專利名稱：用于監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電裝置上轉(zhuǎn)子葉片的狀態(tài)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電裝置上的轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法和設(shè)備，其利用布置于至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片上的一個(gè)或多個(gè)位移傳感器對(duì)至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的固體噪音進(jìn)行測試，所述傳感器的輸出信號(hào)被無線傳遞至包括中央計(jì)算機(jī)單元和存儲(chǔ)設(shè)備在內(nèi)的評(píng)估單元，其中，利用適當(dāng)方法，從信號(hào)中確定頻譜，該頻譜與對(duì)應(yīng)于固定的受損狀態(tài)和其它特定狀態(tài)的參數(shù)化參考頻譜進(jìn)行比較，并存儲(chǔ)于評(píng)估單元中，從中確定轉(zhuǎn)子葉片的狀態(tài)。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)子葉片是風(fēng)力發(fā)電裝置中最為頻繁使用的元件之一。為了能夠使風(fēng)力發(fā)電裝置可經(jīng)濟(jì)地有效運(yùn)行，其要在經(jīng)受大離心力、風(fēng)吹、紊流、陽光輻射、大范圍溫度變化以及結(jié)冰條件下連續(xù)運(yùn)行多年。出于這個(gè)原因，對(duì)轉(zhuǎn)子葉片的空氣動(dòng)力學(xué)外殼內(nèi)的受損情況以及轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)部結(jié)構(gòu)元件的早期探測就非常重要。通過這種方法，就能夠在整個(gè)裝置受到嚴(yán)重?fù)p傷或者甚至是全面損傷之前，對(duì)多種形式的損傷，尤其是殼體裂紋、分層、皮帶和織物脫落以及碎裂，進(jìn)行矯正。
利用在風(fēng)力發(fā)電裝置不同的、頻繁使用的地點(diǎn)處所設(shè)置的傳感器或伸長計(jì)，不同的監(jiān)控系統(tǒng)利用設(shè)備來記錄轉(zhuǎn)子葉片的壓力，以建立受到過度或不均勻力后的損傷振動(dòng)或延長。例如，文獻(xiàn)WO99/57435描述了一種風(fēng)力發(fā)電裝置，其中每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片都具有三維加速計(jì)，以顯示由葉片或邊緣振動(dòng)引起的轉(zhuǎn)子葉片的空氣動(dòng)力學(xué)外殼的加速情況。通過計(jì)算機(jī)單元，還能夠從探測信號(hào)中估計(jì)出轉(zhuǎn)子葉片的自然頻率。
然而，在該設(shè)備中，只能夠確立旋轉(zhuǎn)位移過程中或在出現(xiàn)紊流情況時(shí)的過度加速壓力、轉(zhuǎn)子葉片整體上或突然受到嚴(yán)重?fù)p傷的影響、以及自然頻率所發(fā)生的嚴(yán)重改變，卻不能確定損傷類型或其所在位置。毫無疑問，有必要能夠例如在良好天氣條件下進(jìn)行預(yù)防性修復(fù)和特別是可預(yù)料修復(fù)，并且使風(fēng)力發(fā)電裝置能夠具有較好的可用性及更高的有效性。
然而，對(duì)于不可見損傷和諸如轉(zhuǎn)子葉片變脆這樣的長期變化，由于無法從根本上對(duì)其進(jìn)行修復(fù)或者甚至是無法探測到這種損傷，因此在這種情況下無法確定損傷類型尤其不利。
在根據(jù)公開文獻(xiàn)DE10065314A1所述的轉(zhuǎn)子葉片監(jiān)控中，描述了損傷類型的確定。這里，通過測試由振動(dòng)激勵(lì)而在轉(zhuǎn)子葉片中產(chǎn)生的諧振和自然頻率，并且將其與固定損傷狀態(tài)的維持參考頻譜特性進(jìn)行比較，從而確定各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的損傷情況。然而情況表明，固體噪音的微小振動(dòng)被隨機(jī)事件和干擾以這樣的方式所覆蓋，從而盡管有明確的振動(dòng)激勵(lì)，但也只能確認(rèn)明顯損傷。甚至即使按照文獻(xiàn)WO02/053910A1所述內(nèi)容對(duì)由于干擾造成的固體噪音進(jìn)行測試，從而對(duì)干擾的自然頻率進(jìn)行糾正，也無法得到對(duì)初態(tài)的可復(fù)現(xiàn)確定和評(píng)估，從而仍然無法得到轉(zhuǎn)子葉片的可糾正損傷。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提出一種用于對(duì)風(fēng)力發(fā)電裝置上的轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行連續(xù)和單獨(dú)監(jiān)控的方法和設(shè)備，以便在早期能夠辨識(shí)和評(píng)估所出現(xiàn)的局部內(nèi)部和外部損傷以及轉(zhuǎn)子葉片的受損特定狀態(tài)，進(jìn)而能夠優(yōu)選地以自動(dòng)方式對(duì)裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行影響。
本發(fā)明所述方法基于對(duì)發(fā)生物理膨脹的轉(zhuǎn)子葉片主體的自然振動(dòng)和相關(guān)諧波進(jìn)行確認(rèn)，所述自然振動(dòng)和相關(guān)諧波根據(jù)該主體的特定形狀和特定機(jī)械性能加以表征。這些自然振動(dòng)為每個(gè)主體產(chǎn)生整體典型的頻譜。如果主體由于發(fā)生內(nèi)部和/或外部損傷或改變(諸如出現(xiàn)分層或裂紋)而發(fā)生變化，則頻譜發(fā)生這樣的變化，從而產(chǎn)生形式發(fā)生改變的特定振動(dòng)形式，或是根本不產(chǎn)生特定振動(dòng)形式。通過相同的方法，如果諸如彈性模量或密度這樣的材料性能由于受到過度擠壓、老化或風(fēng)化而發(fā)生變化，則頻譜就會(huì)改變。尤其是，這種情況下典型頻率會(huì)發(fā)生改變。
通過在測試期內(nèi)進(jìn)行一系列單獨(dú)測試，從而確定轉(zhuǎn)子葉片的狀態(tài)。所述單獨(dú)測試可以通過只利用一個(gè)傳感器進(jìn)行連續(xù)測試、通過多個(gè)同步傳感器進(jìn)行測試、或是兩者結(jié)合測試而進(jìn)行。通過從各個(gè)測試中所獲得的信號(hào)來確定各個(gè)頻譜，并利用適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)和加權(quán)方法對(duì)其進(jìn)行累加。然后，累加需要每個(gè)單獨(dú)測量開始時(shí)以任意旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行觸發(fā)，雖然所述角度對(duì)于測量周期而言必須固定。
同步確定的單獨(dú)頻譜進(jìn)行累加后具有較強(qiáng)信號(hào)-噪音比率的狀態(tài)頻譜，因而就可能根據(jù)具有所需可重現(xiàn)性的狀態(tài)頻譜來確定轉(zhuǎn)子葉片的狀態(tài)。用于狀態(tài)測試的單獨(dú)測試數(shù)取決于各種確定信號(hào)-噪音比率的因素。這些因素可能與測量相關(guān)，并且取決于轉(zhuǎn)子葉片的可用參考頻譜或當(dāng)前已知狀態(tài)。
在連續(xù)運(yùn)行測量(在線測量)的情況下，一般利用運(yùn)行本身以及轉(zhuǎn)子葉片處的風(fēng)吹來進(jìn)行所需的振動(dòng)激勵(lì)。
根據(jù)本發(fā)明，固定有傳感器的元件利用該傳感器測量對(duì)其固體噪音進(jìn)行測試。然而，轉(zhuǎn)子葉片的位移和加速度能夠獨(dú)立地得以測試。在后者這種情況下，僅在超出先前設(shè)限數(shù)值的情況下才能被觀察到。對(duì)單獨(dú)轉(zhuǎn)子葉片的振動(dòng)進(jìn)行測試，還能夠通過監(jiān)控特定頻率振幅的增長以及在超出閾值時(shí)將其停止于特定狀態(tài)，從而對(duì)已知諧振和紊流進(jìn)行監(jiān)控。因此優(yōu)選地對(duì)慣性頻率的振幅和轉(zhuǎn)子葉片的沖擊頻率進(jìn)行監(jiān)控。在運(yùn)行態(tài)風(fēng)力發(fā)電裝置中，連續(xù)進(jìn)行用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片的測量，或是進(jìn)行定期反復(fù)單獨(dú)測試。然而，其還可在靜態(tài)轉(zhuǎn)子葉片上進(jìn)行(離線測量)。
如果利用多個(gè)傳感器(優(yōu)選地，對(duì)其進(jìn)行不同的排列和同步)以多維方式對(duì)轉(zhuǎn)子葉片的固體噪音進(jìn)行測量也是有利的。該實(shí)施例使評(píng)估固定振動(dòng)狀態(tài)的不同振動(dòng)方向成為可能，從而使?fàn)顟B(tài)確定更為精確。然而在這點(diǎn)上，如果應(yīng)該或者能夠進(jìn)行的測量不是以同時(shí)方式、而是以交錯(cuò)方式進(jìn)行的，則就轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)角而言，利用一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片上的多個(gè)傳感器所進(jìn)行的測量僅需要獲得所述同步。利用每一轉(zhuǎn)子葉片上的多個(gè)和/或多維傳感器，可以確定多個(gè)一維至多維頻譜。在這種情況下，在允許對(duì)不同的多維振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化說明和連接的特殊坐標(biāo)和參考系統(tǒng)中，例如通過傅立葉變換對(duì)單獨(dú)頻譜進(jìn)行確定。例如，該方法的有利實(shí)施例提供了用于適當(dāng)坐標(biāo)系統(tǒng)(優(yōu)選為球面坐標(biāo)系統(tǒng))的振動(dòng)特征。
在硬件和軟件基礎(chǔ)上，根據(jù)本發(fā)明所述的相同旋轉(zhuǎn)角能夠觸發(fā)測量周期的各個(gè)單獨(dú)測量?；谟布挠|發(fā)優(yōu)選地通過附加傳感器得以發(fā)生，該附加傳感器將最新的旋轉(zhuǎn)角信息傳遞至用于控制測量的傳感器供應(yīng)和測量值預(yù)處理單元，從而所有的單獨(dú)測量的起點(diǎn)均與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位移在時(shí)間上相連。相比較下，基于軟件的觸發(fā)僅使用較大的、且可自由選擇的測量范圍中的一部分，所述測量范圍至少包括對(duì)應(yīng)于被選的單獨(dú)測量數(shù)量的旋轉(zhuǎn)數(shù)量。因此，利用周期特定起始標(biāo)準(zhǔn)(periodicity-specific starting criteria)從一個(gè)或多個(gè)測量中的較大測量范圍中選擇每個(gè)單獨(dú)測量，從而在評(píng)估單元中對(duì)測量周期的每個(gè)單獨(dú)測量依照相同旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行觸發(fā)。然而，還有可能利用其它適當(dāng)?shù)幕谟布蚧谲浖臏y量來替代所述同步。
根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述，通過將由累加的單獨(dú)頻譜所確定的狀態(tài)頻譜和存儲(chǔ)在評(píng)估單元中的參考頻譜進(jìn)行比較，從而確定轉(zhuǎn)子葉片的狀態(tài)，所述參考頻譜為特殊轉(zhuǎn)子葉片或至少是轉(zhuǎn)子葉片類型的參數(shù)化和特征化固定損傷狀態(tài)和特定狀態(tài)。由于確定轉(zhuǎn)子葉片自然頻率的材料標(biāo)識(shí)還非常依賴于氣象學(xué)和裝置數(shù)據(jù)，因此如果利用氣象學(xué)和/或裝置特定數(shù)據(jù)而對(duì)參考頻譜進(jìn)行參數(shù)化則是非常有利的，并且出于此目的，在風(fēng)力發(fā)電裝置上布置有用于測量氣象學(xué)和/或裝置特定測量值和/或裝置特定振動(dòng)狀態(tài)的附加傳感器。在多個(gè)臨近的風(fēng)力發(fā)電裝置受到監(jiān)控的情況下，適當(dāng)配置的風(fēng)力發(fā)電裝置的氣象學(xué)測量值當(dāng)然也能用于其它裝置。
在該方法的附加實(shí)施例中，為了進(jìn)行頻譜比較，以最新方式確定參考頻譜的參數(shù)，同時(shí)利用附加測量進(jìn)行固體噪音測量，并將其傳送至評(píng)估單元。通過這種方法，可以將該比較限制具有類似最新參考參數(shù)的頻譜的比較，當(dāng)由于缺少特殊轉(zhuǎn)子葉片類型的參考頻譜而必須對(duì)狀態(tài)頻譜進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)評(píng)估或當(dāng)量估定時(shí)，這種比較就顯得尤為重要。
而且，由計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)可知，可以通過適當(dāng)?shù)哪Ｊ教綔y方法和其自動(dòng)分類而對(duì)被測狀態(tài)頻譜與參考頻譜進(jìn)行比較。由于事實(shí)上無法實(shí)現(xiàn)待比較頻譜的精確匹配，從而利用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)學(xué)方法來將被測頻率頻譜指派至參考頻譜也是非常有利的。為了進(jìn)行模式檢測，尤其是為了進(jìn)行直接頻譜對(duì)比，本發(fā)明的附加實(shí)施例提供了由頻譜分析所確定的自然頻率值和以矢量或矩陣表示的振幅。
在將干擾(例如驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的干擾)考慮為頻譜的情況下，根據(jù)從裝置傳遞至轉(zhuǎn)子葉片的干擾而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片的單獨(dú)測量頻譜，則尤其有利于確定轉(zhuǎn)子葉片的可重現(xiàn)狀態(tài)。出于這個(gè)目的，優(yōu)選地在干擾源周圍利用一個(gè)或多個(gè)一維或多維傳感器進(jìn)行固體噪音的測量，并從中確定傳遞至轉(zhuǎn)子葉片的干擾頻譜。利用這些干擾頻譜，便可利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法對(duì)轉(zhuǎn)子葉片測量的頻譜變化進(jìn)行糾正，這也就意味著其不能被指派給轉(zhuǎn)子葉片上的變化。
在建立轉(zhuǎn)子葉片上的損傷狀態(tài)時(shí)，還可以通過對(duì)優(yōu)選同步測量而得的所有三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片上的狀態(tài)頻譜的比較頻譜進(jìn)行分析，從而確定干擾信號(hào)，并且與轉(zhuǎn)子葉片的狀態(tài)變化不同，在所有三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片一致發(fā)生干擾進(jìn)入的情況下，干擾信號(hào)還能夠用于糾正，從而使所有三個(gè)狀態(tài)頻譜發(fā)生相同變化。為此，根據(jù)本發(fā)明附加實(shí)施例所述，對(duì)風(fēng)力發(fā)電裝置的所有轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行同步測量，并根據(jù)所有轉(zhuǎn)子葉片的累加頻譜差異和差比頻譜與參考頻譜之間的比較，對(duì)轉(zhuǎn)子葉片的狀態(tài)變化進(jìn)行確定。
利用不同的干擾測量連續(xù)確定一條基線，其表示系統(tǒng)對(duì)狀態(tài)頻譜的固有影響，并且利用該基線，可以以最新方式對(duì)被測狀態(tài)頻譜進(jìn)行連續(xù)糾正。
由于根據(jù)本發(fā)明所述方法，還可以在不危害裝置的情況下建立允許風(fēng)力發(fā)電裝置連續(xù)運(yùn)行特定時(shí)間的損傷狀態(tài)，從而適于將參考頻譜細(xì)分為至少兩個(gè)狀態(tài)組，且適于利用頻譜比較將轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)分派至狀態(tài)組之一。例如，該兩個(gè)主狀態(tài)組可以是“明顯”偏離和“非明顯”偏離，其中僅是明顯偏離需要即刻修理或者甚至是中斷運(yùn)行。與之相反，非明顯偏離允許繼續(xù)運(yùn)行，并且如果情況允許，則測試周期更短，或可將修復(fù)分配至下一個(gè)可能周期(例如平整周期)。而且，對(duì)于這些決定變量，例如可以根據(jù)支撐系統(tǒng)或空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)上的變化位置，或是根據(jù)不同的特定狀態(tài)、結(jié)冰或諧振而對(duì)所述偏離進(jìn)行附加細(xì)分。
一種極為重要的特定狀態(tài)為轉(zhuǎn)子葉片上的結(jié)冰，其部分是由于冰體的不均勻重量而導(dǎo)致的激增壓力，部分是由于從冰層傳遞至轉(zhuǎn)子葉片空氣動(dòng)力學(xué)外殼的張力。利用隨機(jī)發(fā)生的脈沖型外殼事件(其中有一些在聽覺頻率范圍內(nèi)被感知為裂紋聲)，便能夠建立冰體發(fā)生的膨脹以及冰層有時(shí)從轉(zhuǎn)子葉片外殼發(fā)生的局部分離。根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，由于這些外殼事件可以通過低頻范圍內(nèi)的大量諧波在轉(zhuǎn)子葉片的頻譜中得以反映，便可以得以確定累加頻譜中的諧波(尤其是累加頻譜中轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率的諧波)。利用旋轉(zhuǎn)頻率對(duì)外殼事件進(jìn)行糾正的原因在于，尤其在旋轉(zhuǎn)位移過程中，負(fù)載發(fā)生變化，因此冰體中發(fā)生相關(guān)的斷裂和沖擊，進(jìn)而獲得所建立的特征諧波模式。
為了對(duì)被確定轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)做出直接反應(yīng)，本方法所述的具有固定狀態(tài)轉(zhuǎn)子葉片的附加有利實(shí)施例提供了生成狀態(tài)信息，并將其傳遞至風(fēng)力發(fā)電裝置的裝置控制系統(tǒng)，以及對(duì)風(fēng)力發(fā)電裝置的運(yùn)行施加影響，根據(jù)該設(shè)備有利實(shí)施例所述，發(fā)生在評(píng)估單元中、以對(duì)轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行監(jiān)控的上述設(shè)備包括優(yōu)選具有二進(jìn)位輸出模塊的輸出單元。狀態(tài)信息優(yōu)選為防內(nèi)部和外部干擾的二進(jìn)位冗余狀態(tài)信號(hào)形式，其能夠傳遞至裝置控制系統(tǒng)，以在確定相應(yīng)的損傷狀態(tài)后，能夠?qū)⒂绊懼苯邮┘釉陲L(fēng)力發(fā)電裝置上。根據(jù)被確定的損傷狀態(tài)或特定狀態(tài)，例如以調(diào)整俯仰角或關(guān)閉系統(tǒng)以及在除冰(the end of ice build-up)后開啟裝置的形式施加影響。
除了所述的利用連續(xù)運(yùn)行中的振動(dòng)激勵(lì)進(jìn)行狀態(tài)確定外，利用振動(dòng)激勵(lì)器進(jìn)行主動(dòng)激勵(lì)也是有利的。尤其在離線測量時(shí)需要考慮這種方法，而且在線測量也可以使用，例如為了對(duì)根據(jù)在先測量可知的自然頻率進(jìn)行檢查。利用適當(dāng)安置在轉(zhuǎn)子葉片上或轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)部元件上的至少一個(gè)一維或多維振動(dòng)激勵(lì)器(致動(dòng)器)，對(duì)用于離線測量的各個(gè)元件進(jìn)行致動(dòng)激勵(lì)。該致動(dòng)器優(yōu)選為具有功率放大器的“振蕩器”，其通過穿越相關(guān)頻率(掃描模式)而在該頻率范圍內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行激勵(lì)。有利地，利用中央計(jì)算機(jī)單元對(duì)振動(dòng)激勵(lì)進(jìn)行控制。為了避免消除轉(zhuǎn)子葉片的微小振動(dòng)，以及為了避免干擾重疊或是為了對(duì)組裝狀態(tài)進(jìn)行激勵(lì)，在對(duì)單獨(dú)轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行單獨(dú)測量時(shí)，對(duì)后者進(jìn)行適當(dāng)夾持或安裝。這樣的單獨(dú)測量在生產(chǎn)過程之后進(jìn)行，以進(jìn)行質(zhì)量檢查，并獲得轉(zhuǎn)子葉片的參考頻譜特性，另外還用于在運(yùn)輸后或在不同組裝階段中對(duì)風(fēng)力發(fā)電裝置進(jìn)行檢查。
在頻譜庫不包括特定轉(zhuǎn)子葉片類型的參考頻譜的情況下，或者在出于其它原因而無法召集所持有的參考頻譜以進(jìn)行比較的情況下，還可以根據(jù)相關(guān)轉(zhuǎn)子葉片的在先固體噪音測量的統(tǒng)計(jì)學(xué)評(píng)估和等值估計(jì)頻譜，從而確定參考頻譜。對(duì)這樣獲得的狀態(tài)頻譜進(jìn)行頻譜分析，并且在頻譜為適當(dāng)基波和諧波的情況下，獲得其所含有的自然頻率及振幅。然后其例如以矢量或矩陣進(jìn)行表征。在開始配置轉(zhuǎn)子葉片時(shí)所獲得的這些頻譜一同被布置在中央計(jì)算機(jī)單元內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的附加實(shí)施例所述，利用無線電傳輸對(duì)傳感器的再處理和預(yù)處理測量信號(hào)進(jìn)行傳輸。通過這種方法，風(fēng)力發(fā)電裝置的操作員可以對(duì)評(píng)估單元的空間布置、可達(dá)性、與再處理系統(tǒng)的連接或其他標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行多種選擇。根據(jù)該設(shè)備的特定實(shí)施例所述，由于中央評(píng)估單元對(duì)多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置進(jìn)行監(jiān)控，并且所用的無線電傳輸類型也取決于通訊方(也就是評(píng)估單元和傳感器供應(yīng)和測量值預(yù)處理單元)之間的距離，因此，可以將評(píng)估單元或其至少一部分例如安裝在艙室中，安裝在塔的基座中，或是使其與風(fēng)力發(fā)電裝置物理分隔。必須注意的是，例如在諧振監(jiān)控或核查冰體增大的情況下，其部分與臨界時(shí)間處理數(shù)據(jù)(time-critical process data)相關(guān)。
根據(jù)一種尤其有利于進(jìn)行監(jiān)控過程的設(shè)備所述，轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)部或外部的傳感器牢固固定至空氣動(dòng)力學(xué)外殼表面和/或轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部元件。由于是在從被累加單獨(dú)頻率所得的自然頻率的基礎(chǔ)上進(jìn)行監(jiān)控，因此就可以對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)外殼以及任何內(nèi)部承載外殼支撐元件或其它結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)轉(zhuǎn)子葉片的負(fù)載情況，可以為此特別在支撐框架和外殼的重要地點(diǎn)處將其與傳感器表面牢固相連而進(jìn)行安裝。因而該設(shè)備的附加實(shí)施例在轉(zhuǎn)子葉片的面向轉(zhuǎn)子葉片基座的下部三分之一處，提供了至少一個(gè)固定至轉(zhuǎn)子葉片空氣動(dòng)力學(xué)外殼表面的傳感器。
可以以幾乎無阻尼且抗連續(xù)負(fù)載的方式利用多種適于將振動(dòng)傳遞至傳感器的方法進(jìn)行固定。例如，本發(fā)明所述設(shè)備的可能實(shí)施例提供有附件，用于在不同振動(dòng)相關(guān)點(diǎn)處將傳感器保持布置在轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部和/外部。這些附件能夠在轉(zhuǎn)子葉片的組裝過程中被很容易的固定，而后傳感器能夠根據(jù)各個(gè)操作者的需要和附加測量技術(shù)單獨(dú)安裝，并且在適當(dāng)情況下還能夠由操作者自己進(jìn)行安裝。此外，還可以對(duì)各個(gè)傳感器進(jìn)行稍后的更換和翻新。
而且，如果傳感器為加速計(jì)則尤為有利，這是由于這些傳感器主要用于進(jìn)行振動(dòng)測量，這就意味著有一系列用于滿足各種需求情況的實(shí)施例。然而，當(dāng)然也可以使用其它適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳌?br> 例如，如果使用一維傳感器，且其位移方向主要地垂直對(duì)齊于固定有傳感器的表面，則這種情況是非常有利的。在傳感器的這種布置和定位情況下，測量外殼固體噪音的橫波，其具有供后續(xù)固體噪音分析使用的最大信息含量，這意味著，就風(fēng)力發(fā)電裝置運(yùn)行過程中的評(píng)估需要和成本而言，一維測量構(gòu)成了有利的處理方法。
當(dāng)然，為了能夠?qū)D(zhuǎn)子葉片上存在的微小損傷進(jìn)行定位，可以并排使用例如可以具有其它位移方向排列方式的二維或多維傳感器，或者不使用這種以垂直于表面方式排列的單獨(dú)傳感器。
在使用多個(gè)傳感器時(shí)，無論是一維還是多維，優(yōu)選對(duì)以上述狀態(tài)確定方式利用傳感器所進(jìn)行的測量進(jìn)行同步，例如利用適于旋轉(zhuǎn)角測量的附加觸發(fā)傳感器。通過這種方法，就有可能對(duì)固定振動(dòng)狀態(tài)的不同振動(dòng)方向進(jìn)行估值。
如果利用附加傳感器直接確定轉(zhuǎn)子葉片的數(shù)據(jù)和參數(shù)，則也是有利的。例如，可以對(duì)周圍溫度和轉(zhuǎn)子葉片溫度加以區(qū)別，并且如果適當(dāng)，可以對(duì)轉(zhuǎn)子葉片的前部溫度和轉(zhuǎn)子葉片的后部溫度加以區(qū)別，從而能夠以有利方式獨(dú)立于利用轉(zhuǎn)子葉片上的一個(gè)或多個(gè)傳感器所得的氣象學(xué)模型測量而進(jìn)行轉(zhuǎn)子葉片的溫度測量。利用俯仰控制裝置，有利于通過固定至轉(zhuǎn)子葉片的位置傳感器對(duì)俯仰角(pitch angle)進(jìn)行實(shí)際測量。
在監(jiān)控設(shè)備的附加實(shí)施例中，優(yōu)選地能夠進(jìn)行快速、選擇性存取的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)在作為頻譜庫的評(píng)估單元中，其具有無損和固定損傷狀態(tài)以及特定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子葉片參考頻譜。這些參考頻譜用于表征被監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片，并根據(jù)被測頻譜而具有某一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而且對(duì)上述適當(dāng)?shù)臍庀髮W(xué)和機(jī)械特定測量值進(jìn)行參數(shù)化，然后順次根據(jù)損傷狀態(tài)和特定狀態(tài)進(jìn)行布置。例如轉(zhuǎn)子葉片上形成冰塊是尤其明顯的特定狀態(tài)。根據(jù)能夠以更新方式供應(yīng)至正在進(jìn)行的監(jiān)控或進(jìn)行存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，例如關(guān)于軸的傾角(俯仰角)、轉(zhuǎn)子葉片的老化、充電、附加的產(chǎn)出相關(guān)差異(additional production-related difference)或類似的相關(guān)物理參數(shù)，也可以對(duì)參數(shù)頻譜進(jìn)行參數(shù)化。通過對(duì)現(xiàn)場的未損和受損轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行離線測量，并且/或通過等值估計(jì)，這些參數(shù)頻譜通過測量例如出現(xiàn)損傷狀態(tài)的風(fēng)力發(fā)電裝置而得以確定。
尤其是對(duì)于正在進(jìn)行的頻譜庫更新而言，例如根據(jù)連續(xù)獲得的測量值，為了進(jìn)行全面數(shù)據(jù)備份或?qū)餐O(jiān)控的風(fēng)力發(fā)電裝置之間以及裝置和操作者之間進(jìn)行信息交換，評(píng)估單元連結(jié)至分散的遠(yuǎn)程組織備份服務(wù)器是有利的。存儲(chǔ)在備份服務(wù)器中的項(xiàng)目包括風(fēng)力發(fā)電裝置的操作者和操作管理人員的通信數(shù)據(jù)。如果出現(xiàn)情況，備份服務(wù)器也能夠?qū)⑿畔鬟f給這組人。


所述過程和設(shè)備利用具有三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力發(fā)電裝置的執(zhí)行實(shí)施例中進(jìn)行解釋。在附圖中，圖1示出風(fēng)力發(fā)電裝置的全景圖；圖2示出轉(zhuǎn)子葉片的示意圖；圖3示出轉(zhuǎn)子葉片的截面示意圖；以及圖4示出本發(fā)明所述設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出具有三片固定至輪軸2的轉(zhuǎn)子葉片1的風(fēng)力發(fā)電裝置的全景圖。順次地，該輪軸2導(dǎo)入水平安裝軸內(nèi)。該軸端止于圍繞垂直軸且以旋轉(zhuǎn)方式布置于塔4頂端處的艙室3內(nèi)，在此對(duì)該艙室3的機(jī)構(gòu)工藝不作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
在所示執(zhí)行實(shí)施例中，如圖2所示，在轉(zhuǎn)子葉片的面向轉(zhuǎn)子基座16的下部三分之一處，一維加速計(jì)5固定至轉(zhuǎn)子葉片1的大自由空氣動(dòng)力學(xué)外殼6的內(nèi)表面上。通過將傳感器5擰入永久性附著于外殼6的制動(dòng)板7中，從而使該傳感器5牢固連接至轉(zhuǎn)子葉片1的空氣動(dòng)力學(xué)外殼6。該傳感器5通過轉(zhuǎn)子葉片1內(nèi)的電纜10連接至位于輪軸2內(nèi)的傳感器供應(yīng)和測量值預(yù)處理單元11。在該執(zhí)行實(shí)施例中，電纜10以及傳感器5通過利用保護(hù)性外套以保護(hù)免受物理損傷，并利用屏蔽物以保護(hù)其免受例如可能從避雷裝置系統(tǒng)中發(fā)射出的電場的影響。該風(fēng)力發(fā)電裝置的另兩個(gè)轉(zhuǎn)子葉片中的每個(gè)都安裝有附加的加速計(jì)，其均通過附加電纜連接至傳感器供應(yīng)和測量值預(yù)處理單元11。
傳感器供應(yīng)和測量值預(yù)處理單元11通過無線傳輸(也就是通過無線電傳輸)連接至評(píng)估單元12(在此對(duì)其不作進(jìn)一步詳細(xì)說明)，該傳感器供應(yīng)和測量值預(yù)處理單元11位于艙室3中或位于塔4的基座中，并且通常通過接口15連接至其它計(jì)算機(jī)26。該設(shè)備還包括位于艙室3內(nèi)、塔4內(nèi)或適于記錄該數(shù)據(jù)的其它位置內(nèi)的運(yùn)行數(shù)據(jù)模塊18和氣象學(xué)模塊17(對(duì)其也不作進(jìn)一步的詳細(xì)說明)。
如圖3所示，空氣動(dòng)力學(xué)外殼6由內(nèi)部承載元件9進(jìn)行支撐。加速計(jì)5以這樣的方式通過制動(dòng)板7固定至空氣動(dòng)力學(xué)外殼6的內(nèi)表面，從而傳感器5的加速方向排列為垂直于制動(dòng)板7以及空氣動(dòng)力學(xué)外殼6的曲面法線。
下面對(duì)運(yùn)行中的風(fēng)力發(fā)電裝置上的轉(zhuǎn)子葉片1的狀態(tài)測試(在線測試)進(jìn)行說明。對(duì)測試信號(hào)的評(píng)估、與參考頻譜的比較以及對(duì)轉(zhuǎn)子葉片1的狀態(tài)估定與之并沒有可比性，并且與非工作態(tài)裝置的測量或單獨(dú)未組裝轉(zhuǎn)子葉片裝置的測量也沒有可比性。
在進(jìn)行在線測試時(shí)，一般要利用運(yùn)轉(zhuǎn)本身和轉(zhuǎn)子葉片處的風(fēng)吹進(jìn)行必要的振動(dòng)激勵(lì)。在這種連續(xù)振動(dòng)激勵(lì)的作用下，附在轉(zhuǎn)子葉片1的空氣動(dòng)力學(xué)外殼6中的傳感器5提供作為特定時(shí)間振幅信號(hào)(time-specific amplitude signals)的電模擬信號(hào)，該信號(hào)通過電纜10導(dǎo)引至輪軸2中的傳感器供應(yīng)和測量值預(yù)處理單元11。
在同時(shí)用作傳感器供應(yīng)的傳感器供應(yīng)和測量值預(yù)處理單元11中，進(jìn)行信號(hào)的數(shù)字化、將無線電傳送至具有中央計(jì)算機(jī)單元13的評(píng)估單元12(圖4)、以及進(jìn)行測試控制，以確保能夠以獨(dú)立于傳感器供應(yīng)和測量值預(yù)處理單元11以及中央計(jì)算機(jī)單元13之間的無線電傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行可靠控制。為了進(jìn)行狀態(tài)測試，連續(xù)記錄多個(gè)(例如20個(gè))單獨(dú)測試，并將其送至評(píng)估單元12。在測量開始時(shí)，利用傳感器供應(yīng)和測量值預(yù)處理單元11以任意旋轉(zhuǎn)角度14對(duì)每個(gè)單獨(dú)的測試進(jìn)行觸發(fā)，盡管在測試期間必須固定所述角度。在執(zhí)行實(shí)施例中，利用附加的傳感器(在此不作進(jìn)一步的詳述)執(zhí)行觸發(fā)，并將用于時(shí)間相關(guān)控制(time-related control)的旋轉(zhuǎn)角度信息傳遞至傳感器供應(yīng)和測量值預(yù)處理單元11。
在中央計(jì)算機(jī)單元13中，根據(jù)對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片1所進(jìn)行的單獨(dú)測試所記錄的時(shí)間信號(hào)，利用傅立葉變換獲得一維頻譜。利用已知標(biāo)準(zhǔn)和施加至單獨(dú)頻譜的計(jì)權(quán)方法，對(duì)作為傅立葉變換重現(xiàn)物的單獨(dú)頻譜進(jìn)行連續(xù)累積。
在對(duì)轉(zhuǎn)子葉片1的固體噪音(structure-borne noise)進(jìn)行測試的同時(shí)，根據(jù)一個(gè)或優(yōu)選為多個(gè)的多維傳感器5，對(duì)從風(fēng)力發(fā)電裝置的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞至轉(zhuǎn)子葉片1的固體噪音以可比方式進(jìn)行確定和評(píng)估。利用這些干擾頻譜對(duì)測試于轉(zhuǎn)子葉片1上的頻譜變化進(jìn)行校正。
對(duì)如此獲得的狀態(tài)頻譜(state spectrum)進(jìn)行頻譜分析，并獲得包含于該頻譜(如果是適當(dāng)?shù)幕ê椭C波)中的自然頻率的數(shù)值及其振幅。然后將其以例如矢量或矩陣進(jìn)行再現(xiàn)。
而且，在系統(tǒng)自身對(duì)轉(zhuǎn)子葉片1進(jìn)行狀態(tài)測試的過程中，諸如轉(zhuǎn)子葉片1的溫度、風(fēng)力發(fā)電裝置的功率輸出、亦或是風(fēng)速和各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片1的運(yùn)行期這樣的最新測量值從氣象學(xué)模塊17和運(yùn)行數(shù)據(jù)模塊18傳遞至中央處理單元13。
在作為評(píng)估單元12一部分的頻譜庫19中，轉(zhuǎn)子葉片特定類型參考頻譜被設(shè)置在優(yōu)選確保能夠進(jìn)行快速選擇性訪問的數(shù)據(jù)庫中，其中所述轉(zhuǎn)子葉片特定類型參考頻譜具有類似于被測頻譜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(在執(zhí)行實(shí)施例中為矢量或矩陣)，并對(duì)上述可用測試值進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，之后順次地根據(jù)損傷狀態(tài)和特定狀態(tài)進(jìn)行排列。通過在發(fā)生損傷狀態(tài)的風(fēng)力發(fā)電裝置上進(jìn)行測試，并通過在現(xiàn)場的未損和受損轉(zhuǎn)子葉片1上進(jìn)行離線測試和/或進(jìn)行等價(jià)評(píng)估，從而確定這些參考頻譜。
利用合適的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，例如利用固定置信區(qū)間和其它統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)(諸如決定系數(shù))，根據(jù)氣象學(xué)模塊17和運(yùn)行數(shù)據(jù)模塊18所提供的技術(shù)和物理參數(shù)以及其它已知技術(shù)和物理參數(shù)，對(duì)每個(gè)半連續(xù)基在線情況下測得的狀態(tài)頻譜進(jìn)行分類，并與包含在具有相同參數(shù)化的數(shù)據(jù)庫中的參考頻譜進(jìn)行比較，從而設(shè)立各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片1的當(dāng)前狀態(tài)(正常狀態(tài)21或受損狀態(tài)或特定狀態(tài)20)。如果設(shè)立受損狀態(tài)或特定狀態(tài)20，便能夠確定附加的低級(jí)別狀態(tài)，例如轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)相對(duì)于正常狀態(tài)所發(fā)生的明顯偏離22和非明顯偏離23。根據(jù)頻譜庫19的參數(shù)化，而對(duì)考慮附加偏離24的受損狀態(tài)和特定狀態(tài)進(jìn)行這種或其它細(xì)分。特別是出于安全原因，將不可分配的狀態(tài)頻譜歸類為“有缺陷”，并且在適當(dāng)情況下能夠由專家進(jìn)行解釋。
每個(gè)確定狀態(tài)21至24被傳遞至運(yùn)行決定模塊25，并產(chǎn)生相應(yīng)的狀態(tài)信息。該狀態(tài)信息順次傳遞至輸入和輸出單元27，該輸入和輸出單元27為評(píng)估單元12的一部分，并且例如包括二進(jìn)位輸出模塊，通過該二進(jìn)位輸出模塊，狀態(tài)信息能夠以冗余地、外部固有地安全方式傳送至裝置控制系統(tǒng)28。并且通過輸入和輸出單元27或是通過備用服務(wù)器26對(duì)測得數(shù)據(jù)以及所存儲(chǔ)的特定事件數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化，受權(quán)用戶能夠通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器實(shí)現(xiàn)該可視化。
在特定固定時(shí)期內(nèi)，以及當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，通過適當(dāng)接口15進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將連續(xù)獲得的中央計(jì)算機(jī)單元13的測試周期數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在獨(dú)立于中央計(jì)算機(jī)單元13的備用服務(wù)器26中，并順次地合并于數(shù)據(jù)備份中。
附圖標(biāo)記表1.轉(zhuǎn)子葉片2.輪軸3.艙室4.塔5.傳感器，加速計(jì)6.空氣動(dòng)力學(xué)外殼7.制動(dòng)板，附件8.位移方向9.承載元件10.電纜11.傳感器供應(yīng)和測量值預(yù)處理單元12.評(píng)估單元13.中央計(jì)算機(jī)單元14.旋轉(zhuǎn)角15.接口16.轉(zhuǎn)子葉片基座17.氣象學(xué)模塊18.運(yùn)行數(shù)據(jù)模塊19.頻譜庫20.受損狀態(tài)或特定狀態(tài)的設(shè)立21.正常狀態(tài)的設(shè)立22.明顯偏離23.非明顯偏離24.其它偏離25.運(yùn)行決定模塊26.其它計(jì)算機(jī)，備用服務(wù)器27.輸入和輸出單元27.裝置控制系統(tǒng)
權(quán)利要求
1.一種利用固定在轉(zhuǎn)子葉片上的至少一個(gè)傳感器對(duì)至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的固體噪音進(jìn)行測量、從而對(duì)風(fēng)力發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的方法，其中傳感器連接至某一單元，該單元用于將所述傳感器的輸出信號(hào)無線傳遞至包括中央計(jì)算機(jī)單元和存儲(chǔ)設(shè)備在內(nèi)的評(píng)估單元，傳感器的輸出信號(hào)被無線傳遞至評(píng)估單元，利用適當(dāng)方法，根據(jù)該信號(hào)確定頻譜，該頻譜與對(duì)應(yīng)于固定的受損狀態(tài)和其它特定狀態(tài)的參數(shù)化參考頻譜進(jìn)行比較，并存儲(chǔ)于評(píng)估單元中，從中確定轉(zhuǎn)子葉片的狀態(tài)，其特征在于，利用一系列彼此不間斷進(jìn)行的單獨(dú)測量(測量周期)對(duì)固體噪音進(jìn)行測量，在每個(gè)所述單獨(dú)測量開始時(shí)，其均以根據(jù)同樣的轉(zhuǎn)子葉片(1)相對(duì)于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角(14)而進(jìn)行觸發(fā)，并且在與參考頻譜進(jìn)行對(duì)比前，對(duì)每個(gè)單獨(dú)測量的所有被確定頻譜進(jìn)行累加。
2.如權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，利用多個(gè)傳感器(5)以多維方式對(duì)轉(zhuǎn)子葉片(1)的固體噪音進(jìn)行測量，其中對(duì)所述多個(gè)傳感器(5)優(yōu)選進(jìn)行不同排列和同步化。
3.如權(quán)利要求2所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，在適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系統(tǒng)中進(jìn)行振動(dòng)的特征化，優(yōu)選為球面坐標(biāo)系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，利用附加傳感器(5)，根據(jù)同一旋轉(zhuǎn)角(14)對(duì)測量周期的各個(gè)單獨(dú)測量進(jìn)行觸發(fā)，所述附加傳感器將最新的旋轉(zhuǎn)角信息傳遞至用于控制測量的傳感器供應(yīng)和測量值預(yù)處理單元。
5.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，利用周期特定起始標(biāo)準(zhǔn)從一個(gè)或多個(gè)測量中的較大測量范圍中選擇每個(gè)單獨(dú)測量，從而在評(píng)估單元(12)中對(duì)測量周期的每個(gè)單獨(dú)測量依照基于軟件的相同旋轉(zhuǎn)角(14)進(jìn)行觸發(fā)。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，利用氣象學(xué)和/或裝置特定數(shù)據(jù)對(duì)參考頻譜進(jìn)行參數(shù)化。
7.如權(quán)利要求6所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，以最新方式確定參考頻譜的參數(shù)，同時(shí)利用附加測量進(jìn)行固體噪音測量，并將其傳送至評(píng)估單元(12)。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，優(yōu)選地在干擾源周圍利用一個(gè)或多個(gè)一維或多維傳感器(5)進(jìn)行固體噪音的測量，由此根據(jù)從裝置傳遞至轉(zhuǎn)子葉片(1)的干擾而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片(1)的單獨(dú)測量頻譜，并從中確定干擾的頻譜。
9.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，優(yōu)選地對(duì)風(fēng)力發(fā)電裝置的所有轉(zhuǎn)子葉片(1)進(jìn)行同步測量，以根據(jù)所有轉(zhuǎn)子葉片(1)的累加頻譜差異和差比頻譜與參考頻譜之間的比較對(duì)轉(zhuǎn)子葉片(1)的狀態(tài)變化進(jìn)行確定。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，參考頻譜細(xì)分為至少兩個(gè)狀態(tài)組，且利用頻譜比較將轉(zhuǎn)子葉片(1)的狀態(tài)分派至狀態(tài)組之一。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，確定累加頻譜中的諧波。
12.如權(quán)利要求11所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，確定累加頻譜中轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)頻率的諧波。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，利用轉(zhuǎn)子葉片(1)的規(guī)定狀態(tài)，在評(píng)估單元(12)中產(chǎn)生狀態(tài)信息，并傳遞至風(fēng)力發(fā)電裝置的裝置控制系統(tǒng)(28)，并對(duì)風(fēng)力發(fā)電裝置的運(yùn)行施加影響。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，利用振動(dòng)激勵(lì)器對(duì)轉(zhuǎn)子葉片(1)進(jìn)行積極地激勵(lì)。
15.如權(quán)利要求14所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，振動(dòng)激勵(lì)器連續(xù)穿過相關(guān)頻率范圍(掃描模式)，以進(jìn)行激勵(lì)。
16.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，利用適當(dāng)?shù)哪Ｊ教綔y方法將測得的頻譜與參考頻譜作比較。
17.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，利用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)學(xué)方法將測得的頻譜指派至參考頻譜。
18.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，對(duì)測得的頻譜進(jìn)行頻譜分析，并以矢量或矩陣表征所確定的自然頻率值及其振幅。
19.如權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，根據(jù)相關(guān)轉(zhuǎn)子葉片(1)的在先固體噪音測量的統(tǒng)計(jì)學(xué)評(píng)估和等值估計(jì)頻率，從而確定參考頻譜。
20.如權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的方法，其特征在于，利用無線電傳輸對(duì)傳感器(5)的再處理和預(yù)處理測量信號(hào)進(jìn)行傳輸。
21.如權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)子葉片(1)內(nèi)部或外部的傳感器(5)牢固固定至空氣動(dòng)力學(xué)外殼(6)和/或轉(zhuǎn)子葉片的內(nèi)部元件(1)的表面。
22.如權(quán)利要求21所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，傳感器(5)為加速計(jì)。
23.如權(quán)利要求21或22所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，布置有至少一個(gè)一維傳感器(5)。
24.如權(quán)利要求21或22所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，布置有至少一個(gè)多維傳感器(5)。
25.如權(quán)利要求21-24中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，傳感器(5)的位移方向主要地垂直對(duì)齊于固定有傳感器(5)的表面。
26.如權(quán)利要求21-25中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，在轉(zhuǎn)子葉片(1)的面向轉(zhuǎn)子葉片基座(16)的下部三分之一處，傳感器(5)固定至轉(zhuǎn)子葉片(1)的空氣動(dòng)力學(xué)外殼表面(6)。
27.如權(quán)利要求21-26中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，傳感器(5)固定至轉(zhuǎn)子葉片(1)內(nèi)的負(fù)載元件(9)。
28.如權(quán)利要求21-27中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，附加傳感器(5)布置在轉(zhuǎn)子上，用于適于測量旋轉(zhuǎn)角的觸發(fā)傳感器。
29.如權(quán)利要求21-28中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，用于測量轉(zhuǎn)子葉片溫度的溫度傳感器固定至轉(zhuǎn)子葉片(1)。
30.如權(quán)利要求21-29中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，用于測量俯仰角的位置傳感器固定至轉(zhuǎn)子葉片(1)。
31.如權(quán)利要求21-28中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，優(yōu)選地能夠進(jìn)行快速、選擇性存取的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)在作為頻譜庫(19)的評(píng)估單元(12)中，其具有無損和固定損傷狀態(tài)以及特定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子葉片(1)的參考頻譜。
32.如權(quán)利要求21-29中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，評(píng)估單元(12)連接至分散的遠(yuǎn)程組織備份服務(wù)器(26)。
33.如權(quán)利要求21-30中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，評(píng)估單元(12)包括優(yōu)選地具有二進(jìn)位輸出模塊的輸出單元(27)，所述輸出模塊優(yōu)選地具有外部固有安全性，且優(yōu)選輸出冗余信號(hào)。
34.如權(quán)利要求21-31中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，多個(gè)風(fēng)力發(fā)電裝置的輸出信號(hào)傳遞至聯(lián)合評(píng)估單元(12)并被評(píng)估。
35.如權(quán)利要求21-32中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，在風(fēng)力發(fā)電裝置上布置有附加傳感器，用于測量氣象學(xué)和/或裝置特定測量值和/或裝置特定振動(dòng)狀態(tài)。
36.如權(quán)利要求21-33中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，保持傳感器(5)的附件(7)在不同振動(dòng)相關(guān)點(diǎn)處布置在轉(zhuǎn)子葉片(1)的內(nèi)部和/或外部。
37.如權(quán)利要求21-34中任一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，在空氣動(dòng)力學(xué)外殼(6)上或轉(zhuǎn)子葉片(1)的內(nèi)部元件上布置有至少一個(gè)一維或多維振動(dòng)觸發(fā)器(致動(dòng)器)。
38.如權(quán)利要求35所述的用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片狀態(tài)的裝置，其特征在于，致動(dòng)器為具有功率放大器的振蕩器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)風(fēng)力發(fā)電裝置上的轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行監(jiān)控的方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，利用布置在轉(zhuǎn)子葉片上的至少一個(gè)位移傳感器對(duì)固體噪音進(jìn)行測量，利用適當(dāng)?shù)姆椒ㄍㄟ^所述傳感器的輸出信號(hào)確定評(píng)估單元中的頻譜，將該頻譜與對(duì)應(yīng)于受損固定狀態(tài)和其它特定狀態(tài)的參考頻譜進(jìn)行比較，并將其存儲(chǔ)于評(píng)估單元中，從中確定轉(zhuǎn)子葉片的狀態(tài)。本發(fā)明目的在于提供一種方法和設(shè)備，其能夠?qū)D(zhuǎn)子葉片現(xiàn)有的局部內(nèi)外損傷和其它特定損傷狀態(tài)進(jìn)行快速識(shí)別和評(píng)估，從而能以自動(dòng)方式考慮其對(duì)裝置運(yùn)行的影響。然后，利用一系列彼此不間斷進(jìn)行的單獨(dú)測量對(duì)固體噪音進(jìn)行測量，在每個(gè)所述單獨(dú)測量開始時(shí)，其均以根據(jù)同樣的轉(zhuǎn)子葉片相對(duì)于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角而進(jìn)行觸發(fā)，并且在與參考頻譜進(jìn)行對(duì)比前，對(duì)每個(gè)單獨(dú)測量的所有被確定頻譜進(jìn)行累加。
文檔編號(hào)G01M99/00GK101023266SQ200580025598
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2005年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者彼得·沃爾克默 申請(qǐng)人:易格斯創(chuàng)新技術(shù)系統(tǒng)有限公司