[發明專利]風力渦輪機及評估其上葉片健康狀態的方法

在審

• 申請號: 201310526002.X
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN104595112A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 付旭;吳之林;邱海
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D7/00;G01M13/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 侯穎媖

1.一種風力渦輪機，包括多個葉片，其特征在于：該風力渦輪機還包括：

微型慣性測量單元，安裝于每個葉片上，用于感應對應安裝位置處的多個檢測參數信號；及

監控系統，用于監控該多個葉片的運行狀態，該監控系統包括：

信號處理單元，用于基于該微型慣性測量單元得到的多個檢測參數信號計算得到處理參數信號；

信號分析單元，用于對每個分析參數信號進行分析以得到故障估計信號，其中，該分析參數信號選自該多個檢測參數信號和該處理參數信號，每個故障估計信號用于估計對應的葉片是否工作于故障狀態；及

故障評估單元，用于基于該多個故障估計信號評估對應葉片是否發生故障或發生故障的概率。

2.如權利要求1所述的風力渦輪機，其中，該信號分析單元包括比較器，該比較器用于通過將該多個分析參數信號與預設參數信號進行比較以生成該故障估計信號。

3.如權利要求2所述的風力渦輪機，其中，該比較器用于對該分析參數信號和該預設參數信號的幅頻特性進行比較分析，當該分析參數信號的幅頻特性與該預設參數信號的幅頻特性的偏差大于設置的閾值時，對應的葉片被估計工作于故障狀態。

4.如權利要求3所述的風力渦輪機，其中，該預設參數信號來自基于葉片模型的對應于該分析參數信號的仿真數據、基于葉片運行時對應于該分析參數信號的測試數據或歷史數據。

5.如權利要求1所述的風力渦輪機，其中，該信號分析單元包括比較器，該比較器用于比較該多個葉片所對應的相同分析參數信號，當其中一個葉片的分析參數信號與其余任何一個葉片的分析參數信號的偏差大于設置的閾值且其余葉片的分析參數信號之間的偏差均小于該設置的閾值時，該葉片被估計工作于故障狀態。

6.如權利要求5所述的風力渦輪機，其中，該比較器用于比較該多個葉片所對應的相同分析參數信號的幅頻特性或統計特性。

7.如權利要求1所述的風力渦輪機，其中，該故障評估單元采用基于該多個故障估計信號的加權算法來評估相應葉片發生故障的概率。

8.如權利要求7所述的風力渦輪機，其中，該監控系統還包括生命周期預測器，該生命周期預測器用于通過對該故障概率信號進行分析以預測對應葉片的生命周期。

9.一種評估風力渦輪機葉片健康狀態的方法，其特征在于，該方法包括：

通過安裝于每個葉片上的微型慣性測量單元來感應對應安裝位置處的多個檢測參數信號；

基于該多個檢測參數信號計算得到處理參數信號；

對每個分析參數信號進行分析以得到故障估計信號，其中，該分析參數信號選自該多個檢測參數信號和該處理參數信號，每個故障估計信號用于估計對應的葉片是否工作于故障狀態；及

基于該多個故障估計信號評估對應葉片是否發生故障或發生故障的概率。

10.如權利要求9所述的方法，其中該得到故障估計信號的步驟包括：

將該多個分析參數信號與預設參數信號進行比較；及

當該分析參數信號與該預設參數信號的偏差大于設置的閾值時，對應的葉片被估計工作于故障狀態。

11.如權利要求10所述的方法，其中該比較步驟包括將該分析參數信號和該預設參數信號的幅頻特性進行比較分析。

12.如權利要求9所述的方法，其中該比較步驟包括：

將該多個葉片所對應的相同分析參數信號進行比較分析；及

當其中一個葉片的分析參數信號與其余任何一個葉片的分析參數信號的偏差大于設置的閾值且其余葉片的分析參數信號之間的偏差均小于該設置的閾值時，該葉片被估計工作于故障狀態。

13.如權利要求12所述的方法，其中該比較分析步驟包括對該多個葉片所對應的相同分析參數信號的幅頻特性或統計特性進行比較分析。

14.如權利要求9所述的方法，其中，該評估對應葉片發生故障的概率的步驟包括采用基于該多個故障估計信號的加權算法來評估相應葉片發生故障的概率。