專利名稱：跳機(jī)事件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和方法及包括它的風(fēng)力渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及風(fēng)力渦輪機(jī)，且更具體地說(shuō)，涉及一種用 于采集風(fēng)力渦輪機(jī)中的跳機(jī)(trip)事件數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
最近，風(fēng)力渦輪機(jī)作為一種無(wú)溫室氣體(GHG)排放的環(huán)境 安全且相對(duì)較價(jià)廉的替代能源而受到了更多的關(guān)注。隨著這種增長(zhǎng)的 關(guān)注，已經(jīng)做出了極大的努力來(lái)發(fā)展可靠且高效的風(fēng)力渦輪機(jī)?？偟卣f(shuō)來(lái)，風(fēng)力渦輪機(jī)使用風(fēng)來(lái)產(chǎn)生電力。風(fēng)使一個(gè)或多 個(gè)連接在輪轂上的葉片旋轉(zhuǎn)，其中葉片和輪轂可構(gòu)成轉(zhuǎn)子。由風(fēng)造成 的葉片的旋轉(zhuǎn)致使連接在轉(zhuǎn)子上的軸旋轉(zhuǎn)，其連接在產(chǎn)生電力的發(fā)電 機(jī)上。具體地說(shuō)，轉(zhuǎn)子安裝在定位于軒架或管狀塔的頂部的外殼或吊 艙內(nèi)。公用設(shè)施級(jí)風(fēng)力渦輪機(jī)(即，設(shè)計(jì)成以便為公用電網(wǎng)提供電功率 的風(fēng)力渦輪機(jī))可能具有大型轉(zhuǎn)子(例如30米或更大直徑)。這些轉(zhuǎn)子 上的葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩或旋轉(zhuǎn)力， 發(fā)電機(jī)通過(guò)變速箱而旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接在轉(zhuǎn)子上。變速箱可用于提高渦輪機(jī) 轉(zhuǎn)子的原本較低的旋轉(zhuǎn)速度，以便發(fā)電機(jī)有效地將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成提供 給電網(wǎng)的電能。某些渦輪機(jī)利用不使用變速箱而直接聯(lián)接在轉(zhuǎn)子上的 發(fā)電機(jī)。功率變換器用于將來(lái)自發(fā)電機(jī)的功率傳遞至電網(wǎng)連接上。 在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，所需要的能量水平將通過(guò)功率變換器的直流鏈路而傳 送。在某些情況下(例如在瞬變功率狀態(tài)下)，在轉(zhuǎn)子和電網(wǎng)連接之間 臨時(shí)存在高的功率不匹配，并且電壓瞬變祐L放大，使得直流鏈路電壓 水平可能升高到正常的容許的或額定的水平以上。因而，風(fēng)力渦輪機(jī)
4必須能夠吸收或偏轉(zhuǎn)過(guò)大的功率水平。傾斜控制子系統(tǒng)用于使葉片圍繞其軸向或縱向軸線而旋
轉(zhuǎn)。在某些已知的風(fēng)力渦輪機(jī)中，電子控制器結(jié)合葉片傾斜機(jī)構(gòu)用于 使葉片圍繞其相應(yīng)的縱向軸線來(lái)傾斜，以控制風(fēng)力渦輪機(jī)的功率輸 出。可提供馬達(dá)以在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的同時(shí)使葉片傾斜。傾斜控制子系統(tǒng)還 可用于在風(fēng)暴情況下使葉片順漿。風(fēng)力渦輪機(jī)控制器可用于監(jiān)測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)的許多運(yùn)行參數(shù) 和各種環(huán)境條件(例如風(fēng)速、環(huán)境溫度等等)。另外，風(fēng)力渦輪機(jī)控制 器可指示各種風(fēng)力渦輪機(jī)子系統(tǒng)調(diào)整各種運(yùn)行;溪式，以對(duì)變化的環(huán)境 條件進(jìn)行補(bǔ)償或做出反應(yīng)?？梢钥闯瞿承╋L(fēng)力渦輪機(jī)包括三個(gè)子系統(tǒng)，即傾斜控制子
系統(tǒng)、功率變換器子系統(tǒng)和風(fēng)力渦輪機(jī)控制器子系統(tǒng)。來(lái)自這些子系 統(tǒng)其中各個(gè)子系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)可有助于確定故障或跳機(jī)事件發(fā)生
的時(shí)間和原因。迄今為止，還沒(méi)有單一系統(tǒng)提供了用于從上面列舉的 三個(gè)子系統(tǒng)其中各個(gè)子系統(tǒng)中獲得和整理相關(guān)數(shù)據(jù)的措施。因此，存在對(duì)用于從風(fēng)力渦輪機(jī)中的多子系統(tǒng)中采集和分 析數(shù)據(jù)的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，提供了 一種用于從風(fēng)力渦輪機(jī) 中采集運(yùn)行數(shù)據(jù)和分析跳機(jī)事件的系統(tǒng)。 一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)緩存器可儲(chǔ) 存從至少一個(gè)控制子系統(tǒng)中獲得的運(yùn)行數(shù)據(jù)。跳機(jī)事件檢測(cè)系統(tǒng)可連 接在數(shù)據(jù)緩存器上，并監(jiān)測(cè)跳機(jī)事件的發(fā)生。儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)緩存器中的 數(shù)據(jù)可傳送到跳機(jī)日志緩存器中。在另 一示例性的實(shí)施例中，提供了 一種用于從風(fēng)力渦輪機(jī) 中釆集運(yùn)行數(shù)據(jù)和分析跳機(jī)事件的方法。該方法包括如下步驟從至 少一個(gè)控制子系統(tǒng)中獲得運(yùn)行數(shù)據(jù)，將運(yùn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在一個(gè)或多個(gè)數(shù) 據(jù)緩存器中，監(jiān)測(cè)用于指示跳機(jī)事件的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并且在指示跳機(jī)事件時(shí)，將包含在數(shù)據(jù)緩存器中的所有運(yùn)行數(shù)據(jù)或運(yùn)行數(shù)據(jù)的子集傳送 到跳機(jī)日志緩存器中。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例而構(gòu)造的風(fēng)力渦輪 才幾的側(cè)透^L圖。圖2是圖1中所示的示例性風(fēng)力渦輪機(jī)的吊艙的剖切透視圖。圖3是一種用于控制和監(jiān)測(cè)圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的系 統(tǒng)的示例性構(gòu)造的方框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例構(gòu)造而成的系統(tǒng)的 方框圖。
部件列表100風(fēng)力渦輪機(jī)；
102吊艙；
104塔；
106轉(zhuǎn)子；
108葉片；
110輪轂；
112控制面板；
114葉片傾斜驅(qū)動(dòng)
116低速軸；
118變速箱；
120發(fā)電機(jī)；
122聯(lián)接件；
124偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器；
126偏轉(zhuǎn)平臺(tái)；128風(fēng)向標(biāo)；
132主框架；
300控制系統(tǒng)；
302總線；
304處理器；
306存儲(chǔ)器；
308運(yùn)行數(shù)據(jù)緩存器；
310 ROM;
312輸入/輸出裝置； 314傳感器接口； 410跳機(jī)事件檢測(cè)； 412運(yùn)行數(shù)據(jù)緩存器； 420網(wǎng)絡(luò)； 430工作站； 440跳機(jī)日志功能； 445數(shù)據(jù)收集功能； 450跳才幾日志；
455運(yùn)行數(shù)據(jù)低分辨率數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器; 460告警系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的各實(shí)施例包括一種用于采集和分析自風(fēng)力渦^^機(jī) 中獲得的運(yùn)行數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。各實(shí)施例的技術(shù)效果包括從風(fēng)力渦 輪機(jī)的一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)中采集運(yùn)行數(shù)據(jù)。其它技術(shù)效果包括監(jiān)測(cè)和 分析運(yùn)行數(shù)據(jù)以確定是否發(fā)生跳機(jī)事件，何時(shí)發(fā)生跳機(jī)事件和為什么 發(fā)生跳機(jī)事件。在各實(shí)施例中，并參照?qǐng)D1，風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)包括一個(gè)或多 個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)IOO。風(fēng)力渦輪機(jī)IOO通常包括容納有發(fā)電機(jī)(圖1中未顯示)的吊艙102。吊艙102可安裝在塔104上，在圖1中只顯示了塔 104的一部分。風(fēng)力渦輪機(jī)100還包括轉(zhuǎn)子106，其包括附連在旋轉(zhuǎn) 的輪轂110上的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片108。雖然圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)IOO 包括三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片108,但是對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施例所要求的轉(zhuǎn)子葉片 108的數(shù)量并沒(méi)有特別的限制。因而，可4是供額外的或更少的轉(zhuǎn)子葉 片108?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2,在本發(fā)明的各實(shí)施例中，各種構(gòu)件容納在風(fēng) 力渦輪機(jī)100的塔104上的吊艙102中。此外，可基于本領(lǐng)域中已知 的因素和條件來(lái)選擇塔104的高度。在某些實(shí)施例中，控制面板112 中的一個(gè)或多個(gè)微控制器形成了用于總體系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和控制的控制系 統(tǒng)(以下更詳細(xì)地進(jìn)行描述)，該總體系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和控制包括傾斜和速度 調(diào)節(jié)、高速軸和偏轉(zhuǎn)制動(dòng)應(yīng)用、偏轉(zhuǎn)和泵馬達(dá)應(yīng)用以及功率水平和故 障監(jiān)測(cè)。在某些實(shí)施例中可使用備選的分布式或集中式控制架構(gòu)。在各實(shí)施例中，控制系統(tǒng)將控制信號(hào)提供給可變?nèi)~片傾斜 驅(qū)動(dòng)器114,以控制由于風(fēng)力而驅(qū)動(dòng)輪轂110的葉片108(示于圖1中) 的傾斜。帶有驅(qū)動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)可用于使葉片傾斜，或者液壓裝置可用 于葉片的傾斜控制。如以下更詳細(xì)所述，控制系統(tǒng)還將控制信號(hào)提供 給變換構(gòu)件的變換器。在各實(shí)施例中，輪轂110接收三個(gè)葉片108，但其它構(gòu)造可 利用許多葉片。在各實(shí)施例中，葉片108的傾斜由葉片傾斜驅(qū)動(dòng)器114 單獨(dú)地控制。輪轂110和葉片108共同形成了風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子106。 風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系包括連接在輪轂110上的主轉(zhuǎn)子軸116(也被稱為 "低速軸")和變速箱118，在某些實(shí)施例中，變速箱118利用雙路徑幾 何結(jié)構(gòu)以驅(qū)動(dòng)封閉在變速箱118中的高速軸。高速軸(示于圖2中)用 于驅(qū)動(dòng)由主框架132支撐的發(fā)電機(jī)120。在某些實(shí)施例中，通過(guò)聯(lián)4矣 件122來(lái)傳遞轉(zhuǎn)子扭矩。發(fā)電機(jī)120可以是任何合適的類型，例如但 不局限于繞線轉(zhuǎn)子式感應(yīng)發(fā)電沖幾，如雙饋式感應(yīng)發(fā)電機(jī)。作為非限制 性的示例，另一合適的類型是多極發(fā)電機(jī)，其可在低速軸的速度下以直接驅(qū)動(dòng)的構(gòu)造運(yùn)轉(zhuǎn)，而不需要變速箱。偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器124和偏轉(zhuǎn)平臺(tái)126提供了用于風(fēng)力渦輪機(jī)100 的偏轉(zhuǎn)定向系統(tǒng)。在某些實(shí)施例中，偏轉(zhuǎn)定向系統(tǒng)是電動(dòng)操作的，并 根據(jù)自用于測(cè)量軸凸緣位移的傳感器接收到的信息而受到控制系統(tǒng) 的控制，如以下所述。作為備選或除了凸緣位移測(cè)量傳感器之外，某 些構(gòu)造利用風(fēng)向標(biāo)128或其它類型的風(fēng)速表提供用于偏轉(zhuǎn)定向系統(tǒng)的 信息。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)安裝在設(shè)于塔104的頂部的凸緣上。在各實(shí)施例中，且參照?qǐng)D3，用于風(fēng)力渦輪機(jī)100的控制系 統(tǒng)300包括總線302或其它用以傳送信息的通信裝置。處理器304聯(lián) 接在總線302上以處理信息，包括來(lái)自配置成用以測(cè)量各種運(yùn)行數(shù)據(jù) (例如功率水平、功率波動(dòng)、位移、力矩、振動(dòng)水平、傾斜相關(guān)數(shù)據(jù)、 功率變換器數(shù)據(jù)和其它運(yùn)行條件)的各種傳感器的信息?？刂葡到y(tǒng)300 還包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)306和運(yùn)行數(shù)據(jù)緩存器308。 RAM306 聯(lián)接在總線302上，以儲(chǔ)存和傳送將由處理器304執(zhí)行的信息和指令。 RAM306還可用于在處理器304執(zhí)行指令期間儲(chǔ)存臨時(shí)變量或其它中 間信息。運(yùn)行數(shù)據(jù)緩存器308可包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置，并用于儲(chǔ) 存從連接在風(fēng)力渦輪機(jī)100的各子系統(tǒng)和構(gòu)件上的各種傳感器中接收 到的運(yùn)行數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，運(yùn)行數(shù)據(jù)緩存器308包括一個(gè)或多個(gè)非易失 性存儲(chǔ)裝置，然而，也可使用易失性存儲(chǔ)器?？刂葡到y(tǒng)300還可包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)和/或另 一靜態(tài)儲(chǔ) 存裝置310，其聯(lián)接在總線302上，以儲(chǔ)存靜態(tài)(即非變化的)信息和指 令并將其提供給處理器304?？商峁┹斎?輸出裝置312，且其可包括 本領(lǐng)域中已知的任何裝置，從而提供輸入數(shù)據(jù)給控制系統(tǒng)300或提供 來(lái)自控制系統(tǒng)300的輸出數(shù)據(jù)。例如，輸出裝置312可以是無(wú)線收發(fā) 器、基于光纖或電纜的通信電纜、基于Internet或數(shù)據(jù)包的通信或任 何其它合適的通信方法。指令通過(guò)遠(yuǎn)程連接自儲(chǔ)存裝置(諸如磁盤(pán)、只 讀存儲(chǔ)器(ROM)集成電路、CDROM、 DVD)提供給存儲(chǔ)器，該遠(yuǎn)程連 接為有線或無(wú)線的且提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)以電子的方式可存取的介質(zhì)等的存取。在各實(shí)施例中，可使用硬連線的電路來(lái)替代軟件指令或與 軟件指令結(jié)合使用。因而指令序列的執(zhí)行并不局限于任何特定的硬件 電路和軟件指令的組合。傳感器接口 314是容許控制系統(tǒng)300與一個(gè)或多個(gè)傳感器 通信的接口。傳感器接口 314可以是或可包括例如一個(gè)或多個(gè)才莫擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該才莫擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器將才莫擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成可由處理器304使 用的數(shù)字信號(hào)。這些傳感器可以例如感測(cè)各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，例如功率水 平、功率波動(dòng)、位移、力矩、振動(dòng)水平、傾斜相關(guān)數(shù)據(jù)、功率變換器 數(shù)據(jù)以及風(fēng)力渦輪機(jī)100中的其它運(yùn)行條件。在本發(fā)明的一方面，提供了一種用于從風(fēng)力渦輪機(jī)100的 各子系統(tǒng)中采集運(yùn)行數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法。為了分析和解決復(fù)雜問(wèn)題， 需要高保真的相關(guān)數(shù)據(jù)。在風(fēng)力渦輪機(jī)應(yīng)用中，采集任何跳機(jī)或故障 事件前后的數(shù)據(jù)是有幫助的，且該數(shù)據(jù)可在發(fā)生跳機(jī)事件之前和/或之 后保留。從可組成風(fēng)力渦輪機(jī)的各種子系統(tǒng)中獲得數(shù)據(jù)也是有幫助 的。例如，這些子系統(tǒng)可包括但不局限于傾斜控制子系統(tǒng)、功率變換 器子系統(tǒng)、風(fēng)力渦輪機(jī)控制器子系統(tǒng)和偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)。在本發(fā)明的方面中，于連續(xù)過(guò)程中從一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)中 獲得高分辨率的運(yùn)行數(shù)據(jù)。例如，可以在可約為每10ms至約40ms 采樣一次的幀速率或控制邏輯掃描時(shí)間的速率下獲得數(shù)據(jù)。然而，對(duì) 于任何子系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)的采樣速率將處在足夠高的速率下，以獲得 高分辨率且高品質(zhì)的數(shù)據(jù)，并且該速率可包括之前所述10ms至40ms 范圍以上或以下的速率。圖4顯示了本發(fā)明的一個(gè)示例性的實(shí)施例。多個(gè)風(fēng)力渦輪 機(jī)100可組成風(fēng)電場(chǎng)，并且各個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)100可連接在通信網(wǎng)絡(luò)420 上。網(wǎng)絡(luò)420可以是有線的(例如施樂(lè)(Xerox)公司商標(biāo)Ethernet，、光 纖線纜、電話線、IEEE 802.3等等)或無(wú)線的(例如Wi-Fi聯(lián)盟注冊(cè)商 標(biāo)WiFi⑧、WiMAX論壇商標(biāo)WiMAXTM、射頻、IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)等 等)。工作站430可連接至網(wǎng)絡(luò)420和/或連接至各個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)420。工作站收集和儲(chǔ)存從風(fēng)力渦輪機(jī)100中接收的運(yùn)行數(shù)據(jù)。工作站430 可以是在風(fēng)電場(chǎng)中的本地設(shè)備，或者其可遠(yuǎn)程定位。各風(fēng)力渦輪機(jī)100可包括控制系統(tǒng)300，其可包括跳機(jī)事件 檢測(cè)功能410和一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行數(shù)據(jù)緩存器412。控制系統(tǒng)可存在于 風(fēng)電場(chǎng)的各個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)IOO中。跳機(jī)事件檢測(cè)功能410監(jiān)測(cè)可能指 示跳機(jī)事件已經(jīng)發(fā)生的預(yù)定的準(zhǔn)則，或者監(jiān)測(cè)跳機(jī)事件可能發(fā)生的指 示器。來(lái)自風(fēng)力渦輪機(jī)100的一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在運(yùn) 行數(shù)據(jù)緩存器412中。如之前所述，運(yùn)行數(shù)據(jù)緩存器可包括一個(gè)或多 個(gè)儲(chǔ)存裝置，并且優(yōu)選非易失性儲(chǔ)存介質(zhì)(例如閃存、光學(xué)儲(chǔ)存介質(zhì)或 磁儲(chǔ)存介質(zhì)等等)。運(yùn)行數(shù)據(jù)可以以高的分辨率(例如每隔10ms至40ms采樣一 次)從風(fēng)力渦輪機(jī)100的多個(gè)子系統(tǒng)中的各種傳感器中采集到。跳機(jī)事 件檢測(cè)模塊410監(jiān)測(cè)可指示跳機(jī)事件的預(yù)定的準(zhǔn)則。如果跳機(jī)事件已 經(jīng)發(fā)生，則可將儲(chǔ)存在運(yùn)行數(shù)據(jù)緩存器412中的數(shù)據(jù)傳送至工作站 430。在一個(gè)實(shí)施例中，可將跳機(jī)事件前后的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存并傳送至工作 站430。在其它實(shí)施例中，可將直至跳機(jī)事件和/或跳機(jī)事件之前的數(shù) 據(jù)傳送至工作站430。對(duì)于跳機(jī)事件的分析，數(shù)據(jù)采樣的分辨率可基 于數(shù)據(jù)在時(shí)間上離跳機(jī)事件有多遠(yuǎn)而改變。在根據(jù)本發(fā)明的某些方 面，數(shù)據(jù)可基于相對(duì)于跳機(jī)事件的時(shí)間而按照變化的數(shù)據(jù)分辨率進(jìn)行 分組。例如，跳機(jī)事件之后的數(shù)據(jù)可按照每一秒一次釆樣的速率發(fā)送 至工作站430。這種跳機(jī)后數(shù)據(jù)可包括跳機(jī)事件之后的一至三十分鐘 或更長(zhǎng)的間隔。在發(fā)生跳機(jī)事件時(shí)，較低分辨率數(shù)據(jù)可按照不同的較低分 辨率采樣速率進(jìn)行重新采樣。跳機(jī)前數(shù)據(jù)可分組到約四個(gè)或更多個(gè)時(shí) 間段中。然而，取決于應(yīng)用，還可將跳機(jī)前數(shù)據(jù)分組到少于四個(gè)時(shí)間 段中。在跳機(jī)事件之前(即跳機(jī)前)20分鐘或更少時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)可按照 每一秒釆樣一次的速率進(jìn)行重新釆樣。在跳機(jī)事件之前約20分鐘至 約60分鐘的數(shù)據(jù)可按照每十秒采樣一次的速率進(jìn)行重新采樣。在跳機(jī)事件之前約一個(gè)小時(shí)至約五個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)可按照每分鐘采樣一次
的速率進(jìn)行重新采樣。在跳機(jī)事件之前約5小時(shí)至約24小時(shí)的數(shù)據(jù) 可按照每十分鐘采樣一次的速率進(jìn)行重新采樣。在備選實(shí)施例中，數(shù) 據(jù)可基于預(yù)定的時(shí)間間隔而以變化的分辨率進(jìn)行重新采樣。表1和表 2示意了可分派給跳機(jī)事件前后的時(shí)間段的數(shù)據(jù)分辨率的兩個(gè)示例。
表1
跳機(jī)后數(shù)據(jù)跳機(jī)前數(shù)據(jù)離跳機(jī)事 件的時(shí)間0至+30分鐘0至-20分鐘-20分鐘至 -60分鐘-1小時(shí)至-5 小時(shí)-5小時(shí)至 -24小時(shí)
采樣速率每秒采樣1 次每秒采樣1 次每10秒采樣 1次每60秒采樣 1次每10分鐘采 樣l次表1示意了變化的分辨率的數(shù)據(jù)捕捉和/或儲(chǔ)存的一個(gè)示 例。表中的"+"表示跳機(jī)事件后(即在跳機(jī)事件之后)的時(shí)間段，并且"-" 表示跳機(jī)前(即在跳機(jī)事件之前)的時(shí)間段。然而，根據(jù)特定應(yīng)用的要 求，可釆用任意范圍和數(shù)量的時(shí)間段和數(shù)據(jù)分辨率/采樣速率。上面指 定的范圍僅僅是許多合適的時(shí)間段和采樣速率的示例。運(yùn)行數(shù)據(jù)可在跳機(jī)事件之前、期間或之后從風(fēng)力渦輪機(jī)100 傳送至工作站430。跳機(jī)日志功能440和數(shù)據(jù)收集功能445包括數(shù)據(jù) 收集系統(tǒng)并接收來(lái)自風(fēng)力渦輪機(jī)100的運(yùn)行數(shù)據(jù)。在變化的分辨率下 的數(shù)據(jù)(例如，基于各種時(shí)間段的變化的采樣速率)可儲(chǔ)存在跳機(jī)曰志 450中。通常，跳機(jī)日志450儲(chǔ)存跳機(jī)事件24小時(shí)內(nèi)的數(shù)據(jù)。更長(zhǎng)期 數(shù)據(jù)(可能超過(guò)24小時(shí)的數(shù)據(jù))可儲(chǔ)存在運(yùn)行數(shù)據(jù)低分辨率數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器
455中，但通常是以儲(chǔ)存在跳機(jī)日志450中的較低分辨率的數(shù)據(jù)的最 快釆樣速率。例如，數(shù)據(jù)可根據(jù)表l中標(biāo)示的時(shí)間段和采樣速率而儲(chǔ) 存在跳機(jī)日志450中。儲(chǔ)存在運(yùn)行數(shù)據(jù)低分辨率數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器455中的
12數(shù)據(jù)可在每秒采樣一次的速率下保持。在一個(gè)實(shí)施例中，可將離當(dāng)前
時(shí)間24至48小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器455中，并 且在其它實(shí)施例中，可將1天至1周或更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù) 儲(chǔ)存器455中。雖然只給出了一些示例，但可根據(jù)特定應(yīng)用的規(guī)定而 實(shí)施任何合適的數(shù)據(jù)分辨率和/或時(shí)間段。表2示意了可在本發(fā)明的各個(gè)方面使用的釆樣速率和時(shí)間 段的另一示例。在這個(gè)示例中，跳機(jī)后數(shù)據(jù)被分組到一個(gè)時(shí)間段中， 且跳機(jī)前數(shù)據(jù)-波分組到五個(gè)時(shí)間段中。表2中顯示了用于各個(gè)時(shí)間段 的釆樣速率。表中還指示了數(shù)據(jù)源，其中運(yùn)行數(shù)據(jù)緩存器308,412提 供了離跳機(jī)少于約1分鐘的跳機(jī)后數(shù)據(jù)和跳機(jī)前數(shù)據(jù)。運(yùn)行數(shù)據(jù)低分 辨率數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器455可提供跳機(jī)事件之前不止一分鐘的跳機(jī)前數(shù)據(jù)。 上面指定的范圍僅僅是許多合適的時(shí)間段和采樣速率的示例。然而， 根據(jù)特定應(yīng)用的要求，可采用任意范圍和數(shù)量的時(shí)間段和數(shù)據(jù)分辨率 /采樣速率。為了提供對(duì)跳機(jī)事件前后的數(shù)據(jù)的更好的描繪，在跳機(jī)曰 志中可包含告警事件。告警系統(tǒng)460可結(jié)合跳機(jī)日志功能來(lái)使用。風(fēng) 力渦輪機(jī)100可配置成如果預(yù)定的條件發(fā)生或超過(guò)特定的運(yùn)行范圍則發(fā)出告警。風(fēng)力渦輪機(jī)告警可被工作站430中的告警系統(tǒng)460接收， 并可觸發(fā)數(shù)據(jù)捕捉和/或傳送過(guò)程。在其它實(shí)施例中，控制裝置可由跳機(jī)事件檢測(cè)功能410和 運(yùn)行數(shù)據(jù)緩存器412組成，并可處于各個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)IOO中。控制裝 置中的應(yīng)用代碼確定組成跳機(jī)的條件并監(jiān)測(cè)那些條件。數(shù)據(jù)緩存器 412可在高分辨率(例如幀速率、控制器運(yùn)轉(zhuǎn)的速率或控制邏輯掃描時(shí) 間的速率，通常在約10至40毫秒之間)下收集用于特定變量的數(shù)據(jù)。 所使用的數(shù)據(jù)緩存器的數(shù)量是可配置的并且由應(yīng)用來(lái)確定。在某些實(shí) 施例中，可將數(shù)據(jù)緩存器的第一部分分配給特定的故障(例如與傾斜相 關(guān)的跳機(jī)事件)，并可將數(shù)據(jù)緩存器的第二部分分配給不同類型的跳機(jī) 事件(例如功率變換器故障)。數(shù)據(jù)緩存器412可采用觸發(fā)器、每個(gè)觸發(fā)器的采樣數(shù)量、 觸發(fā)后的采樣數(shù)量以及有待收集的變量(數(shù)據(jù)點(diǎn))作為輸入。該部件輸 出指示捕捉部件狀態(tài)的狀態(tài)信號(hào)。當(dāng)控制器正常運(yùn)行(即無(wú)跳機(jī)事件) 時(shí)，捕捉部件將具有等待觸發(fā)的狀態(tài)并為觸發(fā)前采樣收集數(shù)據(jù)。當(dāng)跳 機(jī)事件發(fā)生時(shí)，該部件狀態(tài)改變至捕捉，并且收集觸發(fā)后采樣的數(shù)量 的數(shù)據(jù)。當(dāng)已經(jīng)獲得所有樣本時(shí)，該部件狀態(tài)改變至完成?？刂蒲b置還可連接在網(wǎng)絡(luò)420上，并能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和 接收數(shù)據(jù)。在其它實(shí)施例中，可創(chuàng)建專用網(wǎng)絡(luò)，或者可實(shí)施點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù) 據(jù)通信。收集在數(shù)據(jù)緩存器412中的變量是控制器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù) 據(jù)的一部分。工作站430可以是運(yùn)行Microsoft Windows操作系統(tǒng)的個(gè)人 計(jì)算機(jī)或膝上型計(jì)算機(jī)。然而，可使用任何合適的處理裝置和操作系 統(tǒng)。工作站可以裝載可包含若干子系統(tǒng)的專欠件產(chǎn)品。那些子系統(tǒng)其中 一個(gè)可以是數(shù)據(jù)收集子系統(tǒng)(元件440和445)。當(dāng)為跳機(jī)日志配置數(shù)據(jù) 收集時(shí)，其可能具有多個(gè)功能。第 一功能可以是收集和儲(chǔ)存跳機(jī)事件中定義的變量的數(shù)據(jù) 值。這些是收集在數(shù)據(jù)緩存器412中的相同變量。區(qū)別是數(shù)據(jù)收集獲得來(lái)自控制裝置通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)的值。教據(jù)收集可將該數(shù)據(jù)按一 秒速率(或多個(gè)速率或其它速率)儲(chǔ)存到位于工作站430中或?qū)ぷ髡?br> 430而言可訪問(wèn)的文件或資料庫(kù)中。當(dāng)系統(tǒng)不處于跳機(jī)狀態(tài)時(shí)，我們 所具有的是由數(shù)據(jù)收集子系統(tǒng)(440和445)收集在工作站430上的數(shù) 據(jù)，以及收集在控制裝置的數(shù)據(jù)緩存器412中的相同變量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)收集的第二功能可以是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)緩存器412上的狀態(tài) 值。當(dāng)這些緩存器進(jìn)入完成狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)收集功能445知道跳機(jī)事件 已經(jīng)發(fā)生，并且來(lái)自數(shù)據(jù)緩存器412的數(shù)據(jù)可用，以便于被傳送到工 作站430。當(dāng)跳機(jī)事件發(fā)生時(shí)，數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)(440和445)可產(chǎn)生文件 (例如跳機(jī)日志450)，該文件包含來(lái)自運(yùn)行數(shù)據(jù)低分辨率數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器 455的重新釆樣的數(shù)據(jù)以及從運(yùn)行數(shù)據(jù)緩存器412中獲得的數(shù)據(jù)。通 常，數(shù)據(jù)分辨率在跳機(jī)事件附近可能較高，并且隨著時(shí)間離跳機(jī)事件 的進(jìn)一步延續(xù)而逐漸變低?？蓪?xiě)入跳機(jī)日志中的另一條信息是發(fā)生在 跳機(jī)事件時(shí)間前后的告警/事件。該信息可從告警系統(tǒng)460中獲得，告 警系統(tǒng)460是工作站430中的軟件的一部分。告警系統(tǒng)460從控制裝 置中獲得告警，并保持歷史拷貝。由工作站430獲得的數(shù)據(jù)文件可利用各種軟件產(chǎn)品來(lái)查看 (例如Trender*,其是ToolboxST承和/或WorkstationST承軟件產(chǎn)品的一 部分，其中"*"表示通用電器公司的商標(biāo))。WorkstationSP軟件產(chǎn)品還 可提供將文件轉(zhuǎn)換成逗點(diǎn)分隔變量(.csv)文件的能力，然后該.csv文件 可通過(guò)其它第三方產(chǎn)品(例如公用電子數(shù)據(jù)表程序)打開(kāi)，以用于根本 原因分析。另一優(yōu)勢(shì)是可將所有數(shù)據(jù)包含在一個(gè)文件中，并且可從遠(yuǎn) 程站點(diǎn)傳送該單個(gè)文件，以用于根本原因分析。在一個(gè)示例中，工作站430可以是膝上型的和便攜型的。 這將使得工作站能夠在風(fēng)電場(chǎng)之間運(yùn)送。工作站430還可定位在遠(yuǎn)程 站點(diǎn)，并通過(guò)任何合適的通信鏈路(例如網(wǎng)絡(luò)420或Interaet)而連接到 各個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)上。工作站還可以是包含在風(fēng)電場(chǎng)中的本地設(shè)備，其或者位于特定的塔中，或者位于電子中心中。在跳機(jī)事件之前、期間或之后，可將運(yùn)行數(shù)據(jù)按照一個(gè)或 多個(gè)釆樣速率從風(fēng)力渦輪機(jī)100或工作站430傳送到數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù) 庫(kù)或跳機(jī)日志中。雖然已經(jīng)關(guān)于各種特定的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng) 域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可利用處于權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的變 型來(lái)實(shí)踐本發(fā)明的各實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于從風(fēng)力渦輪機(jī)(100)中采集運(yùn)行數(shù)據(jù)及分析跳機(jī)事件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于儲(chǔ)存從至少一個(gè)控制子系統(tǒng)獲得的運(yùn)行數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)緩存器(412)；連接到所述一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)緩存器(412)上的跳機(jī)事件檢測(cè)系統(tǒng)(410)，所述跳機(jī)事件檢測(cè)系統(tǒng)用于對(duì)跳機(jī)事件的發(fā)生進(jìn)行監(jiān)測(cè)；其中，儲(chǔ)存在所述一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)緩存器中的所述運(yùn)行數(shù)據(jù)的至少一部分可被傳送至跳機(jī)日志緩存器(450)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè) 數(shù)據(jù)緩存器還包括用于儲(chǔ)存從傾斜控制子系統(tǒng)中獲得的運(yùn)行數(shù)據(jù)的傾斜控制緩存器；用于儲(chǔ)存從功率變換器子系統(tǒng)中獲得的運(yùn)行數(shù)據(jù)的功率變換器 緩存器；和用于儲(chǔ)存從風(fēng)力渦輪機(jī)控制器中獲得的運(yùn)行數(shù)據(jù)的風(fēng)力渦輪機(jī) 控制器緩存器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，運(yùn)行數(shù)據(jù)以約每 10毫秒采樣一次至約每40毫秒采樣一次的分辨率而保持在所述一個(gè) 或多個(gè)數(shù)據(jù)緩存器中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)于對(duì)應(yīng)于約48 小時(shí)的時(shí)間段，運(yùn)行數(shù)據(jù)以約每秒采樣一次的速率傳送至所述跳機(jī)日 志緩存器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)于各種時(shí)間段， 數(shù)據(jù)以變化的分辨率傳送至所述跳機(jī)日志緩存器，還包括以每秒采樣一次的速率傳送少于約20分鐘久的數(shù)據(jù)；以每10秒采樣一次的速率傳送約20分鐘久至約60分鐘久的數(shù)據(jù)；以每60秒采樣一次的速率傳送約60分鐘久至約5小時(shí)久的數(shù)據(jù)； 以每10分鐘采樣一次的速率傳送約5小時(shí)久至約24小時(shí)久的數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，歷史告警數(shù)據(jù)被 傳送至所述跳機(jī)日志緩存器(450)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，久于約48小時(shí)的 運(yùn)行數(shù)據(jù)可以為以下中的至少一種纟皮刪除或^皮歸檔至儲(chǔ)存裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述運(yùn)行數(shù)據(jù) 上執(zhí)行根本原因分析以確定跳機(jī)事件起因。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè) 數(shù)據(jù)緩存器具有儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)于至少24小時(shí)時(shí)間段的數(shù)據(jù)的容量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述跳機(jī)日志緩 存器(450)可以相對(duì)于所述風(fēng)力渦輪機(jī)(100)以本地定位或遠(yuǎn)程定位其 中至少一種方式來(lái)定位。
全文摘要
本發(fā)明涉及跳機(jī)事件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和方法及包括它的風(fēng)力渦輪機(jī)。提供了一種用于從風(fēng)力渦輪機(jī)(100)中采集運(yùn)行數(shù)據(jù)及分析跳機(jī)事件的系統(tǒng)和方法。一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)緩存器(412)可儲(chǔ)存從至少一個(gè)控制子系統(tǒng)中獲得的運(yùn)行數(shù)據(jù)。跳機(jī)事件檢測(cè)系統(tǒng)(410)可連接在數(shù)據(jù)緩存器(412)上，并監(jiān)測(cè)跳機(jī)事件的發(fā)生。儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)緩存器(412)中的數(shù)據(jù)可被傳送到跳機(jī)日志緩存器(450)中。
文檔編號(hào)F03D7/00GK101598110SQ20091014605
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者J·C·漢比, S·J·布朗 申請(qǐng)人:通用電氣公司