用于驱动系统中的早期错误检测的方法、用于早期错误检测的系统、包括该系统的风力发电机和该系统的使用技术方案

提供了一种用于风力发电机的驱动系统中的早期错误检测的系统。该系统包括第一旋转传感器，其被耦合到驱动齿轮或传动级的输入轴。该第一传感器捕获旋转的输入角度。另外，该系统包括第二旋转传感器，其被耦合到驱动齿轮或传动级的输出轴。由第二传感器采集的输出角度表示驱动齿轮或传动级的输出，其响应于输入角度而执行。该系统还包括控制单元，其被配置为同时捕获第一时间相关信号和第二时间相关信号，其分别指示输入角度和输出角度。控制单元被配置为在考虑了驱动齿轮或传动级的传动比的情况下确定来自第一信号与第二信号的时间相关角度差。另外，控制单元分析该时间相关角度差以便执行驱动系统中的早期错误检测。

A method for driving early error detection in a system, a system for early error detection, a wind generator including the system, and the use of the system

A system for early error detection in a drive system of a wind turbine is provided. The system includes a first rotation sensor coupled to an input shaft for driving gears or transmission stages. The first sensor captures the rotational input angle. In addition, the system includes a second rotation sensor coupled to the output shaft of the drive gear or drive stage. The output angle collected by the second sensor represents the output of the drive gear or drive stage, which is responsive to the input angle. The system also includes a control unit configured to capture both the first time dependent signal and the second time dependent signal at the same time, respectively, indicating the input angle and output angle. The control unit is configured to determine the time correlation angle difference from the first signal to the second signal in consideration of the transmission ratio of the drive gear or drive stage. In addition, the control unit analyzes the time correlation angle difference in order to perform early error detection in the drive system.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于驱动系统中的早期错误检测的方法、用于早期错误检测的系统、包括该系统的风力发电机和该系统的使用
本专利技术涉及一种用于风力发电机的驱动系统中的早期错误检测的系统。本专利技术还涉及一种包括该系统的风力发电机并且涉及该系统的使用。另外，本专利技术涉及一种用于风力发电机的驱动系统中的早期错误检测的方法。
技术介绍
风力发电机中的基本操作组件之一是用于在操作期间调节转子叶片的间距的间距驱动系统。在间距驱动中，间距轴承表示关键组件之一。当间距系统在使用期间遭受错误时，这能够与各种机械故障相关，例如轴承断裂、齿轮牙损坏、不平衡、未对准或甚至轴断裂。机械损坏能够由腐蚀、摩擦、润滑脂的缺乏、疲劳、等等导致。间距驱动系统中的失灵增加叶片间距阻塞的风险，其对于风力发电机能够是关键的。此外，间距驱动系统的服务常常导致风力涡轮的延长的和不期望的停机时间。因此期望调查间距驱动系统的操作。文档EP2329141B1公开了间距控制系统，其并入用于间距驱动的条件监视系统。该系统将表示期望的间距动作的测试信号应用到叶片间距系统。随后检测到对测试信号作出反应执行的实际间距响应。当实际间距角度与命令值差特定阈值时，这指示间距驱动中的潜在的失灵。然而，这要求已经存在间距驱动系统的初始损坏。另外，可能不期望执行人工测试间距动作，其由条件监视系统发起。因此期望在很早的阶段，尤其是在间距驱动的任何严重损坏和失灵之前对间距驱动系统中的错误的检测。
技术实现思路
本专利技术的目标是要提供一种用于风力发电机的驱动系统中的早期错误检测的系统和一种包括该系统的风力发电机，其相对于现有技术中的技术缺陷得到增强。另外，本专利技术的目标是要提供一种用于风力发电机的驱动系统中的早期错误检测的增强的方法和用于早期错误检测的系统的有利使用。在本专利技术的一个方面中，提供了一种用于风力发电机的驱动系统中的早期错误检测的系统。该系统包括第一旋转传感器，其被耦合到驱动齿轮(或传动级)的输入轴。该第一旋转传感器被配置为感测输入轴的旋转的输入角度。另外，该系统包括第二旋转传感器，其被耦合到驱动齿轮(或传动级)的输出轴。该第二传感器感测输出轴的输出角度。在输出轴处捕获的输出角度是驱动齿轮对输入角度的响应。根据本专利技术的各方面的系统还包括控制单元，其被配置为同时捕获第一时间相关信号和第二时间相关信号。第一时间相关信号指示输入角度并且在第一旋转传感器处被采集。第二时间相关信号指示输出轴的输出角度。该信号在第二旋转传感器处被捕获。控制单元还被配置为在考虑了驱动齿轮或传动级的传动比的情况下确定来自第一时间相关信号与第二时间相关信号的时间相关角度差。该时间相关角度差则为：其中，iDR是驱动齿轮或传动级的反转的传动比。在(没有任何错误的)理想情况下，则被假设为零。与零的偏差能够是小的或较大的，其已经指示传动级的行为。时间相关角度差由控制单元分析，以便执行驱动系统的早期错误检测。有利地，用于早期错误检测的系统能够在较早阶段，尤其是在严重损坏的出现之前检测驱动齿轮或传动级中的错误。第一旋转传感器和第二旋转传感器尤其为高分辨率角度传感器。这些能够非常精确地检测驱动齿轮或传动级的输入角度和输出角度。传感器是在时间分辨率和角度分辨率方面的高精度传感器。因此，能够检测到在输入角度与输出角度之间的小变化。与传统条件监视系统相比，根据本专利技术的方面的用于早期错误检测的系统免除用于建立理论输出信号的数值模型，例如其根据系统的具体应用能够与实际角度、间距驱动角度相匹配。应用数值模型的条件监视系统总是包括关于结果的解释的相当大的不确定性。有利地，根据本专利技术的方面的系统以明显更高水平的可靠性进行操作。从现有技术中已知的间距驱动监视系统通常基于间距角度的命令值与实际值之间的比较。然而，为了检测错误，这些系统要求间距驱动系统中的初始损坏。有利地，根据本专利技术的方面的系统在明显较早阶段检测错误。能够避免由初始小故障导致的驱动系统中的二次损坏。能够优化维护工作，因为及时警告风力发电厂的操作员。除此之外，根据本专利技术的方面的用于早期错误检测的系统能够在风力发电机的正常操作期间监视驱动的条件。该系统有利地免除在一些传统系统中要求的人工测试操作。这些强制操作或多或少地扰乱风力发电机中的电力的产生并干扰主控制系统。有利地，这能够被避免。根据本专利技术的方面的用于早期错误检测的系统或多或少地自主地工作。其操作独立于驱动的主控制。这简化现有风力发电机的升级。根据本专利技术的系统基本上可适用于风力发电机的任何驱动系统，尤其是可适用于间距驱动系统(用于调节转子叶片的间距角度)、机舱驱动系统(偏航或方位驱动)和/或主驱动系统(驱动风力发电机的主轴)。取决于实际驱动系统，旋转传感器被耦合到任何驱动系统的输入轴和输出轴。根据本专利技术的有利实施例，第一传感器被耦合到驱动电机(例如间距驱动电机)的驱动轴。这驱动驱动齿轮(例如间距驱动齿轮)的输入轴。第二传感器是用于确定由驱动系统驱动的组件(例如转子叶片)的角度的角度传感器。许多风力发电机包括用于检测驱动电机的转子角度的旋转传感器。另外，角度传感器通常可用于检测组件(例如机舱或转子叶片(间距))的实际角度。换言之，已经存在于许多风力发电机中的传感器能够被用作第一旋转传感器和第二旋转传感器。有利地，这更进一步地简化现有风力发电机的升级。在本专利技术的方面中，控制单元还被配置为执行时间相关角度差的幅度上的谱分析，尤其是阶次跟踪分析(阶次分析)。输入角度可以用作阶次跟踪分析的基础。该阶次跟踪分析得到幅度谱和包络曲线谱。在各种实验中，已经利用驱动系统中的某些错误识别了谱中的特定特征。建立预定特征的收集。这能够被存储在控制单元中的数据库中。多个特征能够包括例如：峰值的某些样式、某些峰值形状或谱的形状、超过特定阈值的峰值或以某些间隔的峰值的组、等等。一个或多个特征或预定特征的组合能够利用特定错误来识别，例如利用轴承故障或轴断裂、驱动齿轮的齿轮损坏、不平衡和/或未对准来识别。另外，实验披露包络曲线谱尤其指示轴承故障或轴断裂。幅度谱中的某些特征能够利用齿轮的齿轮损坏、不平衡和/或未对准来识别。在本专利技术的实施例中，控制单元被配置为将至少一个预定特征与阶次跟踪分析谱中的特征进行匹配。具体地，能够利用包络曲线谱中的特征识别与轴承故障或轴断裂相关的错误。为了确定齿轮的齿轮损坏、不平衡和/或未对准，控制单元将被分配给这些错误之一的至少一个预定特征与幅度谱中的特征进行匹配。在预定特征中的至少一个与谱中的特征的成功匹配时，由控制单元输出与被分配给所匹配的特征的错误相关的错误消息。有利地，用于早期错误检测的系统不仅能够在很早阶段检测错误而且还能够识别错误的类型。具体地，对于海上风力发电机，这表示有价值的信息。在登记错误消息后，服务技术人员能够收集要被带到海上站点的可能需要的备用部件。由于到海上站点的运输总是昂贵的，所以在没有多余的而是所有必要的备用部件被运输时是有利的。能够预期关于服务支出的节省。在本专利技术的另一方面中，提供了一种风力发电机，尤其是海上风力发电机，其具有驱动系统，驱动系统被装备有根据本专利技术的方面的用于早期错误检测的系统。已经关于用于早期错误检测的系统提到的类似的优点还应用到风力发电机。在本专利技术的又一方面中，提供了一种用于风力发电机的驱动系统中的早期错误本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风力发电机的驱动系统中的早期错误检测的系统，所述系统的特征在于：a)第一旋转传感器，其被耦合到驱动齿轮或传动级的输入轴以用于感测旋转的输入角度，b)第二旋转传感器，其被耦合到所述驱动齿轮或传动级的输出轴以用于感测旋转的输出角度，其中，所述输出角度是所述驱动齿轮或传动级的输出，其响应于所述输入角度而执行，c)控制单元，其被配置为同时捕获针对来自所述第一旋转传感器的所述输入角度的第一时间相关信号和针对来自所述第二旋转传感器的所述输出角度的第二时间相关信号，其中，所述控制单元还被配置为在考虑了所述驱动齿轮或传动级的传动比的情况下确定来自所述第一时间相关信号与第二时间相关信号的时间相关角度差，并且其中，所述控制单元还被配置为分析该时间相关角度差以便执行所述驱动系统中的早期错误检测。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.22 EP 14181970.61.一种用于风力发电机的驱动系统中的早期错误检测的系统，所述系统的特征在于：a)第一旋转传感器，其被耦合到驱动齿轮或传动级的输入轴以用于感测旋转的输入角度，b)第二旋转传感器，其被耦合到所述驱动齿轮或传动级的输出轴以用于感测旋转的输出角度，其中，所述输出角度是所述驱动齿轮或传动级的输出，其响应于所述输入角度而执行，c)控制单元，其被配置为同时捕获针对来自所述第一旋转传感器的所述输入角度的第一时间相关信号和针对来自所述第二旋转传感器的所述输出角度的第二时间相关信号，其中，所述控制单元还被配置为在考虑了所述驱动齿轮或传动级的传动比的情况下确定来自所述第一时间相关信号与第二时间相关信号的时间相关角度差，并且其中，所述控制单元还被配置为分析该时间相关角度差以便执行所述驱动系统中的早期错误检测。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述驱动系统是以下中的一个：间距驱动系统、机舱驱动系统、方位或偏航驱动以及主驱动系统。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述第一传感器被耦合到驱动电机的驱动轴，其驱动所述驱动齿轮的输入轴，并且所述第二传感器是用于确定由所述驱动系统驱动的组件的角度的角度传感器。4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述控制单元还被配置为执行所述时间相关角度差的幅度的谱分析，尤其是阶次跟踪分析，其中，所述阶次跟踪分析使用所述输入角度作为基础。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述控制单元被配置为执行阶次跟踪分析，其得到包络曲线谱，并且其中，所述控制单元还被配置为将被分配给与轴承故障或轴断裂相关的错误的至少一个预定特征与所述包络曲线谱中的特征进行匹配。6.根据权利要求4或5所述的系统，其中，所述控制单元还被配置为执行阶次跟踪分析，其得到幅度谱，并且其中，所述控制单元被配置为将至少一个预定特征与所述幅度谱中的特征进行匹配，所述预定特征被分配给与以下中的至少一个相关的错误：齿轮损坏、齿轮的不平衡、齿轮的未对准、滚子轴承损坏、轴损坏。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨梅尔·姆塔尤韦格，
申请(专利权)人：艾德温股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE