CN110352300B - 用于监测风力涡轮机***的性能的方法及风力涡轮机*** - Google Patents

用于监测风力涡轮机***的性能的方法及风力涡轮机*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于监测多转子风力涡轮机的性能的方法。根据该方法，获得多转子风力涡轮机的每个风力涡轮机模块的参数。每个风力涡轮机模块的参数例如借助于根据各个参数确定的对照参数进行比较。取决于比较的结果，启动性能动作，例如用于进一步表征或验证经由比较确定的偏离参数。

Description

用于监测风力涡轮机***的性能的方法及风力涡轮机***
技术领域
本发明涉及一种具有多个转子的风力涡轮机***，尤其涉及一种用于监测这种风力涡轮机***的性能的方法。
背景技术
为了进一步改进风力涡轮机的开发，已经开发一种新的风力涡轮机***。新的风力涡轮机***包括多个风力涡轮机模块或机舱，因此包括多个转子。风力涡轮机模块可以安装在由单一塔架承载的支撑结构上。
为了确保风力涡轮机***的稳定和经济操作，需要用于监测风力涡轮机***的操作的监测***。这种监测***能够监测风力涡轮机的性能参数，例如用于检测故障或其他性能问题。已经为传统的单转子风力涡轮机开发监测***，但是可能不是最佳的或适合于监测多转子风力涡轮机。
因此，需要适用于多转子风力涡轮机的新的监测***。
发明内容
本发明的目的是改进多转子风力涡轮机，尤其是改进能够监测多转子风力涡轮机的性能的监测***。
在本发明的第一方面，提供一种用于监测风力涡轮机***的性能的方法，该风力涡轮机***包括安装到公共支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中每个风力涡轮机模块包括转子、由转子驱动的发电***、以及用于将转子叶片变桨的转子叶片桨距调节***，该方法包括：
-获得每个涡轮机模块的参数，其中每个参数与获得该参数的风力涡轮机模块的操作有关，
-基于至少一个参数确定对照参数，
-将一个风力涡轮机模块的参数与对照参数进行比较，以及
-根据比较结果调用性能操作。
由于风力涡轮机***包括多个位于彼此附近的风力涡轮机模块，因此每个风力涡轮机模块暴露于类似的环境条件，诸如类似的温度和风速。因此，可以预期每个风力涡轮机模块具有类似的性能，因此还可以预期每个涡轮机模块的参数是相似的。因此，如果其中一个风力涡轮机模块的参数显著偏离另一个风力涡轮机模块的参数或对照参数，则这可能指示出其中一个风力涡轮机模块存在问题。取决于比较和参数类型，可以启动后续操作以进一步调查偏离的原因。因此，可以有利地利用在相同风力涡轮机***中存在更多风力涡轮机模块来检测不规则性。这对于传统风力涡轮机通常是不可能的，因为相邻风力涡轮机之间的距离较大。
基于至少一个参数确定对照参数可以包括基于为所有风力涡轮机模块确定的所有参数或者所有参数的一部分的选择(诸如排除当前与对照参数比较的参数的选择)确定对照参数。替代地，对照参数可以与其中一个参数相同，用于将每个参数与每个其他参数进行比较。
根据一个实施方式，确定对照参数包括基于为所有风力涡轮机模块确定的所有参数确定对照参数。
根据一个实施方式，确定对照参数包括基于所有参数的一部分确定对照参数，诸如其中所有参数的所述部分不包括所有参数。
根据一个实施方式，确定对照参数包括基于所有参数的一部分确定对照参数，其(所有参数的所述一部分)排除与对照参数进行比较的那一个参数。例如对于风力涡轮机模块获得一参数，并且所述参数与基于对于一个或多个其他风力涡轮机模块获得的一个或多个其他参数的对照参数进行比较。
根据一个实施方式，确定对照参数包括基于至少一个参数确定对照参数，该参数至少一个参数不同于与对照参数进行比较的那一个参数。例如对于风力涡轮机模块获得一参数，并且将所述参数与基于对于一个或多个风力涡轮机模块获得的一个或多个参数的对照参数进行比较，其中对于一个或多个风力涡轮机模块获得的该一个或多个参数中的至少一个是不同于与对照参数进行比较的参数的另一个参数(诸如对于另一个风力涡轮机模块获得的参数)。这可能的优点在于，其确保在对于一个风力涡轮机模块获得的一个参数与基于来自至少一个其他风力涡轮机模块的至少一个其他参数的对照参数之间进行比较。这样的优点又可以是，其允许将从不同风力涡轮机模块获得的参数进行比较，这可以揭示各风力涡轮机模块之间的相关差异。
根据一个实施方式，基于至少一个参数确定对照参数包括将对照参数确定为至少一个参数的函数(诸如数学函数)。根据一个实施方式，对照参数的值取决于至少一个参数的值，诸如对照参数的值随着(对照参数所基于的)该至少一个参数的值的改变而改变。
根据一个实施方式，获得每个风力涡轮机模块的参数的步骤包括确定取决于相应风力涡轮机模块的风速的参数，以便补偿安装在不同高度以取决于不同高度处的不同风速的风力涡轮机模块的参数。有利地，通过基于风速(例如作为风速的函数)确定参数，其中风速对于确定参数的风力涡轮机是有效的，可以对于在不同高度处存在不同的风速(例如由于风切变) 对参数进行补偿。以这种方式，位于第一高度处的第一风力涡轮机模块的参数变得与位于第二高度的第二风力涡轮机模块的参数可比较。
参数可以根据在一段时间内获得的值(例如风力涡轮机模块的桨距、功率、加速度或风力涡轮机***的其他操作值，可能与风力涡轮机模块的风速值一起)的历史来确定。参数例如可以基于值的历史的统计来获得。值的历史可以在几个小时或几天的时间内获得。
根据一个实施方式，每个参数取决于获得该参数的风力涡轮机模块的功率产出来确定。有利地，通过确定参数使得其反映功率产出，具有功率产出问题的风力涡轮机模块可以通过比较这些功率参数来检测。
如果检测到功率产出问题，则可以调用性能动作，其包括获得用于控制安装在相同或基本相同高度的风力涡轮机模块的风速。低功率产出可能由取决于风速确定的不正确的桨距设置引起。因此，如果同一高度处的各风力涡轮机模块的所获得的风速差异过大，则可能存在例如风速信号的问题。因此，所获得的风速可以用于检测风速信号的故障或问题。
根据一个实施方式，例如结合检测到的功率性能问题，性能动作可以包括获得至少两个风力涡轮机模块的叶片的桨距位置。例如可以比较所获得的桨距位置，例如对于同一高度处的风力涡轮机模块。尤其是，在高风速下(例如在全负荷范围内)的桨距位置可以进行比较，因为效率低的叶片将会导致在高风速下以较低的桨距角操作。因此，所获得的桨距位置可以用于检测由于损坏、磨损或其他原因而效率低的叶片。
根据一个实施方式，每个参数取决于获得该参数的风力涡轮机模块的叶片的桨距活动来确定。有利地，检测其中一个风力涡轮机模块的高桨距活动可以允许校正高桨距活动的原因，从而降低早期叶片轴承损坏的风险。
根据一个实施方式，例如结合检测到的偏离桨距活动，性能动作可以包括对至少两个风力涡轮机模块执行桨距测试，其中桨距测试包括确定所应用的桨距基准与该至少两个风力涡轮机模块中的每个的叶片的所测量的桨距位置之间的差异。有利地，桨距测试可以用于检测桨距***性能的问题，例如由于阻止桨距***正常运动的磨损。例如桨距测试可以包括将同相振荡桨距基准(例如正弦基准)应用于安装在相同或基本相同高度处的至少两个风力涡轮机模块。
根据一个实施方式，每个参数取决于获得该参数的风力涡轮机模块的加速度来确定。有利地，检测风力涡轮机模块中的一个或多个的偏离的加速度值(例如高加速度值)可以用于检测相关联的问题，例如转子上的质量不平衡、叶片桨距不对中或可能导致不稳定的其他问题。
根据其他实施方式，每个参数取决于获得该参数的风力涡轮机模块的叶片的叶片载荷，或取决于获得该参数的风力涡轮机模块的发电机速度来确定。有利地，可以监测不同参数的组合，以便检测各风力涡轮机模块之间的性能偏离。
根据一个实施方式，每个参数取决于由获得该参数的风力涡轮机模块产生的警报的数量来确定。警报数量偏离(诸如大量警报)的原因可能是由于功能失常的传感器***，例如由于调节错误或位置错误的传感器，由于在产生桨距偏离警报的叶片轴承中的一个或多个上开始磨损，或由于其他性能问题。
根据一个实施方式，该方法包括获得每个涡轮机模块的与风力涡轮机的操作有关的时变信号，并基于每个风力涡轮机模块被包含在时间窗口内的相应时变信号来获得每个风力涡轮机模块的参数，该时间窗口包含时变信号的最新部分。有利地，风力涡轮机模块的预期类似性能可以用于通过比较基于运行时信号确定的参数来检测性能偏离。比较可以基于时变信号的最新值，例如被包含在最多一小时的时间窗口内的最新值。通常，比较可以基于小于例如10分钟的时间窗口内的最近值。有利地，使用时变信号可以允许快速检测故障。
本发明的第二方面涉及一种用于监测风力涡轮机***的性能的监测***，其中监测***设置成执行根据第一方面的方法的步骤。
第三方面涉及一种风力涡轮机***，包括：
-安装到公共支撑结构的多个风力涡轮机模块，其中每个风力涡轮机模块包括转子、由转子驱动的发电***、以及用于将转子叶片变桨的转子叶片桨距调节***，以及
-根据第二方面的监测***。
通常，本发明的各个方面和实施方式可以在本发明的范围内以任何可能的方式组合和耦合。参考下文描述的实施方式，本发明的这些和其他方面，特征和/或优点将变得明显并得以阐明。
附图说明
仅通过举例的方式，将参考附图描述本发明的实施方式，其中：
图1示出包括四个风力涡轮机模块的风力涡轮机***，
图2A示出为风力涡轮机***的每个风力涡轮机模块获得的参数，
图2B示出一个风力涡轮机模块的参数以及根据一个或多个参数确定的对照参数，
图3示出与风力涡轮机模块的叶片的桨距活动有关的参数，
图4A和图4B示出用于确定快速故障检测的参数的时变信号的示例，以及
图5示出用于监测风力涡轮机***的性能的监测***。
具体实施方式
图1示出风力涡轮机***100，其包括安装到公共支撑结构102的多个风力涡轮机模块101。公共支撑结构可以以各种方式配置，但是通常设置成允许将至少一些风力涡轮机模块101远离塔架103和在塔架103的相反两侧上安装。例如公共支撑结构102可以是从塔架103(例如从塔架103的相反两侧)向外延伸的一个或多个梁结构121的形式。
每个风力涡轮机模块101包括转子111、由转子驱动的发电***(未示出)以及用于将转子叶片112变桨的转子叶片桨距调节***(未示出)。发电***和桨距调节***可以被包括在相应风力涡轮机模块101的机舱113 中。
根据图1中的实施方式，该多个风力涡轮机模块101中的每个安装在相应梁结构121的端部上，但是梁结构上的其他位置是可能的，尤其是当一个以上的风力涡轮机模块安装在从塔架103沿给定方向延伸的单一梁结构或梁结构121的一部分上时。
具体地，图1示出具有两个梁结构121的支撑结构102，每个梁结构 121承载两个风力涡轮机模块101，但是当然可以想到其他实施方式，例如四梁结构121，每个梁结构具有四个风力涡轮机模块，或者具有下部、中间和上部梁结构的三梁结构，该下部、中间和上部梁结构分别具有六个、四个和两个风力涡轮机模块。
由支撑结构102承载的该多个风力涡轮机模块可以在相同的竖直平面中，或者它们可以相对于彼此移位。在风力涡轮机模块101中，风的动能通过发电***(未示出)转换成电能，如风力涡轮机领域的技术人员将会容易理解的那样。
各个风力涡轮机模块101被称为第一至第四风力涡轮机模块101a-101d。
通过调节转子叶片112的桨距或通过控制功率转换器以调节功率产出，可以控制发电***以产生对应于功率参考的功率。
桨距调节***可以配置成通过每个转子叶片的单独桨距调节或通过所有转子叶片的公共桨距调节来控制给定转子111的转子叶片112。
图2A示出本发明的一个实施方式，其中已经为风力涡轮机***100 的每个风力涡轮机模块100获得参数201-204的值Z。这里，参数201-204 由作为变量X的函数的曲线表示，但参数可以用其他方式表示。参数 201-204的曲线可能被夸大地示出。例如参数201-204可以从图1中的相应风力涡轮机模块101获得。参数可以通过测量、估计、提取风力涡轮机模块101的控制或过程参数以及通过其他方式获得。参数与获得该参数的风力涡轮机模块的操作有关。例如参数可以是与各个风力涡轮机模块101的性能相关的性能参数。例如性能参数可以与功率产出性能、桨距***性能、结构负载性能、故障警报频率性能或其他有关。
在这个实施例中，参数201-204示出为变量X的函数。变量X可以是参数201-204所依赖的任何变量，例如风速、环境温度、发电机温度或风力涡轮机模块101的其他变量。在一个实施方式中，变量X表示时间变量。但是，参数201-204也可以是不取决于变量X的独立参数。
在图2A的示例中，参数201-204的曲线旨在展示每个风力涡轮机模块 101的功率产出。因此，每个参数201-204取决于获得该参数的风力涡轮机模块101的功率产出来确定。应当注意，本发明的实施方式不限于仅用作示例的功率产出的示例。因此，图2A的曲线也可以展示其他参数。
已经获得功率产出参数的曲线作为变量X的函数，在该示例中，该变量是风速变量。因此，功率产出参数已经与一个或多个风速参数(例如风力涡轮机***100的所测量的风速)一起获得。
通常，参数201-204可以与变量X一起获得，或者参数201-204可以以其他方式与变量X同步。
图2A示出三个风力涡轮机模块101的参数201-203的曲线或多或少相同，而对于变量X的一部分范围(这里是风速范围)，其中一个风力涡轮机模块的参数204的曲线与其他曲线显著偏离。
由于风力涡轮机模块101彼此靠近——并且由此暴露于类似的环境条件——如果风力涡轮机模块101正常运行，则可以预期给定风力涡轮机***100的风力涡轮机模块101的类似性能。在传统风力涡轮机(即仅具有单一转子111的风力涡轮机)的情况下，风力涡轮机是分开的，使得不能期望类似的性能。因此，对于传统风力涡轮机，可能难以检测给定风力涡轮机的性能不佳，而对于风力涡轮机***100，一个或多个风力涡轮机模块 101的参数201-204与其他风力涡轮机模块101的相同参数201-204中的大多数的偏离可以指示出该一个或多个偏离的风力涡轮机模块101的故障、性能不佳或通常不正确性能。
用于确定一个或多个风力涡轮机模块101是否具有不正确性能的测试可以通过将给定风力涡轮机模块101的每个参数201-204与其他风力涡轮机模块的参数201-204进行比较或者与根据风力涡轮机***的一个或多个参数201-204确定的对照参数进行比较来执行。
例如对于包括两个风力涡轮机模块101的风力涡轮机***100，其中一个风力涡轮机模块101的参数201可以与另一个风力涡轮机模块的参数202 进行比较。如果检测到各参数之间的偏离，则这可能指示出其中一个风力涡轮机模块101的不正确性能。
对于包括三个或更多个风力涡轮机模块101的风力涡轮机***100，其中一个风力涡轮机模块101的参数201可以与其他风力涡轮机模块的参数 202-204进行比较。如果其中一个参数201与一个或多个其他参数202-204 的比较示出偏离，则这可能指示出其中一个风力涡轮机模块101的不正确性能。如果比较示出第一参数201与至少两个其他参数202-204(例如第二和第三参数)偏离，则这指示出其中一个风力涡轮机模块101的不正确性能并且不正确性能很可能由第一风力涡轮机模块101引起。即由于第一风力涡轮机模块101的参数与至少两个其他模块偏离，第一风力涡轮机模块很可能存在问题。
替代地，代替将每个参数201-204与每个其他参数201-204进行比较，可以使用根据一个或多个参数201-204确定的对照参数作为确定偏离参数的基础。
图2B示出参数204的曲线和根据一个或多个参数201-204确定的对照参数211的曲线。
对照参数211可能已经作为风力涡轮机***100的所有参数201-204 的平均值获得，例如通过将参数201-204的值Z对于变量X的所有值、特定值或范围进行平均。
替代地，对照参数211可以被确定为参数201-204的中值或者排除参数201-204的最大值和最小值的参数的选择的平均值。例如对于变量X的不同值或范围，可以确定参数201-204的中值或参数201-204的选择的平均值以形成对照参数211。
对照参数211也可以基于参数201-204的选择，例如位于同一高度处的一对风力涡轮机模块的参数。通常，对照参数211可以基于一个或多个参数201-204来确定。在一个实施例中，对照参数211与其中一个参数 201-204相同，例如在每个参数与每个其他参数进行比较的情况下。
在对照参数211基于至少两个参数201-204的情况下，参数201与对照参数的比较可以包括将第一个风力涡轮机模块101的参数与对照参数 211进行比较，其中对照参数基于对于除第一风力涡轮机模块之外的至少两个风力涡轮机模块获得的至少两个参数201-204，并且如果比较的结果满足预定标准(例如偏离满足给定阈值)，则为第一风力涡轮机模块调用性能动作。因此，在这种情况下，如果存在差异，则很可能第一个模块存在问题。
应当理解，将其中一个风力涡轮机模块的参数201-204与对照参数211 进行比较的步骤可以通过将参数201-204的值Z对于变量X的不同值或范围进行比较来执行，或者可以独立于变量X执行，例如通过将每个参数 201-204的值Z确定为变量X的值的平均值。作为另一个实施例，比较可以与将偏离值确定为在变量X上平均的平均偏离的形式有关或与通过将值 Z的差值在变量上积分获得的积分偏离的形式有关。
参数201-204可以被确定为X的函数，例如通过将参数201的值Z在变量X的区间上积分，使得参数201包括Z的一个或多个积分值。通常，每个参数201-204可以由一个或多个值或者由包括值Z或基于值Z获得的值的图形或曲线构成，其中每个参数取决于变量X或独立于变量X。
取决于其中一个风力涡轮机模块101的参数201-204与对照参数211 的比较结果，可以调用动作。例如如果比较示出其中一个参数201-204与对照参数211之间的偏离(例如偏离值)超过给定阈值，则可以假设不正确性能，并且调用性能动作。性能动作可能与执行测试有关，例如用于检查与导致偏离的参数201-204相关联的假定故障的存在。附加地或替代地，性能动作可以包括用于消除不正确性能的原因或者使风力涡轮机***100 进入安全操作模式的动作，例如用于防止由于检测到的故障造成的损坏或磨损。
由于风切变或其他影响，位于地面上不同高度处的风力涡轮机模块101 可能暴露于不同的风速。
为了补偿安装在不同高度的风力涡轮机模块101的参数以取决于不同高度处的不同风速，可以获得每个风力涡轮机模块的参数201-204，使得参数取决于风力涡轮机模块的风速。例如可以获得在顶部处具有同一高度的风力涡轮机模块101a，101b的参数201-202，使得参数取决于对于那些风力涡轮机模块101a，101b的公共风速或风速参数。可以确定下部风力涡轮机模块101c，101d的参数203-204，使得它们取决于这些模块的公共风速。
例如参数201-202的曲线可以作为风速变量X1的函数获得，该风速变量表示第一和第二风力涡轮机模块101a，101b的高度处的风速。类似地，参数203-204的曲线可以作为另一个风速变量X2的函数获得，该另一个风速变量表示第三和第四风力涡轮机模块101c，101d的高度处的风速。
因此，可以获得每个风力涡轮机模块101的参数201-204，使得每个参数取决于与确定参数的风力涡轮机模块处的风速相关的风速参数。例如风速参数可以被确定为安装在相同或基本相同高度处的所有风力涡轮机模块的公共风速参数。
例如下部第三和第四风力涡轮机模块101c，101d的公共风速参数X2 可以被确定为第三和第四风力涡轮机模块的风速v3和v4的平均值：X2＝ (v3+v4)/2。类似地，上部第一和第二风力涡轮机模块101a，101b的公共风速参数X1可以被确定为第一和第二风力涡轮机模块的风速v1和v2 的平均值：X1＝(v1+v2)/2。
因此，通过如上所述确定参数使得它们取决于风速，参数变得可比较，因为已经补偿对风力涡轮机模块的高度的依赖性。
可以根据在一段时间，优选地较长时段(诸如至少一小时的时段)内获得的值的历史来确定每个参数。例如可以获得参数201-204的值Z作为值Z在一段时间内的平均值。
根据一个实施方式——例如其中参数201-204表示风力涡轮机模块 101a-101d的功率产出——响应于检测到的参数偏离而开始的性能动作可以包括获得一个或多个风力涡轮机模块101的风速用于寻找不正确的风速。例如可以获得并比较用于控制安装在相同或基本相同的高度处的风力涡轮机模块的风速(在风速用于控制的情况下)，例如第一和第二风力涡轮机模块101a，101b的风速。如果同一高度处的各风力涡轮机模块101的所获得的风速差异过大，例如如果平均风速的差异超过给定阈值，则可以假设其中一个所获得的风速是不正确的。像204这样的偏离可能是由错误的风信号引起的。
直接影响性能的一个类型的偏离204的实施例包括由于一个涡轮机在非预期模式中操作引起的偏离——例如由于指示出***故障的高部件温度而因此降额定。另一个实施例包括由叶片问题(诸如叶片污染、结冰、叶片损坏、前缘腐蚀、撕裂的叶片附件等)引起的偏离。在这种情况下，可以采取进一步的自动或手动操作来确定哪个风速不正确并纠正故障。
替代地——例如在参数201-204表示功率产出的实施方式中——性能动作可以包括获得至少两个风力涡轮机模块101的叶片112的桨距位置用于寻找不正确的桨距角，例如在高风速处的低桨距角。例如可以获得并比较叶片112的桨距位置，以检测不同风力涡轮机模块101(例如位于同一高度或不同高度处的各风力涡轮机模块101)的桨距值之间的可能偏离。如果比较位于不同高度处的风力涡轮机模块的桨距角，则比较可以包括使用不同高度的风速，例如通过使用上述风切变补偿。风速中的可能差异的原因可能是由于污染或损坏的叶片，这将会导致高风速处的低桨距角。
在任何类型的参数201-204之间的检测到的偏离的情况下的其他性能动作可以包括自动验证一个或多个风力涡轮机模块101中的软件或软件版本。
图3示出一个示例，其中参数201-204的曲线旨在展示每个风力涡轮机模块101的叶片112的桨距活动。桨距活动量化叶片的活动，例如桨距调节的幅度和/或频率随时间的变化。例如每个参数201-204可以作为各个风力涡轮机模块101的累积桨距距离获得，例如通过计算桨距调节幅度随时间的积分。可以根据对于相应风力涡轮机模块101有效的风速来对桨距调节幅度的积分进行分箱，即通过计算风速的不同范围(例如对于变量X 的差分范围)的积分。
表示桨距活动(或其他活动)的参数201-204可以通过根据表示第一和第二风力涡轮机模块101a，101b的高度处的风速的风速变量X1对参数 201-202进行分箱来对如上所述的存在于不同高度处的不同风速(对于表示所产生的功率的参数的实施例)进行补偿。类似地，可以根据表示第三和第四风力涡轮机模块101c，101d的高度处的风速的风速变量X2来对参数 203-204进行分箱。
在图3中，参数201-202的曲线被确定并且根据风速变量X1绘制，而参数203-204被确定并且根据沿着公共变量X的风速变量X2绘制。由于每个参数201-204根据对于已获得该参数的相应风力涡轮机模块有效的风速X1，X2确定，参数是可比较的。
图3示出表示桨距活动参数204的曲线以及根据一个或多个桨距活动参数201-204确定的对照参数311的曲线311。参数204与对照参数311的比较示出相对高风速X的偏离，即超过预定阈值的偏离。
由于参数偏离，可以调用性能动作用于处理与偏离相关联的问题。
例如性能动作可以包括对至少两个风力涡轮机模块101执行桨距测试，例如量化桨距***跟随桨距基准(诸如正弦桨距基准)的程度的桨距测试。因此，桨距测试可以包括确定所应用的桨距基准与该至少两个风力涡轮机模块(例如安装在相同或基本相同的高度处的至少两个风力涡轮机模块) 中的每个的叶片的所测量的桨距位置之间的差异。所应用的桨距基准可以是同相的并且相同，从而可以比较风力涡轮机模块的性能。在已执行桨距测试之后，可以比较对于各个风力涡轮机模块确定的桨距基准与桨距位置之间的积分差异。如果其中一个风力涡轮机模块101具有偏离一个或多个其他风力涡轮机模块的积分差异的相关联的积分差异，则可以假设桨距问题。
在另一个实施例中，通过将桨距基准(诸如正弦桨距基准)应用于其中一个风力涡轮机模块101来执行桨距测试，同时在所有风力涡轮机模块 101处测量加速度，诸如叶片加速度。可以根据加速度检测出风力涡轮机***100的问题，例如塔架103的线路支撑件的问题、结冰、以及影响风力涡轮机***100的结构动力学的其他问题。因此，本征频率、传递函数或根据所测量的加速度——其可能已被激发，例如经由正弦桨距基准——确定的其他量可以用于测试动态性能和相关联的问题。
桨距问题可能是由于不稳定的满载控制器、不正确的软件版本、防止桨距***跟随基准的磨损、污染或损坏的叶片112或其他问题造成。
桨距问题的其他原因可能是功能不良的单独叶片桨距控制器、高倾斜偏航控制活动，因为其中一个风力涡轮机模块101在安装期间未正确地对准风或者因为叶片力矩传感器尚未正确校准或因任何原因导致功能失常。
在完成的性能操作之后启动的性能操作以及任何其他操作可以由控制***自动检查，并且信息可以被发送到性能中心。
根据另一个实施例，可以取决于获得该参数的风力涡轮机模块101的加速度来确定参数201-204。例如可以基于相应风力涡轮机模块的加速度值将每个参数201-204确定为标准偏离、最大加速度幅度和/或最小加速度幅度。指示出风力涡轮机模块的加速度的参数可以取决于如上所述的相应风力涡轮机模块的风速来确定，以便补偿不同的风速，例如通过根据表示不同高度处的风速的不同的风速变量X1，X2确定参数。
表示模块加速度的参数201-204的显著差异可能是由于转子111的质量不平衡、叶片桨距未对准、使得控制器稍微不稳定的错误控制参数、传感器***中的故障(例如发电机速度传感器故障)，该故障向控制器馈入输入信号因此使控制器无意中进行反应。
根据其他示例，每个参数201-204可以取决于获得该参数的风力涡轮机模块101的叶片112的叶片负载、取决于获得该参数的风力涡轮机模块 101的发电机速度或取决于风力涡轮机模块101的其他性能相关参数来确定。
根据另一个实施例，每个参数201-204取决于由获得该参数的风力涡轮机模块101生成的警报的数量来确定。警报可以与风力涡轮机模块的各种操作条件(诸如温度、振动和其他条件)有关。从一个风力涡轮机模块 101a到另一个的警报的数量的显著偏离可以指示出问题。例如大量的警报可能由于传感器***功能失常引起的误报而产生。例如发电机轴承温度传感器可能被错误地调节或错位。另一个实施例可以是桨距偏离警报——即如果在一个涡轮机上更频繁地发生到所应用的基准的桨距偏离，则这可能是在一个或多个叶片轴承上开始磨损的迹象。在一个风力涡轮机模块产生比另一个风力涡轮机模块显著更多的警报的情况下，可以生成性能动作。性能动作可以是向性能中心发布的早期警报形式，以便服务团队可以安排检查和/或更换某些部件。
图4A和4B展示用于基于从相应风力涡轮机模块101获得的时变信号 401-403来执行快速故障诊断的方法，即从风力涡轮机***100的单一风力涡轮机模块101获得每个时变信号。时变信号401-403与风力涡轮机的操作有关。例如时变信号401-403可以是叶片112的桨距角、由每个风力涡轮机模块101产生的功率、为每个风力涡轮机模块101获得的风速、每个风力涡轮机模块101的给定部件的温度信号、液压***的液压等。给定风力涡轮机模块101的每个参数201-204根据来自该风力涡轮机模块的时变信号获得。例如每个风力涡轮机模块的参数可以基于被包含在时间窗口410 内的其相应时变信号，该时间窗口包含时变信号的最新部分，例如最多一个小时的长度。
图4A示出时变信号401-403在信号的第一部分(最老的数据)中是相似的，但是在窗口410内的信号的最后部分中，信号403以显著高于其他信号的频率开始振荡，例如由于控制器不稳定。通过确定参数201-204，使得它们指示出时变信号401-403的频率内容，例如通过执行FFT分析，参数201-204的比较将示出其中一个信号401-403偏离其他信号。因此，可以假设其中一个风力涡轮机模块101发生问题，并且可以启动性能动作。
图4B类似地示出其中一个信号401-403突然变为恒定值，这也可以被检测为根据信号401-403确定的参数201-204之间的偏离。
可以基于信号的统计计算来执行时变信号401-403的比较。例如比较可以基于每个信号401-403的平均值、标准偏离和最大/最小值。可以对每个信号401-403的一个或多个统计结果进行平均以形成对照参数211，311，并且可以将对照参数与每个信号的统计结果进行比较，以检查是否存在显著偏离。
在比较显示出显著偏离的情况下启动可能的性能动作之前，可以执行风力涡轮机***100的其他条件的检查。这种条件可能是风力涡轮机模块 101由于某种原因的停止、引起旋速增加的阵风或具有已知或可预测原因的其他条件。
与结合图2A，2B和3和其他实施例描述的实施例相比，参数201-204 的确定是基于时变信号401-403的最新部分在运行时执行的，而一些其他实施例基于可能的旧数据的统计。因此，使用时变信号401-403可以提供更快的故障检测。
图5示出用于监测风力涡轮机***100的性能的监测***500。监测***(例如在计算机或类似电子处理器的形式中)可以设置成执行结合图2A， 2B，3和4以及其他实施例描述的方法。监测***500可以设置成接收输入数据501，例如时变信号401-403或其他数据，诸如风速、功率产出以及上面描述的其他数据用于确定参数201-204。监测***500可以基于所接收的输入数据501确定对照参数211，311和参数201-204，并且可以配置为将参数与对照参数进行比较。取决于比较，监测***500可以生成用于调用性能动作的输出信号502。例如输出信号502可以设置成控制风力涡轮机***100的***以执行性能动作，或者可以设置成通知例如服务中心关于可能检测到的其中一个风力涡轮机模块101发生的问题。
监测***500可以由风力涡轮机***100包括，或者监测***可以是位于风力涡轮机***外部的外部***。
总之，本发明涉及一种用于监测多转子风力涡轮机的性能的方法。根据该方法，获得多转子风力涡轮机的每个风力涡轮机模块的参数。每个风力涡轮机模块的参数例如借助于根据各个参数确定的对照参数进行比较。取决于比较的结果，启动性能动作，例如用于进一步表征或验证经由比较确定的偏离参数。
尽管本发明已经结合特定实施方式描述，但是不应该将其解释为以任何方式限于所给出的实施例。本发明的范围应根据所附的权利要求来解释。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其他可能的元件或步骤。此外，提及诸如“一”或“一个”等的参考不应被解释为排除多个。权利要求中关于附图中所示元件的附图标记的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，可以有利地组合在不同权利要求中提到的各个特征，并且在不同的权利要求中提及这些特征并不排除特征的组合是不可能和有利的。

Claims (13)

1.一种用于监测风力涡轮机***(100)的性能的方法，风力涡轮机***包括安装到公共支撑结构(102)的多个风力涡轮机模块(101)，其中每个风力涡轮机模块包括转子(111)、由转子驱动的发电***、以及用于将转子叶片(112)变桨的转子叶片桨距调节***，所述方法包括：
-获得每个风力涡轮机模块的参数(201-204)，其中每个风力涡轮机模块的参数与获得所述每个风力涡轮机模块的参数的风力涡轮机模块的操作有关，并且其中每个风力涡轮机模块的参数取决于在一段时间内获得的值的历史来确定，
-基于至少一个参数确定对照参数(211，311)，其中，对照参数(211，311)基于所有参数的一部分来确定或基于至少一个参数来确定，所述部分排除与对照参数进行比较的那一个参数，所述至少一个参数不同于与对照参数进行比较的那一个参数，
-将对于其中一个风力涡轮机模块获得的其中一个参数(201)与对照参数(211，311)进行比较，以确定所获得的参数是否偏离对照参数，以及
-根据比较结果调用性能操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中获得每个风力涡轮机模块的参数(201-204)包括确定取决于相应风力涡轮机模块(101)的风速(X)的参数，以便取决于不同高度处的不同风速对安装在不同高度处的风力涡轮机模块的参数进行补偿。
3.根据权利要求1所述的方法，其中每个风力涡轮机模块的参数(201-204)取决于获得所述每个风力涡轮机模块的参数的风力涡轮机模块(101)的功率产出来确定。
4.根据权利要求3所述的方法，其中性能操作包括获得用于控制安装在相同或基本相同高度处的风力涡轮机模块(101)的风速。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中性能操作包括获得至少两个风力涡轮机模块(101)的叶片的桨距位置。
6.根据权利要求1所述的方法，其中每个风力涡轮机模块的参数(201-204)取决于获得所述每个风力涡轮机模块的参数的风力涡轮机模块的叶片的桨距活动来确定。
7.根据权利要求6所述的方法，其中性能操作包括对至少两个风力涡轮机模块执行桨距测试，其中桨距测试包括确定所应用的桨距基准与至少两个风力涡轮机模块(101)中的每个的所测量的叶片的桨距位置之间的差异。
8.根据权利要求7所述的方法，其中桨距测试包括将同相振荡桨距基准应用于安装在相同或基本相同高度处的至少两个风力涡轮机模块(101)。
9.根据权利要求1所述的方法，其中每个风力涡轮机模块的参数(201-204)取决于获得所述每个风力涡轮机模块的参数的风力涡轮机模块的加速度来确定。
10.根据权利要求1所述的方法，其中每个风力涡轮机模块的参数(201-204)取决于获得所述每个风力涡轮机模块的参数的风力涡轮机模块的叶片的叶片载荷，或取决于获得所述每个风力涡轮机模块的参数的风力涡轮机模块的发电机速度来确定。
11.根据权利要求1所述的方法，其中每个风力涡轮机模块的参数(201-204)取决于由获得所述每个风力涡轮机模块的参数的风力涡轮机模块产生的警报的数量来确定。
12.根据权利要求1所述的方法，包括，
-获得每个涡轮机模块的与风力涡轮机的操作有关的时变信号(401-403)，以及
-基于所述每个风力涡轮机模块被包含在时间窗口(410)内的相应时变信号来获得每个风力涡轮机模块的参数(201-204)，所述时间窗口包含时变信号的最新部分。
13.一种风力涡轮机***(100)，包括：
-安装到公共支撑结构(102)的多个风力涡轮机模块(101)，其中每个风力涡轮机模块包括转子(111)、由转子驱动的发电***、以及用于将转子叶片(112)变桨的转子叶片桨距调节***，以及
-监测***(500)，其布置成执行根据权利要求1的方法的步骤。
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