一种用于防止风力涡轮的变桨系统的变桨轴承故障的方法包括经由至少一个传感器监测变桨系统的变桨驱动机构的变桨马达的一个或多个电信号，该变桨马达驱动变桨系统的变桨轴承。该方法还包括经由控制器分析变桨马达的一个或多个电信号以便去除噪声并放大异常值。此外，该方法包括使用变桨马达的经分析的一个或多个电信号来估计变桨轴承的轴承摩擦。照此，该方法包括当变桨轴承的所估计的轴承摩擦指示变桨轴承中的异常时，经由控制器实施控制动作。作。作。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用变桨马达信号来防止风力涡轮中的变桨轴承故障的系统及方法
[0001]本公开总体上涉及风力涡轮，并且更具体地涉及用于使用变桨马达信号检测风力涡轮中的变桨轴承异常的系统和方法。
技术介绍
[0002]风力被认为是目前可获得的最清洁最环保的能源之一，并且在这一点上风力涡轮已受到越来越多的关注。现代风力涡轮通常包括塔架、发电机、变速箱、机舱，以及包括一个或多个转子叶片的转子。转子叶片使用已知的翼型件原理从风中捕获动能，并通过旋转能传递动能来转动轴，所述轴将转子叶片联接到变速箱，或如果未使用变速箱则直接联接到发电机。然后，发电机将机械能转换为可部署到公用电网的电能。
[0003]在操作期间，为风力涡轮提供动力的风的方向会改变。因此风力涡轮可通过例如绕塔架的纵向轴线的偏航调整来调整机舱，以维持与风向对准。另外，风力涡轮可经由变桨驱动机构来调整一个或多个转子叶片的变桨角，该变桨驱动机构构造成带有变桨轴承以改变叶片相对于风的角度。
[0004]典型的变桨驱动机构包括变桨驱动马达、变桨驱动变速箱和变桨驱动小齿轮。在这样的构造中，变桨驱动马达联接到变桨驱动变速箱，使得变桨驱动马达将机械力施加到变桨驱动变速箱。类似地，变桨驱动变速箱可联接到变桨驱动小齿轮以与其一起旋转。变桨驱动小齿轮继而又可与联接在毂和对应的转子叶片之间的变桨轴承旋转接合，以致于变桨驱动小齿轮的旋转引起变桨轴承的旋转。因此，在这样的实施例中，变桨驱动马达的旋转驱动变桨驱动变速箱和变桨驱动小齿轮，从而使变桨轴承和转子叶片绕变桨轴线旋转。
[0005]由于变桨轴承允许转子叶片移动，因此变桨轴承之一的故障要求涡轮机停机事件，从而降低年能量产出。变桨轴承故障可能由于多种原因而发生，包括例如由于湍流、剪切、推力等引起的负载、变桨活动(滚珠群聚(ball bunching)、变桨行程、变桨循环数等)、轴承设计和/或润滑。另外在发生故障的情况下由于需要大型起重机，故更换变桨轴承成本非常高。
[0006]因此，本公开涉及用于使用来自变桨马达的信号检测风力涡轮中的变桨轴承异常以便避免故障事件的系统和方法。
技术实现思路
[0007]本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐明，或可从描述中清楚，或可通过实践本专利技术而了解。
[0008]一方面，本公开涉及一种用于防止风力涡轮的变桨系统的变桨轴承故障的方法。该方法包括经由至少一个传感器监测变桨系统的变桨驱动机构的变桨马达的一个或多个电信号，该变桨马达驱动变桨系统的变桨轴承。该方法还包括经由控制器分析变桨马达的一个或多个电信号以便去除噪声并放大异常值。此外，该方法包括使用变桨马达的经分析
的一个或多个电信号来估计变桨轴承的轴承摩擦。照此，该方法包括当变桨轴承的所估计的轴承摩擦指示变桨轴承中的异常时，经由控制器实施控制动作。
[0009]在一个实施例中，(多个)电信号可包括例如电流、电压、功率和/或转矩。在另一个实施例中，(多个)滤波器可包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或它们的组合。
[0010]因此，在一个实施例中，分析变桨马达的(多个)电信号以便去除噪声并放大异常值可包括对预定时间段内的变桨马达的(多个)电信号进行滤波。例如，在一个实施例中，对预定时间段内的变桨马达的(多个)电信号进行滤波可包括确定预定时间段内的变桨马达的(多个)电信号中的平均漂移(drift)，并且从预定时间段内的变桨马达的(多个)电信号去除平均漂移，以减小由于转子叶片上的空气动力扭转力矩引起的一个或多个操作信号的噪声。
[0011]在另一个实施例中，对预定时间段内的变桨马达的(多个)电信号进行滤波可包括通过检测相位领先变桨速率90度的马达转矩的分量并从一个或多个电信号去除该分量来去除由于变桨加速转矩引起的噪声；通过检测马达转矩中的平均漂移并从一个或多个电信号去除该平均漂移来去除由于空气动力稳态扭转转矩引起的噪声；以及利用变桨行程和轴承负载标准化摩擦的度量。
[0012]在另外的实施例中，使用变桨马达的经分析的一个或多个电信号来估计变桨轴承的轴承摩擦可包括使用变桨马达的(多个)电信号和变桨系统的一个或多个操作信号，经由控制器生成变桨轴承的预测计算机模型。例如，在一个实施例中，变桨系统的(多个)操作信号可包括变桨驱动机构的温度、滚珠轴承摩擦、保持架应力(cage stress)、操作小时数、推力、制动器启动或变桨活动。更确切地说，变桨活动可包括每度变桨行程的变桨马达能量、变桨量、变桨角度或任何其它合适的变桨活动。
[0013]在另外的实施例中，变桨马达的(多个)电信号包括电流。在这样的实施例中，分析变桨马达的(多个)电信号以便去除噪声并放大异常值可包括使用变桨马达的均方根、标准偏差或功率中的至少一者来改变电流以获得经改变的电流值，并且使用经改变的电流值根据预定时间段内的风速和时间生成变桨轴承的热图(heat map)。
[0014]在若干实施例中，使用变桨马达的经分析的一个或多个电信号来估计变桨轴承的轴承摩擦可包括从热图中确定变桨轴承的摩擦功率损失。在另一个实施例中，该方法可包括使用数字孪生模型生成变桨轴承的热图。
[0015]因此，在某些实施例中，当变桨轴承的所估计的轴承摩擦指示变桨轴承中的异常时实施控制动作可包括当变桨轴承的摩擦功率损失超过预定阈值时实施控制动作。
[0016]另一方面，本公开涉及一种用于防止风力涡轮的变桨系统的变桨轴承故障的系统。该系统包括至少一个传感器，所述至少一个传感器配置成用于监测变桨系统的变桨驱动机构的变桨马达的一个或多个电信号，该变桨马达驱动变桨系统的变桨轴承。该系统还包括通信地联接到(多个)传感器的控制器。控制器包括至少一个处理器，其配置为执行多个操作，包括但不限于分析变桨马达的一个或多个电信号以便去除噪声并放大异常值，使用变桨马达的经分析的一个或多个电信号来估计变桨轴承的轴承摩擦，以及当变桨轴承的所估计的轴承摩擦指示变桨轴承中的异常时实施控制动作。还应当理解的是，系统可进一步包括如本文所述的附加特征和/或步骤中的任何。
[0017]本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好
理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且与描述一起用于阐释本专利技术的原理。
附图说明
[0018]在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本专利技术的完整且可实现的公开内容，包括其最佳模式，在附图中：图1示出了根据本公开的一个实施例的风力涡轮的透视图；图2示出了根据本公开的一个实施例的风力涡轮的机舱的内部透视图；图3示出了可包括在根据本公开的风力涡轮控制器中的合适构件的一个实施例的示意图；图4示出了根据本公开的风力涡轮的变桨系统的一个实施例的示意图；图5示出了根据本公开的用于防止风力涡轮的变桨系统的变桨轴承故障的方法的一个实施例的流程图；图6示出了根据本公开的用于防止风力涡轮的变桨系统的变桨轴承故障的系统的一个实施例的示意图；图7示出了根据本公开的用于防止风力涡轮的变桨系统的变桨本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于防止风力涡轮的变桨系统的变桨轴承故障的方法，所述方法包括：经由至少一个传感器监测所述变桨系统的变桨驱动机构的变桨马达的一个或多个电信号，所述变桨马达驱动所述变桨系统的变桨轴承；经由所述控制器分析所述变桨马达的一个或多个电信号以便去除噪声并放大异常值；使用所述变桨马达的经分析的一个或多个电信号估计所述变桨轴承的轴承摩擦；以及当所述变桨轴承的所估计的轴承摩擦指示所述变桨轴承中的异常时，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，其中，所述一个或多个电信号包括电流、电压、功率或转矩中的至少一者。3.根据权利要求1所述的方法，其中，分析所述变桨马达的一个或多个电信号以便去除所述噪声并放大异常值还包括对预定时间段内的所述变桨马达的一个或多个电信号进行滤波。4. 根据权利要求3所述的方法，其中，对所述预定时间段内的所述变桨马达的一个或多个电信号进行滤波还包括：确定在所述预定时间段内的所述变桨马达的一个或多个电信号中的平均漂移；以及从所述预定时间段内的所述变桨马达的一个或多个电信号去除平均漂移，以减少由于所述转子叶片上的空气动力扭转力矩引起的一个或多个操作信号的噪声。5.根据权利要求3所述的方法，其中，对所述预定时间段内的所述变桨马达的一个或多个电信号进行滤波还包括：通过检测相位领先变桨速率九十度(90
º
)的马达转矩的分量并从所述一个或多个电信号去除所述分量来去除由于变桨加速转矩引起的噪声；通过检测马达转矩中的平均漂移并从所述一个或多个电信号去除所述平均漂移来去除由于空气动力稳态扭转转矩引起的噪声；以及利用变桨行程和轴承负载标准化摩擦的度量。6.根据权利要求2所述的方法，其中，使用所述变桨马达的经分析的一个或多个电信号来估计所述变桨轴承的轴承摩擦还包括使用所述变桨马达的一个或多个电信号和所述变桨系统的一个或多个操作信号，经由所述控制器生成所述变桨轴承的预测计算机模型。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述变桨系统的一个或多个操作信号包括所述变桨驱动机构的温度、滚珠轴承摩擦、保持架应力、操作小时数、推力、制动器激活或变桨活动中的至少一者。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述变桨活动包括每度变桨行程的变桨马达能量、变桨量或变桨角度中的至少一者。9. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述变桨马达的一个或多个电信号包括电流，并且其中分析所述变桨马达的一个或多个电信号以便去除噪声并放大异常值还包括：使用所述变桨马达的均方根、标准偏差或功率中的至少一者来改变所述电流以获得经改变的电流值；以及使用所述经改变的电流值根据所述预定时间段内的风速和时间生成所述变桨轴承的热图。10.根据权利要求9所述的方法，其中，使用所述变桨马达的经分析的一个或多个电信
号来估计所述变桨轴承的轴承摩擦还包括从所述热图确定所述变桨轴承的摩擦功率损失。11.根据权利要求9所述的方法，还包括使用数字孪生模型生成所述变桨轴承的热图。12.根据权利要求9所述的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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