專(zhuān)利名稱(chēng)：風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行條件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專(zhuān)利申請(qǐng)文件所述的發(fā)明大體上涉及用于檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行條件的方法和系統(tǒng)，具體而言，涉及用于檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片處的冰負(fù)載的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
至少一些已知的風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括塔筒和安裝在塔筒上的機(jī)艙。轉(zhuǎn)子以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝到機(jī)艙并通過(guò)軸連接到發(fā)電機(jī)。多片葉片從轉(zhuǎn)子延伸而出。所述葉片朝向一定的方向，這樣穿過(guò)葉片的風(fēng)就會(huì)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)、并使轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電機(jī)會(huì)在不同的環(huán)境條件下運(yùn)行，例如，在夾雜著雨、雪和冰的低溫環(huán)境下運(yùn)行。因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片會(huì)被冰覆蓋。此類(lèi)冰負(fù)載會(huì)加重因力 施加在單片轉(zhuǎn)子葉片上而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子不平衡。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的大小逐漸增加，尤其是各片轉(zhuǎn)子葉片的大小逐漸增加，轉(zhuǎn)子葉片處的冰負(fù)載已成為一個(gè)問(wèn)題。風(fēng)力發(fā)電機(jī)部件結(jié)冰，特別是風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片結(jié)冰會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行異常，例如，運(yùn)行過(guò)程中功率轉(zhuǎn)換效率降低，因葉片失速而導(dǎo)致負(fù)載增加，因不平衡加重而導(dǎo)致疲勞等。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提供一種用于檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行條件的方法。該方法包括測(cè)量所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的實(shí)際不平衡；確定測(cè)量的實(shí)際不平衡與不平衡參考之間的不平衡偏差；以及評(píng)估不平衡偏差是否超出預(yù)定不平衡閾值。其中所述不平衡參考為常數(shù)值。其中所述不平衡參考是作為基于風(fēng)速、實(shí)際轉(zhuǎn)子位置、所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率和環(huán)境溫度中的至少一項(xiàng)的函數(shù)被提供的。其中所述參考不平衡根據(jù)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的環(huán)境條件變化。所述方法進(jìn)一步包括測(cè)量所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的環(huán)境溫度。其中如果所述不平衡偏差高于所述預(yù)定不平衡閾值且所述測(cè)量的環(huán)境溫度低于在5°C至+10°C范圍內(nèi)的溫度閾值，則會(huì)提供結(jié)冰指示。其中在測(cè)量所述轉(zhuǎn)子的實(shí)際不平衡之前，所述不平衡參考存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中。另一方面，本發(fā)明提供一種用于檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片結(jié)冰的方法。該方法包括測(cè)量環(huán)境溫度；測(cè)量所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸的偏轉(zhuǎn)；根據(jù)測(cè)量的偏轉(zhuǎn)確定轉(zhuǎn)子軸的彎矩；確定該彎矩與彎矩歷史值之間的偏差；以及根據(jù)測(cè)量的環(huán)境溫度和確定的彎矩偏差檢測(cè)葉片結(jié)冰。所述檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片結(jié)冰的方法進(jìn)一步包括確定所述測(cè)量的溫度是否低于預(yù)定溫度閾值。其中所述預(yù)定溫度閾值在_5°C至+10°C范圍內(nèi)。其中確定所述彎矩的偏差包括確定所述實(shí)際彎矩的大小與所述歷史彎矩的大小之間的比率是否滿(mǎn)足不等式，
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(10)異常運(yùn)行條件的方法，所述方法包括 測(cè)量所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)(10)的轉(zhuǎn)子(18)的實(shí)際不平衡； 確定所述測(cè)量的實(shí)際不平衡與不平衡參考之間的不平衡偏差；以及 評(píng)估所述不平衡偏差是否高于預(yù)定不平衡閾值。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述不平衡參考是作為基于風(fēng)速、實(shí)際轉(zhuǎn)子位置、所述轉(zhuǎn)子(18)的旋轉(zhuǎn)頻率和環(huán)境溫度中至少一項(xiàng)的函數(shù)被提供的。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括測(cè)量所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)(10)的環(huán)境溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中如果所述不平衡偏差高于所述預(yù)定不平衡閾值且所述測(cè)量的環(huán)境溫度低于在_5°C至+10°C范圍內(nèi)的溫度閾值，則會(huì)提供結(jié)冰指示。
5.—種檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(10)葉片結(jié)冰的方法，所述方法包括 測(cè)量環(huán)境溫度； 測(cè)量所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)(10)的轉(zhuǎn)子軸(44)的偏轉(zhuǎn)； 根據(jù)所述測(cè)量的偏轉(zhuǎn)確定所述轉(zhuǎn)子軸(44)的彎矩(Mr)； 確定所述彎矩(Mr)與所述彎矩的歷史值之間的偏差；以及 根據(jù)所述測(cè)量的環(huán)境溫度和所述彎矩(Mr)的所述確定的偏差檢測(cè)葉片結(jié)冰。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其進(jìn)一步包括確定所述測(cè)量的溫度是否低于預(yù)定溫度閾值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6中任一權(quán)利要求所述的方法，其中確定所述彎矩(Mr)的偏差包括確定所述實(shí)際彎矩的大小與所述歷史彎矩(Mr)的大小之間的比率是否滿(mǎn)足不等式 其中ε i為不平衡閾值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一權(quán)利要求所述的方法，其中確定所述彎矩(Mr)的偏差包括確定所述歷史彎矩的方向與所述實(shí)際彎矩(Mr)的方向之間的差是否滿(mǎn)足不等式abs (dir (Mr) hist-dir (Mr))彡ε 2，其中dir (· · ·)指代力矩的所述方向，82為不平衡方向閾值。
9.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)(10),其包括 用于檢測(cè)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)(10)的異常運(yùn)行條件的檢測(cè)單元(105)，所述檢測(cè)單元(105)具有至少一個(gè)用于測(cè)量所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)(10)的轉(zhuǎn)子軸(44)的偏轉(zhuǎn)的接近傳感器；用于根據(jù)所述測(cè)量的偏轉(zhuǎn)確定轉(zhuǎn)子不平衡的確定單元；以及用于將所述確定的轉(zhuǎn)子不平衡與不平衡參考進(jìn)行對(duì)比的評(píng)估單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)(10)，其進(jìn)一步包括用于檢測(cè)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)(10)的環(huán)境溫度的溫度傳感器(109)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行條件的方法。該方法包括測(cè)量所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的實(shí)際不平衡；確定測(cè)量的實(shí)際不平衡與不平衡參考之間的不平衡偏差；以及評(píng)估不平衡偏差是否高于預(yù)定不平衡閾值。
文檔編號(hào)G01M1/16GK102954858SQ20121029568
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者J.岡薩雷斯卡斯特羅 申請(qǐng)人:通用電氣公司