度信息进行分组，计算各分组平均温度和标准差以确定异常阈值范围，对温度异常的机组标记并计算温度偏差，采用比例调整法确定转速调整值后发送指令。这一方案提高了温度检测准确性，降低了故障误判和漏判率，能及时发现温度异常机组并调整转速减缓金属疲劳，延长轴承寿命，降低维护成本，为风电场运行管理提供准确数据支持，增强了风电场的可靠性和稳定性，减少因故障停机时间，提高发电量。

技术特征：

1.一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，其特征在于：使用工业以太网交换机将风电机组连接起来，形成一个局域网，在每个风电机组上安装以太网接口模块，以便与中央控制系统进行通信，为每个风电机组和中央控制系统采用静态ip地址分配唯一的ip地址，设置子网掩码和网关：根据网络规划，设置合适的子网掩码和网关地址；

3.根据权利要求1所述的一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，其特征在于：数据发送采集指令根据风机机组编号依次发送指令，利用配置好的通信协议，向每个风电机组发送特定的数据采集指令，指令包括需要采集如温度、高度信息和采集时间间隔，在发送指令的同时，记录发送指令的时间。

4.根据权利要求1所述的一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，其特征在于：检查接收的数据长度，数据长度与预设的数据格式不匹配，定位为传输错误，对于温度数据、高度信息，检查是否存在缺失值。

5.根据权利要求1所述的一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，其特征在于：标记为温度异常的风电机组，计算其温度偏差，温度偏差为当前温度与所在高度分组平均温度的差值，公式为：

6.根据权利要求1所述的一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，其特征在于：采用比例调整法，根据温度偏差的大小比例确定转速调整值，比例系数为k，则：转速调整值＝k×温度偏差。

7.根据权利要求1所述的一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，其特征在于：生成包含转速调整值的指令，使用通信协议将指令发送给温度异常的风电机组，确保指令能够被风电机组正确接收和执行。

8.根据权利要求7所述的一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，其特征在于：在指令中添加风电机组的编号或标识符，添加指令的序列号，用于指令的确认和跟踪。

9.根据权利要求8所述的一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，其特征在于：在指令中添加一个校验和字段，用于检测指令在传输过程中是否出现错误，校验和使用crc-16算法计算出一个16位的校验和，并将其添加到指令的末尾，在指令中添加一些冗余信息。

10.根据权利要求9所述的一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，其特征在于：风电机组检测到指令中的校验和错误或冗余信息不一致时，根据这个错误消息来重新发送指令和采取其他错误处理措施。

技术总结本发明公开了一种风电机组发电机轴承高温故障诊断系统，涉及风电机组故障诊断技术领域，目前风电机组轴承高温故障诊断系统多数系统对单个机组独立检测，无法考量机组间相互影响及关联性，难以全面掌握风电场整体运行状态，无法提前发现轴承性能下降趋势和潜在隐患，难以进行预防性维护，增加了风电机组突发故障风险，本发明通过将成片的风电机组关联起来，根据高度信息分组进行温度对比分析，实现对风电机组发电机轴承高温故障的精准诊断和及时处理，延长轴承寿命，降低维护成本，为风电场运行管理提供准确数据支持，增强了风电场的可靠性和稳定性，减少因故障停机时间，提高发电量。技术研发人员：王大福,孙红凯,马亮,王晓伟,原海东受保护的技术使用者：大唐（赤峰）新能源有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6