專利名稱：用以調(diào)節(jié)風輪機中部件警報水平的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用以調(diào)節(jié)風輪機中部件 警報水平的方法，以及一種用以執(zhí)行此 方法的系統(tǒng)。更特別地，本發(fā)明涉及一種用以調(diào)節(jié)風輪機中部件警報水平以降低錯誤警 報幾率的方法。
背景技術：
在風輪機的狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)中，通常測量許多與風輪機有關的參數(shù)。這些參數(shù)中 的一些可能涉及風輪機的一個或多個部件例如齒輪系統(tǒng)、齒輪系統(tǒng)的一部分、軸承、發(fā) 電機、驅(qū)動軸等的健康狀態(tài)。這些參數(shù)可以包括部件的溫度、載荷、應力或應變。測量 和分析這些參數(shù)會使操作者發(fā)現(xiàn)部件到達可能損壞的狀態(tài)的時間。
當這些參數(shù)的其中一個超過某一特定數(shù)值時，警報被觸發(fā)，并且需安排在役檢 查以檢查該部件。如果超過即觸發(fā)警報的數(shù)值為該部件的預定警報水平。根據(jù)該警報水 平，在某一特定時間內(nèi)安排檢查，以使所檢查的部件在其真正失效前被維修或替換。
因此，以使警報水平真實反映部件預期失效的時間的方式來定義警報水平是至 關重要的。如果警報水平定義得太高，可能只有當部件很快就要失效的時候警報才會被 觸發(fā)。因此，在部件失效前可能不能及時安排檢查，導致風輪機被停機。在部件損壞和 安排維修之間的周期內(nèi)，在安排檢查或維修之前部件損壞或失效可能會造成電量以及因 此帶來的收入/利潤的損失。部件在定期維修之前損壞可能還需要進行計劃外的維修， 造成額外費用。如果警報水平定義得太低，警報可能觸發(fā)得太早，導致不必要的檢查。 這也導致額外費用。這兩種情況都會導致維修費用增加，因此增加了能量成本。
在多數(shù)系統(tǒng)中，警報水平是根據(jù)其它類似部件的歷史數(shù)據(jù)預先定義的。一旦了 定義風輪機中部件的警報水平，對于風輪機的壽命來說它們就固定了。然而，相同類型 的風輪機可能在具有不同氣候的世界上的不同區(qū)域運行。另外，具有相同工作平臺的不 同風輪機的特征和性能可能也會由于其它因素，例如工作時間、不同供應商的不同部件 等，而改變。因此，對風輪機中部件定義的最初的警報水平可能不能反映風輪機的整個 壽命當中各個部件的真實健康狀態(tài)。
因此，希望具有一種更精確的方式來定義和調(diào)整風輪機中部件的警報水平。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用以調(diào)節(jié)風輪機中部件警報水平的方法和系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種用以調(diào)節(jié)風輪機中部件警報水平的方法被提供 了。所述方法包括
-定義與風輪機內(nèi)該部件的運行參數(shù)相對應的警報水平；
-監(jiān)控該部件的運行參數(shù)；
-確定該運行參數(shù)是否超過該警報水平，因而觸發(fā)警報；
-當警報被觸發(fā)時，檢查該部件，確定該警報水平是否與部件預定的剩余使用壽命相對應；
-根據(jù)對部件的檢查調(diào)節(jié)該警報水平。
在本文中，術語“風輪機”被解釋為是指從風中提取能量并將其轉(zhuǎn)換為電能的 結構。當代的風輪機通常包括可旋轉(zhuǎn)地支撐機艙的塔架結構。機艙攜帶有軸轂，軸轂具 有被附接到其上面的一組轉(zhuǎn)子葉片。機艙的內(nèi)部部分包含能量轉(zhuǎn)換設備，例如包括齒輪 裝置的驅(qū)動鏈和發(fā)電機，發(fā)電機被電連接到電力網(wǎng)絡上。
術語“剩余使用壽命”或RUL被解釋為是指該在部件損壞前平均流逝的時間， 假定風輪機在當前工況下連續(xù)工作。術語部件的“運行參數(shù)”是指部件或與部件有關的 物理特征，包括但不僅限于溫度、振動、應力、應變等。
風輪機工作之前，針對風輪機內(nèi)的部件定義該部件某一運行參數(shù)的一個或多個 警報水平。在風輪機工作期間，監(jiān)控該部件的該運行參數(shù)。當該運行參數(shù)超過定義的警 報水平時，警報被觸發(fā)。超過所定義的警報水平的部件的運行參數(shù)的示例包括超過某一 特定閾值的溫度，部件的應變、應力或者振動水平太高，信號振幅會有很大變化等。
每個警報水平還與該部件的預期RUL相對應。這意味著根據(jù)特定的警報水平中 哪個警報被觸發(fā)，可以預料該部件可能損壞的時間。因此，需要在該部件損壞之前，也 就是在部件的預期RUL內(nèi)，安排對該部件的檢查。
部件的檢查就是確定該部件的健康狀態(tài)，和確定應該采取什么合適的行動。術 語“健康狀態(tài)”是指指示該部件是否在工作和多大程度上在工作的狀態(tài)。因此，部件的 健康狀態(tài)可以指示該部件是否可能在不久的將來就要損壞，和/或是不是可能要發(fā)生故 障和/或錯誤。健康狀態(tài)還可以指示目前的工作設置對該部件是否合適。與部件健康狀 態(tài)有關的數(shù)據(jù)可以包括但不僅限于部件或部件鄰近的溫度、部件的振動、部件的應力、 部件的應變和/或部件的載荷。
當確定了該部件的健康狀態(tài)時，就可以決定該部件是否需要修補或替換了。檢 查可以通過派遣技術人員到風輪機上手動進行，或者可以通過分析從置于部件上或部件 鄰近的傳感器得到的讀數(shù)而自動進行。
在警報被觸發(fā)時對部件的檢查過程中，還要確定被超過的相應警報水平是否與 該部件的預期RUL對應。當警報被觸發(fā)時，可能從檢查中發(fā)現(xiàn)該部件的真實RUL可以 與警報水平的預期RUL不同。在這種情況下，警報水平需要進行相應調(diào)整，以使該部件 的真實RUL盡可能地接近預期的RUL。警報水平的調(diào)整最初可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行。 后來，可以利用人工智能方法例如模糊邏輯或神經(jīng)網(wǎng)絡來調(diào)整警報水平。
如前面所提到的，預定的警報水平可能不能精確反映部件的預期RUL。這可能 會引起觸發(fā)錯誤警報，導致成本的增加或損失收益。根據(jù)本發(fā)明，在風輪機工作過程中 要經(jīng)常調(diào)整警報水平，以使它們精確反映部件的預期RUL。因此降低誤錯誤警報觸發(fā)的 幾率。
根據(jù)某一實施例，警報水平是根據(jù)從類似部件或相同部件獲得的歷史數(shù)據(jù)來定 義的。例如，這些歷史數(shù)據(jù)可以通過以下方式獲得。當與部件的給定警報水平對應的警 報被觸發(fā)時，監(jiān)控該部件并記錄警報被觸發(fā)直到部件損壞之間的時間。這是對很多相同 或類似的部件進行的，因而得到了不同工況下有關該部件的剩余使用壽命的統(tǒng)計信息。 然后，此信息可以被用作定義與給定工況下該部件的不同剩余使用壽命相對應的警報水5平的基礎。
根據(jù)某一實施例，該歷史數(shù)據(jù)包括風速、風向、風輪機地區(qū)、風輪機使用階 段、部件使用階段、溫度、失效模式、部件剩余使用壽命、監(jiān)控信號和部件制造商中的 至少一個。這些因素的其中一個影響部件的RUL，并在定義警報水平時給予考慮。
根據(jù)某一實施例，部件運行參數(shù)的監(jiān)控包括使用一個或多個傳感器測量該部件 的運行參數(shù)。根據(jù)本實施例，與該部件健康狀態(tài)有關的數(shù)據(jù)通過從傳感器的測量直接獲 得。適合的傳感器的示例包括但不僅限于溫度傳感器、振動傳感器、應變傳感器和應力 傳感器。作為測量運行參數(shù)的替代，與該部件的健康狀態(tài)有關的數(shù)據(jù)可以以間接方式獲 得。
根據(jù)某一實施例，該方法還包括根據(jù)對部件的檢查生成檢查報告，其中，警報 水平根據(jù)該檢查報告進行調(diào)整。檢查報告可以包括如下信息例如檢查過程期間采取的 措施、檢查的發(fā)現(xiàn)和/或結果、以及將要采取的任何建議措施。檢查報告中的這些信息 可以存儲在中樞數(shù)據(jù)庫中，而且可能對于當前和將來的參考很有用。警報水平根據(jù)該檢 查報告進行調(diào)整。警報水平的調(diào)整可以通過技術人員以手動方式或自動方式進行。
根據(jù)某一實施例，警報水平的調(diào)整包括
當從檢查中確定部件的真實RUL比預期的RUL長時提高警報水平；
當從檢查中確定部件的真實RUL比預期的RUL短時降低警報水平。
當部件的真實RUL比給定警報水平對應的預期RUL長時，意味著該警報水平 的警報觸發(fā)的太早。因而，需提高警報水平以使給定警報水平的警報可以被觸發(fā)的晚一 些。類似地，當部件的真實RUL比其預期RUL短時，意味著該警報水平的警報觸發(fā)的 太晚。因而，需降低警報水平以使給定警報水平的警報可以被觸發(fā)的早一些。因此，警 報水平被調(diào)整以使部件的真實RUL更接近給定警報水平的預期RUL。
根據(jù)某一實施例，警報水平的調(diào)整包括獲得風輪機監(jiān)控數(shù)據(jù)，和根據(jù)所獲得的 風輪機監(jiān)控數(shù)據(jù)調(diào)整警報水平。風輪機監(jiān)控數(shù)據(jù)可以包括風速、風向、風輪機位于的地 區(qū)、風輪機使用階段、部件使用階段、溫度、部件的失效模式、部件的剩余使用壽命或 監(jiān)控信號。此信息可以被獲得并記錄在風輪機的中心資料庫或位于風輪機遠程位置處的 單獨的服務器內(nèi)。調(diào)整部件的警報水平時要考慮此信息的至少一部分。
根據(jù)第二實施例，本發(fā)明提供了一種用于調(diào)整風輪機部件警報水平的系統(tǒng)，所 述系統(tǒng)包括
適于定義與風輪機中部件的運行參數(shù)相對應的警報水平的第一處理單元；
適于監(jiān)控該部件的該運行參數(shù)的感應單元；
適于確定該運行參數(shù)是否超過該警報水平因而觸發(fā)警報的第二處理單元；
適于確定警報被觸發(fā)時警報水平是否與該部件的預定剩余使用壽命相對應的第 三處理單元；
適于根據(jù)從第三控制器單元的輸出調(diào)整該警報水平的第四處理單元。
應注意，本領域內(nèi)的技術人員會很快地認識到與本發(fā)明的第一方面結合的被介 紹的任一特征也都可以與本發(fā)明的第二方面相結合，反之亦然。根據(jù)本發(fā)明第二方面的 系統(tǒng)可以具有優(yōu)勢地適于執(zhí)行本發(fā)明第一方面的方法。
根據(jù)本實施例，該系統(tǒng)允許風輪機中部件的警報水平連續(xù)進行調(diào)整，以使與該部件的預定剩余使用壽命相對應的警報能夠被觸發(fā)以便于在適當?shù)臅r間內(nèi)進行部件檢 查。這就減少了觸發(fā)錯誤警報的數(shù)目，也因此降低了維修費用。
根據(jù)某一實施例，該系統(tǒng)還包括適于在警報被觸發(fā)時根據(jù)對部件的檢查產(chǎn)生檢 查報告的報告產(chǎn)生器。警報水平根據(jù)該檢查報告進行調(diào)整。
根據(jù)某一實施例，第一、第二、第三和第四處理單元中的至少一個是風輪機主 要控制器的一部分。
本發(fā)明還涉及包括至少一個風輪機的風力電廠。該風輪機包括
適于定義與風輪機中部件的運行參數(shù)相對應的警報水平的第一處理單元；
適于監(jiān)控該部件的該運行參數(shù)的感應單元；
適于確定該運行參數(shù)是否超過該警報水平因而觸發(fā)警報的第二處理單元；
適于確定警報被觸發(fā)時警報水平是否與該部件的預定剩余使用壽命相對應的第 三處理單元；
適于根據(jù)從第三控制器單元的輸出調(diào)整該警報水平的第四處理單元。


下面將參照附屬圖示更詳細地描述本發(fā)明，其中
圖1示意出了風輪機的結構。
圖示意出了被設置于風輪機內(nèi)的齒輪箱和發(fā)電機上的傳感器。
圖3是示意出了用以根據(jù)本發(fā)明調(diào)整風輪機中部件警報水平的方法的流程圖。
圖如示意出了部件的不同警報水平和它們對應的剩余使用壽命。
圖4b示意出了用于定義部件警報水平的曲線圖。
圖5示意出了根據(jù)某一實施例的適應警報系統(tǒng)的方框圖。
圖6示意出了引入根據(jù)某一實施例的適應警報系統(tǒng)的風場。
具體實施方式
圖1示出了風輪機1的通常設置。風輪機1包括具有很多塔架段的塔架2、被置 于塔架2頂部的機艙3、和從機艙3延伸出來的轉(zhuǎn)子4。塔架2直立于修建在地面上的基 礎7之上。轉(zhuǎn)子4可相對于機艙3旋轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)子4包括軸轂5和一個或多個葉片6。吹 到葉片6上的風致使轉(zhuǎn)子4相對于機艙3旋轉(zhuǎn)。從轉(zhuǎn)子4旋轉(zhuǎn)得到的機械能被機艙3內(nèi) 的發(fā)電機(圖中未示出)轉(zhuǎn)換為電能。產(chǎn)生的電能可以供給電網(wǎng)或當?shù)厣鐓^(qū)。
風輪機預期工作很多年。因此，不同的監(jiān)控系統(tǒng)被使用以監(jiān)控風輪機中部件的 工作健康狀態(tài)。這些部件的示例包括但不僅限于齒輪箱、發(fā)電機、偏航軸承等。這是通 過以下實現(xiàn)的在風輪機內(nèi)使用很多傳感器，用以得到與風輪機中部件的物理特征有關 的數(shù)據(jù)，并處理這些數(shù)據(jù)，確定這些部件是否具有很高的損壞幾率。當部件被確定為具 有很高的損壞幾率時，替換該部件或采取一些其它補正措施。
圖&示出了風輪機齒輪箱10的側視圖。圖2b示出了圖&的齒輪箱的俯視圖。 圖北示出了風輪機發(fā)電機12的側視圖。齒輪箱10和發(fā)電機12共設置有8個振動儀 13-20，它們被布置在齒輪箱10和發(fā)電機12的不同位置上。振動儀13-20分別用于探測 齒輪箱10或發(fā)電機12在它們各自位置上的振動。傳感器13-20執(zhí)行的測量結果在狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)(CMS)內(nèi)進行分析，根據(jù)該分析得出齒輪箱10的健康狀態(tài)和發(fā)電機12的健康 狀態(tài)。這樣，如果設置在齒輪箱10上的傳感器13-18中的一個或多個顯示出升高的振動 水平，就指示齒輪箱10處于非最優(yōu)健康狀態(tài)下。CMS即觸發(fā)齒輪箱10的相應警報。同 樣地，如果設置于發(fā)電機12上的傳感器19、20中的一個或兩個測量到升高的振動水平， 則結論是發(fā)電機12處于非最優(yōu)健康狀態(tài)下，即對發(fā)電機12觸發(fā)相應的警報。
應注意，齒輪箱10和/或發(fā)電機12可以可替代地或另外設置有能夠用于測量指 示該部件健康狀態(tài)的參數(shù)的其它類型的傳感器，例如溫度傳感器。而且，在替代實施例 中，齒輪箱10和/或發(fā)電機12可以設置有任意數(shù)目的傳感器。
對齒輪箱10和/或發(fā)電機12的不同振動水平可以設置不同的警報水平。例如， 對齒輪箱可以設定4個警報水平，警報水平1是最不嚴重的，水平4是最嚴重的。如果 警報水平1被觸發(fā)，意味著齒輪箱10開始顯示某些失效跡象，并且可能在不久的將來損 壞。如果警報水平4被觸發(fā)，意味著齒輪箱10將很快損壞且應立即安排維修修復或替換 部件。
圖3示出了用以根據(jù)某一實施例調(diào)整風輪機中部件警報水平的方法的流程圖。 在某一示例中，該部件是齒輪箱，根據(jù)該實施例的方法用以調(diào)整齒輪箱的警報水平。步 驟301包括對部件的運行參數(shù)例如振動水平定義初始警報水平。該警報水平與該部件的 預期剩余使用壽命(RUL)相對應。換句話說，當超過該部件的警報水平時，在經(jīng)過預定 的時間周期(RUL)后該部件可能失效?？梢詫υ摬考x一個以上警報水平，每一個警 報水平與該部件的不同預期RUL相對應。
如前面示例中提到的，可以對齒輪箱的不同振動水平設定4個警報水平。警報 水平1是最不嚴重的而警報水平4最嚴重。這意味著與警報水平1相對應的振動水平低 于與警報水平2、3和4相對應的振動水平。對應于不同警報水平的振動水平可以根據(jù)從 其它風輪機的類似或相同部件得到的歷史數(shù)據(jù)進行定義。具體地，其它風輪機的齒輪箱 的失效信息被用于預測所監(jiān)控的當前齒輪箱的RUL。一旦該部件的所有警報水平被定義 后，風輪機即進入工作狀態(tài)。
風輪機內(nèi)該部件的運行特征在步驟302中被監(jiān)控，以確定是否有任一預定的警 報水平被超過。如果該部件的警報水平都未被超過，則在步驟303中該方法繼續(xù)監(jiān)控是 否有該部件的任一警報水平被超過。在該示例中，當該部件是齒輪箱時，該齒輪箱的振 動水平被持續(xù)監(jiān)控，以確定其振動水平是否超過任一被定義的警報水平。
一旦部件的運行特征或者在齒輪箱示例中的振動水平超過了任一預定的警報水 平，警報即被觸發(fā)。當警報被觸發(fā)時，在步驟304中安排部件檢查。檢查必須在該部件 的RUL內(nèi)進行，以防止風輪機的任意停機。在某一實施例中，當警報被觸發(fā)時，該方法 會在安排檢查之前確定該部件的哪個警報水平被超過了。根據(jù)已經(jīng)被超過的警報水平， 相應地在適當時間內(nèi)安排檢查。
參考圖如，示意出了警報水平如何與RUL相對應的示例。圖如示出的圖示示意 出了，在探測到給定警報水平后對于給定電力輸出等級的部件的RUL。術語“電力輸出 水平“是指風輪機的輸出電力間隔。在圖示中給出了該部件的振動水平對時間的曲線。 4個振動水平對應于4個警報水平，警報水平1-4被標記出了。這樣，當該部件的振動水 平達到標記“警報水平2”的水平時，即觸發(fā)該部件與警報水平2相對應的警報。警報水平4是最嚴重的水平，當達到這個水平時，部件很可能要損壞了，必須停止風輪機的工作。
平均振動水平以及95%置信區(qū)間段被繪出了。當達到與警報水平1相對應的振 動水平時，RUL就是從探測到警報水平1至達到警報水平4過去的時間，且該部件很可 能將要損壞了。這個時間間隔被標記為At。當達到與警報水平2對應的振動水平時， RUL是指從探測到警報水平2至達到警報水平4過去的時間。RUL被標記為At’，應 注意，當探測到警報水平2時與RUL對應的時間At’比探測到警報水平1時與RUL對 應的時間M短。
因此，當對應于警報水平1的警報被觸發(fā)時，應該在時間At內(nèi)安排檢查。同 樣，當對應于警報水平2的警報被觸發(fā)時，應該在更短的時間At’內(nèi)安排檢查。
圖如中示出的曲線可以從大量相同或類似的部件的測量中得到。可以繪出表示 給定警報水平被觸發(fā)后振動水平對運行時間的曲線。圖如中的曲線就是根據(jù)這些曲線得 到的。
警報水平如何與RUL對應的另一示例可以參照圖4b示意出。圖4b示出了包括 兩條曲線410、411的圖示。第一曲線410表示從一組風輪機上得到的與部件有關的數(shù) 據(jù)。這組風輪機可以是不同風場內(nèi)相同型號的風輪機，或者同一風場內(nèi)相似類型的風輪 機。從這組風輪機上得到的部件數(shù)據(jù)可以被平均并通過曲線410表示。例如，如果被監(jiān) 控的該部件是齒輪箱，則可以從這組風輪機獲得齒輪箱的振動水平。這樣，曲線410形 成了該部件的參考數(shù)據(jù)，或者齒輪箱示例的參考振動水平。
第二曲線411表示與所監(jiān)控的風輪機內(nèi)的該部件有關的數(shù)據(jù)。從被監(jiān)控的風輪 機上得到的部件數(shù)據(jù)被繪出形成曲線411。例如，風輪機齒輪箱的振動水平被監(jiān)控并被繪 畫為曲線411。當風輪機齒輪箱是健康的時候，其振動水平應該類似于參考振動水平，也 就是說，類似于其它風輪機內(nèi)的其它齒輪箱的平均振動水平。因此，被監(jiān)控齒輪箱的振 動水平與參考振動水平之間應該具有最小偏差。在圖4b中，第二曲線411應該與第一曲 線410幾乎一致。當齒輪箱上開始出現(xiàn)故障時，振動水平可能升高。這會導致被監(jiān)控齒 輪箱的振動水平從參考振動水平偏離。因此，第二曲線411移離第一曲線410。
可以設置幾個警報水平與該振動水平從參考振動水平的偏離量相對應。在圖4b 中，定義了 4個警報水平。每個警報水平都對應于該部件的RUL。當警報水平1被觸發(fā) 時，RUL是Atl，即應該在Atl內(nèi)安排檢查。當警報水平2被觸發(fā)時，RUL是比Atl 更短的Δ Γ。因此，應該在預期該部件損壞前的更短的時間Δ Γ內(nèi)安排部件檢查。
在圖3的步驟304的檢查過程中，需要確定該部件的真實RUL是否對應于相應 警報水平的預期RUL。檢查可以通過用戶手動進行，或者可以使用風輪機內(nèi)的傳感器或 其它監(jiān)控系統(tǒng)自動進行。在某一實施例中，不論檢查是手動還是自動，都可以根據(jù)檢查 結果生成檢查報告。
檢查報告可以包括包括但不僅限于風輪機類型、ID、風場/現(xiàn)場名稱、檢查日 期、檢查緣由、所執(zhí)行的任務、檢查結果、結論、行動計劃等的信息。在檢查報告中， 也可以包括該部件的失效狀態(tài)和要采取的相應行動計劃。
當確定該部件的真實RUL與探測到的警報水平的預期RUL不對應時，該相應的 警報水平將在步驟305中被調(diào)整。警報水平可以通過用戶根據(jù)從檢查報告中讀到的內(nèi)容9進行手動調(diào)整。控制器調(diào)整警報水平，例如利用根據(jù)人工智能的方法，也是可能的。
在某一實施例中，當從檢查中確定該部件的真實RUL比探測到的警報水平對應 的預期RUL長時，提高警報水平。例如，當探測到某一特定警報水平，該部件的預期 RUL應該是3個月。但可以確定該部件的真實RUL是4個月。這意味著對應于該警報 水平的警報觸發(fā)的太早。根據(jù)本實施例，該警報水平被提高一些，使得相應的警報觸發(fā) 得更晚一些，即，當部件的RUL約為3個月時。因此，調(diào)整該警報水平使之現(xiàn)在對應于 更接近的該部件的預期RUL。這容許更精確地制定維修時間表，而不會有不必要的額外 檢查或風輪機的停機。
同樣，當從檢查中確定該部件的真實RUL比探測到的警報水平對應的預期RUL 短時，減小或降低該警報水平。這意味著與該警報水平對應的警報被觸發(fā)得太晚了。因 此，警報水平被調(diào)低一些，以使相應的警報將來觸發(fā)的更早些。這容許在該部件損壞導 致風輪機停機之前有足夠的時間進行所安排的檢查。
在調(diào)整警報水平之后，該方法在步驟303中繼續(xù)監(jiān)控風輪機的工作，確定是否 有任一警報水平被超過，并且重復該過程。
圖5示出了根據(jù)某一實施例的適應警報系統(tǒng)500的實施的方框圖。警報系統(tǒng)500 從風輪機監(jiān)控數(shù)據(jù)庫501接收輸入，對風輪機內(nèi)的不同部件設置警報水平。然后，風輪 機監(jiān)控系統(tǒng)502監(jiān)控部件的運行參數(shù)以確定是否有任一警報水平被超過。
部件的警報水平是根據(jù)可能對部件的RUL具有影響的不同因素計算出來的。這 些因素包括但不僅限于風場地區(qū)或國家、風輪機使用年限、部件供應商、類型、失效模 式、監(jiān)控信號等。這些因素是從風輪機監(jiān)控數(shù)據(jù)庫501得到的，作為對警報系統(tǒng)500的 輸入。這些參數(shù)的加權可以被表示為Wl，W2,…，Wn。這些因素的初始加權可以根 據(jù)歷史數(shù)據(jù)確定，因此，部件的警報水平被相應地確定并可以被表示為Yl，Y2，Y3和 Y4。應注意，可以定義多于或少于4個警報水平。如果具有多于4個警報水平，例如定 義了 5個警報水平，警報水平可以被表示為Yl，Y2，Y3，Y4和Y5。風輪機監(jiān)控系統(tǒng) 502監(jiān)控風輪機的部件以確定是否有警報水平Yl，Y2，Y3和Y4中的某一個被超過。
當超過警報水平時，要安排檢查。從檢查中，關于該警報水平精確度的反饋 或誤差信號(由方框510表示)被提供了，也就是，是否該警報被觸發(fā)的太早或太晚。 根據(jù)反饋或誤差信號，相應調(diào)整該警報水平。警報水平可以通過調(diào)整相應的加權W1， W2,…，Wn而被調(diào)整。例如，如果在檢查過程中探測到的失效模式不像預期的那么嚴 重，就可以調(diào)整與該失效模式相對應的加權，以提高該相應警報水平。另外地或可替代 地，即使沒有警報觸發(fā)(也就是，沒有任何反饋或誤差信號)時，也可以調(diào)整加權W1， W2,…，Wn0例如，當增加風輪機使用年限時，對應于風輪機使用年限的加權可能需 要調(diào)整。在另一示例中，當增加部件的工作壽命時，對應的加權也可以被調(diào)整以降低該 警報水平。如果部件被替換，對應于部件工作壽命的加權再次被調(diào)整以相應提高警報水 平。應注意，當任一加權被調(diào)整時，都會產(chǎn)生新的警報水平Yl，Y2，Y3和Y4。然后 新的警報水平被風輪機監(jiān)控系統(tǒng)502使用以確定是否有部件的任一警報水平被超過。
應注意，加權以及因此警報水平的調(diào)整可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡或其它人工智能例如 神經(jīng)模糊、ADALINE等適當進行。根據(jù)本實施例，對風輪機中部件的警報水平進行適 當調(diào)整，以使其始終反映部件的真實情況。
圖5中的警報水平Yl，Y2，Y3和Y4可以使用下面的表達式進行計算
Y1 = F1 (W*XT) +b,
其中X = [XI，X2， …，Xn],是包括影響該部件的因素的矢量，W = [W1，W2,…，Wn],是包括因素加權的矢量，Xt是置換矢量X，b,是部件的初始警報水平， 而FiO則表示不同警報水平的不同函數(shù)。i是從1至m的任一數(shù)字，其中，m表示用戶 定義的警報水平的數(shù)目。在當前示例中，具有4個警報水平，m即定義為4，因此，i = 1，2，3，4。應注意，圖5中使用的表達式僅僅是一個示例，而且可以使用不同的表達 式或方程確定部件的警報水平。
圖6示出了具有根據(jù)本發(fā)明某一實施例的適應警報系統(tǒng)500的風場600的布置。 風場600包括一個或多個風輪機601。風輪機601的電氣設置在方框602中示意出了。 風輪機601包括主軸610，其一端被結合到一個或多個葉片611上，另一端被結合到齒輪 箱612上。齒輪箱612將主軸610的低轉(zhuǎn)速傳遞給具有高轉(zhuǎn)速的發(fā)電機轉(zhuǎn)子613。發(fā)電 機轉(zhuǎn)子613被結合到發(fā)電機614上用以產(chǎn)生電能。發(fā)電機614產(chǎn)生的電能通過電能轉(zhuǎn)換 器615轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)616的適合電能。風輪機601還包括用以直接或間接控制轉(zhuǎn)換器615、 發(fā)電機614工作和葉片611變漿的風輪機控制器620。應注意，在圖6中僅示意出了一種 風輪機601的非常普通的布置，以示意本發(fā)明的實施例。實施例不應被限制于具有在圖 6中所示意出的確切布局的風輪機或風場。
用以監(jiān)控風輪機部件的運行參數(shù)的傳感器被適當?shù)刂糜谒O(jiān)控的部件上或附 近。從這些傳感器傳出的信號622可以在傳感器處理單元621內(nèi)進行預處理，并發(fā)送給 風輪機控制器620?？商娲兀瑐鞲衅餍盘?22可以被直接發(fā)送給風輪機控制器620。
在圖5中描述的適應警報系統(tǒng)500、風輪機監(jiān)控系統(tǒng)502和風輪機監(jiān)控數(shù)據(jù)庫 501可以被置于風場600內(nèi)，或置于距離風場600很遠的位置處，可以通過監(jiān)督和監(jiān)控單 元(圖中未示出)連接到風場600上。風輪機監(jiān)控系統(tǒng)502從風場600內(nèi)的風輪機601 接收傳感器信號622，并確定傳感器信號所表示的任何部件的運行參數(shù)是否超過了由適應 警報系統(tǒng)500預定的它們相應的警報水平。如果超過了某一警報水平，就會觸發(fā)相應警 報并且要安排檢查。根據(jù)檢查結果，由適應警報系統(tǒng)500調(diào)整該警報水平。風輪機監(jiān)控 系統(tǒng)502繼續(xù)監(jiān)控傳感器信號622以確定是否有某一調(diào)整過的警報水平被超過。由適應 警報系統(tǒng)500執(zhí)行的用以監(jiān)控和適應地調(diào)整警報水平以減少錯誤警報的方法已經(jīng)參照圖3 介紹過了。
應強調(diào)，上面描述的實施例是可能的實施示例，闡述這些示例僅僅為了清楚地 理解本發(fā)明的原理。本領域內(nèi)的技術人員可以對本發(fā)明的上述實施例進行很多變異和修 改，所述變異和修改意于被包括在下面的權利要求的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種用以調(diào)整風輪機中部件警報水平的方法，所述方法包括 -定義與所述風輪機中所述部件的運行參數(shù)相對應的警報水平； -監(jiān)控所述部件的所述運行參數(shù)；-確定所述運行參數(shù)是否超過了所述警報水平，因而觸發(fā)警報； -當警報被觸發(fā)的情況下，檢查所述部件，以確定所述警報水平是否與所述部件的預 定的剩余使用壽命相對應；以及-根據(jù)對所述部件的檢查調(diào)整所述警報水平。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述警報水平根據(jù)從與所述部件類似或 相同的部件得到的歷史數(shù)據(jù)進行定義。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述歷史數(shù)據(jù)包括與風速、風向、風輪 機地區(qū)、風輪機使用階段、部件使用階段、溫度、失效模式、部件剩余使用壽命、監(jiān)控 信號和部件制造商中的至少一個有關的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)前面任一權利要求所述的方法，其特征在于，監(jiān)控所述部件的所述運行參數(shù) 包括借助于一個或多個傳感器測量所述部件的所述運行參數(shù)。
5.根據(jù)前面任一權利要求所述的方法，其特征在于，監(jiān)控所述部件的所述運行參數(shù) 包括監(jiān)控所述部件的振動水平或溫度。
6.根據(jù)前面任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述方法還包括根據(jù)對所述部 件的所述檢查產(chǎn)生檢查報告，根據(jù)檢查報告調(diào)整所述警報水平。
7.根據(jù)前面任一權利要求所述的方法，其特征在于，調(diào)整所述警報水平包括_當從所述檢查中確定所述警報水平對應于比所述部件的預定剩余使用壽命長的剩余 使用壽命時，提高所述警報水平；_當確定所述警報水平對應于比所述部件的預定剩余使用壽命短的剩余使用壽命時， 降低所述警報水平。
8.根據(jù)前面任一權利要求所述的方法，其特征在于，調(diào)整所述警報水平包括 -獲得風輪機監(jiān)控數(shù)據(jù)；以及-根據(jù)獲得的風輪機監(jiān)控數(shù)據(jù)調(diào)整所述警報水平。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述風輪機監(jiān)控數(shù)據(jù)包括風速、風向、 風輪機地區(qū)、風輪機使用階段、部件使用階段、溫度、失效模式、部件剩余使用壽命和 監(jiān)控信號中的至少一個。
10.一種用于調(diào)整風輪機中部件警報水平的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括-適于定義與風輪機中所述部件的運行參數(shù)相對應的警報水平的第一處理單元； -適于監(jiān)控所述部件的所述運行參數(shù)的感應單元；-適于確定所述運行參數(shù)是否超過所述警報水平因而觸發(fā)警報的第二處理單元； _適于確定所述警報水平是否與所述警報被觸發(fā)時所述部件的預定剩余使用壽命相對 應的第三處理單元；和-適于根據(jù)從所述第三控制器單元的輸出調(diào)整所述警報水平的第四處理單元。
11.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一處理單元適于根據(jù)從與所述 部件類似或相同的部件獲得的歷史數(shù)據(jù)定義所述警報水平。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述感應單元包括用以測量所述部件的所述運行參數(shù)的一個或多個傳感器。
13.根據(jù)權利要求10-11中任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述感應單元適于監(jiān)控所 述部件的振動水平或溫度。
14.根據(jù)權利要求10-13中任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括適于根據(jù) 所述警報被觸發(fā)時對所述部件的檢查產(chǎn)生報告的報告產(chǎn)生器，所述警報水平根據(jù)檢查報 告進行調(diào)整。
15.根據(jù)權利要求10-14中任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第四處理單元適于通 過如下方法調(diào)整所述警報水平_當由所述第三控制器確定所述警報水平對應于比所述部件的預定剩余使用壽命長的 剩余使用壽命時，提高所述警報水平；_當由所述第三處理單元確定所述警報水平對應于比所述部件的預定剩余使用壽命短 的剩余使用壽命時，降低所述警報水平。
16.根據(jù)權利要求10-15中任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第四處理單元適于通 過如下方法調(diào)整所述警報水平-獲得風輪機監(jiān)控數(shù)據(jù)；和-根據(jù)獲得的風輪機監(jiān)控數(shù)據(jù)調(diào)整所述警報水平。
17.根據(jù)權利要求10-16中任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一處理單元、所述 第二處理單元、所述第三處理單元和所述第四處理單元中的至少一個形成風輪機中主要 控制器的一部分。
18.—種風力電廠，包括-至少一個風輪機，其中，每個風輪機包括-適于定義與所述風輪機中部件的運行參數(shù)對應的警報水平的第一處理單元；-適于監(jiān)控所述部件的所述運行參數(shù)的感應單元；-適于確定所述運行參數(shù)是否超過所述警報水平因而觸發(fā)警報的第二處理單元；_適于確定所述警報水平是否與所述警報被觸發(fā)時所述部件的預定剩余使用壽命相對 應的第三處理單元；以及-適于根據(jù)所述第三處理單元的輸出調(diào)整所述警報水平的第四處理單元。
全文摘要
一種用以調(diào)整風輪機中部件警報水平的系統(tǒng)和方法被提供了。該方法包括定義風輪機中部件的運行參數(shù)對應的警報水平、監(jiān)控部件的運行參數(shù)、確定運行參數(shù)是否超過了警報水平因而觸發(fā)警報，當警報被觸發(fā)時，檢查部件以確定警報水平是否對應于部件的預定剩余有限壽命，并根據(jù)部件的檢查調(diào)整警報水平。
文檔編號F03D7/02GK102022263SQ201010261129
公開日2011年4月20日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權日2009年8月25日
發(fā)明者T·L·張, Y·周 申請人:維斯塔斯風力系統(tǒng)集團公司