專利名稱：用于風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子的狀況監(jiān)視的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法、風(fēng)力渦輪機(jī)以;sjRL力渦輪機(jī)的集群。
背景技術(shù)：
近些年來，隨著主要風(fēng)力渦輪機(jī)部件在尺寸上的增大且部件也被設(shè)計(jì) 為更為接近材料限制，用于風(fēng)力渦輪機(jī)的狀況監(jiān)視系統(tǒng)的使用顯著增多。
可以在正常使用中使用狀況監(jiān)視系統(tǒng)來連續(xù)檢測風(fēng)力渦輪機(jī)部件一一 例如風(fēng)力渦輪才幾葉片一一的活動(dòng)性。風(fēng)力渦輪才幾部件功能中的異?？稍谠?期檢測出來，例如部件的損壞或磨損，并在部件完全故障之前及時(shí)移除。
已知的狀況監(jiān)視系統(tǒng)的問題在于，風(fēng)力渦輪機(jī)部件的復(fù)雜性使得難以 建立將測量值與之進(jìn)行比較的可靠的基準(zhǔn)曲線。
用于風(fēng)力渦輪機(jī)的已知的狀況監(jiān)視系統(tǒng)的實(shí)例在US-B 7,072,784中公開。
因此，有必要提供一種具有大的裕量(margin)的狀況監(jiān)視系統(tǒng)，以 便補(bǔ)償和保證任何異常能被檢測到。然而，狀況監(jiān)視系統(tǒng)可容易地變得在 補(bǔ)償裕量方面不精確，并因此產(chǎn)生多種假警報(bào)。
另外，問題在于，多種不同尺寸和類型的風(fēng)力渦輪機(jī)部件要求基準(zhǔn)曲 線的大的數(shù)據(jù)庫，以便成功地將狀況監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)用到所有的現(xiàn)代風(fēng)力渦輪 機(jī)。
本發(fā)明的目的在于在不具有現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)的情況下提供一種 用于風(fēng)力渦輪^機(jī)的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于監(jiān)視風(fēng)能廠的轉(zhuǎn)子的方法，所述方法包含以下步驟:測量所述轉(zhuǎn)子中的葉片的活動(dòng)性信號(hào)，
建立不同葉片的活動(dòng)性信號(hào)之間的差分值(differential value)，且
其中，差分值被用于監(jiān)視風(fēng)能廠中的轉(zhuǎn)子的狀況。
由此，實(shí)現(xiàn)了用于做出風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子健康/狀況良好與否的判定的有利方 法。特別地，通過^f吏用個(gè)體葉片的響應(yīng)中的差，建立了一種方法，該方法 不明確依賴于個(gè)體信號(hào)構(gòu)造、強(qiáng)度或活動(dòng)性。
可以說，風(fēng)能廠中的所有葉片在同樣的環(huán)境下運(yùn)行，也就是說，在完 整的一圏中，它們經(jīng)歷大致同樣的外部負(fù)載(風(fēng)、雨、溫度等)。另外， 由于它們用同樣的規(guī)格制造，它們應(yīng)當(dāng)具有耐受負(fù)載的相等的強(qiáng)度。因此， 如果負(fù)載是相同的且葉片具有相等的強(qiáng)度并處在良好的狀況下，可望在來 自個(gè)體葉片的響應(yīng)中沒有差別。
為了能夠識(shí)別風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子的狀況，已知的技術(shù)一一例如，其中將測量 值與已知基準(zhǔn)值進(jìn)行比較一一需要對(duì)于基本上所有負(fù)載情況的多種基準(zhǔn)值 的全面的數(shù)據(jù)庫。所述數(shù)據(jù)庫非常難以獲得。本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于不 需要所獲得的基準(zhǔn)值的存在。
在本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)中，活動(dòng)性信號(hào)用與轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)裝置一一例如葉 片的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)一一接觸的聲響傳感器來測量。由此，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的有利 的實(shí)施例，這是因?yàn)闇y量得到的結(jié)構(gòu)振動(dòng)提供了葉片健康狀況的圖譜。
在本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)中，轉(zhuǎn)子的所述結(jié)構(gòu)裝置包含一個(gè)或一個(gè)以上 的轉(zhuǎn)子葉片變槳距軸承。由此，保證測量能直接由變槳距軸承獲得，表示 所述軸承的狀況。另外，保證從轉(zhuǎn)子葉片耦合到變槳距軸承的任何聲發(fā)射 信號(hào)能被測量。
在本發(fā)明另 一實(shí)施形態(tài)中，所述監(jiān)視以預(yù)定的間隔和/或響應(yīng)于檢測到 的異常情況初始化地連續(xù)進(jìn)行。由此，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的有利實(shí)施例，包括 僅僅周期性而不是連續(xù)地對(duì)轉(zhuǎn)子健康進(jìn)行狀況監(jiān)視，或僅在檢測到由正常 值的變化時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子健康進(jìn)行狀況監(jiān)視。另夕卜，還可以合并不同的方法步驟， 例如，高轉(zhuǎn)子負(fù)載過程中的連續(xù)控制以及低負(fù)載周期中的周期性控制，以 便在最需要時(shí)特別監(jiān)視轉(zhuǎn)子的狀況。在本發(fā)明另 一實(shí)施形態(tài)中，異常情況在所述風(fēng)能廠的至少一個(gè)部件的 至少一個(gè)物理工作特性中檢測，例如聲發(fā)射、溫度和/或電氣值。由此，可 以在其他傳感器值一一例如在風(fēng)能廠的其他部件中一一指示轉(zhuǎn)子可能有些 不正常時(shí)致動(dòng)狀況監(jiān)視檢查。
在本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)中，在差分值建立之前，活動(dòng)性信號(hào)在時(shí)間周
期上被平均或積分?；顒?dòng)性信號(hào)不同步，因?yàn)樵?或2葉片轉(zhuǎn)子中葉片分 別以典型為120度或180度的角度相對(duì)于彼此移開。葉片的活動(dòng)性信號(hào)在 一次旋轉(zhuǎn)中變化，因?yàn)樵谛D(zhuǎn)中葉片經(jīng)過不同的周圍環(huán)境，包括塔架，其 可相對(duì)于在最高點(diǎn)的葉片增大信號(hào)水平。
在本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)中，在差分值被建立之前，活動(dòng)性信號(hào)受到時(shí)間 延遲。由此，可以在差分值建立之前使不同葉片的活動(dòng)性信號(hào)同步(通過 將某些活動(dòng)性信號(hào)移動(dòng)與120或180度對(duì)應(yīng)的時(shí)間周期)。
然而，將要強(qiáng)調(diào)，活動(dòng)性信號(hào)之間的差可通過忽略幾個(gè)峰值差或作為 替代地將差分信號(hào)拉平(level)來直接建立。
在本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)中，將所述轉(zhuǎn)子差分值的結(jié)果與預(yù)定值相比較， 以便建立葉片是否具有類似的活動(dòng)性信號(hào)。由于轉(zhuǎn)子葉片之間的小差異總 是存在，引入這樣的預(yù)定值是有利的其限定差何時(shí)在葉片的正常范圍內(nèi)。
在本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)中，當(dāng)差分值高于對(duì)于所述葉片的預(yù)定值時(shí)， 多個(gè)聲響傳感器測量葉片的狀況。通過分布的傳感器，可以檢測導(dǎo)致差分 值高于預(yù)定值的葉片問題的位置，例如葉片表面或是變槳距軸承的缺陷， 其給出了與轉(zhuǎn)子中的其他葉片不同的活動(dòng)性信號(hào)。為了監(jiān)視特定的區(qū)域、 部件等等，它們可以^皮單獨(dú)指示。
在本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)中，進(jìn)行所有差分值之間的比較。由于所建立 的差分值指示活動(dòng)性信號(hào)已被測量的轉(zhuǎn)子葉片中的一個(gè)中的可能的異常， 所有建立的差分值之間的比較確保異常值已被測量的特定轉(zhuǎn)子葉片能被檢 測和指出。這又保證了此后為了定位轉(zhuǎn)子葉片問題的確切起源需要較少的 測量。
本發(fā)明還涉及用于控制風(fēng)能廠中的轉(zhuǎn)子的方法，該方法包含以下步驟測量所述轉(zhuǎn)子中的葉片的活動(dòng)性信號(hào)，以及
建立不同葉片的活動(dòng)性信號(hào)之間的一個(gè)或一個(gè)以上的差分值，
其中，所述一個(gè)或一個(gè)以上的差分值用于監(jiān)視和/或控制風(fēng)能廠中的轉(zhuǎn)子。
由此，確保風(fēng)能廠基于所述測量的活動(dòng)性信號(hào)被監(jiān)視和/或控制，由此，風(fēng)能廠的參數(shù)一一例如轉(zhuǎn)子葉片上的負(fù)載和/或變槳距軸承上的負(fù)載一一能被相應(yīng)地控制。另外，如果所述監(jiān)視指示可導(dǎo)致安全性問題的風(fēng)能廠狀況的話，確保了所述風(fēng)能廠能被控制，例如，被關(guān)閉以便維修。
在本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)中，響應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子差分值的結(jié)果，風(fēng)能廠控制系統(tǒng)控制風(fēng)能廠，例如，通過分別對(duì)一個(gè)或一個(gè)以上的葉片變槳距。由此，可以以非對(duì)稱的方式控制和運(yùn)行風(fēng)能廠，以便將較少的負(fù)載放在較弱的部件上。特別地，可以關(guān)于葉片的狀況改變對(duì)于風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子葉片的變槳距信號(hào)，例如，如果葉片的健康結(jié)果小于轉(zhuǎn)子中的其他葉片，對(duì)于葉片建立要求較低的變槳距策略。
本發(fā)明還涉及風(fēng)能廠，其包含風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子，其包含至少兩個(gè)葉片，測量裝置，用于測量所述葉片的活動(dòng)性信號(hào)，以及用于通過所述活動(dòng)性信號(hào)之間的比較建立一個(gè)或一個(gè)以上的差分值的裝置，
其中，所述一個(gè)或一個(gè)以上的差分值用在用于控制風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子的裝置中。
由此，實(shí)現(xiàn)了有利的裝置，其用于做出風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子是否健康/狀況良好的判定。特別地，通過j吏用個(gè)體葉片的響應(yīng)中的差，建立了不明確依賴于個(gè)體信號(hào)構(gòu)造、強(qiáng)度或活動(dòng)性的裝置。另外，用于控制轉(zhuǎn)子的裝置不依賴于葉片的類型，且葉片可在用于控制的裝置不需要重新校準(zhǔn)的情況下用新葉片改裝。
在本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)中，所述測量裝置為一個(gè)或一個(gè)以上的聲響傳感器，例如，其被定位為與轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)裝置一一例如葉片的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)一一接觸，或者在風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子葉片附近，或者為其組合。由此，確保了聲發(fā)射的特定以及準(zhǔn)確的活動(dòng)性信號(hào)可通過直接跟隨轉(zhuǎn)子或通過與葉片密切鄰近被檢測到。
在本發(fā)明另 一實(shí)施形態(tài)中， 一個(gè)或一個(gè)以上的聲響傳感器位于風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子的各個(gè)葉片上，例如一個(gè)或一個(gè)以上的壓電傳感器。由此，確保葉片的聲發(fā)射能被檢測到，而沒有或只有非常小的來自其他源的噪音。
在本發(fā)明另 一實(shí)施形態(tài)中， 一個(gè)或一個(gè)以上的聲響傳感器被定位在風(fēng)
能廠轉(zhuǎn)子的輪轂(hub)中，例如，檢測葉片根部的聲音。由此，例如與葉片內(nèi)的聲發(fā)射傳感器結(jié)合，保證在葉片的聲發(fā)射中來自變槳距軸承的發(fā)射可被特別監(jiān)視到。
在本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)中，各個(gè)葉片包含多個(gè)聲響傳感器，優(yōu)選為在IO和50個(gè)傳感器之間。由此，確保存在所需量的聲響傳感器，以便監(jiān)視葉片的每個(gè)希望的區(qū)域。
在本發(fā)明另 一實(shí)施形態(tài)中，各個(gè)葉片包含所連接的聲響傳感器的行，例如在2與5行之間，每行大概10個(gè)傳感器，且其中，傳感器優(yōu)選為以3米或更小的距離彼此分開。由此，可以建立傳感器監(jiān)視葉片的有利結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，相應(yīng)地，行基本上從葉片根部延伸到葉片尖部，行分布在前緣與后緣以及吸力(suction)與壓力側(cè)。
在本發(fā)明另 一實(shí)施形態(tài)中，所述用于控制的裝置為風(fēng)能廠控制系統(tǒng)的一部分，例如，作為狀況監(jiān)^L系統(tǒng)，和/或作為轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)的一部分。由此實(shí)現(xiàn)了差分值可用在不同的情況下用于例如作為被動(dòng)葉片控制功能來監(jiān)視葉片健康情況、初始化導(dǎo)致差分值的葉片問題位置的檢測和/或例如以作為差分值結(jié)果的個(gè)體變槳距來主動(dòng)控制葉片。
在本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)中，響應(yīng)于葉片之間的所述差分值，所述轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)單獨(dú)對(duì)葉片變槳距。
在本發(fā)明另 一實(shí)施形態(tài)中，所述廠包含用于所有差分值之間的比較的裝置。
本發(fā)明還涉及一種風(fēng)能廠集群，其包含至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求10-19中任意一項(xiàng)的風(fēng)能廠。由此，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的有利的實(shí)施例。
在本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)中，風(fēng)能廠通過分布控制系統(tǒng)受到控制，例如
SCADA系統(tǒng)。由此，可以由控制中心對(duì)多個(gè)風(fēng)能廠進(jìn)行狀況監(jiān)視，例如由風(fēng)電場控制中心或是市電網(wǎng)運(yùn)營者控制中心。
能廠轉(zhuǎn)子中的葉片建立個(gè)體變槳距值的方法的使用。


參照附圖，下面將詳細(xì)介紹本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在附圖中圖l示出了風(fēng)能廠的前視圖2原理性地示出了風(fēng)能廠的主要部件以及根據(jù)本發(fā)明用于風(fēng)能廠的
狀況監(jiān)一見系統(tǒng)的實(shí)施例；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明用于風(fēng)能廠的狀況監(jiān)視系統(tǒng)的方法步驟；
圖4a示出了通過狀況監(jiān)視系統(tǒng)的測量以及建立的轉(zhuǎn)子值的實(shí)例；
圖4b作為實(shí)例示出了葉片1的值、葉片2的值、葉片3的值之間的比
較結(jié)果；
圖5示出了用于風(fēng)能廠集群的狀況監(jiān)視系統(tǒng)的實(shí)施例；圖6示出了在風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中定位所連接聲發(fā)射測量裝置的實(shí)施例；
圖7原理性地示出了成行定位所連接聲發(fā)射測量裝置的實(shí)施例；以及圖8示出了包含所連接聲發(fā)射測量裝置的行的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)1的前視圖，其具有定位在基座8上的塔架2。風(fēng)力渦輪**艙3和輪轂4定位在塔架的頂部。
包含至少一個(gè)葉片——例如所示出的兩或三個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片5——的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子6通過變槳距機(jī)構(gòu)7被連接到風(fēng)力輪轂4。各個(gè)變槳距M包含葉片軸承和允許葉片變槳距的變槳距致動(dòng)裝置。
圖2原理性地示出了風(fēng)能廠的主要部件以及根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)的一實(shí)施例。主要部件包括轉(zhuǎn)子葉片5、齒輪箱9、發(fā)電機(jī)10,其被示為與市電網(wǎng)電氣連接。
監(jiān)視系統(tǒng)包含監(jiān)視裝置12，其電氣連接到聲發(fā)射測量裝置13,例如聲發(fā)射傳感器或結(jié)構(gòu)耦合麥克風(fēng)。聲發(fā)射測量裝置13接收由風(fēng)力渦輪^L轉(zhuǎn)子葉片5的結(jié)構(gòu)和/或到葉片5的所連接部件所發(fā)出和傳送的結(jié)構(gòu)耦合聲學(xué)信號(hào)。
對(duì)于本發(fā)明一實(shí)施例，所述結(jié)構(gòu)耦合麥克風(fēng)可以為壓電傳感器。葉片S的結(jié)構(gòu)部件可以為例如加強(qiáng)結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)框架、玻璃纖維表面結(jié)構(gòu)等。
所連接部件可以為例如變槳距齒輪、葉片變槳距結(jié)構(gòu)、雷電接收器、雷電下行導(dǎo)體等。
對(duì)于本發(fā)明的不同實(shí)施例，監(jiān)視裝置12可位于例如轉(zhuǎn)子葉片5內(nèi)、風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂4內(nèi)或在機(jī)搶3內(nèi)。
對(duì)于本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例，所述監(jiān)視裝置12被連接到能量廠控制系統(tǒng)，以便向所述系統(tǒng)供給關(guān)于風(fēng)能廠狀況的信息。
圖3示出了才艮據(jù)本發(fā)明的用于風(fēng)能廠的狀況監(jiān)視系統(tǒng)的方法步驟。
通過測量裝置14a-c，例如聲發(fā)射傳感器或結(jié)構(gòu)耦合的麥克風(fēng)，在各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片5上測量活動(dòng)性信號(hào)的值，例如來自轉(zhuǎn)子葉片或轉(zhuǎn)子葉片結(jié)構(gòu)的聲產(chǎn)生以^C射信號(hào)，其表示風(fēng)能廠的部件的狀況。
對(duì)于本發(fā)明一實(shí)施例，通過比較裝置將所述值進(jìn)行比較，例如交叉比較來自14a的值與來自14b的值，來自14a的值與來自14c的值，和/或來自14b的值與來自14c的值。這種員比較可以是直接的，即活動(dòng)性信號(hào)的直接測量值的比較，或者，可以是間接的，例如比較濾波或積分后的值和/或比較二次值，例如平均或積分值、偏差(variation)值等。
對(duì)于本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，活動(dòng)性信號(hào)的值可經(jīng)過進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理，例如頻率分析、相關(guān)性分析、統(tǒng)計(jì)分析等。由于例如轉(zhuǎn)子的三個(gè)葉片均受到基;M目同的環(huán)境參數(shù)的影響，例如溫 度、風(fēng)負(fù)荷、濕度等，它們應(yīng)當(dāng)具有同樣的M來工作并耐受來自所述環(huán) 境參數(shù)的沖擊。因此，如果沖擊是相同的，且轉(zhuǎn)子處于相等的狀況，不期 望在來自個(gè)體葉片的響應(yīng)中有實(shí)質(zhì)差異。
通過來自例如三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的值的所述交叉比較，可以監(jiān)視來自 一個(gè) 葉片的值是否隨時(shí)間變化或突然變化等級(jí)，其可指示所述葉片狀況的變化。
圖4a對(duì)于本發(fā)明一實(shí)施例示出了通過狀況監(jiān)視系統(tǒng)測量和建立的轉(zhuǎn) 子葉片活動(dòng)性信號(hào)值的一實(shí)施例。對(duì)于葉片1、 2、 3的三個(gè)圖表上的實(shí)線 分別表示活動(dòng)性的直接測量的時(shí)間相關(guān)值?？梢钥吹剑捎谠谵D(zhuǎn)子的一個(gè) 旋轉(zhuǎn)圈中葉片經(jīng)歷基^目同的環(huán)境負(fù)荷，即曲線形狀基^目等，但由于葉 片相對(duì)于彼此以2/3tt放置，測量值相應(yīng)地彼此有時(shí)間延遲。
圖表上的虛線表示二次計(jì)算值，例如測量得到的活動(dòng)性信號(hào)的時(shí)間平均。
圖4b對(duì)于圖4a中的狀況測量值示出了考慮信號(hào)之間時(shí)間平移的信號(hào) 比較。如圖4a所示，葉片1、 2、 3的實(shí)線在曲線形狀和AC幅值方面基本 上相同，因此信號(hào)的比較一一在這種情況下為減法一一可給出基本上為0 值的結(jié)果。通it^目反地比較(相減)所述二次值，本實(shí)例顯示，葉片1的 平均狀況等級(jí)基本上高于葉片2和3。這又顯示葉片l上可能的負(fù)面狀況， 葉片1由此可能由轉(zhuǎn)子控制器對(duì)應(yīng)地進(jìn)行變槳距控制。
圖5示出了一種分布狀況監(jiān)視系統(tǒng)的實(shí)施例，其用于風(fēng)能廠的集群。 對(duì)于本發(fā)明的這種特定實(shí)施例，中央狀況監(jiān)視裝置16接收來自集群中的各 個(gè)風(fēng)能廠的狀況的信息或值。狀況如先前介紹的那樣被測量和比較。
還可集中地進(jìn)行測量得到的數(shù)據(jù)的任何處理，例如在從集群中的風(fēng)能 廠接收原始測量值之后。
圖6原理性地示出了在風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中放置所連接的聲發(fā)射測 量裝置的一實(shí)施例。為了監(jiān)視來自例如轉(zhuǎn)子葉片5的分布結(jié)構(gòu)的發(fā)出的聲 音，例如為聲發(fā)射傳感器或結(jié)構(gòu)耦合麥克風(fēng)的聲發(fā)射測量裝置13能對(duì)于本 發(fā)明一實(shí)施例分布在行中，基本上沿著所述轉(zhuǎn)子葉片5的縱向軸線相等地間隔開。由此，通過將葉片分為子區(qū)域A到K，各個(gè)測量裝置13接收主 要來自其附近的聲信號(hào)，如圖中所示。
應(yīng)當(dāng)解釋，例如位于葉片的區(qū)域D中的測量裝置13接收分別來自鄰 近區(qū)域例如C與E的聲信號(hào)，但由于所產(chǎn)生的信號(hào)to巨離衰減，裝置13 在區(qū)域D中測量的信號(hào)的主要分量來自此區(qū)域。
對(duì)于本發(fā)明其他的實(shí)施例，多行測量裝置13可集成在所述轉(zhuǎn)子葉片中。
對(duì)于本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，所連接測量裝置13的定位可以為例如在轉(zhuǎn) 子葉片5的后緣或前緣或者吸力或壓力側(cè)。
在本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述測量裝置13在一個(gè)或一個(gè)以上的轉(zhuǎn) 子葉片變槳距軸承l(wèi)l上建立，由此，來自所述軸承l(wèi)l的活動(dòng)性信號(hào)可被 獲得，以便監(jiān)視其狀況。
圖7示出了本發(fā)明一實(shí)施例，其中，多行所連接測量裝置13在轉(zhuǎn)子葉 片5中建立。
通過建立在整個(gè)轉(zhuǎn)子葉片5上分布的大量的測量裝置13，可以獲得監(jiān) 視葉片狀況的高分辨率，由此，可以建立轉(zhuǎn)子葉片5的相對(duì)較窄的區(qū)域上 例如關(guān)于負(fù)面狀況的確切位置的信息。
如圖所示，傳感器13被例如光纖電纜、多電纜等傳感器連接裝置17 連接，所述電纜通常是^皮屏蔽的。
圖8對(duì)于本發(fā)明的一實(shí)施例原理性地示出了圖7所示的轉(zhuǎn)子葉片的截 面圖AA,其包含所述多行測量裝置。對(duì)于此實(shí)施例，測量裝置13a-d位于 轉(zhuǎn)子葉片5的前后緣以及吸力與壓力側(cè)上。
測量裝置13獲得的進(jìn)一步的值和/或比較裝置15計(jì)算得到的值對(duì)于更 進(jìn)一步的實(shí)施例可經(jīng)歷進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理，例如頻率分析、相關(guān)性分析、 統(tǒng)計(jì)分析等，以便指示轉(zhuǎn)子葉片5的^Hf 。
在上面參照傳感器的具體實(shí)例示出了已經(jīng)介紹的本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)
明了，本發(fā)明不限于特定實(shí)例，而是可在權(quán)利要求所示本發(fā)明的范圍內(nèi)以 多種變型設(shè)計(jì)和修改，例如采用其他類型的傳感器。參考標(biāo)號(hào)列表
在附圖中，下面的參考標(biāo)號(hào)指
1. 風(fēng)力渦輪機(jī)
2. 風(fēng)力渦輪機(jī)塔架
3. 風(fēng)力渦輪^f幾艙
4. 風(fēng)力渦輪機(jī)輪轂
5. 風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子
6. 具有至少一個(gè)葉片的風(fēng)力渦^^機(jī)轉(zhuǎn)子
7. 轉(zhuǎn)子變槳距,
8. 風(fēng)力渦輪機(jī)基座
9. 風(fēng)力渦輪機(jī)齒輪箱
10. 風(fēng)力渦輪4幾發(fā)電機(jī)
11. 葉片變槳距機(jī)構(gòu)的變槳距軸承
12. 用于風(fēng)力渦輪機(jī)部件的監(jiān)視裝置 13， 13a-d聲發(fā)射測量裝置
14， 14a-c.用于風(fēng)力渦輪機(jī)部件的測量裝置
15. 比較裝置
16. 狀況監(jiān)視裝置
17. 傳感器連接裝置
權(quán)利要求
1.用于監(jiān)視風(fēng)能廠的轉(zhuǎn)子的方法，所述方法包含以下步驟測量所述轉(zhuǎn)子中的葉片的活動(dòng)性信號(hào)，建立不同葉片的活動(dòng)性信號(hào)之間的差分值，且其中，差分值被用于監(jiān)視風(fēng)能廠中的轉(zhuǎn)子的狀況。
2. 才艮據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，活動(dòng)性信號(hào)用與例如葉片的強(qiáng)化結(jié) 構(gòu)等轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)裝置接觸的聲響傳感器來測量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，轉(zhuǎn)子的所述結(jié)構(gòu)裝置包含一個(gè)或一 個(gè)以上的轉(zhuǎn)子葉片變槳距軸承。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中，所述監(jiān)視以預(yù)定的間隔連續(xù)進(jìn) 行和/或響應(yīng)于檢測到的異常情況初始化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中，異常情況在所述風(fēng)能廠的至少一個(gè) 部件的至少一個(gè)物理工作特性中檢測，例如聲發(fā)射、溫度和/或電氣值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-5中任意一項(xiàng)的方法，其中，在差分值被建立之前， 活動(dòng)性信號(hào)在時(shí)間周期上,皮平均或積分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)的方法，其中，在差分值被建立之前， 活動(dòng)性信號(hào)受到時(shí)間延遲。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-7中任意一項(xiàng)的方法，其中，將所述轉(zhuǎn)子差分值的 結(jié)果與預(yù)定值相比較，以便建立葉片是否具有類似的活動(dòng)性信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，當(dāng)差分值高于對(duì)于所述葉片的預(yù)定 值時(shí)，多個(gè)聲響傳感器測量葉片的狀況。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l-9中任意一項(xiàng)的方法，其中，進(jìn)行所有差分值之間 的比較。
11. 一種用于控制風(fēng)能廠中的轉(zhuǎn)子的方法，該方法包含以下步驟 測量所述轉(zhuǎn)子中的葉片的活動(dòng)性信號(hào)，以及 建立不同葉片的活動(dòng)性信號(hào)之間的一個(gè)或一個(gè)以上的差分值， 其中，所述一個(gè)或一個(gè)以上的差分值被用于控制風(fēng)能廠中的轉(zhuǎn)子。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其中，響應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子差分值的結(jié)果， 例如，通過單獨(dú)對(duì)一個(gè)或一個(gè)以上的葉片變槳距，風(fēng)能廠控制系統(tǒng)控制風(fēng) 能廠。
13. —種風(fēng)能廠，其包含 風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子，其包含至少兩個(gè)葉片，測量裝置，用于測量所述轉(zhuǎn)子的活動(dòng)性信號(hào)，以及用于通過所述活動(dòng)性信號(hào)之間的比較建立一個(gè)或一個(gè)以上的差分值的裝置，其中，所述一個(gè)或一個(gè)以上的差分值用在用于監(jiān)視和/或控制風(fēng)能廠的 轉(zhuǎn)子的裝置中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的風(fēng)能廠，其中，所述測量裝置為一個(gè)或一個(gè)以 上的聲響傳感器，例如定位為與例如葉片的強(qiáng)化結(jié)構(gòu)等轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)裝置接 觸，或者在風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子葉片的附近，或以其組合定位。
15. +艮據(jù)^=又利要求14的風(fēng)能廠，其中， 一個(gè)或一個(gè)以上的聲響傳感器 位于電能廠轉(zhuǎn)子的各個(gè)葉片上，例如一個(gè)或一個(gè)以上的壓電傳感器。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15的風(fēng)能廠，其中， 一個(gè)或一個(gè)以上的聲響 傳感器被定位在風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子的輪轂中，例如，檢測葉片根部的聲音。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14-16中任意一項(xiàng)的風(fēng)能廠，其中，各個(gè)葉片包含多 個(gè)聲響傳感器，優(yōu)選為在10和50個(gè)傳感器之間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14-17中任意一項(xiàng)的風(fēng)能廠，其中，各個(gè)葉片包含所 連接聲響傳感器的行，例如在2與5行之間，每行大約10個(gè)傳感器，且其 中，傳感器優(yōu)選為以3米或更小的距離彼此分開。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的風(fēng)能廠，其中，行基本從葉片根部延伸到葉片 尖部。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19的風(fēng)能廠，其中，行分別分布在前緣與后 緣以及吸力與壓力側(cè)的區(qū)域中。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13-20中任意一項(xiàng)的風(fēng)能廠，其中，所述用于控制的 裝置為風(fēng)能廠控制系統(tǒng)的一部分，例如，作為狀況監(jiān)視系統(tǒng)，和/或作為轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)的一部分。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的風(fēng)能廠，其中，所述轉(zhuǎn)子控制系統(tǒng)響應(yīng)于葉片 之間的所述差分值單獨(dú)對(duì)葉片變槳距。
23. 根據(jù)權(quán)利要求13-22中任意一項(xiàng)的風(fēng)能廠，其中，所述廠包含用于 所有差分值之間的比較的裝置。
24. —種風(fēng)能廠集群,其包含至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求13-23中任意一項(xiàng) 的風(fēng)能廠。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24的風(fēng)能廠集群，其中，風(fēng)能廠通過分布控制系統(tǒng) 受到控制，例如SCADA系統(tǒng)。
26. 將根據(jù)權(quán)利要求1-10中任意一項(xiàng)的方法用于監(jiān)視風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子的葉 片和/或變槳距機(jī)構(gòu)的狀況的應(yīng)用。
27. 將根據(jù)權(quán)利要求11或12的方法用于為風(fēng)能廠轉(zhuǎn)子中的葉片建立 個(gè)體變槳距值的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對(duì)風(fēng)能廠的轉(zhuǎn)子進(jìn)行狀況監(jiān)視的方法，所述方法包含以下步驟測量所述轉(zhuǎn)子中的葉片的活動(dòng)性信號(hào)，建立不同葉片的活動(dòng)性信號(hào)之間的一個(gè)或一個(gè)以上的差分值。所述一個(gè)或一個(gè)以上的差分值被用于監(jiān)視風(fēng)能廠中的轉(zhuǎn)子的條件。本發(fā)明還涉及風(fēng)能廠、風(fēng)電廠集群及其應(yīng)用。
文檔編號(hào)G05B23/02GK101652729SQ200880008557
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者L·庫爾邁爾 申請(qǐng)人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)有限公司