[發明專利]確定轉子共同葉片頻率的方法和裝置及操作風輪機的方法

有效

• 申請號: 201110281263.0
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102410139A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: H.勞爾伯格
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;盧江

技術領域

本發明涉及風輪機的領域，具體地講，涉及一種確定風輪機的轉子的共同（common）葉片頻率的方法、一種操作風輪機的方法和一種確定風輪機的轉子的共同葉片頻率的裝置。

背景技術

通常，風輪機包括塔架、位于塔架上面的機艙和轉子。轉子包括輪轂（hub）和葉片，其中輪轂構造為可圍繞特別地對應于機艙的縱向延伸部分的旋轉軸線旋轉，而葉片固定于輪轂并在相對于縱向輪轂延伸部分橫向(特別地，垂直于縱向輪轂延伸部分)的旋轉平面中延伸。輪轂連接到構造為用于通過例如另一轉子軸產生電能的發電機，且因此構造為用于驅動該發電機。

風輪機的轉子的葉片可在風輪機的工作或空閑模式期間進行振動。這種振動由葉片頻率表征。特別地，葉片頻率可以是與葉片的邊緣(例如，葉片前緣(面對風向)或后緣(順著風向))的振動對應的葉片邊緣頻率。

關于葉片頻率的了解可允許檢測葉片特性的變化以及允許適配風輪機的工作模式。

為了確定一個或多個葉片的葉片邊緣頻率，可使用可放置在轉子的一個葉片或每個葉片中的快速響應傳感器(諸如，加速度表或應變儀)測量葉片的振動，并且可從測量的傳感器信號推斷所述一個葉片或每個葉片的各自葉片邊緣頻率。

另外可知根據使用的轉子的葉片的種類對于轉子的所有葉片特別地使用預定葉片邊緣頻率，以便在風輪機的控制器中手動地設置葉片的葉片邊緣頻率。在這種情況下，可假設對于特定種類的葉片而言特定葉片的葉片邊緣頻率可以相對比較恒定從而可從預定葉片邊緣頻率選擇各葉片邊緣頻率。

WO?2009/000787?A2公開了一種用于監測風輪機的轉子的每個葉片的葉片頻率的方法。可測量風輪機的機艙的振動以及葉片的方位角。基于這兩個量可確定每個葉片的葉片邊緣頻率。

然而，使用以上詳述的技術確定轉子的一個或多個葉片的葉片頻率(具體地講，葉片邊緣頻率)可導致較差的葉片頻率的估計。

發明內容

因此，本發明的目的可在于提供一種確定風輪機的轉子的共同葉片頻率的方法、一種操作風輪機的方法和一種確定風輪機的轉子的共同葉片頻率的裝置，這些方法和裝置可允許準確確定風輪機的轉子的共同葉片頻率。

為了實現上述目的，提供了根據獨立權利要求的確定風輪機的轉子的共同葉片頻率的方法、操作風輪機的方法和確定風輪機的轉子的共同葉片頻率的裝置。

根據本發明的示例性方面，一種確定風輪機的轉子的共同葉片頻率的方法包括：測量表示風輪機的部件的振動的振動量，以及基于測量的振動量確定共同葉片頻率。

根據本發明的另一示例性方面，一種操作風輪機的方法包括：按照如上所述的方法確定共同葉片頻率，以及基于確定的共同葉片頻率適配風輪機的工作模式。

根據本發明的另一示例性方面，一種用于確定風輪機的轉子的共同葉片頻率的裝置包括：測量單元，被配置為測量表示風輪機的部件的振動的振動量；以及確定單元，被配置為基于測量的振動量確定共同葉片頻率。

在本申請的上下文中，術語“共同葉片頻率”可特別地表示與風輪機的轉子的(特別是構件的)共同振動（common?vibration）或振動移動對應的頻率。特別地，共同頻率可表示轉子的(特別是構件的)振動（多個）的基本頻率或本征頻率和/或可表示轉子的(特別是構件的)振動（多個）的基本頻率的至少一個諧波頻率。共同葉片頻率也可表示轉子的(特別是構件的)頻率(例如，基本頻率和/或諧波頻率)的疊加。特別地，共同葉片頻率可特別地產生于轉子的葉片的共同振動，其中轉子的輪轂的振動可忽略不計。特別地，共同葉片頻率可特別地表示可產生于轉子的葉片的邊緣的共同振動的共同葉片邊緣頻率，其中葉片的邊緣可以是葉片的前緣(面對風向)的至少一部分和/或后緣(順著風向)的至少一部分。

特別地，術語“確定共同葉片頻率”可特別地表示確定或評估共同葉片頻率的頻率值。特別地，共同葉片頻率的頻率值可以是時不變的或者不隨時間改變。

特別地，術語轉子的“構件”可特別地是轉子的輪轂和可連接到輪轂的轉子的葉片(特別是不同的葉片)。

術語轉子的“共同振動”可特別地表示轉子的(特別是轉子的構件的)振動或振動移動。特別地，轉子的構件的共同振動可產生于轉子的不同構件的振動之間的相互作用，其中轉子的構件可不必顯示出相同的振動特性。

術語“振動量”可特別地表示產生于部件的振動的可測量的量。特別地，振動量可表示部件的移位(特別是部件的彎曲)和部件的移動或者部件的加速度。