專利名稱：用于風(fēng)力渦輪機(jī)中的制動器的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)能系統(tǒng)以及風(fēng)能系統(tǒng)功能性的測量方法。具體而 言，本發(fā)明涉及測量風(fēng)力渦輪機(jī)中的制動器的功能性。本發(fā)明還涉及 包含該測量方法的風(fēng)能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，風(fēng)力作為一種替用能源受到了廣泛的關(guān)注。風(fēng)力渦輪機(jī) 用于將動態(tài)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能。為此，公用級風(fēng)力渦輪機(jī)具有風(fēng)力轉(zhuǎn) 子，其通常配備有三個轉(zhuǎn)子葉片，用以從風(fēng)中提取動能。然而，當(dāng)風(fēng) 力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子處于靜態(tài)時，必定有可能將其保持在適當(dāng)位置。轉(zhuǎn)子 的制動對于維修來說極為重要。除了鎖定轉(zhuǎn)子是必需的之外，借助機(jī) 械制動器至少將轉(zhuǎn)子速度降低到 一定范圍也是必需的。這通常是由盤 式制動器來實現(xiàn)的。為了安全起見，必須在風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行期間，以 預(yù)定時間間隔來測試制動器的功能。
對于測試本領(lǐng)域中所公知的制動器，必需關(guān)閉風(fēng)力渦輪機(jī)。這意 味著渦輪機(jī)的停機(jī)時間以及能量產(chǎn)額的減少。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，提供了 一種測量風(fēng)能系統(tǒng)的制動器功能性的方 法，其包括確定制動器轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)本文所述的實施例，提供了 一種包括通過測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩來 確定制動器轉(zhuǎn)矩的方法。
根據(jù)本文所述的實施例，提供了 一種包括通過測量實際功率來確 定制動器轉(zhuǎn)矩的方法。
根據(jù)另外的一個方面，提供一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，其提供指令，該指令在由計算平臺執(zhí)行時促使所述計算平臺執(zhí)行操作，其中，該操 作包括根據(jù)本文所述實施例的方法。
根據(jù)另外的一個方面，所提供的風(fēng)能系統(tǒng)具有帶有轉(zhuǎn)子制動器和 計算單元的轉(zhuǎn)子，該計算單元適于將時間闞值與測得的時間值以及將 轉(zhuǎn)矩閾值與測得的轉(zhuǎn)矩值進(jìn)行比較。作為將轉(zhuǎn)矩閾值與測得的轉(zhuǎn)矩值 進(jìn)行比較的備選方案，可將功率值與測得的功率值進(jìn)行比較。
通過所附權(quán)利要求、說明書以及附圖，本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點(diǎn) 和特征將更為顯而易見。


在包含對附圖進(jìn)行參照的本說明書余下部分中，向本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員更為詳細(xì)地闡明了包括其最佳方式的本發(fā)明完整且能夠?qū)?br> 施的公開內(nèi)容，在附圖中
圖1示出了根據(jù)本文所述實施例的風(fēng)能系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖。 圖2示出了根據(jù)本文所述實施例的風(fēng)能系統(tǒng)頂部的更為詳細(xì)的示
意性側(cè)視圖。
圖3示出了說明根據(jù)本文所述實施例的制動器測試條件圖。
圖4b示出了另一個說明根據(jù)本文所述實施例的制動器的測試方 法圖。
圖5a示出了根據(jù)本文所述實施例的制動器測試方法的流程圖。 圖5b示出了根據(jù)本文所述實施例的制動器的另一個測試方法的 流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將對本發(fā)明的各種實施例詳細(xì)地進(jìn)行參看，附圖中示出了 實施例的一個或多個實例。所提供的各實施例是為了對本發(fā)明進(jìn)行說 明，而并不旨在對本發(fā)明進(jìn)行限制。例如，圖示或描述為一個實施例一部分的特征可用于其它實施例或結(jié)合其它實施例-使用，以產(chǎn)生又一 個實施例。本發(fā)明意圖包括這些修改和變化。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面， 一種測試盤式制動器的間接方法包括操 作風(fēng)力渦輪機(jī)、應(yīng)用轉(zhuǎn)子制動器，以及測量所施加的轉(zhuǎn)矩。在給定的 風(fēng)力渦輪機(jī)工作狀態(tài)下，該方法還可包括指定通常為兩個的參數(shù)，其 中一個參數(shù)通常為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩值，而另一個參數(shù)通常為時間值。風(fēng)力 渦壽侖^/L的狀態(tài)通常由有關(guān)功率水平、平均功率波動、風(fēng)速波動，以及
傾角(pitch angle)的4言息癥合定。
根據(jù)本發(fā)明另外的一個方面，用于測試制動器的方法包括操作風(fēng) 力渦輪機(jī)、應(yīng)用轉(zhuǎn)子制動器，以及測量實際功率。在給定的風(fēng)力渦輪 機(jī)工作狀態(tài)下，該方法還可包括指定通常為兩個的參數(shù)，其中一個參 數(shù)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩值，而另一個參數(shù)通常為時間值。風(fēng)力渦輪機(jī)的狀態(tài) 通常由有關(guān)功率水平、平均功率波動、風(fēng)速波動，以及傾角的信息給 定。
根據(jù)本文所述實施例的方法，其通過測量轉(zhuǎn)矩來給出有關(guān)制動器 狀態(tài)的信息。當(dāng)應(yīng)用盤式制動器時，速度控制器設(shè)定點(diǎn)將設(shè)置成實際 速度。通常，解除了轉(zhuǎn)矩限制。這可能是必需的，例如在控制器執(zhí)行 包括低轉(zhuǎn)矩限制的那些風(fēng)能系統(tǒng)中。對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的降低所進(jìn)行的測 量容許間接測量由盤式制動器所施加的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩在一定時 間內(nèi)減小到低于閾值時，制動器為正常的。根據(jù)典型實施例，轉(zhuǎn)矩閾 值為非零的。同樣而言，在測量由發(fā)動機(jī)所產(chǎn)生的功率的那些實施例 中，功率閾值通常也是非零的。
圖1為風(fēng)力渦輪機(jī)的示意性側(cè)視截面圖。風(fēng)力渦輪機(jī)100具有塔 架110,機(jī)艙120安裝于塔架110頂端。在本說明書中所使用的措辭"風(fēng) 力渦輪機(jī)"與措辭"風(fēng)能系統(tǒng)"，意思相同。機(jī)搶收容傳動系(在圖2中 示出)，發(fā)電機(jī)與傳動系相連(在圖2中示出)。承載三個轉(zhuǎn)子葉片140 的輪轂130安裝在機(jī)器機(jī)艙120的橫向端上。轉(zhuǎn)子葉片140可通過通 常容納在輪毅130內(nèi)的傾斜驅(qū)動器(pitchdrive)來進(jìn)行調(diào)整。此外，在圖1中示范性地描述了計算單元260。通常，在帶有風(fēng)能系統(tǒng)的控制
單元的典型實施例中，計算單元位于風(fēng)能系統(tǒng)的底部。該計算單元根 在下文中對其進(jìn)行更為詳細(xì)的闡述。
圖2示出了根據(jù)本文所述實施例的風(fēng)力渦輪機(jī)100頂部的更為詳 細(xì)的視圖。機(jī)搶120收容的傳動系包含轉(zhuǎn)子轂130、轉(zhuǎn)子軸240、齒 輪箱210，以及發(fā)電機(jī)傳動軸250。齒輪箱210的輸出連接到主發(fā)電 機(jī)230上。根據(jù)其它實施例，省略了齒輪箱，并且轉(zhuǎn)子軸240直接連 接到發(fā)電機(jī)上。轉(zhuǎn)子制動器220安裝在轉(zhuǎn)子轂130與發(fā)電機(jī)230之間。 通常，轉(zhuǎn)子制動器220安裝在齒輪箱210與發(fā)電機(jī)230之間。根據(jù)其 它實施例，轉(zhuǎn)子制動器220在轉(zhuǎn)子軸240上位于齒輪箱210的前方。 轉(zhuǎn)子制動器可以是例如盤式制動器或帶式制動器。轉(zhuǎn)子制動器適于對 轉(zhuǎn)子軸進(jìn)行制動。通常，所進(jìn)行的是機(jī)械制動。
轉(zhuǎn)子制動器具有若干功能。制動器的一種應(yīng)用是在停機(jī)期間。通 常，制動器在維修期間用作停機(jī)制動器。轉(zhuǎn)子制動器還可用作工作制
立的制動系統(tǒng)。
為了確保包括轉(zhuǎn)子制動器的安全方案的實施，就必須對制動器進(jìn) 行測試。這通常在預(yù)定的時間間隔如每年或每月內(nèi)完成。用于測試的 標(biāo)準(zhǔn)程序使得測試結(jié)果為可重現(xiàn)且可靠的。
根據(jù)本文所述的實施例，若干條件可與盤式制動器的測試相關(guān)。 在下文中將更為詳細(xì)地闡述可與測試相關(guān)的四個條件。在圖3中示出 了這些條件的簡圖。應(yīng)當(dāng)使在圖3中所示出的一個或多個條件得到滿 足，以便開始進(jìn)行測試。這由圖3的括弧中的加號指出。根據(jù)一些實 施例，只有在四個條件都得到滿足時才開始進(jìn)行測試。
第一條件310涉及實際功率。風(fēng)能系統(tǒng)的功率水平應(yīng)當(dāng)在0.4乘 以額定功率與1.2乘以額定功率之間，典型的是在0.6乘以額定功率 與l.O乘以額定功率之間。這就確保了風(fēng)力渦輪機(jī)的精確運(yùn)轉(zhuǎn)，這是制動器測試的正確運(yùn)行所必需的。在該上下文中，用語"額定功率"應(yīng) 當(dāng)理解為能量產(chǎn)額達(dá)到其最大值時所處的功率水平。額定功率極大地 取決于轉(zhuǎn)子直徑。
第二條件320是關(guān)于平均功率的波動。在該上下文中，用語"波動" 指的是某個量例如功率或風(fēng)速與其空間或時間平均值的差異。更精確 地說，用語"波動"指的是與額定功率相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。通常，該波動 必須在預(yù)定的時間間隔內(nèi)例如典型的是在最后15min內(nèi)、更為典型的 是在最后10min內(nèi)小于30。/。、更為典型的是小于20%、而最為典型的 是小于10%。對于正確的測量，所期望的是存在近乎恒定的條件。此 外，這些條件對于每次制動器測試應(yīng)當(dāng)大致相同。
第三條件330涉及風(fēng)速的波動。該波動通常在最后15min、更為 典型的是在最后10min必須小于預(yù)定值，該預(yù)定值通常為30%、更典 型的是20%以及最為典型的是10%。對于制動器的安全功能和固有功 能，所期望的是風(fēng)速條件相當(dāng)?shù)睾愣ā?br> 另一個條件340與傾角有關(guān)。傾角控制容許對氣動功率捕獲和轉(zhuǎn) 子速度進(jìn)行靈敏且穩(wěn)定的控制。由于平均功率應(yīng)當(dāng)在一定范圍內(nèi)恒 定，故風(fēng)速也應(yīng)當(dāng)恒定，這是由于功率取決于風(fēng)速。由于功率水平在 該工作范圍內(nèi)通常低于額定功率，故傾角應(yīng)當(dāng)恒定。
根據(jù)本文所述的實施例，通常在一個或多個上述條件得到滿足時 開始對盤式制動器進(jìn)行測試350。根據(jù)本文所述的其它實施例，通常 在所有上述條件得到滿足時開始對盤式制動器進(jìn)行測試350。
根據(jù)本文所述的兩個不同實施例，在圖4a和圖4b中示出了用于 實施制動器測試的步驟。在風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，在步驟410中應(yīng)用 待測試的制動器。代替以非常低的功率水平來開始測試，因為在現(xiàn)有 技術(shù)水平下這是必需的，功率水平可在開始應(yīng)用制動器時保持在有效 狀態(tài)。作為額外的益處，這也確保了制動器不但在低功率水平下而且 在較高的功率水平下都可工作。該測試揭示了重要的結(jié)果，并且在測 試期間，功率輸出維持在可接受范圍內(nèi)。當(dāng)應(yīng)用盤式制動器時，速度控制器設(shè)定點(diǎn)在步驟420中設(shè)定為實
際速度。同時，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩限制在步驟430中得到解除。通常，將
速度控制器設(shè)定點(diǎn)設(shè)定為實際速度與解除轉(zhuǎn)矩限制是同時進(jìn)行的。有 可能通過利用控制變量"發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩"來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子速度以及功率輸出， 這在大部分大型風(fēng)力渦輪機(jī)中相當(dāng)普遍。由于解除了轉(zhuǎn)矩限制并設(shè)定 了速度控制器，所以改變了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，并從而改變了實際功率輸出。
當(dāng)完成關(guān)于標(biāo)號410、 420和430進(jìn)行描述的步驟時，測得了發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)矩。在功能制動器的事件中，將會檢測到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的降低(步 驟440)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的降低是指由制動器所施加的轉(zhuǎn)矩。
才艮據(jù)本文所述的其它實施例，如圖4b所示，如果完成了關(guān)于標(biāo) 號410， 420和430進(jìn)行描述的步驟，則測得由發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的實際 功率。在功能制動器的事件中，將檢測到實際功率的降低(步驟445)。 通過測量實際功率的降低，可得到有關(guān)制動器功能的結(jié)論。這通常通 過計算發(fā)電機(jī)和/或制動器的轉(zhuǎn)矩的變化來完成。
在圖5a中示出了測試根據(jù)本文所述實施例的轉(zhuǎn)子制動器功能性 的方法的流程圖。首先，如上文所述，為了開始進(jìn)行測試，應(yīng)使一個 或多個條件310,320,330和340得到滿足。如果一個條件也沒得到滿 足，則通常推遲測試，直到一個或多個條件得到滿足。為了如此進(jìn)行， 通常以預(yù)定的時間間隔或連續(xù)地檢查條件是否得到滿足。這由用參考 標(biāo)號405標(biāo)示的箭頭指出。
根據(jù)本文所述的實施例，可應(yīng)用待測試的制動器410。在步驟420 中，將速度控制器設(shè)定點(diǎn)設(shè)定為實際速度。同時，在步驟430中，解 除發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩限制。在步驟440中，測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且應(yīng)當(dāng)確 定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的降低量。根據(jù)在圖5b中所述的實施例，在步驟445 中，所測得的是實際功率，而非發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩。在步驟520中，可從實 際發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩值中(根據(jù)圖5a的實施例)，或者從測得的實際功率中(根 據(jù)圖5b的實施例)，得出關(guān)于由制動器所施加的轉(zhuǎn)矩的結(jié)論。這可帶 來的好處在于制動器轉(zhuǎn)矩值可與其它制動器值進(jìn)行比較。這就容許例如對;[艮多制動器的統(tǒng)計。
如關(guān)于圖5所述的實施例的步驟530所示，通常將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的
確定值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較。該比較由適于將時間和轉(zhuǎn)矩的閾值與時 間和轉(zhuǎn)矩的實測值進(jìn)行比較的計算單元來進(jìn)行。
根據(jù)本文所述的其它實施例，如圖5b中所示，將實際功率的確 定值與實際功率閾值進(jìn)行比較535。該比較由適于將時間和功率的閾 值與時間和功率的實際值進(jìn)行比較的計算單元來進(jìn)行。
通常，從測試開始起測量時間。因此，可確定時間間隔，這是通 過應(yīng)用制動器使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩處于一定水平所必需的。時間的預(yù)定閱 值容許與從測試開始起所測得的時間進(jìn)行比較。典型的時間閾值在10 秒至IO分鐘的范圍之內(nèi)，更為典型的是在30秒至5分鐘之間。
參看關(guān)于圖5a進(jìn)行說明的實施例，只要測得的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩值大于 轉(zhuǎn)矩閾值，就必須重復(fù)對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的測量。這由指示該循環(huán)的箭頭 560示出。在該上下文中的"重復(fù)測量"是指連續(xù)地測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩或 在一定時間間隔后重復(fù)地測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩。典型的時間間隔在0.1秒 至30秒之間，更為典型的是在1秒至10秒之間。如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的 測得值等于或小于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩闞值，則將測量從測試開始起的時間。 在步驟540，將時間值與預(yù)定的時間閾值進(jìn)行比較。
參看關(guān)于圖5b進(jìn)行說明的實施例，只要發(fā)電機(jī)的測得功率值大 于功率閾值，就必須重復(fù)對功率的測量。這由指示該循環(huán)的箭頭560 示出。在該上下文中的"重復(fù)測量"是指連續(xù)地測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩或在一 定時間間隔后重復(fù)地測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩。典型的時間間隔在0.1秒至30 秒之間，更為典型的是在1秒至10秒之間。如果測得的功率值等于 或小于功率閾值，則將測量從測試開始起的時間。在步驟540，將時
間值與預(yù)定的時間閾值進(jìn)行比較。
如果時間值在時間閾值的范圍之內(nèi)，則制動器是正常的，并且可 終止該測試。如果時間值超出了時間閾值，則這可導(dǎo)致多種結(jié)果。根 據(jù)一些實施例，將重復(fù)該測試，以便排除錯誤測試的可能性，而不是制動器故障的可能性。例如，有可能在關(guān)閉風(fēng)能系統(tǒng)和開始維護(hù)之前 重復(fù)該測試一次或兩次。根據(jù)其它實施例，在得到不良測試結(jié)果之后， 立即關(guān)閉風(fēng)能系統(tǒng)并開始進(jìn)行維護(hù)。通常，可通過將報警信息發(fā)送到 風(fēng)能系統(tǒng)的操作者來啟動維護(hù)。
通常，測試結(jié)果將顯示在輸出端上，例如風(fēng)能系統(tǒng)控制單元的顯 示器或打印機(jī)。使用者如維修人員，可通過使用風(fēng)能系統(tǒng)控制單元的 輸入和輸出來找出關(guān)于測試的所有詳細(xì)資料。控制單元還可包括諸如 硬驅(qū)動盤的存儲器，以便儲存關(guān)于測試的詳細(xì)資料。
通常，測得值與閾值的比較是由計算單元進(jìn)行的。計算單元可為 風(fēng)能系統(tǒng)控制單元的一部分。此外，測量實際功率的閾值和測量發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)矩的閾值可由計算單元計算出。實際功率和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的闊值極 大地取決于測試開始時的條件。例如，功率閾值隨在制動器測試開始
時的實際功率而變化。由于測試通常是在0.4乘以額定功率與1.2乘 以額定功率之間、更為典型的是在0.6乘以額定功率與1.0乘以額定 功率之間的功率水平下開始的，故實際功率閾值的確定應(yīng)當(dāng)取決于在 開始測試前所測得的實際功率。例如，在測試以額定功率的0.6倍開 始或以額定功率的0.9倍開始時，功率閾值是不同的。對于轉(zhuǎn)矩閾值， 這同樣有效。
時間閾值通常取決于轉(zhuǎn)矩閾值和/或功率閾值。例如，它是指在開 始時的轉(zhuǎn)矩值與測量時的轉(zhuǎn)矩值之間的一定差值。作為備選，它可以 是指在開始時的功率值與在測量時的功率值之間的一定差值。該一定 差值可為例如轉(zhuǎn)矩或功率降低的百分比。
風(fēng)輪機(jī)的構(gòu)造不同，這些閾值就不相同。此外，閾值取決于制動 器測試開始的狀態(tài)，例如功率水平、風(fēng)速等。
風(fēng)能系統(tǒng)配備有控制裝置、測量裝置以及傳感器。例如，風(fēng)能系 統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩測量裝置，能夠設(shè)定速度控制器設(shè)定點(diǎn)的速度控制 器、傾斜控制器等。
根據(jù)本文所述的典型實施例，對制動器轉(zhuǎn)矩進(jìn)行測試的輔助傳感器、測量裝置，或控制裝置例如出于安全原因而并非為必要的。執(zhí)行 根據(jù)本文所述實施例的方法所必需的傳感器和測量裝置，其通常已經(jīng) 與風(fēng)能系統(tǒng)一起提供并用于其操作。測量裝置或控制裝置的其中一個 的故障將已導(dǎo)致渦輪機(jī)的停機(jī)。如果渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，則該測試是可靠的。 因此，測試結(jié)果高度可信。
根據(jù)本文所述的典型實施例，只在達(dá)到一定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩值之前才 會應(yīng)用制動器。也就是說，只在特定時間間隔內(nèi)才會應(yīng)用制動器。該 時間間隔通常在1秒至30秒之間、更為典型的是1秒至10秒之間、
最為典型的在1秒至5秒之間。因此，制動器墊并未受壓很久。此外， 短時間的應(yīng)用降低了轉(zhuǎn)矩以及必須由傳動系吸收的熱載荷。這導(dǎo)致風(fēng) 力渦輪機(jī)中制動器更長的使用壽命，并且由于更小的維護(hù)必要性和更 短的修理時間，因此在風(fēng)力渦輪機(jī)的使用壽命期間導(dǎo)致更低的成本。 此外，由于減小了對傳動系造成若干損壞的負(fù)載，故該效果使得傳動 系更好的運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的啟動和關(guān)閉涉及特定的負(fù)載和負(fù)載情況。這些 負(fù)載對風(fēng)能系統(tǒng)的疲勞有影響。根據(jù)本文所述實施例的制動器測試避 免了轉(zhuǎn)子的完全停止。使這些負(fù)載減小，則可預(yù)計傳動系的壽命會更 長。因此，由于應(yīng)力波動的減小，故風(fēng)能系統(tǒng)的使用時間也可更長。
此外，根據(jù)本文所述的典型實施例，將會減少風(fēng)力渦輪機(jī)的停機(jī) 時間。以較高功率水平開始測試以及避免發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩必須由制動器完 全關(guān)閉，會使總能量產(chǎn)額增加。能量產(chǎn)額不但增長而且更為恒定，這 是由于輸出的高低峰值并不是像其未使用本文所述制動器測試的間 接方法那樣為極值。所期望的是恒定的能量產(chǎn)額，尤其是在風(fēng)能部分 中。因此，間接測量方法導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)較高的效率以及較高的可靠 性。
用于在如本文所述的風(fēng)能系統(tǒng)中的制動器的測試方法可有益于 風(fēng)力渦輪機(jī)的使用壽命。由于時間間隔比本領(lǐng)域中所公知的測試短， 并且由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩降低到通常為非零的閾值，所以在使用間接測量 測試中，來自制動器所施加的力比使用公知測試中的小。因此，將減小傳動系中的負(fù)載。例如，當(dāng)在使轉(zhuǎn)子停止之前使用制動器時，出現(xiàn) 的最大負(fù)載不可避免地比在制動器只需要使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩降低若干百 分比時的大。該效果將節(jié)約成本和材料。
根據(jù)本文所述的典型實施例，間接地測量制動器質(zhì)量的方法產(chǎn)生 了較少的對過度磨損的制動器墊的錯誤檢測。對可能過度磨損的制動 器墊的更換不但產(chǎn)生在停機(jī)期間的費(fèi)用和對于新制動器墊的費(fèi)用，而 且產(chǎn)生用于更換制動器墊的人力費(fèi)用。
由于本文所述實施例的一個步驟為將速度控制器設(shè)定點(diǎn)設(shè)定為 實際速度，所以風(fēng)速和風(fēng)速的適度變化例如達(dá)到風(fēng)速的30%之內(nèi)，不 會影響制動器的測試。
測試本文所述風(fēng)能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子制動器的方法容許確定由制動器
的信息中計算出。通常，可假定(假設(shè))從風(fēng)中提取的轉(zhuǎn)矩保持不變， 即發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩與停止轉(zhuǎn)矩的和不變。因此，在這些條件下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 矩的降低是指制動器中的轉(zhuǎn)矩增加了相同的絕對值。因此，通過測量 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，有可能估算由制動器所施加的轉(zhuǎn)矩，并且可得出關(guān)于制 動器功能的結(jié)論。制動器功能性的信息容許得出關(guān)于轉(zhuǎn)子制動器質(zhì)量 和可操作性的結(jié)論。
根據(jù)本文所述的典型實施例，所提供的風(fēng)能系統(tǒng)包括具有轉(zhuǎn)子制 動器的轉(zhuǎn)子。此外，提供了適于將兩個閾值與實際值進(jìn)行比較的計算 單元。這些值用于測試轉(zhuǎn)子制動器。 一個闊值為與測得的轉(zhuǎn)矩值進(jìn)行 比較的轉(zhuǎn)矩閾值，或與測得的功率值進(jìn)行比較的功率閾值。另一個值 通常為與測得的時間值進(jìn)行比較的時間閾值。
通過應(yīng)用制動器、應(yīng)用速度控制器以及解除轉(zhuǎn)矩限制的步驟，將 降低發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩。該降低是發(fā)生在一定的時間間隔內(nèi)。將轉(zhuǎn)矩(實際功 率作為備選)的閾值以及時間閾值與這些參數(shù)的實際值比較，可得出關(guān) 于制動器功能性的結(jié)論。
才艮據(jù)本文所述的典型實施例，計算單元由包含信息的計算機(jī)可讀介質(zhì)反饋，其中該計算單元需要執(zhí)行上述方法步驟。通常，計算單元 確定時間和轉(zhuǎn)矩的閾值。根據(jù)本文所述的實施例，計算單元計算實際 功率和時間的閾值。計算單元適于將閾值與測得值進(jìn)行比較。
此外，計算機(jī)可讀介質(zhì)包括有關(guān)確定兩個閾值的信息，該兩個閾 值預(yù)先受到限定并且取決于測試開始時的狀態(tài)。例如，測試將在發(fā)電 機(jī)轉(zhuǎn)矩的閾值處結(jié)束，該閾值取決于轉(zhuǎn)子制動器測試是否以額定功率 的0.6倍的功率水平或以額定功率的l.O倍的功率水平開始。
本書面描述使用了實例來公開包含最佳方式的本發(fā)明，并且還使 本領(lǐng)域的任意技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。盡管已根據(jù)各種具體 實施例來描述本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，本發(fā)明可以落 在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的修改來實施。具體而言，上述實施例相 互間的非排它特征可彼此結(jié)合。本發(fā)明可取得專利的范圍由權(quán)利要求 來限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所想到的其它實例。這樣的其它 實例如果不具有不同于權(quán)利要求書面語言的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們 包括與權(quán)利要求書面語言無實質(zhì)差異的等同結(jié)構(gòu)元件，則認(rèn)為這樣的 其它實例處于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測量風(fēng)能系統(tǒng)的制動器(220)的功能性的方法，所述方法包括確定制動器轉(zhuǎn)矩。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定制動器轉(zhuǎn)矩是 通過測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩(440)或通過測量實際功率(445)來進(jìn)行的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述制動器(220) 為轉(zhuǎn)子制動器，優(yōu)選為盤式制動器或帶式制動器。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述方 法還包括應(yīng)用所述制動器(410)和/或解除所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩限制 (430)。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述方 法還包括將速度控制器設(shè)定點(diǎn)設(shè)定為所述風(fēng)能系統(tǒng)的實際速度(420)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述方 法還包括確定功率水平、功率波動值、風(fēng)速波動值以及傾角波動中的 一項或多項。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在確定 制動器轉(zhuǎn)矩之前，檢查下列條件中的一項或多項功率水平處于所述風(fēng)能系統(tǒng)的額定功率的0.4倍至1.2倍之間(310);在預(yù)定時間間隔內(nèi)的功率波動小于30%(320); 在預(yù)定時間間隔內(nèi)的風(fēng)速波動小于30%(330);以及 轉(zhuǎn)子葉片的傾角恒定(340);其中，所述預(yù)定時間間隔優(yōu)選在5分鐘至15分鐘之間。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，或降低 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩、對其測量以及將其與轉(zhuǎn)矩閾值進(jìn)行比較，或降低功率、 對其測量以及將其與功率閾值進(jìn)行比較。
9. 一種提供指令的計算機(jī)可讀介質(zhì)，所述指令在由計算平臺執(zhí)行時促使所述計算平臺執(zhí)行操作，所述操作包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任 一項所述的方法。
10. 一種風(fēng)能系統(tǒng)(ioo)，具有帶有至少一個轉(zhuǎn)子葉片(140)的轉(zhuǎn)子； 用于制動所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子制動器(220);適于將測得值與閾值進(jìn)行比較的計算單元(260),其中，所述測得 值來自于由測得的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩、功率以及時間所構(gòu)成的組，且其中， 所述閾值來自于由轉(zhuǎn)矩周值、功率閾值以及時間閾值所構(gòu)成的組。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機(jī)中的制動器的測量方法。具體而言，提供了測試風(fēng)能系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)子制動器的功能的方法，其中，制動器轉(zhuǎn)矩的測量是通過間接測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩(實際功率作為備選)來執(zhí)行的(440)。此外，提供了計算單元，其包含兩個閾值并且能夠?qū)⑦@些閾值與實際發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩值(實際功率值和經(jīng)過時間的值作為備選)相比較(530)。此外，提供了包含所述計算單元的風(fēng)能系統(tǒng)。
文檔編號G01L5/28GK101526410SQ20091012746
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者F·欣肯, M·施泰德勒 申請人:通用電氣公司