【技术实现步骤摘要】
本公开涉及风力涡轮，并且涉及用于操作风力涡轮的方法。本公开更特别地涉及用于检测风力涡轮叶片的状态并且更特别地检测由于例如冰积聚而导致的风力涡轮叶片的状态上的变化的方法和系统。
技术介绍
1、现代的风力涡轮通常用于将电力供应到电网中。这种风力涡轮大体上包括塔架和布置于塔架上的转子。转子(其典型地包括毂和多个叶片)在风对叶片的影响下设定成旋转。所述旋转生成转矩，该转矩通常直接地(“直接驱动式”或“无齿轮式”)或通过使用齿轮箱来通过转子轴传送到发电机。这样，发电机产生可供应到电网的电力。
2、现代风力涡轮具有越来越大的转子直径，以在其整个寿命期间捕获更多的能量并降低能量成本。随着转子尺寸增大，叶片的刚度并非成比例地增大，从而导致对动态扰动更敏感的更柔性的叶片。所述动态扰动可导致摆振(叶缘方向)振荡和展向振荡。
3、在寒冷气候中安装的风力涡轮在设计和安全性的方面要求额外考虑。结冰已被认为是寒冷地区中的风资源的最佳收获中的障碍。在较低温度下，在风力涡轮构件上可发生积冰。实际上，风力涡轮叶片上的积冰影响叶片的空气动力学效率，并且因而影响功率输出，并且导致较高负荷，并且对于整个风力涡轮可为危险。冰形成也影响(多个)叶片的结构行为和疲劳寿命。此外，由于叶片上的冰生长，可发生叶片不平衡：即使风力涡轮叶片的根部端可没有冰，冰也可积聚于风力涡轮叶片的末梢端处。这由于风力涡轮叶片末梢与大气水滴之间的较高的相对速度并且还由于风力涡轮叶片末梢部分的较大的大气扫掠面积等而发生。因而，风力涡轮叶片上的不均匀的积冰还可引起在旋转期间的叶片
4、风力涡轮叶片中的冰积聚还可造成冰块在操作期间(或在停泊条件期间)从风力涡轮叶片脱离。落下的冰块可对风力涡轮结构的其它部分冲击，并且可对在风力涡轮附近工作的操作者造成风险。
5、已知利用冰检测系统(例如基于照相机)来尝试检测冰在叶片上的存在。还已知使操作中断并且执行某些测试(像不平衡测试)以尝试检测叶片中的一个或多个上的冰。
6、本公开提供用以检测特别地由于冰积聚而导致的风力涡轮叶片的动态响应上的变化的方法和系统，以至少部分地克服前面提到的缺点中的一些。
技术实现思路
1、在本公开的方面中，提供了一种用于检测风力涡轮叶片的状态的方法。该方法包括从配置成测量风力涡轮叶片上的负荷的一个或多个传感器接收一个或多个负荷信号。此外，该方法包括：确定在第一频率下的负荷信号的能量，并且确定在第二频率下的负荷信号的能量，其中，第一频率是与在默认状态下的叶片的自然频率基本上对应的频率。该方法还包括将在第一频率下的负荷信号的能量与在第二频率下的负荷信号的能量比较。另外，该方法包括：如果在第一频率下的负荷信号的能量小于在第二频率下的负荷信号的能量，则生成标志信号。
2、根据该方面，风力涡轮叶片的状态可基于负荷信号的能量的移位或调制(即，从一个频率(带)到另一频率(带))而检测。这造成允许在风力涡轮操作期间并且在不安装额外的装置(即，照相机或其它装置)的情况下确定风力涡轮叶片的状态的方法。因而，该方法允许在不影响风力涡轮的总体功率输出的情况下监测风力涡轮叶片的状态。
3、遍及本公开，用语“负荷信号”应当被理解为至少部分地表示作用负荷的信号。因而，负荷信号可例如为指示移动或变形的信号、包括加速度值的信号、包括力或应力读数或可用于估计作用于所述构件上或作用于机械地连接到前者的另一构件上的负荷的任何其它量值的信号。
4、“默认状态”可在本文中被视为风力涡轮叶片的参考状态，即，要与其进行比较的情形或状态。默认状态可为风力涡轮叶片的“理想”状态，即，在交付时清洁的叶片，其不存在叶片的任何劣化或者冰或其它物质的任何积聚或堆积。然而，默认状态可不同地选取。
5、当遍及本公开参考确定信号的“能量”或“能量含量”时，这在本文中被视为确定(计算或估计)用以指示能量的在本领域中已知的任何指示符，特别地，包括使用信号量值的平方、信号的均方根(rms)、信号量值平方的包络或信号量值平方的积分。信号的能量或能量含量可在有限的时间段内计算或估计。注意，信号能量实际上不一定是如在物理学中理解的“能量”的量度。
6、技术方案1.一种用于检测风力涡轮叶片的状态的方法，所述方法包括：
7、从配置成测量所述风力涡轮叶片上的负荷的一个或多个传感器接收一个或多个负荷信号；
8、确定在第一频率下的所述负荷信号的能量和在第二频率下的所述负荷信号的能量，其中，所述第一频率基本上对应于在默认状态下的所述叶片的自然频率；
9、将在所述第一频率下的所述负荷信号的所述能量与在所述第二频率下的所述负荷信号的所述能量比较；
10、如果在所述第一频率下的所述负荷信号的所述能量小于在所述第二频率下的所述负荷信号的所述能量，则生成标志信号。
11、技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其中，所述负荷信号表示作用于所述风力涡轮叶片上的摆振负荷。
12、技术方案3.根据技术方案1或2所述的方法，其中，所述叶片的所述自然频率是在所述默认状态下的所述叶片的第一正常模式或第二正常模式的所述自然频率。
13、技术方案4.根据技术方案1-3中的任一项所述的方法，其中，所述叶片的所述默认状态对应于所述叶片的理想状态。
14、技术方案5.根据技术方案1-4中的任一项所述的方法，其中，所述第二频率基本上对应于具有高于可允许的阈值的冰积聚的所述风力涡轮叶片的自然频率。
15、技术方案6.根据技术方案1-5中的任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括在确定所述能量之前，从所述负荷信号对表示以转子旋转速度频率作用于所述风力涡轮叶片上的负荷的所述信号进行滤波。
16、技术方案7.根据技术方案6所述的方法，其中，所述滤波包括使用陷波滤波器。
17、技术方案8.根据技术方案1-7中的任一项所述的方法，其中，确定在所述第一频率和所述第二频率下的所述负荷信号的所述能量包括使用带通滤波器来确定在所述第一频率和所述第二频率下的负荷信号。
18、技术方案9.根据技术方案8所述的方法，其中，确定在所述第一频率和所述第二频率下的所述负荷信号的所述能量包括计算在所述第一频率和所述第二频率下的负荷信号的均方根。
19、技术方案10.根据技术方案1-9中的任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括在确定所述负荷信号的所述能量之前：
20、对来自表示作用于所述风力涡轮叶片上的负荷的所述信号的高频含量进行滤波。
21、技术方案11.根据技术方案10所述的方法，其中，对来自所述信号的高频含量进行滤波包括使用平滑滤波器。
22、技术方案12.根据技术方案1-11中的任一项所述的方法，其中，所述标志信号包括用以激活除冰系统的命令。
23、技术方案13.一种用于风力涡轮的控制系统，所述控制系统包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于检测风力涡轮叶片(22)的状态的方法(400；500；600)，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述负荷信号表示作用于所述风力涡轮叶片(22)上的摆振负荷。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述叶片(22)的所述自然频率是在所述默认状态下的所述叶片的第一正常模式或第二正常模式的所述自然频率。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述叶片的所述默认状态对应于所述叶片的理想状态。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述第二频率基本上对应于具有高于可允许的阈值的冰积聚的所述风力涡轮叶片(22)的自然频率。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括在确定所述能量之前，从所述负荷信号对表示以转子旋转速度频率作用于所述风力涡轮叶片上的负荷的所述信号进行滤波(407)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述滤波(407)包括使用陷波滤波器。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其中，确定(402；503
9.根据权利要求8所述的方法，其中，确定(402；503)在所述第一频率和所述第二频率下的所述负荷信号的所述能量包括计算在所述第一频率和所述第二频率下的负荷信号的均方根。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括在确定(402；503)所述负荷信号的所述能量之前：
...【技术特征摘要】
1.一种用于检测风力涡轮叶片(22)的状态的方法(400；500；600)，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述负荷信号表示作用于所述风力涡轮叶片(22)上的摆振负荷。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述叶片(22)的所述自然频率是在所述默认状态下的所述叶片的第一正常模式或第二正常模式的所述自然频率。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述叶片的所述默认状态对应于所述叶片的理想状态。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，所述第二频率基本上对应于具有高于可允许的阈值的冰积聚的所述风力涡轮叶片(22)的自然频率。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括在确定所述能量...
【专利技术属性】
技术研发人员：E·阿尔比苏伊索，M·格拉马蒂科，P·阿罗约贝尔特利，
申请(专利权)人：通用电气可再生能源西班牙有限公司，
类型：发明
国别省市：
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