確定風力渦輪機的旋轉葉片上的質量改變的方法和系統技術方案

描述的是一種用于確定風力渦輪機的旋轉葉片上的質量改變的方法，該方法包括：測量表示風力渦輪機的振動的振動量；測量表示葉片的旋轉角的方位量；根據振動量和方位量確定表示葉片的振動頻率的頻率量；基于頻率量確定葉片上的質量改變。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于確定風力渦輪機的旋轉葉片處的質量改變的方法和系統。特別地，本專利技術涉及一種用于確定風力渦輪機的旋轉葉片處的質量改變的方法和系統，其中所述質量改變基于葉片的頻率被確定。
技術介紹
US 2008/0141768公開了針對風力渦輪機的冰探測，其中風速利用風速儀被測量。US 2005/0276696公開了用于轉子葉片冰探測的方法和設備，其中氣象條件被監控，并且其中隨著轉子葉片的質量而變化的參數或在轉子葉片之間的質量不平衡被監控。WO 02/053910公開了一種用于監控風力渦輪機上的轉子葉片的狀態的方法和裝 置，其中轉子葉片內在傳感器被用來標識對轉子葉片的損害。US 2008/0206052公開了一種用于監控風力裝備上的轉子葉片的狀態的方法和裝置，其中位移傳感器被布置在轉子葉片上。EP I 959 134公開了一種用于利用橫向塔架(tower)加速度來探測非對稱結冰的方法和系統，其中確定轉子質量不平衡是否存在被執行。EP I 936 186公開了一種風力渦輪機和一種探測風力渦輪機上的非對稱結冰的方法，其中通過利用縱向塔架加速度數據來確定，轉子質量不平衡狀況是否存在。因此，轉子速度加速度監控系統被利用。EP I 748 185公開了一種用于風力渦輪機的結冰探測系統，其中數字結構振動傳感器測量風力渦輪機的振動狀況或負載狀況，并且把測量數據輸送到被適配來基于由結構振動傳感器所提供的機械可變數據而探測結冰狀況的探測裝置。可能存在對于用于確定風力渦輪機的旋轉葉片處的質量改變(特別是結冰狀況)的方法和系統的需求，所述方法和系統能夠以更精確的方式確定結冰狀況，并且所述方法和系統能夠以簡化的方式確定結冰狀況。特別地，可能存在對于用于確定風力渦輪機的旋轉葉片處的質量改變(特別是結冰狀況)的方法和系統的需求，所述方法和系統可以在現有的風力渦輪機中容易地被使用或被安裝或被執行，而不要求大的結構修改或適配。此外，可能存在對于用于確定風力渦輪機的旋轉葉片處的質量改變(特別是結冰狀況)的方法和系統的需求，所述方法和系統是可靠的并且有成本效益的。
技術實現思路
通過根據獨立權利要求的主題，該需求可以被滿足。本專利技術的有利的實施例通過從屬權利要求來描述。根據實施例，一種用于確定風力渦輪機的旋轉葉片處的質量改變的方法被提供，其中所述方法包括測量表示風力渦輪機的振動的振動量；測量表示葉片的旋轉角的方位量；根據振動量和方位量確定表示葉片的振動頻率的頻率量；基于頻率量確定葉片處的質量改變。所述方法可以特別地被利用用于確定風カ渦輪機的葉片處的結冰狀況。所測量的振動量可以例如包括風カ渦輪機的加速度、振蕩、運動、橫向運動、垂直運動、旋轉運動，這些量特別地在風カ渦輪機處的特定位置處被測量，諸如在風カ渦輪機塔架處、在風カ渦輪機的機艙(nacelle)處、在風力渦輪機的輪轂(hub)處或在風カ渦輪機的轉子葉片處被測量。測量振動量可以包括在特定的時間段期間測量振動量，諸如通過以特定的時間步長對振動量進行采樣來測量。測量振動量可以包括通過模擬裝置和/或數字裝置測量振動量。測量振動量可以包括通過使用適當的傳感器來感測和/或探測和/或獲取和/或變換振動量，其中所述適當的傳感器響應于風カ渦輪機(特別是風カ渦輪機的機艙)的加速度、偏轉、運動或振蕩。特別地，風カ渦輪機的振動可以沿著不同的方向發生，其中風カ渦輪機的在不同方向上的振動可以通過使用一個或多個如下傳感器被測量所述傳感器可以特別地輸出表示風カ渦輪機的沿著這些不同的方向的振動的信號。此外，如果振動量被濾波(特別是可以是優選的是使用經過平均的值)，那么測量振動量可以更適合于探測質量改變。測量方位量可以包括在方位方向(諸如當柱坐標系統的z軸線與一個或多個轉子葉片(特別地經由輪轂)在其處被連接的轉子軸的旋轉軸線對準時的柱坐標 V)上測量轉子葉片的取向。從而，柱坐標f可以表示葉片的旋轉角。然而，通過使角度爭移位所獲得的任何其它角度也可以被用于表示葉片的旋轉角。此外，該角度可以用任何合適的單位來表示，諸如度或弧度。此外，方位量可以是表示葉片的旋轉角的角度的三角函數。方位量可以例如通過使用正在旋轉的加速度計被測量。可替換地，方位量可以通過使用轉子軸上的或輪轂上的碼盤(code wheel)被測量。表示葉片的振動頻率的頻率量可以例如是葉片邊緣的每個時間的多個振蕩。特別地，葉片可以根據振蕩模式的組合振蕩，其中表示葉片的振動頻率的頻率量可以包括或可以是具有最大幅度的葉片頻率。因而，與葉片相關聯的頻率量可以表不葉片的基礎頻率(ground frequency)。特別地，葉片可以不包括如下傳感器從所述傳感器供給表示風カ渦輪機的振動的振動量。因而，在與葉片被間隔開的位置處所測量的振動量可以表示整個風カ渦輪機或被連接到轉子軸的至少所有轉子葉片的振動或多個振動模式。特別地，表示風カ渦輪機的振動的振動量可以是各個單獨的轉子葉片(諸如或被連接到轉子軸的2個、3個、5個、7個或更多轉子葉片)的振動的疊加。為了從振動量中提取涉及特定葉片的貢獻，可能需要使用方位量并且根據振動量和方位量來計算或計算出表示葉片的振動頻率的頻率量。特別地，頻率量可以表示葉片(特別是葉片邊緣)的振動的基礎頻率。葉片邊緣可以是前緣(面向風的方向)或后緣(指向風的方向)。葉片的實際振動可以包括沿著葉片的不同方向(諸如沿著縱向、沿著橫向以及沿著在縱向與橫向之間的方向)的振動模式的復合樣式(complex pattern)。特別地,頻率量可以表不(具有最大幅度的)主振蕩的基礎頻率。特別地，頻率量可以依賴于葉片的質量和/或質量分布。特別地，葉片的質量越高，頻率可以越低。因而，葉片的頻率改變可以指示葉片處的質量改變發生了。質量改變可以指示物質被附著到或被添加到葉片上，或者物質從葉片被去除。特別地，被附著到葉片的物質或從葉片被去除的物質可以包括土、灰塵、水、冰或諸如螺栓之類的機械部件或任何其它物質。特別地，一確定頻率量，就可以確定的是質量改變發生了，所述質量改變發生了可以接著諸如通過電信號(諸如電壓信號、電流信號)、光信號或任何其它類型的信號被指示。質量改變發生了的指示可以被輸送給或被供給風力渦輪機的控制系統，所述風力渦輪機的控制系統接著可以考慮質量改變發生了的指示，用于適當地調整風力渦輪機的操作模式。從而，風力渦輪機的操作模式可以關于葉片處的質量改變被精煉或被優化，這可以特別地包括通過去除所添加的質量來消除葉片處的質量改變或者在葉片處沉積缺少的質量，以便重建葉片的初始質量。特別地，質量改變可以涉及改變葉片的空氣動力學外形，這可能不利地影響風力渦輪機的性能。特別地，質量改變可以起因于葉片處(特別是葉片邊緣處)的結冰(水冰的形成)，可以涉及改變葉片的前緣和/或后緣的外形。從而，沿著葉片的前緣和后緣的氣流可以不利地被改動，使得葉片的驅動功率被減少。確定葉片處的質量改變發生了或/和指示質量改變發生了允許執行措施以補救該問題，以重建風力渦輪機的預期的性能(特別是葉片的性能)。根據實施例，確定頻率量進一步基于風力渦輪機的溫度，其中特別地頻率量線性地依賴于風力渦輪機的溫度。 特別地,振動量可以表示具有特定頻率或頻譜的振動或振蕩。頻率量可以特別地依賴于風力渦輪機或(多個)葉片的(本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.04.12 EP 10159626.01.一種用于確定風力渦輪機的旋轉葉片處的質量改變的方法，所述方法包括 測量表示風カ渦輪機的振動的振動量； 測量表示葉片的旋轉角的方位量； 根據振動量和方位量確定表示葉片的振動頻率的頻率量； 基于頻率量確定葉片處的質量改變。2.根據權利要求I所述的方法，其中，確定頻率量進ー步基于風カ渦輪機的溫度，其中特別地所述頻率量線性地依賴于風力渦輪機的溫度。3.根據權利要求I或2所述的方法，其中，確定質量改變包括把頻率量與預定的參考頻率或依賴于溫度的參考頻率相比較。4.根據權利要求3所述的方法，其中，如果頻率量與預定的參考頻率偏離預定的閾值，那么質量改變被確定，其中所述預定的閾值依賴于葉片的剛度和/或重量，其中閾值特別地總計在IOmHz到IOOmHz之間。5.根據權利要求4所述的方法，其中，如果頻率量小于預定的參考頻率、特別地比預定的參考頻率小至少預定的閾值，那么質量改變是質量増加。6.根據上述權利要求中的任意權利要求所述的方法，其中，測量振動量包括通過使用加速度計測量振動量，所述加速度計特別地被布置在風カ渦輪機的機艙處。7.根據上述權利要求中的任意權利要求所述的方法，其中，測量振動量包括在葉片的旋轉平面...

【專利技術屬性】
技術研發人員：P埃格達爾，H勞爾貝格，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：
國別省市：