控制风力涡轮以最大限度减小转子叶片损坏的系统和方法技术方案

一种用于监测和控制风力涡轮以最大限度地减小转子叶片损坏的方法包括从一个或多个传感器接收传感器数据，该传感器数据指示转子叶片在预定时间段内的至少一个叶片参数。该方法还包括使在预定时间段内的传感器数据关于至少一个风参数趋势化。此外，该方法包括确定趋势化的传感器数据的至少一个特性。此外，该方法包括将趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值进行比较。另外，该方法包括如果趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则实施控制动作。

【技术实现步骤摘要】
控制风力涡轮以最大限度减小转子叶片损坏的系统和方法
本主题大体上涉及风力涡轮，且更特别地涉及用于在其操作期间监测和控制风力涡轮以便最大限度地减小转子叶片损坏的系统和方法。
技术介绍
风力被认为是目前可用的最清洁、最环境友好的能源中的一种，且风力涡轮在这点上得到了增加的(increased)关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型原理从风中获得(capture)动能，且通过旋转能来传送动能，以转动轴，该轴将转子叶片耦合到齿轮箱，或如果未使用齿轮箱则直接耦合到发电机。发电机然后将机械能转换成电能，电能可部署至公用电网。为确保风力仍然是可行的(viable)能源，已努力通过修改风力涡轮的尺寸和负载量(capacity)来增加能量输出。一种这样的修改是增加转子叶片的长度。然而，转子叶片可为风力涡轮最少数字连接的构件中的一种，即使它们也可为最昂贵的。虽然灾难性的叶片故障是相对罕见的事件，但此类故障具有使整个涡轮停机的可能。为防止此类故障，常规的叶片监测系统基于风速算法、天气报告和/或通过例行检查来确定对于转子叶片的叶片角度设定点。还可检测相关构件和/或天气异常(诸如变桨系统构件故障、风暴停机消息等)。然而，常规的叶片监测技术未能考虑每个独立叶片的独特负载和结构方面。因此，本领域在不断地寻求用于在没有过高的复杂性和成本的情况下提供可靠数据的其操作期间监测和控制风力涡轮(诸如转子叶片、变桨轴承、变桨系统、相关联的传感器等)的新的和改进的系统和方法。
技术实现思路
本主题的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中显而易见，或可通过实践本专利技术来学习。在一个方面，本主题针对一种用于控制风力涡轮以最大限度地减小转子叶片损坏的方法。该方法包括经由控制器接收来自一个或多个传感器的传感器数据，该传感器数据指示风力涡轮的转子叶片在预定时间段内的至少一个叶片参数。该方法还包括经由控制器使在预定时间段内的传感器数据关于至少一个风参数和/或环境状况趋势化(trending)。此外，该方法包括经由控制器确定趋势化的(trended)传感器数据的至少一个特性。此外，该方法包括经由控制器将趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值进行比较。另外，该方法包括如果趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则实施控制动作。在一个实施例中，(一个或多个)叶片参数可包括桨距角(pitchangle)、叶片质量矩或能够指示转子叶片的结构和/或负载特性的任何其它合适的叶片参数。在另一个实施例中，(一个或多个)风参数和/或环境参数可包括风速、风向、风湍流、风切变、尾流、温度、雷击、空气密度和/或其组合。在另外的实施例中，趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性可包括例如传感器数据的平均值和/或标准偏差。在若干实施例中，将趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值进行比较的步骤可包括确定趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性是否在某一风速范围内以预定量偏离损坏阈值。在备选的实施例中，将趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值进行比较的步骤可包括确定趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性是否在预定时间段内的某一时间段内偏离损坏阈值。在额外的实施例中，实施控制动作的步骤可包括改变转子叶片的桨距角、风力涡轮的速度、风力涡轮的功率或风力涡轮的推力中的一个或多个，使风力涡轮停机，或使风力涡轮的机舱偏转(yawing)。在若干实施例中，该方法可包括如果趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性偏离操作阈值，则向用户发送通知信号。例如，在一个实施例中，通知信号可包括转子叶片轴线中的哪个是受影响的转子叶片和/或转子叶片的特性(behavior)的描述。在特定的实施例中，该方法还可包括如果趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则从用户接收指示是否实施控制动作的指令。在另一个方面，本公开内容针对一种用于控制风力涡轮以最大限度地减小转子叶片损坏的方法。该方法包括接收来自一个或多个传感器的传感器数据，该传感器数据指示转子叶片在预定时间段内的叶片质量矩特性。该方法还包括使在预定时间段内的传感器数据关于风速趋势化。此外，该方法包括确定趋势化的传感器数据的至少一个特性。此外，该方法包括将趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值进行比较。另外，该方法包括如果趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则修改转子叶片的桨距角设定点。在又一个方面，本公开内容针对一种用于控制风力涡轮的转子叶片以最大限度地减小叶片损坏的系统。该系统包括：用于生成传感器数据的至少一个传感器，该传感器数据指示转子叶片在预定时间段内的至少一个叶片参数；以及通信地耦合到该至少一个传感器的控制器。控制器包括处理器和相关联的存储器装置。存储器装置包括指令，当由处理器实施这些指令时，这些指令配置控制器来执行一个或多个操作，包括但不限于：使在预定时间段内的传感器数据关于至少一个风参数趋势化；确定趋势化的传感器数据的至少一个特性；将趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值进行比较；以及如果趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则实施控制动作。技术方案1.一种用于控制风力涡轮以最大限度地减小转子叶片损坏的方法，所述方法包括：经由控制器接收来自一个或多个传感器的传感器数据，所述传感器数据指示所述转子叶片在预定时间段内的至少一个叶片参数；经由所述控制器使在所述预定时间段内的所述传感器数据关于至少一个风参数趋势化；经由所述控制器确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性；经由所述控制器将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值进行比较；以及，如果所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则经由所述控制器实施控制动作。技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其中，所述至少一个叶片参数包括桨距角或叶片质量矩中的至少一个。技术方案3.根据技术方案1所述的方法，其中，所述至少一个风参数包括风速、风向、风湍流、风切变、尾流或其组合中的至少一个。技术方案4.根据技术方案1所述的方法，其中，所述趋势化的传感器数据的至少一个特性还包括所述趋势化的传感器数据的平均值或所述传感器数据的标准偏差中的至少一个。技术方案5.根据技术方案1所述的方法，其中，将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值进行比较还包括确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性是否在某一风速范围内以预定量偏离所述损坏阈值。技术方案6.根据技术方案1所述的方法，其中，将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值进行比较还包括确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性是否在所述预定时间段内的某一时间段内偏离所述损坏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制风力涡轮以最大限度地减小转子叶片损坏的方法，所述方法包括：/n经由控制器接收来自一个或多个传感器的传感器数据，所述传感器数据指示所述转子叶片在预定时间段内的至少一个叶片参数；/n经由所述控制器使在所述预定时间段内的所述传感器数据关于至少一个风参数趋势化；/n经由所述控制器确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性；/n经由所述控制器将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值进行比较；以及，/n如果所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则经由所述控制器实施控制动作。/n

【技术特征摘要】
20180614 US 16/0081451.一种用于控制风力涡轮以最大限度地减小转子叶片损坏的方法，所述方法包括：
经由控制器接收来自一个或多个传感器的传感器数据，所述传感器数据指示所述转子叶片在预定时间段内的至少一个叶片参数；
经由所述控制器使在所述预定时间段内的所述传感器数据关于至少一个风参数趋势化；
经由所述控制器确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性；
经由所述控制器将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值进行比较；以及，
如果所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则经由所述控制器实施控制动作。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个叶片参数包括桨距角或叶片质量矩中的至少一个。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个风参数包括风速、风向、风湍流、风切变、尾流或其组合中的至少一个。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述趋势化的传感器数据的至少一个特性还包括所述趋势化的传感器数据的平均值或所述传感器数据的标准偏差中的至少一个。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：CD沃恩，RP斯拉克，MJ里佐，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US