專利名稱：用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的近程傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)近程傳感器的方法，風(fēng)力渦輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子軸。另外，本公開(kāi)涉及控制設(shè)備。更具體而言，本公開(kāi)涉及用于風(fēng)力渦輪機(jī)的控制設(shè)備， 風(fēng)力渦輪機(jī)包括風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸。另外，本公開(kāi)涉及風(fēng)力渦輪機(jī)。更具體而言涉及包括控制裝置的風(fēng)力渦輪機(jī)，其中，控制設(shè)備包括適于測(cè)量轉(zhuǎn)子軸的徑向位移的至少一個(gè)近程傳感器。
背景技術(shù)：
風(fēng)力轉(zhuǎn)子葉片連接到轂上，轂連接到風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸上。典型地，風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸依賴于風(fēng)而沿該風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的徑向方向彎曲。在一些風(fēng)力渦輪機(jī)中，提供了不對(duì)稱載荷控制，以便控制和減小在風(fēng)力渦輪機(jī)上的載荷。由于那個(gè)緣故，風(fēng)力渦輪機(jī)生產(chǎn)商就安裝了近程傳感器來(lái)測(cè)量距風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的法蘭的距離，使得通過(guò)距離的變化，可減小風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的不對(duì)稱載荷。典型地，近程傳感器可具有特殊的工作距離，例如2至10mm。例如，在安裝時(shí)調(diào)節(jié)近程傳感器位置處于也考慮到渦輪運(yùn)行的極限中。典型地，對(duì)近程傳感器的正確運(yùn)行的控制(例如距輸出和/或固定件的距離的關(guān)系)是不可行的。例如，在風(fēng)的層流的情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子持續(xù)地沿風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的一個(gè)徑向方向彎曲。因此，近程傳感器的實(shí)測(cè)距離不變。因此，近程傳感器的輸出不變，使得控制器可推斷出近程傳感器發(fā)生故障或沒(méi)有恰當(dāng)?shù)毓ぷ?。用于不?duì)稱載荷控制的有缺陷的傳感器可導(dǎo)致縮短的運(yùn)行(額定功率的70%)或停機(jī)時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到以上內(nèi)容，提供了一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)近程傳感器的方法。風(fēng)力渦輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子軸、適于測(cè)量轉(zhuǎn)子軸的徑向位移的至少一個(gè)近程傳感器。該方法包括提供至少一個(gè)基準(zhǔn)值，檢測(cè)至少一個(gè)近程傳感器的輸出，該輸出取決于由相應(yīng)的近程傳感器測(cè)得的實(shí)測(cè)距離；將近程傳感器的檢測(cè)到的輸出與至少一個(gè)基準(zhǔn)值作比較。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的控制設(shè)備，風(fēng)力渦輪機(jī)包括風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸。該控制設(shè)備包括適于測(cè)量轉(zhuǎn)子軸的徑向位移的至少一個(gè)近程傳感器，其中，至少一個(gè)近程傳感器適于取決于相應(yīng)的近程傳感器得到的實(shí)測(cè)距離來(lái)產(chǎn)生輸出信號(hào)；其中，該控制設(shè)備進(jìn)一步包括控制裝置，該控制裝置適于接收至少一個(gè)近程傳感器的輸出信號(hào)，其中，控制裝置適于將輸出信號(hào)與至少一個(gè)基準(zhǔn)值作比較。根據(jù)另一方面，提供了一種包括控制設(shè)備的風(fēng)力渦輪機(jī)。該控制設(shè)備包括適于測(cè)量轉(zhuǎn)子軸的徑向位移的至少一個(gè)近程傳感器，其中，至少一個(gè)近程傳感器適于取決于相應(yīng)的近程傳感器得到的實(shí)測(cè)距離來(lái)產(chǎn)生輸出信號(hào)；其中，該控制設(shè)備進(jìn)一步包括控制裝置，該控制裝置適于接收至少一個(gè)近程傳感器的輸出信號(hào)，其中，該控制裝置適于將輸出信號(hào)與至少一個(gè)基準(zhǔn)值作比較。根據(jù)從屬權(quán)利要求、說(shuō)明書(shū)和附圖，本發(fā)明的另外的方面、優(yōu)點(diǎn)和特征是顯而易見(jiàn)的。


在申請(qǐng)文件的剩余部分中(包括參照附圖)更具體地闡述了對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言完整和能夠?qū)嵤┑墓_(kāi)，包括其最佳模式，其中圖1顯示了風(fēng)力渦輪機(jī)的一個(gè)實(shí)施例；
圖2示意性地顯示了風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系的一個(gè)實(shí)施例；
圖3示意性地顯示了齒輪箱和風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的一部分的一個(gè)實(shí)施例
圖4示意性地顯示了風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的沿徑向方向的截面；
圖5示意性地顯示了風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的另一個(gè)實(shí)施例的沿徑向方向的
圖6顯示了檢測(cè)標(biāo)記的一個(gè)實(shí)施例的示意圖7顯示了檢測(cè)標(biāo)記的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖δ顯示了檢測(cè)標(biāo)記的又一個(gè)實(shí)施例的示意圖；以及
圖9顯示了用于運(yùn)行風(fēng)力渦輪機(jī)的方法的流程圖。
部件列表
100風(fēng)力渦輪機(jī)
110塔架
120機(jī)艙
130轂
140葉片
150風(fēng)力轉(zhuǎn)子
160風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸
162風(fēng)力轉(zhuǎn)子部分
164風(fēng)力轉(zhuǎn)子法蘭
165檢測(cè)標(biāo)記
166齒輪箱部分
168齒輪箱法蘭
169柱
170齒輪箱
172驅(qū)動(dòng)齒輪
174從動(dòng)齒輪
180發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸
190發(fā)電機(jī)
210旋轉(zhuǎn)編碼器
212聯(lián)接件
220近程傳感器
230控制器
240檢測(cè)標(biāo)記
250近程傳感器
300檢測(cè)標(biāo)記
302標(biāo)記基部304檢測(cè)表面400檢測(cè)標(biāo)記402標(biāo)記基部404檢測(cè)表面500檢測(cè)標(biāo)記502標(biāo)記基部504檢測(cè)表面
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將對(duì)各實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)參照，在各個(gè)圖中示出了各實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)實(shí)例。各個(gè)實(shí)例以說(shuō)明的方式提供而不意圖作為限制。例如，示為或描述為一個(gè)實(shí)施例的一部分的特征可用于其它實(shí)施例或與其它實(shí)施例結(jié)合起來(lái)使用，以產(chǎn)生另外的更多實(shí)施例。意圖的是本公開(kāi)包括這種修改和變化。圖1顯示了風(fēng)力渦輪機(jī)100。風(fēng)力渦輪機(jī)100包括塔架110，機(jī)艙120安裝在塔架 110上。機(jī)艙120可繞著塔架的豎直軸線旋轉(zhuǎn)。用于將旋轉(zhuǎn)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電機(jī)布置在機(jī)艙120內(nèi)。發(fā)電機(jī)連接到轂130上，轂130可繞著水平軸線旋轉(zhuǎn)。三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片140連接到轂130上。轉(zhuǎn)子葉片140和轂130共同形成風(fēng)力渦輪機(jī)100的風(fēng)力轉(zhuǎn)子。風(fēng)力渦輪機(jī) 100如下面那樣運(yùn)行。在典型的情形下，機(jī)艙120繞著豎直軸線旋轉(zhuǎn)，使得轂130的水平軸線大致平行于風(fēng)向。由于轉(zhuǎn)子葉片140的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓的原因，風(fēng)在風(fēng)力轉(zhuǎn)子上施加扭矩。因此，風(fēng)力轉(zhuǎn)子就繞其水平軸線旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)將機(jī)械旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電流。 從而，風(fēng)的動(dòng)能就轉(zhuǎn)換成了電能。圖2顯示了風(fēng)力渦輪機(jī)的傳動(dòng)系的一個(gè)實(shí)施例。風(fēng)力轉(zhuǎn)子150由風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160 連接到齒輪箱170上。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160也稱為低速軸。在齒輪箱 170中，風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160的第一轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成第二轉(zhuǎn)速，第二轉(zhuǎn)速通過(guò)發(fā)電機(jī)軸180傳遞到發(fā)電機(jī)190的轉(zhuǎn)子。發(fā)電機(jī)190將發(fā)電機(jī)軸180的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)換成電功率，可將電功率饋送到電網(wǎng)中。在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的另一個(gè)實(shí)施例中，風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160可直接連接到發(fā)電機(jī)190的轉(zhuǎn)子上。從而，風(fēng)力渦輪機(jī)可實(shí)現(xiàn)為沒(méi)有齒輪箱。典型地，如圖3中顯示的那樣，風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160包括在風(fēng)力轉(zhuǎn)子和法蘭164之間的風(fēng)力轉(zhuǎn)子部分162以及齒輪箱部分166，齒輪箱部分166包括法蘭168，法蘭168連接到風(fēng)力轉(zhuǎn)子部分162的法蘭164上。用螺栓將齒輪箱部分的法蘭168和風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160的風(fēng)力轉(zhuǎn)子部分162的法蘭164固定到彼此上。在另一個(gè)實(shí)施例中，風(fēng)力轉(zhuǎn)子部分162可直接連接到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸180上。典型地，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸180可包括固定到風(fēng)力轉(zhuǎn)子部分162上的發(fā)電機(jī)法蘭。圖3顯示了齒輪箱的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。齒輪箱可包括大驅(qū)動(dòng)齒輪172和驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)軸180的小從動(dòng)齒輪174，大驅(qū)動(dòng)齒輪172設(shè)置在風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160上且與其一起旋轉(zhuǎn)，具體而言與齒輪箱部分166—起旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)齒輪172和從動(dòng)齒輪174彼此接合。另外， 齒輪箱部分166的柱169沿與風(fēng)力轉(zhuǎn)子150相反的方向延伸出齒輪箱170。另外，在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)編碼器210聯(lián)接到風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160的柱169上。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)聯(lián)接件212連接到風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160上。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)編碼器將風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160的角位置轉(zhuǎn)換成模擬碼或數(shù)字碼。因此， 旋轉(zhuǎn)編碼器可充當(dāng)角度變換器。在另一個(gè)實(shí)施例中，可將旋轉(zhuǎn)編碼器放置在風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的另一個(gè)位置處。在另一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)編碼器可通過(guò)齒輪連接到風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸170上。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)近程傳感器220設(shè)置成以便測(cè)量距風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160的風(fēng)力轉(zhuǎn)子部分的法蘭164的距離。在其它實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)近程傳感器220 設(shè)置成以便測(cè)量它們距齒輪箱部分166的法蘭168的距離。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)編碼器210和近程傳感器220連接到控制器230上。在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)近程傳感器可與風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160 —起旋轉(zhuǎn)，而且距離測(cè)量盤或環(huán)可在近程傳感器附近設(shè)置成固定的，使得它們測(cè)量距測(cè)量盤或環(huán)的距離。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，近程傳感器用來(lái)測(cè)量風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的彎曲度，并且控制器可從實(shí)測(cè)距離值中推斷出在風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸上的沿徑向方向的載荷。從而，可測(cè)量和/或控制在風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸上的不對(duì)稱載荷。典型地，取決于測(cè)得的或推斷出的不對(duì)稱載荷，風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)其參數(shù)， 例如葉片槳距，以減小在風(fēng)力渦輪機(jī)的構(gòu)件上的載荷，例如減小在葉片、風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸和/或塔架上的載荷。典型地具有四個(gè)近程傳感器就可測(cè)量沿χ和y方向的載荷，即在風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)平面或徑向平面中的載荷。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，近程傳感器具有約2至IOmm的空間工作距離。在一個(gè)實(shí)施例中，可能必要的是在安裝時(shí)調(diào)節(jié)近程傳感器位置，使得近程傳感器設(shè)置在它們的工作距離范圍內(nèi)。典型地，近程傳感器是線性變換器。例如，近程傳感器的輸出信號(hào)可取決于其距待測(cè)物體(例如風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的法蘭)的距離而線性地改變。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，輸出信號(hào)可在近程傳感器的工作范圍(例如1至IOmm)中線性地改變。例如，輸出信號(hào)可為電流信號(hào)、電壓信號(hào)和/或數(shù)字信號(hào)。典型地，近程傳感器是無(wú)接觸式傳感器。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，近程傳感器可為感應(yīng)式傳感器。在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的另一個(gè)實(shí)施例中，近程傳感器可為電容傳感器。圖4顯示了風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的、圖3的截面A-A的截面圖。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，四個(gè)近程傳感器220以規(guī)則的角距離設(shè)置在軸的周圍，使得各個(gè)近程傳感器可測(cè)量距風(fēng)力轉(zhuǎn)子部分162的法蘭164的距離。另外，檢測(cè)標(biāo)記165設(shè)置在法蘭164上。在另一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)或更多個(gè)檢測(cè)標(biāo)記165可設(shè)置在法蘭164上。檢測(cè)標(biāo)記(一個(gè)或多個(gè))165可在法蘭上形成圖案(pattern)。在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的另一個(gè)實(shí)施例中，在法蘭的加工或生產(chǎn)期間，在法蘭上產(chǎn)生圖案。在一個(gè)實(shí)施例中，圖案可類似于本文公開(kāi)的一些實(shí)施例中的檢測(cè)標(biāo)記而形成。圖5顯示了另一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160的截面。典型地，一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)標(biāo)記 240設(shè)置在風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸160上，典型地以規(guī)則的間隔設(shè)置在周邊的周圍。近程傳感器250設(shè)置成以便檢測(cè)檢測(cè)標(biāo)記MO的經(jīng)過(guò)，以及依賴于最靠近的可測(cè)物體的距離來(lái)產(chǎn)生輸出值。典型地，在另一個(gè)實(shí)施例中，圖案可提供于軸中，或在軸的生產(chǎn)期間提供于該軸中，例如在近程傳感器所設(shè)置在的徑向距離或軸向位置處。例如，軸或法蘭的生產(chǎn)不準(zhǔn)確性可產(chǎn)生圖案。在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的一個(gè)實(shí)施例中，在法蘭或軸上的檢測(cè)標(biāo)記和/或圖案覆蓋了為了控制風(fēng)力渦輪機(jī)的目的而將被測(cè)量的相關(guān)距離范圍或高度范圍的很大一部分。例如，如果僅介于2和IOmm之間的距離與確定風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的沿徑向方向的載荷有關(guān)，則這些距離范圍的很大一部分都被圖案或被檢測(cè)標(biāo)記覆蓋。在其它實(shí)施例中，為了控制風(fēng)力渦輪機(jī)的目的而將被測(cè)量的全部范圍都被圖案或檢測(cè)標(biāo)記覆蓋。在另一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)先確定的距離差可用于檢驗(yàn)近程傳感器的機(jī)能。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，檢測(cè)標(biāo)記165、240可為在主軸法蘭處或在軸本身上、在傳感器測(cè)量距離所處的位置上的金屬條紋。例如，圖案和/或檢測(cè)標(biāo)記的材料取決于所使用的近程傳感器。在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的一個(gè)典型的實(shí)施例中，金屬條紋可具有具體的預(yù)先確定的厚度。例如厚度可為約2mm。在另一個(gè)實(shí)施例中，厚度可介于Imm和 3mm之間。因此，距離差就介于待由近程傳感器測(cè)量的Imm和3mm之間。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)檢測(cè)標(biāo)記165、240經(jīng)過(guò)近程傳感器時(shí)，近程傳感器220、250現(xiàn)在測(cè)量在近程傳感器和檢測(cè)標(biāo)記之間的距離。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，檢測(cè)標(biāo)記和/或圖案可覆蓋介于0.5°和5°之間的角范圍，典型地約1°或更少。因此，例如近程傳感器現(xiàn)在測(cè)量距法蘭的距離，以及在小的區(qū)域內(nèi)測(cè)量距金屬條紋的距離，如果使用了這種檢測(cè)標(biāo)記的話。在一個(gè)實(shí)施例中，圖案和/或檢測(cè)標(biāo)記的角位置、角范圍和/或高度輪廓可被控制器得知。例如，如果使用了金屬檢測(cè)標(biāo)記，如金屬條紋，傳感器將在輸出中產(chǎn)生峰值。典型地，因?yàn)閭鞲衅骺蔀榫€性傳感器，峰值必須具有具體值，例如對(duì)于2mm來(lái)說(shuō)輸出可為約4mA。 在一個(gè)實(shí)施例中，此值可給出關(guān)于近程傳感器的正確運(yùn)行的有意義的信息，并且此值可由軟件監(jiān)測(cè)。在另一個(gè)實(shí)施例中，焊縫可用作檢測(cè)標(biāo)記。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，近程傳感器或所有的近程傳感器可測(cè)量焊縫。測(cè)得的信號(hào)可存儲(chǔ)在軟件內(nèi)，并且可用作基準(zhǔn)信號(hào)，以檢查近程傳感器的機(jī)能。在一個(gè)實(shí)施例中，在近程傳感器測(cè)量距法蘭的距離所處的徑向距離處的法蘭的輪廓可用作用于控制近程傳感器的功能的圖案。然后，在風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行期間，將實(shí)測(cè)值與圖案的基準(zhǔn)值作比較，并且如果測(cè)得的高度變化與高度基準(zhǔn)值不對(duì)應(yīng)，則控制裝置可推斷出近程傳感器沒(méi)有恰當(dāng)?shù)毓ぷ?。例如，如果圖案或檢測(cè)標(biāo)記在具有具體的角距離和/或具體的角值的兩個(gè)點(diǎn)之間具有2mm的高度差，并且這個(gè)值被存儲(chǔ)在控制器中，而且在運(yùn)行期間，近程傳感器產(chǎn)生在那個(gè)具體的角距離和/或具體的角值處對(duì)應(yīng)的約4mm的信號(hào)，控制裝置就可推斷出近程傳感器可能沒(méi)有工作。典型地，高度差偏移了由于作用于主軸上的載荷而造成的正常值。在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的一個(gè)實(shí)施例中，角位置和圖案的形式(例如檢測(cè)標(biāo)記)作為基準(zhǔn)圖案存儲(chǔ)在控制裝置內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，如果傳感器超過(guò)極限，例如如果距法蘭或軸的距離大于 IOmm(包括檢測(cè)標(biāo)記或圖案)，則進(jìn)行測(cè)量是可行的。典型地，在這種情況下，可產(chǎn)生警報(bào)， 使得服務(wù)團(tuán)隊(duì)可對(duì)傳感器進(jìn)行修理。在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的另一個(gè)實(shí)施例中，可對(duì)傳感器放大轉(zhuǎn)換進(jìn)行監(jiān)測(cè)。例如，如果提供了基準(zhǔn)圖案或檢測(cè)標(biāo)記的可由近程傳感器測(cè)量的若干個(gè)離散的或連續(xù)的高度，則可將該值與存儲(chǔ)在控制裝置內(nèi)的基準(zhǔn)值作比較。在另一個(gè)實(shí)施例中，圖案或檢測(cè)標(biāo)記所產(chǎn)生的信號(hào)可用于速度測(cè)量系統(tǒng)，以便確定風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速。例如，可測(cè)量例如由于檢測(cè)標(biāo)記所引起的所產(chǎn)生的峰值之間的時(shí)間， 并且其可用作速度基準(zhǔn)。
圖6顯示了檢測(cè)標(biāo)記300的一個(gè)實(shí)施例。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，檢測(cè)標(biāo)記是金屬的。例如，檢測(cè)標(biāo)記300可為焊縫，或者集成到法蘭或風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸中的另一種樣式。在另一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)標(biāo)記300可結(jié)合到法蘭或風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸上。檢測(cè)標(biāo)記具有檢測(cè)標(biāo)記基部302和檢測(cè)表面304，檢測(cè)標(biāo)記可在檢測(cè)標(biāo)記基部302處連接到法蘭或風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸上。檢測(cè)表面304在一個(gè)實(shí)施例中是連續(xù)的斜坡，使得可控制近程傳感器的放大。在一個(gè)實(shí)施例中，可選擇斜坡的高度，使得它們表示將在風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行期間測(cè)量的值的大體范圍。典型地，檢測(cè)標(biāo)記的檢測(cè)表面為存儲(chǔ)在控制器中的高度差值的輪廓(即分布) 提供檢測(cè)標(biāo)記的角位置和/或角范圍，使得在運(yùn)行期間，可將該輪廓與實(shí)測(cè)值作比較。圖7顯示了具有檢測(cè)標(biāo)記基部402的檢測(cè)標(biāo)記400的另一個(gè)實(shí)施例，檢測(cè)標(biāo)記基部402連接到風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸上的法蘭上。另外，與基部相對(duì)，檢測(cè)標(biāo)記包括檢測(cè)表面404。檢測(cè)表面404表示具有多個(gè)離散高度值的斜坡。例如，斜坡可表示2、3、4、5、6或更多個(gè)高度值。利用這種檢測(cè)標(biāo)記，可控制近程傳感器的運(yùn)行，特別是放大。典型地，利用該多個(gè)高度值，可檢查近程傳感器的線性度。圖8顯示了檢測(cè)標(biāo)記500的另一個(gè)實(shí)施例，其具有檢測(cè)標(biāo)記基部502和沿徑向方向與檢測(cè)標(biāo)記基部相對(duì)的檢測(cè)表面504。檢測(cè)標(biāo)記基部固定到法蘭上或者固定到風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸上。圖8的檢測(cè)標(biāo)記包括三個(gè)離散高度值，它們不呈斜坡構(gòu)造。圖9顯示了用于運(yùn)行風(fēng)力渦輪機(jī)-具體而言為用于檢測(cè)在風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸上的徑向載荷的近程傳感器的控制裝置的方法的流程圖。在方框1000中，至少一個(gè)近程傳感器至轉(zhuǎn)子軸-具體而言為風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸或轉(zhuǎn)子軸的法蘭的距離由該至少一個(gè)近程傳感器測(cè)量。在方框 1010中，將實(shí)測(cè)值與存儲(chǔ)在控制裝置中的基準(zhǔn)值作比較。例如，基準(zhǔn)值可為或可取決于在近程傳感器測(cè)量的位置處(具體而言在具體的角位置處和/或達(dá)一定的角范圍)的圖案和 /或轉(zhuǎn)子軸或轉(zhuǎn)子軸的法蘭的輪廓。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，輪廓可包括檢測(cè)標(biāo)記的輪廓。 典型地，基準(zhǔn)值取決于圖案的特性。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可考慮風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸的實(shí)際載荷值或彎曲度(例如作為偏移值)，以進(jìn)行在實(shí)測(cè)值和基準(zhǔn)值之間的比較。在另一個(gè)實(shí)施例中，將實(shí)測(cè)值的階躍高度與基準(zhǔn)值作比較。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，至少一個(gè)基準(zhǔn)值包括至少一個(gè)圖案的特性，例如高度差、階躍高度和/或絕對(duì)高度。在一個(gè)實(shí)施例中，在框1020中，實(shí)測(cè)值和基準(zhǔn)值的差值可例如通過(guò)求和而組合起來(lái)，具體而言進(jìn)一步包括偏移量。在另一個(gè)實(shí)施例中，以別的方式確定實(shí)測(cè)值和基準(zhǔn)值之間的差或差異。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，例如在框1030中，將組合的差與預(yù)先確定的閾值相比較，而且在偏移量超過(guò)預(yù)先確定的閾值的情況下，控制裝置可觸發(fā)警報(bào)或警告消息近程傳感器可能沒(méi)有恰當(dāng)?shù)毓ぷ?框1040)。在另一個(gè)實(shí)施例中，用來(lái)確定在風(fēng)力轉(zhuǎn)子或風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸上的載荷的控制裝置可過(guò)濾掉檢測(cè)標(biāo)記的值或用于確定近程傳感器的機(jī)能的輪廓，使得對(duì)于相應(yīng)的載荷的計(jì)算而言不考慮它們。典型地，在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的一個(gè)實(shí)施例中，顯示了用以在渦輪運(yùn)行的同時(shí)監(jiān)測(cè)傳感器的方法。例如，該方法可檢查傳感器是否正確地工作，或者它們是否需要機(jī)械調(diào)節(jié)。在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的一個(gè)典型的實(shí)施例中，提供至少一個(gè)圖案， 使得該至少一個(gè)圖案適于由至少一個(gè)近程傳感器測(cè)量。典型地，該至少一個(gè)圖案提供于選自轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子軸的法蘭組成的組中的至少一個(gè)上。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，該至少一個(gè)圖案包括斜坡，具體而言連續(xù)的斜坡。在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的一個(gè)實(shí)施例中， 該至少一個(gè)圖案包括突起。在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的一個(gè)典型的實(shí)施例中，使輸出與轉(zhuǎn)子軸的至少一個(gè)預(yù)先確定的角位置處-具體而言在提供了圖案處的至少一個(gè)基準(zhǔn)值作比較。典型地，使用該至少一個(gè)近程傳感器的輸出來(lái)確定在轉(zhuǎn)子軸上的沿徑向方向的載荷。在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的一個(gè)典型的實(shí)施例中，該方法可包括如果該至少一個(gè)基準(zhǔn)值和檢測(cè)到的輸出之間的差異超過(guò)預(yù)先確定的值，則產(chǎn)生報(bào)警。典型地，該至少一個(gè)近程傳感器是將實(shí)測(cè)距離線性地轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)的線性傳感器。例如，輸出信號(hào)是選自由數(shù)字信號(hào)、電流值和電壓值組成的組中的至少一個(gè)。在可與本文公開(kāi)的其它實(shí)施例結(jié)合的一個(gè)典型的實(shí)施例中，控制設(shè)備包括至少四個(gè)近程傳感器。典型地，至少一個(gè)近程傳感器布置成使得控制裝置可從輸出信號(hào)中推斷出在風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸上的載荷，其中，具體而言控制裝置適于推斷出在風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸上的載荷。典型地，圖案包括距近程傳感器的至少兩個(gè)，具體而言三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或更多個(gè)不同的距離。例如，圖案包括選自由斜坡、離散值和連續(xù)值組成的組中的至少一個(gè)。典型地，該至少一個(gè)基準(zhǔn)值包括至少一個(gè)圖案的至少一個(gè)特征。本書(shū)面描述使用實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`所述的主題，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。雖然已經(jīng)在前述中公開(kāi)了各種特定的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)可，權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍允許同樣有效的修改。特別地，上述實(shí)施例的相互不排斥的特征可彼此結(jié)合。可授予專利的范圍由權(quán)利要求書(shū)限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的這種修改和其它實(shí)例。如果這樣的其它實(shí)例具有不異于權(quán)利要求書(shū)的字面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果它們包括與權(quán)利要求書(shū)的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則這樣的其它實(shí)例意圖處于權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)(100)的至少一個(gè)近程傳感器O20，250)的方法，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子軸(160)，所述至少一個(gè)近程傳感器適于測(cè)量所述轉(zhuǎn)子軸的徑向位移，所述方法包括提供至少一個(gè)基準(zhǔn)值，檢測(cè)所述至少一個(gè)近程傳感器的輸出，所述輸出取決于相應(yīng)的近程傳感器得到的實(shí)測(cè)距離；以及將所述近程傳感器的檢測(cè)到的輸出與至少一個(gè)基準(zhǔn)值作比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，提供至少一個(gè)圖案(165，240, 300,400, 500)，使得所述至少一個(gè)圖案適于由所述至少一個(gè)近程傳感器測(cè)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)圖案提供于從由所述轉(zhuǎn)子軸(160)和所述轉(zhuǎn)子軸的法蘭(164，168)組成的組中選出的至少一個(gè)上。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，使所述輸出與至少在所述轉(zhuǎn)子軸的一個(gè)預(yù)先確定的角位置處、具體而言為提供了所述圖案的角位置處的至少一個(gè)基準(zhǔn)值作比較。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，使用所述至少一個(gè)近程傳感器的所述輸出來(lái)確定在所述轉(zhuǎn)子軸上的沿徑向方向的載荷。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括如果所述至少一個(gè)基準(zhǔn)值和檢測(cè)到的輸出之間的差異超過(guò)預(yù)先確定的值，則產(chǎn)生報(bào)警。
7.一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)(100)的控制設(shè)備(165，220，230，240，250)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子軸，具體而言是風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸(160)；其中所述控制設(shè)備包括適于測(cè)量所述轉(zhuǎn)子軸(160)的徑向位移的至少一個(gè)近程傳感器 (220，250)，其中，所述至少一個(gè)近程傳感器適于取決于相應(yīng)的近程傳感器測(cè)得的實(shí)測(cè)距離來(lái)產(chǎn)生輸出信號(hào)；其中，所述控制設(shè)備進(jìn)一步包括控制裝置，所述控制裝置適于接收所述至少一個(gè)近程傳感器的所述輸出信號(hào)，其中，所述控制裝置適于將所述輸出信號(hào)與至少一個(gè)基準(zhǔn)值作比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)近程傳感器(220，250)是將實(shí)測(cè)距離線性地轉(zhuǎn)換成所述輸出信號(hào)的線性傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)近程傳感器布置成使得所述控制裝置可從所述輸出信號(hào)中推斷出在所述風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸上的載荷，其中具體而言，所述控制裝置適于推斷出在所述風(fēng)力轉(zhuǎn)子軸上的載荷。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的控制設(shè)備，其特征在于，圖案提供為以便由所述至少一個(gè)近程傳感器測(cè)量，其中具體而言，所述至少一個(gè)基準(zhǔn)值包括所述至少一個(gè)圖案的至少一個(gè)特性。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的近程傳感器的方法。本公開(kāi)涉及用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)近程傳感器的方法，風(fēng)力渦輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子軸、適于測(cè)量轉(zhuǎn)子軸的徑向位移的至少一個(gè)近程傳感器；該方法包括提供至少一個(gè)基準(zhǔn)值；檢測(cè)近程傳感器的輸出，該輸出取決于相應(yīng)的近程傳感器得到的實(shí)測(cè)距離；將近程傳感器的檢測(cè)到的輸出與至少一個(gè)基準(zhǔn)值作比較。另外，本公開(kāi)涉及一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的控制設(shè)備，風(fēng)力渦輪機(jī)包括轉(zhuǎn)子軸；控制設(shè)備包括至少一個(gè)近程傳感器，近程傳感器適于取決于相應(yīng)的近程傳感器得到的實(shí)測(cè)距離來(lái)產(chǎn)生輸出信號(hào)；控制設(shè)備進(jìn)一步包括控制裝置，該控制裝置適于接收近程傳感器的輸出信號(hào)，控制裝置適于使輸出信號(hào)與至少一個(gè)基準(zhǔn)值作比較。
文檔編號(hào)F03D7/02GK102312779SQ201110191458
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者D·門克 申請(qǐng)人:通用電氣公司