[發(fā)明專利]用于監(jiān)控風(fēng)力渦輪機(jī)的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080010421.2
• 申請日: 2010-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN102341597A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·溫克爾曼;M·胡恩
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇司蘭能源有限公司
• 主分類號(hào): F03D9/00
• 分類號(hào): F03D9/00;G01H1/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 鄭立柱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于監(jiān)控至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的方法、用于監(jiān)控至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的裝置以及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

對于經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行例如風(fēng)場的風(fēng)力渦輪機(jī)而言，能夠在盡可能早的時(shí)間點(diǎn)確定風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的損壞和破裂是重要的。只有通過及時(shí)識(shí)別損壞才能夠維持較低的維修費(fèi)用以及避免間接損失。

一種確定轉(zhuǎn)動(dòng)葉片中的損壞和破裂的可能性在于，通過現(xiàn)場的經(jīng)常的、肉眼檢查來監(jiān)控轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的狀態(tài)。

然而，該些肉眼檢查是昂貴的并且基于這個(gè)原因是并不期望的。因?yàn)閾p壞的或者破裂的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片在運(yùn)行狀態(tài)下引起轉(zhuǎn)動(dòng)葉片中的振動(dòng)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可知，以該振動(dòng)能夠自動(dòng)檢查轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的狀態(tài)。

該類方法必須能夠區(qū)別源于葉片損壞的振動(dòng)和源于變速器噪聲、漿距噪聲和風(fēng)力渦輪機(jī)中其他噪聲發(fā)射的振動(dòng)。

為了完成該任務(wù)，在現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法中經(jīng)常使用復(fù)雜的算法。

DE?100?65?31?4B4描述了一種用于監(jiān)控風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的狀態(tài)的方法。在此，測量值首先被轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過頻譜分析，并且接著與大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的頻譜庫進(jìn)行比較。當(dāng)待監(jiān)控的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的頻譜符合該頻譜庫的表征損壞的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的頻譜樣本時(shí)，輸出損壞信號(hào)。

同樣地，US?2010/0021297?A1描述了一種用于檢測轉(zhuǎn)動(dòng)葉片中的損傷的方法，其中在此，將轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的測量值與同一風(fēng)力渦輪機(jī)的另一轉(zhuǎn)動(dòng)葉片進(jìn)行比較，以能夠借助于測量值的差來識(shí)別轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的損傷。

因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中已知的方法包括昂貴的計(jì)算操作，所以為了執(zhí)行該些方法，經(jīng)常需要昂貴的、易受故障影響的計(jì)算機(jī)。此外，常常需要一個(gè)比較數(shù)據(jù)的庫，以便能夠執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)中的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種用于檢測轉(zhuǎn)動(dòng)葉片損傷的方法，其能夠在簡單的、價(jià)廉的和不易受故障影響的硬件裝置中實(shí)現(xiàn)。此外，任務(wù)在于提供用于檢測轉(zhuǎn)動(dòng)葉片損傷的另一方法。

能夠通過具有根據(jù)本專利申請的權(quán)利要求1所述的方法步驟的方法和通過根據(jù)權(quán)利要求12和14所述的用于監(jiān)控風(fēng)力渦輪機(jī)的裝置和系統(tǒng)來解決所述任務(wù)。

在此，依據(jù)本發(fā)明地，所述用于檢測轉(zhuǎn)動(dòng)葉片損傷的方法包括分析步驟，其僅在時(shí)域中被執(zhí)行。

為了能夠輸出關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的狀態(tài)，首先借助于至少一個(gè)加速度傳感器，以優(yōu)選的至少5kHz，特別優(yōu)選的10kHz的采樣頻率來測量至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的振動(dòng)，并且將其作為測量值傳送至分析單元。隨后在分析單元中，首先獲取事件時(shí)間間隔，在該些事件時(shí)間間隔中測量值的幅度一直高于預(yù)先確定的閾值。計(jì)數(shù)該些事件時(shí)間間隔。在后續(xù)的下一步驟中，在至少一個(gè)預(yù)先確定的分析時(shí)間間隔中，將該些事件時(shí)間間隔的數(shù)量與事件時(shí)間間隔的數(shù)量的至少一個(gè)閾值進(jìn)行比較。如果所計(jì)數(shù)的事件時(shí)間間隔的數(shù)量高于該分析時(shí)間間隔的閾值，則輸出關(guān)于所分析的轉(zhuǎn)動(dòng)葉片的故障信息。

優(yōu)選地，在獲取事件時(shí)間間隔之前，將測量值引入通過低通濾波器，以便將后續(xù)的事件時(shí)間間隔的獲取僅應(yīng)用在低頻測量值分量。特別優(yōu)選地，為此使用400Hz的濾波器，特別地優(yōu)選180Hz的濾波器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施形式，用于獲取事件時(shí)間間隔的閾值在1.2m/s²與1.6m/s²之間，并且優(yōu)選地1.4m/s²。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施形式，用于獲取事件時(shí)間間隔的閾值不是固定的閾值，而是動(dòng)態(tài)閾值。如果使用動(dòng)態(tài)閾值，該閾值是優(yōu)選為10秒的先前時(shí)間段的分析時(shí)間間隔的所平均的振動(dòng)測量值的5倍值，并且優(yōu)選地是優(yōu)選為10秒的先前時(shí)間段的所平均的振動(dòng)測量值的10倍值，或是先前分析時(shí)間間隔的所平均化的振動(dòng)測量值的10倍值。根據(jù)另一實(shí)施形式，動(dòng)態(tài)閾值相應(yīng)于優(yōu)選為10秒的先前時(shí)間段的或先前分析時(shí)間間隔的所平均化的振動(dòng)測量值的多倍值，其中預(yù)先確定的因子在5與10之間。

優(yōu)選地，分析時(shí)間間隔在3與7之間，特別優(yōu)選地在4分鐘與6分鐘之間。

根據(jù)另一實(shí)施形式，如此地選擇用于所計(jì)數(shù)的事件時(shí)間間隔的數(shù)量的閾值，即其位于分析時(shí)間間隔中的風(fēng)力渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)的值的0.3倍和0.5倍之間，并且優(yōu)選地相應(yīng)于分析時(shí)間間隔中的風(fēng)力渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)的值的0.4倍。

如果風(fēng)力渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為每分鐘5轉(zhuǎn)(U/min)，分析時(shí)間間隔相應(yīng)于例如5分鐘，則用于所計(jì)數(shù)的事件時(shí)間間隔的數(shù)量的閾值相應(yīng)于例如10。

相應(yīng)地，如果在風(fēng)力渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為5轉(zhuǎn)/分鐘的情況下，在5分鐘的分析時(shí)間間隔內(nèi)計(jì)數(shù)出多于10個(gè)的事件時(shí)間間隔，則輸出故障信息。