CN109642542A - 用于风力涡轮机的诊断***和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于风力涡轮机偏航***的诊断***，包括：塔架运动传感器，其被构造成输出指示塔架振荡的信号，尤其但不限于侧向塔架振荡的信号；以及诊断模块，其被构造成：分析塔架运动传感器信号，以识别信号的与塔架振荡无关的频率内容；并且将识别出的频率内容与偏航***的运行相关联，从而确定偏航***需要维护。有利地，本发明提供了可以通过分析塔架的振荡运动来确定偏航***的健康，该振荡运动由安装在例如塔架顶部处或机舱中的合适位置的塔架运动传感器测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于风力涡轮机控制***的诊断***，并且还涉及一种操作诊断***的方法，用于验证指示风力涡轮机***的侧向塔架振荡的运动传感器信号。
背景技术
风力涡轮机通常采用高细长结构的形式，包括安装在塔架顶部上的机舱，该机舱承载风力涡轮机的转子。与所有高细长结构一样，塔架倾向于在使用中摇摆。
塔架可以根据其固有频率(或“本征频率”)主要以侧向运动振荡，其固有频率主要取决于塔架的特征，诸如其高度、直径、制造材料、内部结构、扭转刚度、机舱质量等。大的振荡也可以由安装至风力涡轮机的机舱的转子的运动所产生的动态负载引起，转子通常设计成以通常被称为1P频率的预定的转速或角频率旋转。
大的侧向振荡在塔架上产生显著的应力，随着时间的推移，这会影响塔架的结构完整性。现代风力涡轮机***利用塔架运动减振***来抵消塔架的运动。这种塔架运动减振***主动调节涡轮机的电力电子器件，以便控制发电机扭矩。它们还通过桨距控制***采取行动以(单独地或共同地)控制叶片的桨距角。然而，塔架运动减振***严重依赖于精确地测量振荡，通常，通过使用位于机舱中或塔架顶部处的塔架运动传感器来测量。
由于塔架运动减振***以及其它风力涡轮机***的有效性依赖于由塔架运动传感器提供的加速度信号的精度，因此确保***能够确定是否可以依赖加速度信号是很重要的。正是在这种背景下设计了本发明。
发明内容
在此背景下，本发明提供了一种用于风力涡轮机偏航***的诊断***，包括：塔架运动传感器，其被构造成输出指示塔架振荡的信号，尤其是但不限于侧向塔架振荡的信号；以及诊断模块,其被构造成：分析塔架运动传感器信号，以识别信号的与塔架振荡无关的频率内容；以及将识别出的频率内容与偏航***的运行相关联，从而确定偏航***需要维护。
本发明还可以表示为一种验证指示风力涡轮机***的塔架振荡的塔架运动传感器信号的方法，该方法包括：分析塔架运动传感器信号以识别与塔架振荡无关的频率内容；以及将识别出的频率内容与偏航***的运行相关联，从而确定偏航***需要润滑。
有利地，本发明实现了可以通过分析塔架的振荡运动来确定偏航***的健康，该振荡运动例如由安装在塔架顶部处或机舱中的合适位置的塔架运动传感器测量。合适的是，塔架运动可以是由合适的加速度计或诸如陀螺仪或磁力计的其它传感器测量的侧向塔架运动。因此，在另一种意义上，可以认为该***是被构造成识别偏航***具有维护要求的诊断***。
此外，诊断模块可以被构造成：识别频率内容的指示塔架振荡的第一部分和指示偏航***的运行的第二部分；以及根据信号的第二部分的检测生成错误信号，其中频率内容的第二部分具有在运动传感器的灵敏度范围之外的频率。
可以使用各种技术来实现这一点。例如，诊断***可以实施统计变化检测算法来分析塔架运动信号，其中分析塔架运动信号以检测其平均值相对于理想化平均值的变化。或者，诊断模块可以实施功率谱分析算法来分析塔架运动信号，以便识别指示偏航***缺乏润滑因而需要维护的在一个或多个关注频率处的功率增加。
诊断***还可以包括错误处理模块，其被构造成根据接收到错误信号来触发错误处理事件，其中错误处理事件包括执行以下中的任何一个：a)记录错误信号，b)向外部操作者提供警报，以及c)停用风力涡轮机的塔架运动减振***。外部操作者可以是传输***操作者，其可能需要这种信息以便能够采取适当的行动，或者操作者可以是标记偏航***需要不同或增强的维护方案的维护***。可以在预定的保持时段内维持错误信号有效，以确保根据信号采取行动并且不会忽略该信号。
本发明的实施方式尤其适用于具有低灵敏度的运动传感器，使得指示需要维护的偏航***的高频振动可以掩盖提供塔架振荡信息的信号内容。
本发明还可以表示为一种能够从通信网络下载和/或存储在机器可读介质上的计算机程序产品，其包括用于实现如上所述的方法的程序代码指令。
附图说明
为了更全面地理解本发明，现在将仅通过示例的方式参考以下附图来描述本发明，其中：
图1是风力涡轮机***的视图；
图2是图1所示的风力涡轮机***的示意图；
图3是例示说明了用于验证从风力涡轮机***的运动传感器输出的信号的策略的流程图；以及
图4是例示说明了作为图3所示的验证策略的一部分，用于生成错误信号的策略的流程图。
具体实施方式
图1和图2示出了风力涡轮机***2的示意图。每个附图描述了对于该讨论而言重要的特征，但是应当理解，为了简洁起见，这里没有示出风力涡轮机共有的许多特征，例如风汽轮机控制网络、配电网络等。然而，技术人员将理解，这些特征隐含地存在于如本文所述的常规风力涡轮机***中。
首先参考图1，风力涡轮机***2包括安装在塔架3的顶部上的机舱7。机舱7可围绕塔架3的竖直方向旋转，从而限定机舱7相对于塔架3的偏航运动。包括一组叶片5的转子4以常见方式安装到机舱7。
风力涡轮机***2还可包括主动偏航***(未示出)，其设置成使机舱7相对于固定的塔架3旋转。主动偏航***包括用于在机舱7和塔架3之间的可旋转连接的装置(偏航轴承)、用于转子定向的主动变化的装置(偏航驱动装置)、限制机舱旋转的装置(偏航制动器)以及偏航控制***，该偏航控制***被构造成(例如)在使用中使得机舱7根据从风向传感器接收输入信号而自动旋转。或者，主动偏航***可以响应于从风力涡轮机的风力控制***20接收需求来控制机舱7的旋转。
偏航轴承包括在机舱7和塔架3之间的滑动界面9。具体地，该滑动界面9的一部分由塔架3的上表面限定，该上表面与界面9的在机舱7的下侧上的第二部分相对。滑动界面被润滑，以便机舱7能够在风力涡轮机***2的运行期间相对于塔架3自由旋转。
参考图2，风力涡轮机***2包括转子4，转子4通过输入轴8驱动齿轮箱6。注意，虽然本文示出了齿轮箱6，但是已知风力涡轮机具有其中省略齿轮箱的直接驱动结构。齿轮箱6具有驱动发电机12产生电力的输出轴10。公用事业规模的风力涡轮机***中通常采用三相发电，但这对于本讨论的目的不是必需的。
发电机12通过合适的三相电连接器(诸如电缆或总线16)连接到频率转换器14。频率转换器14具有常规结构，并且如已知的那样，将发电机12的输出频率转换为适合供应给电网18的电压水平和频率。各种频率转换器结构在本领域中是已知的，并且所选择的具体类型不是本发明的核心，因此本文不再详细描述。
虽然固定速度的风力涡轮机适用于具有相对低功率输出(例如低于1MW)的风力涡轮机，但在该实施方式中，风力涡轮机***2能够以可变的速度运行，以便更有效地从宽范围的风速的风中捕获能量。
已知的是，变速风力涡轮机通常在两种主要控制策略下运行：低于额定功率和高于额定功率。公知的是，术语“额定功率”在本文中以其可接受的含义使用，意味着风力涡轮机***被额定或认定为以额定功率在连续运行状态下发电。类似地，术语“额定风速”的使用应理解为意指产生风力涡轮机的额定功率的最低风速。
低于额定功率发生在介于切入速度和额定风速之间的风速下，其通常在10到17ms-1之间。在这种运行区域中，风力涡轮机***2可操作以控制转子速度，以便最大化从风中捕获的能量。这通过控制转子速度以使叶尖速度比处于最佳值，即在6和7之间来实现。为了控制转子速度，风力涡轮机***20设置有控制发电机扭矩以遵循所命令的功率参考的设施。
当风速已经增加到或超过额定风速时发生高于额定功率。在这种运行条件下，风力涡轮机***2的目的是保持恒定的输出功率。这通过将发电机扭矩或功率控制为基本恒定，但改变叶片的桨距角从而调节转子平面中产生的阻力和升力来实现。这将降低涡轮机的转速或传递到转子轴的扭矩，使得转速或扭矩在设定阈值以下保持恒定。
再次参考图2，为了实现低于额定功率和高于额定功率的控制目的，控制***20包括速度控制器22，其可操作以控制频率转换器14从而影响由发电机12施加在转子4上的扭矩。控制***20还被构造成通过包括桨距控制模块24和桨距致动模块26的叶片桨距调节***来控制叶片5的桨距。
在这一点上应该注意的是，风力涡轮机速度控制***的结构通常在本领域中是已知的，其通过诸如频率转换器之类的电力电子器件来采取行动以控制发电机扭矩，并且还通过桨距控制***来采取行动以控制叶片的桨距角，因此本文仅提供功能的概述。
速度控制器22接收多个控制输入，但本文具体提及两个输入参数：由合适的转子速度传感装置23提供的转子速度输入参数，以及所需功率输入参数或“功率参考”，其由风力涡轮机***2的更高级控制器25直接提供给速度控制器22或者通过基于合适的协议的数据分配网络(诸如以太网)提供。
速度控制器22可操作以在低于额定功率的运行条件期间通过将所需扭矩信号TDEM输出到频率转换器14，更具体地输出到可操作地链接至转换器14的控制模块来控制发电机扭矩，以便最小化转子速度输入参数和速度参考之间的误差，从而使产生的功率与功率参考相匹配。类似地，在高于额定功率的运行条件下，速度控制器22可操作以保持发电机扭矩恒定，但向桨距控制模块24提供控制输入以共同地调制转子4的全部三个叶片5的桨距角。
桨距控制模块24接收来自速度控制器的控制输入并将其转换为每个叶片5的桨距角调节值。这些控制输入被馈送到桨距致动模块26，桨距致动模块26控制相应的叶片5的桨距致动马达。
尽管在上述实施方式中，速度控制器22被描述为向频率转换器提供所需扭矩值，但速度控制器也可以向频率转换器提供所需功率参考，由此速度控制器将计算为了使能量输出与所需功率参考相匹配需要施加给齿轮箱的扭矩。
根据以上讨论中将理解的是，风力涡轮机***2设置有在宽范围的风速期间控制转子速度以便优化***的发电的设施。然而，在运行期间，很好理解的是塔架倾向于以侧向运动的方式振荡。为了解决这个问题，控制***20包括与速度控制器22和桨距控制模块24协作的减振控制器28，如将要解释的，以便抵抗塔架3的振荡。
在这一点上应该注意，尽管***20、24、28已经被描述为是分离的；但这并非旨在赋予模块特定物理结构。例如，模块可以是分离的固件单元，或者它们可以是在公共处理平台上实现的单独的功能软件单元。
再次转向图2，现在将更详细地描述主动减振控制器28的运行。主动减振控制器28用于在与转子轴线横向和共线的两个方向上抑制塔架的振动；即分别是塔架的“前后”和“侧向”运动。为此，控制器28从塔架运动传感器30接收传感器信号。
塔架运动传感器30是加速度计，其被构造成测量风力涡轮机上合适的一个或多个点的轴向和横向加速度。通常，这种传感器将朝向塔架3的顶部安装，并且可能安装在机舱7中，以便最大化其受到的加速度。以这种方式，加速度计被构造成检测风力涡轮机***2的塔架3的“前后”和“侧向”运动。具体地，加速度计被构造成检测小于15Hz的振动，更具体地小于10Hz或5Hz的振动。
使用额定检测15Hz以下的振动的加速度计的好处是，与额定检测更高频率(例如5k Hz)的传感器相比，这种传感器的成本相对较低。在设计风力涡轮机***时，部件成本是重要的考虑因素。因此，有必要选择成本节约并且仍能提供令人满意的结果的部件。在这种情况下，当风力涡轮机***2在正常条件下运行时，15Hz运动传感器能够测量风力涡轮机***2的典型的运动。
由于转子4的质量分布的虽然小但仍然显著的差异，例如由转子4的次优重量分布导致的。转子4的旋转能够导致塔架3发生以前后和侧向运动两种方式的非常低频率的振荡。这种振荡的确实质上影响风力涡轮机***2在正常运行条件期间的运行，但在较高的转子速度(本领域中也称为“1P”)下，该振荡能够导致风力涡轮机部件的疲劳。
如果在风力涡轮机的运行期间确定转子速度不在预定的速度范围内，则控制***20启动主动减振控制器28，以主动地抑制塔架的振荡。换句话说，主动减振控制器28可在高于额定功率的运行条件期间操作，以抑制塔架的振荡运动。主动减振控制器28还经由桨距控制模块24操作以控制叶片5的桨距调节命令，如现在将解释的。
响应于来自塔架运动传感器30的指示塔架3的前后振荡增强的输入信号，主动减振控制器28计算使转子对机舱施加用于抵抗检测到的前后运动的力所需的扭矩偏移。接下来，主动减振控制器可操作以输出扭矩偏移信号TOFFSET，其用于调制速度控制器22的输出。经调制的输出信号TDEM通过速度控制器22耦合到频率转换器14，频率转换器14随后相应地控制发电机12以抵消测量到的塔架振荡。
响应于来自塔架运动传感器30的指示塔架3的侧向振荡增强的输入信号，主动减振控制器28计算使转子向机舱施加用于抵抗侧向运动的力所需的共同桨距变化。主动减振控制器28可操作以输出桨距偏移信号POFFSET，其用于调制桨距控制模块24的输出。经调制的信号经由桨距控制器24耦合到桨距致动器26，桨距致动器26随后相应地调节叶片5的桨距。
以上讨论已经解释了主动减振控制器28的功能，其用于调制给发电机的扭矩需求以及叶片5的桨距，以便减少塔架的振荡。这种功能通常是已知的，因此本文仅给出概述。
在风力涡轮机的运行期间，机舱7通常围绕塔架3的竖直轴线旋转，以使转子面向风。机舱7相对于塔架3的这种偏航可以在机舱7和塔架3相对于彼此滑动时，产生由塔架和机舱的相对表面之间的摩擦引起的高频振动。如果滑动表面之间的润滑不足，则这种振动可能尤其成问题。
已经观察到，高频振动可能具有使运动传感器30的输出饱和并且导致信号混叠的效果，从而难以精确地检测塔架的低频侧向振荡。如果通过使用来自传感器30的信号不能精确地解释塔架运动，则存在将不能如所设计的那样有效地执行运动减振功能的风险。
为了解决该问题，所示实施方式的风力涡轮机***2还包括诊断***31，诊断***31包括诊断模块32，诊断模块32被构造成随着时间从运动传感器30接收传感器信号，并且根据信号数据的有效性生成错误信号。通过这种方式，诊断模块32被构造成检测不正确或误导的塔架运动传感器读数，其可能源自例如由于偏航滑动表面的不良润滑所引起的振动。诊断***31还包括错误处理模块34，其被构造成根据从诊断模块32接收到错误信号来触发错误处理事件。
诊断模块34被构造成分析塔架运动传感器信号，以识别与塔架的侧向振荡无关的包括一个或多个频率分量的频率内容。诊断模块32随后能够将识别出的频率内容与偏航***的运行相关联，以便确定偏航***需要润滑。这种诊断或传感器验证过程可以通过多种方式实现，并且下面的讨论详细解释了一种技术。
在一个实施方式中，诊断模块32可以被构造为实施统计变化检测算法，以便分析塔架运动信号。通过在预定的求平均窗(averaging window)期间对塔架运动信号求平均来计算平均值。然后分析塔架运动信号来检测平均值相比于理想化平均值的变化。
在替代的实施方式中，诊断模块32可用于实施功率谱分析算法来分析塔架运动信号，以便识别指示偏航***润滑不足的在一个或多个关注频率处的功率增加。在这种技术中，已知的快速傅里叶变换(FFT)技术可以应用于塔架运动信号，以便将该信号的频率内容分成其单独的频率分量。因此，适当地识别出与塔架的侧向振荡无关的频率分量可以用于确定偏航塔架***没有被充分地润滑，从而导致塔架结构上的不期望的振动。
因此，如果检测到的振动的频率增加，则这向风力涡轮机***操作者给出了偏航滑动表面需要润滑的指示。或者，它可以指示对于特定的风力涡轮机***而言，偏航滑动表面需要更全面的维护方案以防止将来其它不期望的振动。
将理解的是，诊断模块32可用于确定指示各种不同范围的塔架运动的运动传感器信号的有效性。本发明的一个特别的优点是分析表示侧向运动的运动传感器信号，其与风力涡轮机***2的有效运行尤其相关。
现在将更详细地描述诊断模块32的运行。图3例示说明了根据本发明的实施方式的由诊断***32实施的诊断策略或过程100。
诊断策略100开始于步骤102，步骤102对应于从塔架运动传感器30接收原始未衰减塔架运动传感器信号。该信号指示由侧向塔架振荡引起的塔架的加速度。
然后，原始运动传感器信号通过高通滤波器104和/或低通滤波器106传递。本领域技术人员将理解的是，可以根据常规实践以任何数量的方式修改和调制运动传感器信号，其中如本文所描述的处理从塔架运动传感器装置产生的信号。
在步骤108中，诊断模块32通过在预定的求平均窗或采样窗110期间对信号进行采样来监测信号，非常类似于“滚动平均”功能，并且针对每个顺序的求平均窗110生成平均值。信号的采样率取决于使用加速度计的应用程序。合适的求平均窗的示例是0.02s(即50Hz的采样率)。
虽然可以根据特定应用程序的需要来构造求平均窗110，但是在所示实施方式中，求平均窗110可以设置为等于塔架振荡周期，也就是塔架振荡频率的倒数。塔架振荡频率被定义为风力涡轮机的组合的塔架和头部质量(即包括机舱)的固有振动频率。根据本发明的实施方式，用于计算求平均窗110的塔架循环的数量设置为1，以便限制否则将由于在多个塔架循环期间求平均而导致的检测延迟。通常的公用事业规模风力涡轮机在正常运行期间的固有塔架振动频率为0.2Hz。
在步骤112中，平均的平均值然后传递通过陷波滤波器114。陷波滤波器是带阻滤波器，其允许一些频率未改变地通过但是将具有特定范围内的频率的值衰减到非常低的水平。以这种方式，从分析中很大程度地移除与风力涡轮机的正常运行相关联的平均值，仅留下代表由非标准事件(诸如由机舱相对于塔架的偏转产生的振动)引起的塔架运动传感器信号的平均值。
陷波滤波器是可调谐电子滤波器，其可构造成从传感器信号中调整出不关注的频率。例如，陷波频率可以以固有塔架振动频率为中心，而陷波滤波器的增益和形状可以设置为控制在不被改变的频率和被衰减的频率之间的截止(cut-off)的锐度。
具体地，陷波滤波器用于从数据中去除可能由与验证模块无关的外部因素引起的振荡，诸如冲击涡轮机塔架的风和波的影响。已经表明，传感器平均值和平均值的偏差都随着风速线性地增加。因此，陷波滤波器用于调制(或拉平/降低，flatten out)数据内的这种相关性，使得它不会模糊高频振动对信号的影响。换句话说，陷波滤波器能够从运动传感器数据中提取高频“噪声”，从而可以由诊断模块32有效地分析运动传感器数据。
在步骤114中，诊断模块32实施用于决定是否应该生成错误信号的诊断或错误生成策略114。在该实施方式中，错误生成策略114利用累积求和(CUSUM)算法来确定每个平均信号值相对于名义上的理想化平均值的偏差。诸如CUSUM的统计方法在本领域中是公知的，因此本领域技术人员清楚的是，可以使用类似的统计方法来执行偏差分析，例如包括广义似然比检测(GLRT)。
通过以这种方式分析塔架运动传感器信号，本发明能够识别对应于由机舱7相对于塔架3的偏航引起的振动的高频振动何时掩盖或混叠与塔架的固有振荡相关联的较低频率振动。通过这种方式，本发明能够检测塔架3的侧向运动中的偏轨(aberration)。这在需要使用灵敏度可能有限的低成本加速度计的情况下尤其有用。例如，频率灵敏度为15Hz，更具体地为10Hz或甚至5Hz的塔架加速度计，可能比频率灵敏度为5-10k Hz的传感器更容易混叠。然而，本发明能够解释低频范围中的高频信号，从而使其能够使用灵敏度较低的传感器进行操作。
作为错误生成策略114的一部分进行的处理步骤，如图4所述，从步骤200开始，其中从陷波滤波器112接收标量值。
在所示实施方式中，实施合适的统计变化检测算法(框204)。该算法可以是如上所述的累积求和(CUSUM)算法。众所周知，这种算法被设计成在考虑许可或允许的信号偏差的同时检测大于预定义的“故障”平均值的测量到的平均值的变化。
如本领域已知的，CUSUM算法可表示为：
其中:
·x[n]是当前的平均样本
·x0是理想化平均值
·x1是预定的“故障”平均值，在该具体实施方式中，其被定义为指示偏航***的问题的平均值，
·σ2是在“良好”信号中可以预期的理想化平均值的允许或“预期”方差。
·s[n]是似然比
因此，总体而言，诊断模块32确定接收到的平均值与理想化平均值202之间的差，减去“故障”平均值，除以允许方差。然后，接收到的平均值(即，“故障平均值”)与理想化平均值之间的差通过一个固定增益函数来缩放，该固定增益函数是关于故障平均值和理想化平均值除以允许方差的函数。然后将得到的值加到在前一次迭代中确定的值，这提供了累积似然比。
根据本发明的该实施方式，理想值可以设置为0，其代表塔架围绕其z轴的完全对称的振荡。因此，当塔架的振荡运动相对于该对称振荡状态的任何偏离超过预定量时，诊断模块32将检测到该偏离。确定检测的灵敏度的故障平均值可以设置为任何适当的值，例如其可以是0.05。以这种方式，诊断模块32被调整以区分代表风力涡轮机的正常振荡状况的平均值与代表异常塔架振荡的平均值。
在累加似然比值的同时，评估似然比值以确定其是否超过预定阈值(框206)。如果发现累积似然比超过预定阈值，则将产生错误信号(框208)。
错误信号一旦生成就被转发到诊断***31的错误处理模块34。参考图3，错误处理模块34被构造成根据接收到错误信号来触发错误处理事件。错误处理事件可以包括以下之一：a)记录错误信号(框118)，b)例如向发电厂操作者或者向维护提供者提供警报以识别维护要求，例如偏航***需要润滑(框120)，以及c)向主动减振控制器28提供停用命令信号(框122)。以这种方式，错误处理模块34提供用于诊断模块32的以三种不同运行模式运行的装置，即：错误记录模式、低依赖性维护模式和高依赖性运行模式。
在错误记录模式中，错误信号从诊断模块32发出被记录和存储在可移动存储器存储设备上，该可移动存储器存储设备可由风力涡轮机操作者访问以供后续分析。错误记录模式允许风力涡轮机操作者随时间观察塔架运动信号的品质(quality)。该信息可用于例如研究在塔架运动信号品质与风力涡轮机***2的任何运行参数之间的任何潜在相关性。
在维护模式中，错误信号被发送到风力涡轮机***2的警报器/警告器。警报根据接收到错误信号发出，并且被构造成警告风力涡轮机处于塔架运动传感器正在输出错误或误导的传感器信号的事实。因此，诊断模块32警告风力涡轮机操作者，即风力涡轮机***本身外部的操作者，检查风力涡轮机的潜在需要，具体是偏航滑动界面的润滑。方便的是，诊断模块32还允许监测产生错误信号的频率，然后根据来自诊断***的反馈相应地调整维护方案，以便补偿可能需要的增加的润滑水平。
在运行模式中，塔架运动***停用命令信号被发送到风力涡轮机***2的主动减振控制器28，并且被构造成使减振控制器28的运行停止。具体地，停用命令信号包括经由速度控制器22对频率转换器14施加功率降额命令的指令，随后频率转换器14相应地控制发电机12。如果诊断模块32确定塔架运动信号有可能误导主动运动减振控制器28控制风力涡轮机，使得可能对发电部件造成损坏，则诊断模块32可以被构造成对主动减振控制器28发出命令信号以便防止造成任何损坏。以这种方式，诊断模块32能够通过主动运动减振控制器28的运行间接地影响风力涡轮机的运行。
可以根据可由错误处理模块触发的错误处理事件的性质来选择累积阈值。例如，高累积阈值可能花费长时间来触发错误信号的生成，这是因为它将需要累积相对大量的错误平均值来超过累积阈值。然而，高累积阈值也可能降低生成误警报的可能性。出于该原因，为低依赖性维护模式选择相对高的阈值，低依赖性维护模式不需要对任何给出的警报采取快速行动，但是不容许误报警。作为示例，当在低依赖性维护模式下运行时，累积阈值可以设为值50。
相反，当以高依赖性运行模式运行时，需要快速传输误导性运动传感器信号的检测，以便可以采取行动来减轻对风力涡轮机部件的任何潜在风险。为了实现这一点，可以容许相对高的接收误警报的可能性。在这种情况下，当在高依赖性运行模式下运行时，累积阈值可以设为值5，应当注意，该值比低依赖性维护模式中的阈值小一个量级。
错误处理模块34还被构造成将错误信号人为地维持预定的保持时段，以防止可能导致错过或误解信号的错误信号的“闪变(flickering)”。根据该实施方式，保持时段与塔架的固有振荡频率的倒数成比例，也就是说，该保持基于塔架的振荡周期。以这种方式，可以确保错误信号的生成将被登记为错误处理事件发生的触发器。
本领域技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的发明构思的情况下，可以对上面讨论的实施方式进行改变。
在所描述的所示实施方式中，风力涡轮机***2包括主动涡轮机减振***20，其与诊断***31一起工作。主动涡轮机减振***20与诊断***31协作，这是因为主动涡轮机减振***20需要有效地解释指示塔架振荡的运动信号，以使其能够安全地抑制塔架的运动而不会损坏塔架的任何组成部件。然而，还设想到不包括主动减振***20的诊断模块31可单独运行的实施方式。
Claims (16)
1.一种用于风力涡轮机偏航***的诊断***，包括：
被构造成输出指示塔架振荡的信号的塔架运动传感器，以及
诊断模块，所述诊断模块被构造成：
分析所述塔架运动传感器的所述信号，以识别所述信号的与所述塔架振荡无关的频率内容；以及
将识别出的所述频率内容与所述偏航***的运行相关联，从而确定所述偏航***需要维护。
2.根据权利要求1所述的诊断***，其特征在于，所述诊断模块还被构造成：
识别所述频率内容的指示塔架振荡的第一部分和指示所述偏航***的运行的第二部分；以及
根据所述信号的所述第二部分的检测生成错误信号，
其中，所述频率内容的所述第二部分具有在所述运动传感器的灵敏度范围之外的频率。
3.根据权利要求1或2所述的诊断***，其特征在于，所述诊断***还包括错误处理模块，所述错误处理模块被构造成根据接收到所述错误信号来触发错误处理事件，所述错误处理事件包括执行以下中的任何一个：a)记录所述错误信号，b)向外部操作者提供警告，以及c)停用所述风力涡轮机的塔架运动减振***。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的诊断***，其特征在于，所述诊断模块实施统计变化检测算法来分析塔架运动信号，分析所述塔架运动信号以检测其平均值相对于理想化平均值的变化。
5.根据权利要求4所述的诊断***，其特征在于，所述诊断模块还被构造成从所述塔架运动传感器接收所述信号；生成来自顺序的求平均窗的相应的信号的平均值；将相应的平均值与理想化平均值进行比较；累积基于所述比较的结果值，以及根据累积结果值超过预定阈值来生成所述错误信号。
6.根据权利要求5所述的诊断***，其特征在于，能够根据所述错误处理事件的性质来选择累积阈值。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的诊断***，其特征在于，所述诊断模块实施功率谱分析算法来分析塔架运动信号，以便识别指示所述偏航***缺乏润滑的在一个或多个关注频率处的功率增加。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的诊断***，其特征在于，所述***被构造成将所述错误信号维持预定的保持时段。
9.根据权利要求8所述的诊断***，其特征在于，所述保持时段基于所述塔架的振荡周期。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的诊断***，其特征在于，所述塔架运动传感器是加速度计。
11.根据权利要求10所述的诊断***，其特征在于，所述加速度计被构造成检测频率低于15Hz的振动。
12.一种风力涡轮机***，包括塔架、可操作地联接到具有多个叶片的转子的发电机、转子叶片桨距调节装置、发电机扭矩控制装置以及主动塔架减振***，所述主动塔架减振***被构造成将减振控制输入施加到所述风力涡轮机***的所述转子叶片桨距调节装置和所述发电机扭矩控制装置中的一者或两者，并且所述风力涡轮机***还包括根据权利要求1至11中的任一项所述的诊断***。
13.一种验证指示风力涡轮机***的塔架振荡的塔架运动传感器信号的方法，所述方法包括：
分析所述塔架运动传感器信号以识别与塔架振荡无关的频率内容；以及
将识别出的所述频率内容与偏航***的运行相关联，从而确定所述偏航***需要润滑。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：识别所述频率内容的指示塔架振荡的第一部分和指示所述偏航***的运行的第二部分；以及根据所述信号的所述第二部分的检测生成错误信号，所述频率内容的所述第二部分具有在所述运动传感器的灵敏度范围之外的频率。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括根据接收到所述错误信号来触发错误处理事件，所述错误处理事件包括执行以下中的任何一个：a)记录所述错误信号，b)向外部操作者提供警告，以及c)停用所述风力涡轮机的塔架运动减振***。
16.一种能够从通信网络下载和/或存储在机器可读介质上的计算机程序产品，包括用于实施根据权利要求13至15中的任一项所述的方法的程序代码指令。
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