專利名稱：用于風(fēng)摩擦監(jiān)控的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開(kāi)的主題涉及風(fēng)場(chǎng)(wind farm)。更具體而言，本公開(kāi)涉及風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)力渦 輪中的摩擦的監(jiān)控(monitoring)。
背景技術(shù)：
使用風(fēng)力渦輪來(lái)進(jìn)行功率發(fā)生越來(lái)越普及。因而，更多的風(fēng)力渦輪和更多的風(fēng)力 渦輪組(稱為“風(fēng)場(chǎng)”)正在經(jīng)受不利的天氣狀況的位置(例如離岸位置或高山區(qū)域)處架 設(shè)。在諸如這些的位置中，風(fēng)力渦輪很可能積聚冰和/雪，從而在風(fēng)力渦輪上產(chǎn)生增大的質(zhì) 量載荷和摩擦載荷。另外，在一些情況下，一旦風(fēng)力渦輪積聚冰和/雪到一定程度，風(fēng)力渦 輪的操作就必須停止，以防止例如由風(fēng)力渦輪引起的冰或雪飛射。風(fēng)力渦輪必須停機(jī)，直到 冰或雪積聚減少為止。典型地，通過(guò)例如技術(shù)員或現(xiàn)場(chǎng)工程師對(duì)單獨(dú)的風(fēng)力渦輪的檢查來(lái) 實(shí)現(xiàn)這種風(fēng)力渦輪上的冰積聚的監(jiān)控。在可能包含分布在巨大的地理區(qū)域上的數(shù)百臺(tái)風(fēng)力 渦輪的大型風(fēng)場(chǎng)中，單獨(dú)的渦輪的狀況的傳統(tǒng)監(jiān)控可為極度費(fèi)時(shí)且昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種用于至少一個(gè)風(fēng)力渦輪的監(jiān)控系統(tǒng)包括至少一個(gè)傳感 器，該至少一個(gè)傳感器設(shè)置在該至少一個(gè)風(fēng)力渦輪處，以檢測(cè)該至少一個(gè)風(fēng)力渦輪處的風(fēng) 摩擦。至少一個(gè)控制器連接到該至少一個(gè)風(fēng)力渦輪上，并且監(jiān)控服務(wù)器連接到至少一個(gè)控 制器上，以基于從該至少一個(gè)傳感器中接收到的風(fēng)摩擦數(shù)據(jù)來(lái)改變?cè)撝辽僖粋€(gè)風(fēng)力渦輪的 操作狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種操作至少一個(gè)風(fēng)力渦輪的方法包括通過(guò)位于該至少 一個(gè)風(fēng)力渦輪處的至少一個(gè)傳感器來(lái)持續(xù)地測(cè)量與該至少一個(gè)風(fēng)力渦輪處的風(fēng)摩擦有關(guān) 的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)與預(yù)先確定的風(fēng)摩擦閾值持續(xù)地作比較。評(píng)估比較的趨勢(shì)，以確定是否需 要改變?cè)撝辽僖粋€(gè)風(fēng)力渦輪的操作狀態(tài)，并且基于比較的評(píng)估來(lái)改變風(fēng)力渦輪的操作。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種用于具有多個(gè)風(fēng)力渦輪的風(fēng)場(chǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)包括至少 一個(gè)傳感器，該至少一個(gè)傳感器位于風(fēng)場(chǎng)的各個(gè)風(fēng)力渦輪處，以檢測(cè)風(fēng)場(chǎng)的各個(gè)風(fēng)力渦輪 處的風(fēng)摩擦。至少一個(gè)控制器與風(fēng)場(chǎng)的各個(gè)風(fēng)力渦輪連接，并且監(jiān)控服務(wù)器連接到至少一 個(gè)控制器上，以基于從至少一個(gè)傳感器中接收到的風(fēng)摩擦數(shù)據(jù)來(lái)改變風(fēng)場(chǎng)的各個(gè)風(fēng)力渦輪 的操作狀態(tài)。根據(jù)以下結(jié)合附圖的描述，這些和其它優(yōu)點(diǎn)及特征將變得更加顯而易見(jiàn)。


在說(shuō)明書(shū)的結(jié)尾處的權(quán)利要求書(shū)中特別指出并且清楚地要求保護(hù)被視為本發(fā)明 的主題。根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它特征及優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，其 中圖1是風(fēng)力渦輪監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖2示出了風(fēng)力渦輪；圖3是風(fēng)力渦輪監(jiān)控系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；以及圖4是用于風(fēng)力渦輪監(jiān)控系統(tǒng)的圖形用戶界面的實(shí)施例的視圖。參照附圖借助于實(shí)例，詳細(xì)描述解釋了本發(fā)明的實(shí)施例，以及優(yōu)點(diǎn)和特征。部件列表10監(jiān)控系統(tǒng)12傳感器14風(fēng)力渦輪16 結(jié)冰傳感器(ice sensor)18 葉片20風(fēng)速計(jì)22控制器24監(jiān)控服務(wù)器26用戶界面30綠色圖標(biāo)32灰色圖標(biāo)34黃色圖標(biāo)36紅色圖標(biāo)38 文字注釋(textual note)40匯總框
具體實(shí)施例方式在圖1中顯示的是風(fēng)力渦輪或風(fēng)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)10的實(shí)施例的示意圖。監(jiān)控系統(tǒng)10 包括一個(gè)或多個(gè)傳感器12，傳感器12可操作地連接到多個(gè)風(fēng)力渦輪14中的至少一個(gè)風(fēng)力 渦輪14上。傳感器12設(shè)置和構(gòu)造成定量地確定由例如風(fēng)力渦輪14 ( 一個(gè)或多個(gè)傳感器12 連接到該風(fēng)力渦輪14上)上的雪和/或冰的積聚所引起的風(fēng)力渦輪14中的風(fēng)摩擦量。在 一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)傳感器12可構(gòu)造成通過(guò)測(cè)量例如風(fēng)力渦輪14的溫度來(lái)確定是 否存在結(jié)冰狀況。另外，現(xiàn)在參看圖2，一個(gè)或多個(gè)傳感器12可包括設(shè)置在例如風(fēng)力渦輪 14的一個(gè)或多個(gè)葉片18處的一個(gè)或多個(gè)結(jié)冰傳感器16，以及/或者可包括構(gòu)造成確定風(fēng) 力渦輪14中的風(fēng)摩擦量的一個(gè)或多個(gè)風(fēng)速計(jì)20 (如例如美國(guó)專利申請(qǐng)Pub. 2008/0141768 中的那樣，該專利也由本受讓人擁有，并且通過(guò)參照而結(jié)合在本文中)。再次參看圖1，多個(gè)風(fēng)力渦輪14連接到多個(gè)控制器22 (例如多個(gè)可編程邏輯控制 器(PLCs))上。在一些實(shí)施例中，多個(gè)控制器22中的各個(gè)控制器22連接到多個(gè)風(fēng)力渦輪 14的唯一的(unique)風(fēng)力渦輪14上。另外，控制器22可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)傳感器12連接 到風(fēng)力渦輪14上。
多個(gè)控制器22可操作地連接到至少一個(gè)監(jiān)控服務(wù)器M上，在一些實(shí)施例中，該監(jiān) 控服務(wù)器對(duì)包括計(jì)算機(jī)。如圖1中所示，在一些實(shí)施例中，多個(gè)控制器22連接到單個(gè)監(jiān)控 服務(wù)器對(duì)上。多個(gè)控制器22收集來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器12的數(shù)據(jù)，該至少一個(gè)監(jiān)控服務(wù) 器M繼而從多個(gè)控制器22中收集該數(shù)據(jù)。該至少一個(gè)監(jiān)控服務(wù)器M使用由一個(gè)或多個(gè)傳感器12收集到的數(shù)據(jù)來(lái)確定由例如積聚在多個(gè)風(fēng)力渦輪14上的冰和/雪的量所引起的 多個(gè)風(fēng)力渦輪14的操作中的摩擦。在多個(gè)風(fēng)力渦輪14中的各個(gè)風(fēng)力渦輪14處的摩擦與 摩擦閾值作比較。在一些實(shí)施例中，該至少一個(gè)監(jiān)控服務(wù)器M能夠在多個(gè)風(fēng)力渦輪14的 操作期間的點(diǎn)處基于例如包括環(huán)境溫度和/或風(fēng)速的天氣狀況來(lái)確定摩擦閾值。另外，對(duì) 于在特定風(fēng)場(chǎng)中的多個(gè)風(fēng)力渦輪14中的各個(gè)風(fēng)力渦輪14而言，閾值可基本相同，或者可使 用諸如各個(gè)風(fēng)力渦輪14的海拔和/或來(lái)自各個(gè)風(fēng)力渦輪14的歷史數(shù)據(jù)來(lái)針對(duì)各個(gè)風(fēng)力 渦輪14獨(dú)立地確定閾值?；诒容^的結(jié)果，該至少一個(gè)監(jiān)控服務(wù)器M可指示多個(gè)控制器 22采取與多個(gè)風(fēng)力渦輪14的操作有關(guān)的行動(dòng)。例如，如果在特定風(fēng)力渦輪14處的降落物 (例如冰或雪)積聚(后文稱為“冰”和/或“雪”)引起超過(guò)摩擦閾值的摩擦，則該至少一 個(gè)監(jiān)控服務(wù)器M可命令連接到風(fēng)力渦輪14上的控制器22停止風(fēng)力渦輪14的操作，直到 積聚減小到摩擦低于摩擦閾值的水平為止。在一些實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪14基本被持續(xù)地監(jiān) 控。在命令控制器22停止風(fēng)力渦輪14的操作之前，監(jiān)控服務(wù)器M可需要超過(guò)摩擦閾值的 多個(gè)摩擦讀數(shù)，例如三個(gè)或五個(gè)摩擦讀數(shù)。在當(dāng)摩擦減小到摩擦閾值以下時(shí)的一些點(diǎn)處，監(jiān) 控服務(wù)器M可命令控制器22重新啟動(dòng)風(fēng)力渦輪14。如同停止風(fēng)力渦輪14的操作的情況 一樣，在一些實(shí)施例中，在命令控制器22重新啟動(dòng)風(fēng)力渦輪14的操作之前，監(jiān)控服務(wù)器M 可需要低于摩擦閾值的多個(gè)摩擦讀數(shù)，例如三個(gè)或五個(gè)摩擦讀數(shù)。現(xiàn)在參看圖3，在其它實(shí)施例中，使用了多個(gè)監(jiān)控服務(wù)器M。各個(gè)風(fēng)力渦輪14可 通過(guò)其對(duì)應(yīng)的控制器22連接到單獨(dú)的監(jiān)控服務(wù)器M上。在這種實(shí)施例中，各個(gè)監(jiān)控服務(wù) 器M使用由一個(gè)或多個(gè)傳感器12收集到的數(shù)據(jù)來(lái)確定在其相關(guān)聯(lián)的風(fēng)力渦輪14處的摩 擦量，并且基于摩擦量和摩擦閾值之間的比較的結(jié)果來(lái)指示風(fēng)力渦輪14的控制器22采取 行動(dòng)。使用至少一個(gè)監(jiān)控服務(wù)器M允許對(duì)位于寬廣的地理區(qū)域上的大量風(fēng)力渦輪14進(jìn)行 實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且通過(guò)多個(gè)控制器22，允許對(duì)多個(gè)風(fēng)力渦輪14中的各個(gè)風(fēng)力渦輪14的操作狀 況進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，從而防止對(duì)風(fēng)力渦輪14造成損害。在一些實(shí)施例中，如圖1和3中所示，風(fēng)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)10包括可操作地連接到至少 一個(gè)監(jiān)控服務(wù)器M上的圖形用戶界面沈。圖形用戶界面沈可為例如CRT。圖形用戶界面 26使用從至少一個(gè)監(jiān)控服務(wù)器M中接收到的數(shù)據(jù)，并且構(gòu)造成顯示與多個(gè)風(fēng)力渦輪14的 操作狀態(tài)有關(guān)的信息。如圖4中所示，圖形用戶界面沈包括由于例如存在于多個(gè)風(fēng)力渦輪 14中的各個(gè)風(fēng)力渦輪14處的冰和/或雪積聚所造成的摩擦狀況的圖形或文字表示。另外， 圖形或文字表示可包括多個(gè)風(fēng)力渦輪14中的各個(gè)風(fēng)力渦輪14的操作狀態(tài)。圖形用戶界面 沈可包括代表存在于例如風(fēng)場(chǎng)中的多個(gè)風(fēng)力渦輪14中的各個(gè)風(fēng)力渦輪14的圖形表示或圖 標(biāo)。在圖形用戶界面沈上所顯示的各個(gè)圖標(biāo)可呈現(xiàn)為代表圖標(biāo)的對(duì)應(yīng)的風(fēng)力渦輪14的操 作狀態(tài)的顏色。例如，綠色圖標(biāo)30可表示正常工作的風(fēng)力渦輪14，灰色圖標(biāo)32可表示已經(jīng)停機(jī)的 風(fēng)力渦輪14，黃色圖標(biāo)34可指示由于摩擦超過(guò)閾值而停機(jī)但準(zhǔn)備重新啟動(dòng)的風(fēng)力渦輪14， 而紅色圖標(biāo)36可指示在該處由于冰或雪積聚而引起的摩擦目前超過(guò)閾值的風(fēng)力渦輪14。 如上所述，正常工作的風(fēng)力渦輪14由綠色圖標(biāo)30代表。當(dāng)冰和/或雪積聚在風(fēng)力渦輪14 上從而引起風(fēng)力渦輪14中的、超過(guò)摩擦閾值的摩擦?xí)r，用于該特定風(fēng)力渦輪機(jī)14的圖標(biāo)從 綠色圖標(biāo)30變色成紅色圖標(biāo)36，紅色圖標(biāo)36表明摩擦當(dāng)前超過(guò)摩擦閾值，但是風(fēng)力渦輪 14還未停機(jī)。如果在隨后的測(cè)量期間，摩擦繼續(xù)超過(guò)摩擦閾值，則控制器22可停止風(fēng)力渦輪14的操作，在這時(shí)，圖標(biāo)變成灰色圖標(biāo)32，以表明風(fēng)力渦輪14當(dāng)前不在操作。在風(fēng)力渦 輪中引起增大的摩擦的冰和/或雪積聚可通過(guò)例如自然融化或通過(guò)清除系統(tǒng)來(lái)清除。在這 時(shí)，度量可表明摩擦已經(jīng)減小到低于摩擦閾值。在獲得了所需要的度量的次數(shù)并且這些度 量低于摩擦閾值時(shí)，圖標(biāo)就變成黃色圖標(biāo)34，表明風(fēng)力渦輪14正在準(zhǔn)備重新啟動(dòng)。當(dāng)由操 作員手動(dòng)或由控制器22自動(dòng)重新啟動(dòng)風(fēng)力渦輪14時(shí)，圖標(biāo)再次變回綠色圖標(biāo)30。應(yīng)理解 的是，本文描述的顏色僅是示例性的，并且可在圖形用戶界面26處使用其它顏色和/或方 案。 在一些實(shí)施例中，除了有色圖標(biāo)之外，或作為有色圖標(biāo)的替代，圖形用戶界面26 可包括文字注釋38。例如，文字注釋38可包括在各個(gè)風(fēng)力渦輪14處的冰和/雪積聚水平 的指示，或存在于各個(gè)風(fēng)力渦輪14中的定量的摩擦量的指示?？砂ㄆ渌淖肿⑨?8，例 如指示各個(gè)風(fēng)力渦輪14的操作狀態(tài)或指示在任何給定時(shí)間處整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的總的操作容量的 文字注釋38。例如，在圖4中顯示了匯總框40，該匯總框40指示具有上述各個(gè)操作狀態(tài)的 多個(gè)風(fēng)力渦輪14。匯總框可進(jìn)行顏色編碼，以與單獨(dú)的風(fēng)力渦輪14圖標(biāo)的顏色對(duì)應(yīng)。包括 對(duì)應(yīng)于多個(gè)風(fēng)力渦輪14中的各個(gè)風(fēng)力渦輪14的變色圖標(biāo)的圖形用戶界面26允許用戶對(duì) 多個(gè)風(fēng)力渦輪14中的各個(gè)風(fēng)力渦輪14的冰積聚和操作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的理解，以評(píng)定例如 風(fēng)力渦輪14的停機(jī)時(shí)間、潛在的安全問(wèn)題，以及單獨(dú)的風(fēng)力渦輪14和/或整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的功率 發(fā)生量和/或收益生產(chǎn)狀態(tài)。雖然僅結(jié)合了有限數(shù)量的實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但是應(yīng)當(dāng)容易地理 解，本發(fā)明不限于這種公開(kāi)的實(shí)施例。相反，可修改本發(fā)明，以結(jié)合之前未描述但是與本發(fā) 明的精神和范圍相當(dāng)?shù)娜魏螖?shù)量的改型、改變、替代或等同布置。另外，雖然已經(jīng)對(duì)本發(fā)明 的多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的方面可僅包括所述實(shí)施例中的一些。因 此，本發(fā)明不應(yīng)視為由前面的描述限制，而是僅由所附權(quán)利要求書(shū)的范圍限制。
權(quán)利要求
1.一種用于至少一個(gè)風(fēng)力渦輪的監(jiān)控系統(tǒng)，包括至少一個(gè)傳感器，其設(shè)置在所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪處，以檢測(cè)所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪 處的風(fēng)摩擦；與所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪可操作地通訊的至少一個(gè)控制器；以及監(jiān)控服務(wù)器，其可操作地連接到所述至少一個(gè)控制器上，以基于從所述至少一個(gè)傳感 器中接收到的風(fēng)摩擦數(shù)據(jù)來(lái)改變所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪的操作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)還包括圖形用戶界面， 所述圖形用戶界面對(duì)用戶顯示所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪中的各個(gè)風(fēng)力渦輪的、由所述風(fēng)摩擦 數(shù)據(jù)引起的操作狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述圖形用戶界面構(gòu)造成顯示所述 至少一個(gè)風(fēng)力渦輪中的各個(gè)風(fēng)力渦輪的操作狀態(tài)的表示。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述表示進(jìn)行了顏色編碼，以反映所 述多個(gè)風(fēng)力渦輪中的各個(gè)風(fēng)力渦輪的操作狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述圖形用戶界面顯示與所述多個(gè) 風(fēng)力渦輪中的各個(gè)風(fēng)力渦輪的、由風(fēng)摩擦數(shù)據(jù)引起的操作狀態(tài)有關(guān)的文字注釋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控服務(wù)器構(gòu)造成，當(dāng)所述至少 一個(gè)風(fēng)力渦輪中的各個(gè)風(fēng)力渦輪上的風(fēng)摩擦超過(guò)風(fēng)摩擦閾值量時(shí)，停止所述至少一個(gè)風(fēng)力 渦輪中的各個(gè)風(fēng)力渦輪的操作。
7.一種操作至少一個(gè)風(fēng)力渦輪的方法，包括通過(guò)設(shè)置在所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪處的至少一個(gè)傳感器來(lái)持續(xù)地測(cè)量與所述至少一 個(gè)風(fēng)力渦輪處的風(fēng)摩擦有關(guān)的數(shù)據(jù)；持續(xù)地將所述數(shù)據(jù)與預(yù)先確定的風(fēng)摩擦閾值作比較；評(píng)估所述比較的趨勢(shì)，以確定是否需要改變所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪的操作狀態(tài)；以及通過(guò)監(jiān)控服務(wù)器基于所述比較的評(píng)估來(lái)改變所述風(fēng)力渦輪的操作狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括對(duì)用戶顯示所述至少一 個(gè)風(fēng)力渦輪中的各個(gè)風(fēng)力渦輪的操作狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括通過(guò)所述圖形用戶界面 來(lái)顯示所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪中的各個(gè)風(fēng)力渦輪的操作狀態(tài)的表示。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述表示進(jìn)行了顏色編碼，以反映所述 多個(gè)風(fēng)力渦輪中的各個(gè)風(fēng)力渦輪的操作狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于風(fēng)摩擦監(jiān)控的系統(tǒng)和方法，具體而言，一種用于至少一個(gè)風(fēng)力渦輪的監(jiān)控系統(tǒng)包括至少一個(gè)傳感器，該至少一個(gè)傳感器設(shè)置在該至少一個(gè)風(fēng)力渦輪處，以檢測(cè)該至少一個(gè)風(fēng)力渦輪處的風(fēng)摩擦。至少一個(gè)控制器連接到該至少一個(gè)風(fēng)力渦輪上，并且監(jiān)控服務(wù)器連接到控制器上，以基于從該至少一個(gè)傳感器中接收到的風(fēng)摩擦數(shù)據(jù)來(lái)改變?cè)撝辽僖粋€(gè)風(fēng)力渦輪的操作狀態(tài)。一種操作至少一個(gè)風(fēng)力渦輪的方法包括通過(guò)位于至少一個(gè)風(fēng)力渦輪處的至少一個(gè)傳感器來(lái)持續(xù)地測(cè)量與該至少一個(gè)風(fēng)力渦輪處的風(fēng)摩擦有關(guān)的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)持續(xù)地與預(yù)先確定的風(fēng)摩擦閾值作比較。評(píng)估比較的趨勢(shì)，并且通過(guò)監(jiān)控服務(wù)器基于比較的結(jié)果來(lái)改變風(fēng)力渦輪的操作狀態(tài)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102053600SQ201010539519
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者C·喬塞, H·K·安賈納帕, S·K·維迪亞拉, V·庫(kù)馬 申請(qǐng)人:通用電氣公司