專利名稱：風(fēng)力渦輪機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測方法，以及由此得到的風(fēng)力渦輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)
測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了檢測風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行過程中的異常并基于所檢測到的異常觸發(fā)報警狀態(tài)，現(xiàn) 有技術(shù)中的風(fēng)力渦輪機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)獲取各種各樣的測量值并對因此而獲得的這些值進(jìn)行評 估，以確定預(yù)定的報警條件是否得到滿足。 歐洲專利說明書EP1531376B1中提出的系統(tǒng)在預(yù)定的風(fēng)力渦輪機(jī)操作變量位于
一定的預(yù)定操作范圍內(nèi)時開始采集輸入測量值，所述操作變量從風(fēng)力渦輪機(jī)的控制系統(tǒng)接
收。這種在發(fā)生預(yù)定條件時進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集經(jīng)常被描述為觸發(fā)采集或觸發(fā)測量。 然而，當(dāng)滿足了預(yù)定的觸發(fā)條件之后開始數(shù)據(jù)采集時，數(shù)據(jù)采集會在預(yù)期的采集
時間內(nèi)受到變得不穩(wěn)定的進(jìn)入數(shù)據(jù)的不利影響。所采集數(shù)據(jù)值的這種不穩(wěn)定性可能與風(fēng)力
渦輪機(jī)操作參數(shù)的突然改變有關(guān)。上面提到的歐洲專利說明書中提出的系統(tǒng)檢測任一測得
操作變量是否在整個信號采集過程中變化超出了預(yù)定的上限或下限，并且，如果是這樣，則
其中斷采集且丟棄所采集的數(shù)據(jù)。之后的結(jié)果是一旦觸發(fā)條件再次滿足該采集程序便必須
再次開始，并且進(jìn)一步的結(jié)果是，珍貴的信息會因為丟棄所記錄的數(shù)據(jù)而丟失。 美國專利申請公報US 2003/0200014A1討論了對取決于被監(jiān)測設(shè)備的操作參數(shù)
的不同報警閾值的需求。關(guān)于風(fēng)力渦輪機(jī)的類似論文刊載在0rbit2004的第21-27頁。發(fā)
明內(nèi)容 因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測方法以及由此得到 的風(fēng)力渦輪狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，該方法避免輸入數(shù)據(jù)的遺失，該方法即便在發(fā)生不穩(wěn)定輸入數(shù) 據(jù)的短暫時間間隔的情況下也可以被用于有效狀態(tài)監(jiān)測。
該目的通過權(quán)利要求1或15的主題而得以實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)權(quán)利要求1的本發(fā)明為一種風(fēng)力渦輪機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測方法，該方法包括如下步 驟-采集待評估測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)；-從所采集的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)中選擇運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的子集；-基于所選擇的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的子集計算出一組n個表征矩(characterizing moment);-提供有限的n維空間，n維中的每一維代表一個表征矩的可能值，該n維空間被 再分為多個分區(qū)(bin)，其中每個分區(qū)代表由n個一維間隔限定的n維間隔，n個一維間隔 中的每個代表該n維中的一個的間隔，并且其中每個分區(qū)定義了上述一組n個表征矩的可 接受范圍；-確定計算出的所述一組表征矩是否屬于分區(qū)中的一個；-如果檢測到所述一組表征矩屬于分區(qū)中的一個，則接受所述一組表征矩和(通 常是處理過的)測量數(shù)據(jù)。此外，可以提供用于每個分區(qū)的至少一個指數(shù)，并且用所述分區(qū) 的指數(shù)來標(biāo)記所采集的測量數(shù)據(jù)和表征矩，其中上述分區(qū)是被接受的一組表征矩所屬的分區(qū)。 通過計算操作狀態(tài)參數(shù)的子集的表征矩，以及通過接下來確定計算出的表征矩是 否與任何一個分區(qū)(也就是分區(qū)中的單獨(dú)一個)相匹配，得以確立的是，即便當(dāng)操作參數(shù)經(jīng) 歷快速變化時，從各種傳感器采集的數(shù)據(jù)依然能夠被使用，只要它們可以與表征矩相關(guān)聯(lián) 且因此被分配至它們各自的分區(qū)中。這樣一來，在采用本發(fā)明方法的情況下，能夠避免丟棄 已用于狀態(tài)監(jiān)測的被采集數(shù)據(jù)，且所有與正確的分區(qū)匹配的數(shù)據(jù)的確被用在狀態(tài)監(jiān)測中。
這種方案的另一個技術(shù)效果為所采集的測量數(shù)據(jù)不必在時間上相關(guān)聯(lián)，而是可以 源自不同的測量時間。在采用本發(fā)明的方法(和系統(tǒng))的情況下，所需要僅僅是與所采集 的測量數(shù)據(jù)相關(guān)的表征矩與相同的分區(qū)相匹配。 因此，本發(fā)明的方法能夠使用任意一組有效的采集測量數(shù)據(jù)，其可以選自連續(xù)采 集的測量數(shù)據(jù)。 一旦所采集的一組測量數(shù)據(jù)的數(shù)值與(任意)單個分區(qū)相匹配，則所述數(shù) 據(jù)就可以被進(jìn)一步用于評估和產(chǎn)生警報。珍貴數(shù)據(jù)的丟棄變得不必要。 本發(fā)明可以如引用權(quán)利要求1的權(quán)利要求中所述的方式進(jìn)行實(shí)施和/或如具體實(shí) 施方式中給出的方式來實(shí)施。 例如，一旦確定所述表征矩不屬于分區(qū)中的一個，則確定計算出的一組表征矩是 否屬于分區(qū)中的一個的步驟將在之后的時間點(diǎn)被再次執(zhí)行，也就是說使用基于后面選擇的 運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的子集的表征矩。因此，得以確立的是，監(jiān)測總是基于良好的數(shù)據(jù)組，并且一 旦有效數(shù)據(jù)臨時缺失則系統(tǒng)將自動重試采集合適的數(shù)據(jù)組。 另外或替代性地， 一旦確定所述表征矩確實(shí)屬于分區(qū)中的一個，則確定經(jīng)過一個 或多個處理步驟的測量數(shù)據(jù)(下文中稱為處理過的測量數(shù)據(jù))和表征矩是否將被存儲在長 期儲存區(qū)域中。確定處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩是否將被存儲在長期儲存區(qū)域中的步驟可 以包括檢測報警狀態(tài)是否已經(jīng)相對于存儲在長期儲存區(qū)域中的處理過的測量數(shù)據(jù)和表征 矩發(fā)生改變的步驟；和如果檢測到報警狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生改變則將處理過的數(shù)據(jù)和表征矩存儲 在長期儲存區(qū)域中的步驟。另外或替代性地，確定處理后的測量數(shù)據(jù)和表征矩是否將被存 儲在長期儲存區(qū)域中的步驟可以包括檢測從最后一次將處理后的測量數(shù)據(jù)和表征矩存儲 在長期存儲區(qū)域時起是否經(jīng)過了給定時間的步驟；和如果檢測到已經(jīng)過了給定時間則將處 理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩存儲到長期儲存空間中的步驟。在特定的實(shí)施方式中，檢測從最 后一次將處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩存儲在長期存儲區(qū)域時起是否經(jīng)過了給定時間的步 驟僅在檢測到處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩的報警狀態(tài)相對于存儲在長期儲存區(qū)域中的測 量數(shù)據(jù)和表征矩的報警狀態(tài)沒有發(fā)生改變時才予以執(zhí)行。因此，得以確立的是，所存儲的處 理過的測量數(shù)據(jù)與分區(qū)的關(guān)聯(lián)總是最新的。 各實(shí)施方式的特征還可以在于，測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)被連續(xù)采集(獲取并記 錄)。通過這種連續(xù)采集，其可以與所述方法的其余步驟并行執(zhí)行以便在后臺運(yùn)行，因而總 是有足夠量的當(dāng)前數(shù)據(jù)可以被使用。 在各實(shí)施方式中，輸入的一組所采集的測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)可以包括來自狀 態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)和/或振動測量值和/或應(yīng)變儀測量值和/或風(fēng)速測量值和/或轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)速值和/或發(fā)電功率值和/或溫度測量值和/或代表檢測到的風(fēng)力渦輪機(jī)潤滑油中的 金屬顆粒的數(shù)量的測量值。 在各實(shí)施方式中，用于所采集測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的評估方法可以基于對規(guī)
5則定義的評估來選取。在這些實(shí)施方式中，規(guī)則定義庫可以包含至少一個規(guī)則表述，所述規(guī) 則表述可以定義評估方法的類型和/或評估所采集的測量數(shù)據(jù)的時間和/或評估所采集的 測量數(shù)據(jù)的頻率和/或用于評估所采集的測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的類型和/或用于評估所采集的 測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的量。因此，風(fēng)力渦輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的行為可以被簡單地調(diào)整以使其有 助于適應(yīng)不同生產(chǎn)線的不同工廠環(huán)境、在初始安裝風(fēng)力渦輪機(jī)時有助于系統(tǒng)參數(shù)化、或者 在所安裝的風(fēng)力渦輪機(jī)的有效使用期內(nèi)有助于維護(hù)。 在各實(shí)施方式中，計算表征矩可以包括計算選定的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的子集的均方根 和/或平均值。 在所述方法的各實(shí)施方式中，評估所采集的測量數(shù)據(jù)可以包括處理所采集的測量 數(shù)據(jù)以及將處理過的測量數(shù)據(jù)與用于所述分區(qū)的預(yù)定閥值進(jìn)行比較的步驟，其中所述分區(qū) 是與處理后的測量數(shù)據(jù)相關(guān)的計算出的一組表征矩所屬的分區(qū)。 各實(shí)施方式的特征還在于評估所采集的測量數(shù)據(jù)包括處理所采集的測量數(shù)據(jù)以 及將處理過的測量數(shù)據(jù)和先前處理過的與屬于相同分區(qū)的表征矩相關(guān)聯(lián)的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行 比較。 根據(jù)權(quán)利要求14的發(fā)明教導(dǎo)一種用于根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的風(fēng)力 渦輪機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測方法的風(fēng)力渦輪機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括存儲器或緩存器和處理單元， 其特征在于-所述存儲器或緩存器包括采集到和處理過的測量數(shù)據(jù)以及采集到的運(yùn)行參數(shù)， 并包括多個分區(qū)；并且-所述處理單元配置成執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述方法的方法步驟。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到的，該風(fēng)力渦輪機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)可以通過具有下述處理單 元來實(shí)施，該處理單元配置成執(zhí)行引用權(quán)利要求1的權(quán)利要求中詳述的任意方法步驟和/ 或具體實(shí)施方式
部分所述的方法步驟。該處理單元可以配置成通過適當(dāng)編程、或者特定硬 件和/或通用處理器和/或?qū)Ｓ眉呻娐泛?或軟件的組合來執(zhí)行任意方法步驟。附圖說 里 下面將參閱下列附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明

圖1示出了所述方法的一個實(shí)施方式的第一部分的總體示意圖； 圖2示出了所述方法的上述實(shí)施方式的第二部分的總體示意圖； 圖3示出了風(fēng)力渦輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的一個實(shí)施方式的總體示意圖。具體實(shí)施方
式 圖1示出了本發(fā)明所述方法的一個實(shí)施方式的第一部分的總體示意圖。所述第一 部分涉及評估被采集的測量數(shù)據(jù)。 在步驟100中，風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)的處理單元連續(xù)地采集待評估的測量數(shù)據(jù)和 運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。這些被采集的待評估測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)可以包括從狀態(tài)監(jiān)測傳感器 中輸出的數(shù)據(jù)、從氣象傳感器輸出的數(shù)據(jù)、以及風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。因此而測得的參 數(shù)例如可包括風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的功率、風(fēng)速、風(fēng)力渦輪機(jī)不同部分的溫 度、來自安置在風(fēng)力渦輪機(jī)不同部分的傳感器的振動數(shù)據(jù)和/或風(fēng)力渦輪機(jī)潤滑油中檢測 到的金屬顆粒的數(shù)量。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，此處給出的待評估測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行 狀態(tài)參數(shù)僅僅作為示例被引用，其它類型的測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)同樣可以運(yùn)用到本發(fā)明中。 包含有待評估測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的信號從不同的信號源被采集。 一些信號 采集自以高數(shù)據(jù)率嚴(yán)格同步的信號源(RPM采樣達(dá)到100MHz，動態(tài)信號在41KHz等)。其它 信號采集自外部信號源并在開始時根據(jù)時間予以標(biāo)記。在這種情況下，所述標(biāo)記同步于風(fēng) 力渦輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。采集測量數(shù)據(jù)是實(shí)時過程，可涉及一定程度的環(huán)形緩存。
所述采集的待評估測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)既可以被實(shí)時處理(步驟110)，也可 以存儲在存儲器或緩存器內(nèi)(步驟120)用于隨后離線處理(步驟130)。從本發(fā)明的意義 上來說，實(shí)時意味著"沒有丟失數(shù)據(jù)"，而不是"確保響應(yīng)時間"。實(shí)時處理采集信號的示例是 油中碎屑監(jiān)測設(shè)備的脈沖計數(shù)、總體振動的臨界安全監(jiān)測、塔架搖擺檢測、超速檢測等。離 線處理用于對被采集的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行更復(fù)雜的分析，也就是在計算方面比實(shí)時處理要求更 高的分析，并且該分析導(dǎo)致出現(xiàn)例如自動范圍、時間序列、包絡(luò)曲線等。處理被緩存的測量 數(shù)據(jù)能夠使用達(dá)到一個小時的時間。 實(shí)時處理和離線處理都能夠?qū)е庐a(chǎn)生具體矩和/或分析結(jié)果。具體矩從描述渦輪 機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的被采集運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的子集計算出來。計算出的具體矩能夠反映出風(fēng)力渦輪 機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。因此，所述具體矩在整個本篇文獻(xiàn)中被稱為表征矩。這些表征矩可以例如 是運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的子集中的參數(shù)值的平均值或均方根。 實(shí)時處理結(jié)果和離線處理結(jié)果在步驟140中用其初始采集時間來標(biāo)記并存儲在 包括以小時計量的存儲深度的緩存器中。緩存操作用于解決可能發(fā)生的處理或通訊延遲。
實(shí)際的用于實(shí)時和離線處理的處理進(jìn)度表，也就是被優(yōu)先應(yīng)用于在特定時間間隔 內(nèi)采集的測量數(shù)據(jù)的特定評估方法由處理單元進(jìn)行選擇。應(yīng)該注意，測量數(shù)據(jù)被采集的特 定時間間隔必須與用于計算表征矩的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)被采集的時間間隔相匹配。選擇處理進(jìn) 度表可以通過處理單元激活特定的預(yù)定數(shù)據(jù)評估方法或通過從一組在處理單元中實(shí)行的 數(shù)據(jù)評估方法中選擇一個數(shù)據(jù)評估方法來實(shí)現(xiàn)。上述選擇可以基于風(fēng)力渦輪機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的 存儲器中的規(guī)則定義庫來實(shí)現(xiàn)，所述規(guī)則定義庫包括一組預(yù)定規(guī)則，所述規(guī)則限定何時以 及多久應(yīng)用一個給定的方法。以這種方式，所述方法和系統(tǒng)能夠在不同的時間并針對不同 的被采集輸入測量數(shù)據(jù)的時間間隔而應(yīng)用不同的評估方法。因此，處理單元可以評估所述 規(guī)則定義庫以根據(jù)其中包括的規(guī)則定義來選擇數(shù)據(jù)評估方法。 待評估測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的采集、實(shí)時處理和離線處理與下面將要描述的 其余方法步驟并行發(fā)生，從而當(dāng)處理單元運(yùn)行如下所述的進(jìn)一步的步驟時，待評估測量數(shù) 據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)在后臺被連續(xù)采集和處理。 所述表征矩跨越有限的n維空間，其中一維用于上述具體矩中的每個。該n維空 間被劃分為稱作分區(qū)的多個n維間隔，其中一個間隔的每一維代表用于所述表征矩之一的 可接受值的范圍。 在步驟150中，處理單元根據(jù)時間標(biāo)記將表征矩與儲存在風(fēng)力渦輪機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的 存儲器中的多個分區(qū)進(jìn)行比較并確定各計算出的表征矩是否落入其中一個分區(qū)。如果表征 矩落入其中一個分區(qū)，則它們被認(rèn)為處于可接受的范圍內(nèi)。該過程與采集和處理并行進(jìn)行 (步驟100至140)并且還清理了在步驟140中使用的、用于緩存實(shí)時處理結(jié)果和離線處理 結(jié)果的一個或多個緩存器，所述實(shí)時處理結(jié)果和離線處理結(jié)果即是表征矩和分析結(jié)果。
—旦表征矩沒有落入其中一個分區(qū)，則在步驟160中運(yùn)行等待狀態(tài)。在經(jīng)過一段等待時間之后，系統(tǒng)回到步驟150 (比較實(shí)際表征矩和分區(qū))。另一方面，如果表征矩落入其
中一個分區(qū)，則所采集的測量數(shù)據(jù)被系統(tǒng)接受并且處理單元運(yùn)行至步驟170。 因為評估所采集的測量數(shù)據(jù)需要一定數(shù)量的專屬于所選定的數(shù)據(jù)評估方法的數(shù)
據(jù)，并且還需要在專屬于所選定的數(shù)據(jù)評估方法的時間間隔內(nèi)采集的數(shù)據(jù)，所述處理單元
在步驟170確定所需要的輸入值是否都存在。如果所需要的輸入變量不存在，則在步驟180
中運(yùn)行等待狀態(tài)。然后，在經(jīng)過一段等待時間之后，系統(tǒng)回到步驟150 (比較實(shí)際表征矩和
分區(qū))。 如果需要的輸入變量存在，則處理單元運(yùn)行至步驟190，評估關(guān)于處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩是否將被存儲在長期儲存區(qū)域中。這種評估可以例如涉及將處理過的測量數(shù)據(jù)與所述數(shù)據(jù)所屬的分區(qū)的閥值進(jìn)行比較，所述數(shù)據(jù)所屬的分區(qū)也就是與測量數(shù)據(jù)相關(guān)的表征矩落入的分區(qū)。在各實(shí)施方式中，評估可以替代性地或同時涉及將處理過的測量數(shù)據(jù)與較早時間點(diǎn)采集的與其屬于同一分區(qū)(傾向于)的處理過的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。這種評估的結(jié)果可以是產(chǎn)生報警，其結(jié)果是應(yīng)用本發(fā)明方法的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)能夠進(jìn)入對應(yīng)于產(chǎn)生報警的報警狀態(tài)。如果所述評估顯示報警狀態(tài)發(fā)生變化或從處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩最后一次存儲時起經(jīng)過了一段給定時間，則所述處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩可以被儲存在長期存儲區(qū)域中。 圖2示出了評估的總體示意圖，該評估是關(guān)于處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩是否被存儲在長期儲存區(qū)域中的。因此，圖2涉及在對處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩屬于哪個分區(qū)進(jìn)行評估之后這些數(shù)據(jù)的操作和儲存。 在步驟191中，處理單元確定作為評估基礎(chǔ)的處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩最后一次被存儲的時間。 在步驟192中，處理單元確定在實(shí)際測量數(shù)據(jù)和表征矩與如步驟191中確定的最后一次存儲數(shù)據(jù)之間是否發(fā)生了報警狀態(tài)的改變。如果這種報警狀態(tài)的改變發(fā)生了，則所述方法繼續(xù)到步驟193，在步驟193中處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩被存儲到長期存儲區(qū)域中。 如果從最后一次存儲時起報警狀態(tài)沒有發(fā)生改變，則方法的執(zhí)行繼續(xù)到步驟194，
在步驟194中處理單元確定從最后一次存儲處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩時起是否經(jīng)過了
給定時間。如果經(jīng)過了給定時間，則方法繼續(xù)到步驟193，其中處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩
被存儲到長期存儲區(qū)域中。如果報警狀態(tài)中沒有發(fā)生改變并且從最后一次存儲時起沒有經(jīng)
過給定時間，則處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩可以在步驟195中被丟棄。 圖3提供了與上述方法的實(shí)施方式結(jié)合使用的風(fēng)力渦輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的總體
示意圖。風(fēng)力渦輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)1包括處理單元2和存儲器或緩存器3。如箭頭所標(biāo)示
的，該風(fēng)力渦輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可以連接到風(fēng)力渦輪機(jī)或風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，用于獲取
狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)所需的輸入值并且還用于輸出狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和命令。 存儲器3包括規(guī)則定義庫IO，在規(guī)則定義庫10中定義了多個規(guī)則11、 15。規(guī)則定
義11包括具有時間點(diǎn)13的評估方法12的定義，其中所述時間點(diǎn)13與被定義的評估方法
12相關(guān)聯(lián)以定義應(yīng)用評估方法的時間，規(guī)則定義11還包括間隔定義14，間隔定義14指定
數(shù)據(jù)評估所需的輸入數(shù)據(jù)的時間間隔。 同樣，規(guī)則定義15包括用于評估方法16的定義和相關(guān)的用于執(zhí)行17的時間點(diǎn)，
8還包括與定義在16中的評估方法結(jié)合使用的測量數(shù)據(jù)的相關(guān)間隔。應(yīng)該注意，圖3中示出
的規(guī)則的數(shù)量僅僅是示例性的描述，實(shí)際上，規(guī)則的數(shù)量可以大于2個。 存儲器3還包括用于待評估測量數(shù)據(jù)21、22和操作狀態(tài)參數(shù)23、24的存儲區(qū)域
20。應(yīng)該注意，圖3中示出的待評估測量數(shù)據(jù)的數(shù)量和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的數(shù)量僅僅是示例性
的描述，實(shí)際上，待評估測量數(shù)據(jù)的數(shù)量和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的數(shù)量可以比所示數(shù)量大很多。 進(jìn)一步地，存儲器3包括分區(qū)定義庫30，其中定義了分區(qū)31、32、33和34。這些分
區(qū)中的每個是表征矩的可接受值的一個范圍，其作為n維空間的間隔被給出。應(yīng)該注意，圖
3中示出的分區(qū)的數(shù)量僅僅是示例性的描述，實(shí)際上，分區(qū)的數(shù)量可以更大或更小。 本發(fā)明的方法和系統(tǒng)允許使用最大可能量的采集輸入數(shù)據(jù)并將丟棄數(shù)據(jù)的量減
少到最低。特別是，在采集數(shù)據(jù)過程中，不會因為參數(shù)的快速變化而發(fā)生有效數(shù)據(jù)的丟棄。
在本發(fā)明的方法和系統(tǒng)中，從不同傳感器采集的數(shù)據(jù)可以仍然被使用，只要它們能夠與表
征矩相關(guān)聯(lián)并因此被分配至它們正確的分區(qū)。本文中提出的方法還意味著，測量并不需要
為了評估或互相比較而同時進(jìn)行。需要的僅僅是，作為測量值的采集輸入數(shù)據(jù)被分配至相
同的分區(qū)中。 通過使表征渦輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一組值(表征矩)與所有測得數(shù)據(jù)(例如從狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)獲取的采集輸入值)相關(guān)聯(lián)，由風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的改變而導(dǎo)致的測量數(shù)據(jù)的改變可以獨(dú)立于由風(fēng)力渦輪機(jī)普通狀態(tài)的改變而導(dǎo)致的改變，所述普通狀態(tài)是例如風(fēng)力渦輪機(jī)的技術(shù)故障或磨損。 因此，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)還能夠通過趨向性檢測渦輪機(jī)狀態(tài)的緩慢的長期變化。與此同時，錯誤報警率被保持在低水平，同時漏檢的風(fēng)險被保持為最小。
權(quán)利要求
一種風(fēng)力渦輪機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測方法，包括如下步驟-采集待評估測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)；-從所采集的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)中選擇運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的子集；-基于所選擇的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的子集計算一組n個表征矩；-提供有限的n維空間，所述n維中的每一維代表一個所述表征矩的可能值，所述n維空間被再分為多個分區(qū)，其中每個分區(qū)代表由n個一維間隔定義的n維間隔，所述n個一維間隔中的每個代表所述n維中的一個的間隔，并且其中每個分區(qū)定義所述一組n個表征矩的可接受范圍；-確定計算出的所述一組表征矩是否屬于所述分區(qū)中的一個；-如果檢測到計算出的所述一組表征矩屬于所述分區(qū)中的一個，則接受所述一組表征矩和測量數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，提供用于每個分區(qū)的至少一個指數(shù)，并且用 所述分區(qū)的指數(shù)來標(biāo)記所采集測量數(shù)據(jù)的評估結(jié)果，其中上述分區(qū)是被接受的所述一組表 征矩所屬的分區(qū)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，一旦確定所述表征矩不屬于所述分區(qū)中 的一個，則確定計算出的所述一組表征矩是否屬于所述分區(qū)中的一個的步驟將在之后的時 間點(diǎn)被再次執(zhí)行。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于， 一旦確定所述表征矩確實(shí)屬于 所述分區(qū)中的一個，則確定處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩是否將被存儲在長期儲存區(qū)域中。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，確定處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩是否將被 存儲在長期儲存區(qū)域中的步驟包括如下步驟檢測報警狀態(tài)是否已經(jīng)相對于存儲在儲存區(qū) 域中的處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩發(fā)生改變的步驟；以及如果檢測到報警狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生改 變則存儲處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩的步驟。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，確定處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩是否將 被存儲在長期儲存區(qū)域中的步驟包括如下步驟確定從最后一次將處理過的測量數(shù)據(jù)和表 征矩存儲在長期存儲區(qū)域時起是否已經(jīng)過給定時間的步驟；以及如果檢測到已經(jīng)過給定時 間則存儲處理過的測量數(shù)據(jù)和表征矩的步驟。
7. 如權(quán)利要求5和6所述的方法，其特征在于，確定從最后一次將處理過的測量數(shù)據(jù)和 表征矩存儲在長期存儲區(qū)域時起是否已經(jīng)過給定時間的步驟僅當(dāng)檢測到報警狀態(tài)沒有發(fā) 生改變時才予以執(zhí)行。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)被連 續(xù)采集。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，所采集的測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài) 參數(shù)包括來自狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)、振動測量值和/或應(yīng)變儀測量值和/或風(fēng)速測量 值和/或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速值和/或發(fā)電功率值和/或溫度測量值和/或代表檢測到的風(fēng)力渦輪機(jī) 潤滑油中的金屬顆粒的數(shù)量的測量值。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于，用于所采集的測量數(shù)據(jù)和運(yùn) 行狀態(tài)參數(shù)的評估方法基于對規(guī)則定義的評估而進(jìn)行選擇。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，規(guī)則定義庫包括至少一個規(guī)則表述，并且所述規(guī)則表述定義評估方法的類型和/或評估所采集的測量數(shù)據(jù)的時間和/或評估所采集 的測量數(shù)據(jù)的頻率和/或用于評估所采集的測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的類型和/或用于評估所采集 的測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的量。
12. 如權(quán)利要求l至ll中任一項所述的方法，其特征在于，計算表征矩包括計算運(yùn)行狀 態(tài)參數(shù)的均方根和/或平均值。
13. 如權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其特征在于，評估所采集的測量數(shù)據(jù)中的 評估包括處理所采集的測量數(shù)據(jù)以及將處理過的測量數(shù)據(jù)和先前處理過的與屬于相同分 區(qū)的表征矩相關(guān)聯(lián)的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
14. 用于權(quán)利要求1至13中任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測方法的風(fēng)力渦輪機(jī)監(jiān) 測系統(tǒng)，該風(fēng)力渦輪機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)包括存儲器或緩存器和處理單元，其特征在于-所述存儲器或緩存器包含多個采集到和處理過的測量數(shù)據(jù)和多個采集到的運(yùn)行參 數(shù)，并包括多個分區(qū)；并且_所述處理單元配置成執(zhí)行權(quán)利要求1至13中任一項所述方法的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測方法和系統(tǒng)，該方法包括如下步驟采集待評估測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)；從所采集的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)中選擇運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的子集；基于所選擇的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的子集計算一組n個表征矩；提供有限的n維空間，n維中的每一維代表一個表征矩的可能值，該n維空間被再分為多個分區(qū)，其中每個分區(qū)代表由n個一維間隔定義的n維間隔，n個一維間隔中的每個代表n維中的一個的間隔，并且其中每個分區(qū)定義所述一組n個表征矩的可接受范圍；確定計算出的所述一組表征矩是否屬于分區(qū)中的一個；如果檢測到所述一組表征矩屬于所述分區(qū)中的一個，則接受計算出的所述一組表征矩和測量數(shù)據(jù)。
文檔編號F03D7/00GK101713997SQ20091017951
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月1日
發(fā)明者A·朱爾, K·革蘭-漢森, T·K·莫勒 申請人:西門子公司;革蘭及朱爾有限公司