CN104919383A - 风力涡轮机中部件的经调整的操作时间 - Google Patents

风力涡轮机中部件的经调整的操作时间 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种确定旋转***中部件的经调整的操作时间的方法，所述方法包括以下步骤：在所述旋转***的操作过程中，测量部件操作特性的值达预定时间段；确定所述预定时间段的所述操作特性的所述测量值的平均；确定所述平均和所述操作特性的最大值的比率；以及将经调整的操作时间确定为所述比率和所述预定时间段的乘积。本发明还涉及一种执行上述方法的***。

Description

风力涡轮机中部件的经调整的操作时间
技术领域
本发明涉及一种大型旋转***。特别地，本发明涉及一种确定大型旋转***中部件的操作时间的方法及***。
背景技术
连接到主轴带有叶片的大型旋转***已经使用了很长时间。大型旋转***的技术领域的示例是水平轴风力涡轮机的领域。此外，已知的是在操作过程中控制叶片的桨距(纵向旋转状态)，以便优化旋转***的操作效率。
对于给定的风力条件，控制桨距可以用来控制风力涡轮机的负荷和转速。反过来，风力涡轮机的负荷和转速决定了风力涡轮机中部件比如轴、轴承、齿轮箱和发电机的磨损的量。
为了提高例如风力涡轮机的可用性/运行时间和寿命，可以监测各个***和轴承相关参数，例如比如旋转速度、振动、润滑剂压力、润滑剂质量、润滑剂温度和轴承负荷。
虽然在本领域中目前所描述的监测有助于在出现故障之前对它们进行预测和定期维修，且从而可以提高风力涡轮机和其它类似旋转***的可用性，但仍可能存在未被及时检测到的故障模式。
发明内容
鉴于例如风力涡轮机的上述期望的性质，本发明的目的是提供一种通过确定旋转***中部件的经调整的操作时间来监测部件的改进方法。
根据本发明的第一方面，因此提供了一种确定旋转***中部件的经调整的操作时间的方法，所述方法包括以下步骤：在所述旋转***的操作过程中，测量部件的操作特性的值达预定时间段；确定所述预定时间段的所述操作特性的所述测量值的平均；确定所述平均和所述操作特性的最大值的比率；以及将经调整的操作时间确定为所述比率和所述预定时间段的乘积。
本发明基于的认识在于，有利的是确定旋转***中部件的经调整的操作时间，以便更准确地确定是否需要维护或更换部件。此外，经调整的工作时间(其不同于实际操作时间)可能有助于确定为什么不同***中部件的使用寿命是不同的，即使实际操作时间看起来相同。基于影响部件使用寿命的操作特性来确定经调整的操作时间。由此，经调整的操作时间不仅考虑到操作时间，而且还考虑到部件以及***作为整体的特定操作条件。操作特性的最大值(其可被认为是容限)通常可以是基于仿真、建模或经验数据的预定值。因此，经调整的操作时间基于就特定特性与部件容限有关的部件实际操作条件。作为示例，如果操作特性的值被确定为具有一小时操作时间的其最大值的50％的平均，则经调整的操作时间为0.5小时。
根据本发明的一实施例，所述方法还可以包括以下步骤：在所述旋转***的操作过程中，测量部件第二操作特性的值达所述预定时间段；确定所述预定时间段的所述第二操作特性的所述测量值的第二平均；将第二比率确定为所述第二平均和所述第二操作特性的最大值的比率；以及将经调整的操作时间确定为所述第一比率、所述第二比率和所述预定时间段的乘积。通过同时测量多个操作特性，并且通过基于部件每个循环的多个操作特性来确定经调整的操作时间，经调整的操作时间会更准确地反映该部件在“现实”操作条件下的实际使用寿命。
在本发明的一实施例中，所述方法还可以包括的步骤是通过将所确定的经调整的操作时间添加到之前确定的经调整的操作时间来确定所述部件的累计的经调整的操作时间。
根据本发明的各个实施例，所述操作特性可以是部件的旋转速度、机械负荷或振动。存在影响大型旋转***部件磨损的若干操作特性，其中上述操作特性更为重要。使用风力涡轮机中的主轴承作为示例，主轴的旋转速度、主轴承上的负荷以及***中的整体振动影响轴承的使用寿命。因此，重要的是能够尽可能精确地确定轴承的操作条件，并且能够预测轴承何时接近使用寿命的终点。由此，轴承可以在失效前被更换，从而可以避免昂贵费时的修理。同样，可以通过避免仅基于实际操作时间而过早更换部件来实现成本的降低。相关部件的其它示例包括轴、转子叶片、齿轮箱和发电机。
在本发明的一实施例中，部件操作特性的所述值可以在所述旋转***的操作过程中被连续地测量。可替代地，可以在预定时间间隔测量或采样特性的值。
根据本发明的第二方面，提供了一种确定旋转***中部件的经调整的操作时间的装置，所述***包括：传感器，其配置成检测部件操作特性的值；和控制单元，其连接到所述传感器并且配置成：在所述旋转***的操作过程中，从所述传感器获取部件所述操作特性的值达预定时间段；确定所述预定时间段的所述操作特性的所述获取值的平均；确定所述平均和所述操作特性的最大值的比率；以及将经调整的操作时间确定为所述比率和所述预定时间段的乘积。
在本发明的一实施例中，所述传感器可以是用于检测所述部件的旋转速度、机械负荷或振动的传感器。例如，加速度计可以用于测量旋转速度和振动，应变计可以用来测量机械负荷。然而，还可以使用本领域技术人员公知的宽范围的传感器。此外，在风力涡轮机中，可以基于发电机的功率输出(发电机负荷)来确定部件的机械负荷。
在本发明的一实施例中，上述装置可以包括通信装置，用于将所述特性的所述获取值、所述平均、所述比率和所述经调整的操作时间中的任何一个传送至远程位置。由此，可以远程监测旋转***的操作。
此外，确定部件的经调整的操作时间的装置可以有利地包括在实时操作的风力涡轮机中。
本发明的此第二方面的进一步效果和特征在很大程度上类似于上面关于本发明第一方面所述的那些。
通过研究所附权利要求及以下说明，本发明的其他特征及优点将变得显而易见。本领域技术人员要认识到的是，在不脱离本发明范围的情况下，本发明的不同特征可组合以产生与下面所述实施例不同的实施例。
附图说明
下面参照示出本发明示例性实施例的附图，对本发明的这些及其它方面进行更详细地描述，其中：
图1示意性地示出了根据本发明实施例的示例性风力涡轮机；以及
图2示意性地示出了概述根据本发明实施例的方法的步骤的流程图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明进行更充分地描述，在附图中示出了本发明当前优选的实施例。然而，本发明可以体现为许多不同的形式，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例；相反，这些实施例用于彻底性和完整性，并且向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在整个附图中，相同的附图标记指代相同的元件。
下面主要参照风力涡轮机的部件，对本发明进行讨论。应当指出的是，这绝不限制本发明的范围，本发明同样适用于其它类型的大型旋转***。
图1示意性地示出了风力涡轮机100的多个部分，其中可以使用根据本发明实施例所述的方法及***。图1所示的风力涡轮机包括轮毂102、连接到轮毂102的多个叶片104a-c、连接到轮毂102的主轴106、连接到支撑结构118的轴承壳体108、以及主轴承110，该主轴承具有连接到主轴106的内圈和连接到轴承壳体108的外圈。主轴106连接到可包括齿轮箱和发电机的壳体112。
该***还包括控制单元，其配置成执行如图2所概述的根据本发明实施例的方法的一般步骤。
该控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程设备。所述控制单元还可以或者替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件或数字信号处理器。如果控制单元包括可编程设备，比如上面提到的微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器，则所述处理器还可以包括控制可编程设备操作的计算机可执行代码。
在第一步骤202中，测量操作特性的值。该值可以直接由连接到控制单元的传感器来测量，或者其可以被间接地确定为另一测量或检测参数的函数。该值被测量达预定时间段。
在下一步骤204中，由控制单元确定预定时间段的测量值的时间平均。
在接下来的步骤206中，确定所确定的平均值与操作特性的预定最大值之间的比率。例如，最大值可以本地存储在与控制单元连接的存储装置中。由此，该比率表示操作特性操作时的最大值的百分比。
在最后的步骤208中，经调整的操作时间被确定为上述比率乘以预定时间段。
作为示例，操作特性负荷和旋转速度中的每个可以以最大值的50％的平均操作达一个小时。这给出了经调整的操作时间等于0.5×0.5×1＝0.25小时。然后，所确定的经调整的操作时间可以本地存储，加入到预先存储的经调整的操作时间或传输到远程存储位置或远程监测***，以用于***控制以及进一步分析风力涡轮机的操作条件。此外，通过本发明，可以监测特定部件所暴露至的具体操作负载，从而能够使得部件的维护和更换适于每个部件的实际操作条件。
此外，对于本领域技术人员来说，在实践所要求保护的发明中，根据附图、公开内容以及所附的权利要求书的研究，所公开的实施例的变化可以得到理解并被实现。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。仅凭某些测量被记载在相互不同的从属权利要求中并不表示这些测量的组合不能被有利地使用。

Claims (15)

1.一种确定旋转***中部件的经调整的操作时间的方法，所述方法包括以下步骤：
在所述旋转***的操作过程中，测量部件操作特性的值达预定时间段；
确定所述预定时间段的所述操作特性的所述测量值的平均；
确定所述平均和所述操作特性的最大值的比率；以及
将经调整的操作时间确定为所述比率和所述预定时间段的乘积。
2.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：
在所述旋转***的操作过程中，测量部件第二操作特性的值达所述预定时间段；
确定所述预定时间段的所述第二操作特性的所述测量值的第二平均；
将第二比率确定为所述第二平均和所述第二操作特性的最大值的比率；以及
将经调整的操作时间确定为所述第一比率、所述第二比率和所述预定时间段的乘积。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括的步骤是通过将所确定的经调整的操作时间添加到之前确定的经调整的操作时间来确定所述部件的累计的经调整的操作时间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述操作特性是所述部件的旋转速度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述操作特性是所述部件的机械负荷。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述操作特性是所述部件的振动。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，部件操作特性的所述值在所述旋转***的操作过程中被连续地测量。
8.一种确定旋转***中部件的经调整的操作时间的装置，所述***包括：
传感器，其配置成检测部件操作特性的值；和
控制单元，其连接到所述传感器并且配置成：
在所述旋转***的操作过程中，从所述传感器获取部件所述操作特性的值达预定时间段；
确定所述预定时间段的所述操作特性的所述获取值的平均；
确定所述平均和所述操作特性的最大值的比率；以及
将经调整的操作时间确定为所述比率和所述预定时间段的乘积。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述传感器是用于检测所述部件的旋转速度的传感器。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述传感器是用于检测所述部件的机械负荷的传感器。
11.根据权利要求8所述的装置，其中，所述传感器是用于检测所述部件的振动的传感器。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的装置，其中，所述传感器是加速度计。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的装置，其中，所述部件是轴承。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的装置，还包括通信装置，用于将所述特性的所述获取值、所述平均、所述比率和所述经调整的操作时间中的任何一个传送至远程位置。
15.一种风力涡轮机，其包括根据权利要求8至14中任一项所述的装置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109189053A (zh) * 2018-11-07 2019-01-11 中国人民解放军陆军工程大学 一种基于智能决策技术的控制***维修平台
DE102021204884A1 (de) * 2021-05-12 2022-11-17 SKF (China) Co Ltd Vorrichtung zur Messung eines indikativen Parameters der Drehgeschwindigkeit eines Bauteils

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1377056A (zh) * 2001-03-23 2002-10-30 株式会社东芝 预测旋转机器寿命的装置及其预测和确定维修时间的方法
DE10222187A1 (de) * 2002-05-18 2003-12-18 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen von Restnutzungsintervallen
CN1979112A (zh) * 2005-11-21 2007-06-13 通用电气公司 评估汽轮机中开裂楔形体的寿命的方法和***
CN101526410A (zh) * 2008-03-07 2009-09-09 通用电气公司 用于风力涡轮机中的制动器的测量方法
CN101929432A (zh) * 2009-06-24 2010-12-29 维斯塔斯风力***集团公司 用于控制风力涡轮机的运行的方法和***
CN102022264A (zh) * 2009-08-31 2011-04-20 通用电气公司 用于风力涡轮机健康管理的***和方法
CN102792240A (zh) * 2009-11-16 2012-11-21 Nrg***股份有限公司 用于基于条件的维护的数据获取***

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6871160B2 (en) * 2001-09-08 2005-03-22 Scientific Monitoring Inc. Intelligent condition-based engine/equipment management system
US20110313726A1 (en) * 2009-03-05 2011-12-22 Honeywell International Inc. Condition-based maintenance system for wind turbines
US8200442B2 (en) * 2009-03-16 2012-06-12 Sikorsky Aircraft Corporation Usage monitor reliability factor using an advanced fatigue reliability assessment model

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1377056A (zh) * 2001-03-23 2002-10-30 株式会社东芝 预测旋转机器寿命的装置及其预测和确定维修时间的方法
DE10222187A1 (de) * 2002-05-18 2003-12-18 Daimler Chrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen von Restnutzungsintervallen
CN1979112A (zh) * 2005-11-21 2007-06-13 通用电气公司 评估汽轮机中开裂楔形体的寿命的方法和***
CN101526410A (zh) * 2008-03-07 2009-09-09 通用电气公司 用于风力涡轮机中的制动器的测量方法
CN101929432A (zh) * 2009-06-24 2010-12-29 维斯塔斯风力***集团公司 用于控制风力涡轮机的运行的方法和***
CN102022264A (zh) * 2009-08-31 2011-04-20 通用电气公司 用于风力涡轮机健康管理的***和方法
CN102792240A (zh) * 2009-11-16 2012-11-21 Nrg***股份有限公司 用于基于条件的维护的数据获取***

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