[發明專利]機械設備，尤其是風力渦輪機的狀態監控

有效

• 申請號: 201780040028.X
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN109477464B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: J·克羅伊茨費爾特;M·舒爾茨
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李隆濤

本發明涉及一種用于監控機械設備，尤其是風力渦輪機，的至少一個部件的狀態的方法，該方法包括以下步驟：(i)接收基于在設備中記錄的測量量的值形成的評估信號，(ii)基于與代表設備的應力的信號有關的評估信號和/或基于評估信號的頻譜分析確定至少一個參數數據集，(iii)評估與至少一個參數數據集有關的指示符信號，并且確定與指示符信號有關的設備的部件的狀態。此外，本發明涉及用于實施該方法的計算機程序和適用于實施該方法的設備。

技術領域

本發明涉及機械設備的狀態監控。特別地，本發明涉及一種用于監控機械設備的至少一個部件的狀態的方法和設施。機械設備尤其可以是風力渦輪機。

背景技術

風力渦輪機和其它機械設備已經配備了一系列用于操作監控裝置的傳感器，諸如溫度傳感器，以記錄軸承的溫度。所述傳感器的測量數據由設備控制系統用于控制設備。此外，測量數據可以由設備控制系統和/或監控中心使用，用于檢測設備的軸承或其它部件的突發故障或失靈。

在這種突發故障的情況下，通常只能在維修后進一步操作設備，并且通常需要較長的不期望的設備停機時間，直到進行這種維修為止。此外，一個部件的故障可能導致設備的另外的部件的后續損傷，這些部件也必須被維修和/或替換以重新開始設備的操作。

因此，希望避免機械設備的部件故障。在這種情況下，部件的故障通常是損傷在部件上存在較長時間的結果。如果及早發現這種損傷，則可以執行部件的及時維護，在該及時維護的過程中，可以在發生故障之前維修或替換所討論的部件。因此可以防止更長的設備停機時間或其它部件的后續損傷。

用于在機械設備，特別是具有旋轉元件的設備的部件上早期檢測損傷的已知方法尤其包括對借助于加速度傳感器執行的振動測量的評估。該過程包括驗證具有已知臨界頻率的振蕩是否以高振幅存在，該振蕩是針對損傷的特征。另外的已知方法包括檢查油樣本和內窺鏡檢查。但是與振動檢查的程度相同，這些方法具有工作密集的缺點。這意味著這些方法需要復雜的附加傳感器系統。此外，這些方法通常只能由設備的技術人員手動執行。

因此，本發明的目的是使得能夠在機械設備的部件上更容易地早期檢測損傷。

發明內容

根據本發明的一個方面，該問題通過一種用于監控機械設備，尤其是風力渦輪機的至少一個部件的狀態的方法來解決，該方法包括以下步驟：(i)接收基于記錄在設備中的測量量的值形成的評估信號，(ii)基于與代表設備的應力的信號有關的評估信號或基于評估信號的頻譜分析建立至少一個參數數據集，(iii)確定與該至少一個參數數據集有關的指示符信號，并且確定與指示符信號有關的設備的部件的狀態，其中與由損傷引起的旋轉部件和/或其軸承的振動頻率無關地執行狀態確定。

對與代表設備的應力的信號有關的至少一個參數數據集的確定使得能夠從評估信號中獲取數據，基于該數據可以在部件發生故障之前檢測到部件的損傷(即缺陷和/或磨損)。特別地，可以以這種方式確定針對機械設備的相關參數數據集，該機械設備的應力由于外部影響而改變(在風力渦輪機的情況下，所述外部影響尤其包括風力渦輪機所暴露的風力條件)。設備的不同應力水平通常會導致記錄在設備中并且與部件的損傷無關的測量量波動。通過基于代表設備的應力的信號確定要評估的參數數據集，可以在很大程度上屏蔽所述波動。因此，可以針對基于關于要識別的損傷具有更高重要性的評估信號確定的這種參數值執行評估。因此，首先改善和/或允許早期檢測損傷。

令人驚訝的是，在基于頻譜分析建立至少單一參數數據集的過程中可以實現類似的優點。在這方面，假設與無缺陷的部件的情況相比，評估信號和/或測量量在有缺陷的部件的情況下對于特定的外部影響條件更強烈反應(更強烈增加或減少)。這些影響條件通常以特定頻率定期重復，以便在有缺陷的部件的情況下，在評估信號的頻譜中針對該頻率出現更大的振幅，這是針對損傷的指示。因此，可以借助于頻譜分析檢測出部件是否以特殊方式對于以相關頻率發生的所討論的事件做出反應以及該部件是否有故障。