检测风力涡轮机的建筑结构中的变化的方法和检测组件技术

用于检测风力涡轮机的建筑结构中的变化的方法和检测组件。本发明专利技术涉及一种用于检测第一风力涡轮机（Ia）的建筑结构中的变化的方法。其中随时间监测表示第一风力涡轮机（1a）的本征频率的参考值（errorSig，errorSigc），并且其中所述参考值（errorSig，errorSigc）中的显著变化被用作所述建筑结构中的变化的指示。本发明专利技术也涉及用于这种检测的检测组件（9a）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测第一风カ涡轮机的建筑结构中的变化的方法。本专利技术也涉及用于该目的的检测组件。
技术介绍
需要全面监测风力涡轮机的建筑结构中的变化，因为其指示风カ涡轮机的操作和安全性的可能风险。这种变化包括例如诸如凹痕或裂缝的生长等等之类的风力涡轮机的塔架的损坏，以及风力涡轮机结构中(特别是在风力涡轮机的塔架中)的螺栓组件的预张カ的损耗。此外，上述变化也涉及可能由地震、近海地基中的周围沙地的腐蚀或者地基裂缝引起的地基的变化。其他可能的变化可能出现在近海风カ涡轮机的单桩式地基中。风カ涡轮机结构中的变化的其他示例涉及偏航轴承问题和风カ涡轮机上的冰。大多数这些变化会对风 カ涡轮机构成相当大的风险。因而为避免进ー步的损坏和确保风力涡轮机具有长的寿命，可靠地监测这些变化是ー项重要的任务。迄今为止检测和追踪风カ涡轮机结构中的变化主要采用非自动的手段来进行。人员必须定期检查风力涡轮机并且必须在风力涡轮机的场所对风カ涡轮机实施测试(例如手动测试)，以便确保风カ涡轮机结构中的变化能够被足够早地发现以防止更进ー步的损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是对风力涡轮机的建筑结构中的这些变化做出可能的并且更容易的检测，优选自动进行检测。此目的可以通过根据权利要求I的方法和根据权利要求12的检测组件来满足。根据本专利技术，上述种类的方法是通过随时间监测表示第一风カ涡轮机的本征频率的參考值并且将该參考值中的显著变化用作建筑结构中的变化的指示来实现的。換言之，利用了风カ涡轮机的建筑结构中的变化对风カ涡轮机特别是风力涡轮机的塔架的本征频率具有明显影响的事实。因而，监测直接或间接地表示风カ涡轮机的本征频率的所谓參考值。如果该參考值在短时间段内显著变化，则这就是风カ涡轮机结构中的变化的指示。但是同样如果此代表性的參考值随时间缓慢变化，则这可能是由于结构中的潜在危险变化，其形成比非常严重的破裂或类似情况更缓慢。至于本征频率的定义，可以理解为其包括了建筑结构的任何共振频率，S卩，也包括更高阶共振频率或共振频率的中间值。因而也可以将本征频率看作这样的风カ涡轮机的频率(特别是塔架的频率)，其带来风力涡轮机的理想状态中的共振效应，即，在来自外部的对于频率的任何附加影响可被滤除的假设下。监测风力涡轮机的本征频率的问题在于这样一种事实在一个特别的给定时间风力涡轮机的频率极大地取决于来自外部的影响。例如，风カ涡轮机的操作模式(转速，风カ涡轮机的机舱内的振动等等)，以及天气状况，特别是风カ和温度状況，而且还有操作因素(转子转速，螺距位置，电カ生产)是影响风カ涡轮机当前频率的重要因素。因而，为了监测风カ涡轮机结构的变化而使用风カ涡轮机的当前频率就其自身来说是不足够的。用于监测的參考值因而优选地包括这样的本质上等同于当前操作和天气因素的因素。结果是正常的频率曲线，该曲线给出一段更长监测时间上的风カ涡轮机结构的状态的更为清晰的指示。根据本专利技术，上述种类的检测组件至少包括下面的部件 -參考值単元，用于输出表示第一风カ涡轮机的本征频率的參考值， -监测单元，其在操作中随时间监测參考值，以及 -变化指示単元，其在操作中指示在參考值出现显著变化的情况下建筑结构中的变化。这种參考值单元可以是从输入信号中得到上述參考值的计算单元，或者可以是ー种接ロ，该參考值可以经由这个接ロ被输入到检测组件用于进一歩的处理。检测组件的任何部件(特别是參考值单元，监测单元和变化指示単元)中的每ー个或可能它们的全部都可以实现为处理器上的软件部件，而且也可以实现为硬件部件或其组ムロ o因而，本专利技术还涉及ー种可直接加载到可编程设备的存储器中的计算机程序产品，其包括软件代码部，当在可编程设备上运行所述产品时所述软件代码部用于执行根据本专利技术的方法的步骤。此外，本专利技术还涉及ー种装备有根据本专利技术的检测组件的风カ涡轮机，以及具有若干个风カ涡轮机的风カ发电场，这些风カ涡轮机包括至少ー个根据本专利技术的第一风カ涡轮机。本专利技术的特别有利的实施例和特征由从属权利要求给出，如下面的描述中所掲示的那样。因此，在方法的背景中所掲示的特征也可能在检测组件和/或风カ涡轮机和/或风カ发电场的背景中实现，并且反之亦然。优选地，參考值基于表示第一风カ涡轮机的当前频率的频率值和建模频率特性值之间的差。第一风カ涡轮机的当前频率可以是在给定时间的第一风カ涡轮机的平均频率。这意味着监测第一风カ涡轮机在某一时间段内(比如一分钟)的频率，以便使例如由突然的强风流或在其期间风カ转向的短时间引起的频率的峰值变得平坦。这两个因素都影响风カ涡轮机的振动以使得引起了非代表性的频率峰值或最低值。使用平均频率取代仅代替ー个给定时间的频率的当前频率值，因而使这些峰值和最低值变得平坦，并且给出第一风カ涡轮机的频率的更佳表示。频率值给出了在特定给定时间的风力涡轮机(相应地风力涡轮机塔架)的频率的指示。将该频率值放入模型值的背景中意味着參考值表示了可以实际被测量的频率和期望被测量的频率之间的差。因而，建模频率特性值可以包括表示在该特别给定的时间环境对于塔架的影响的因素。因而，建模频率特性值不必是静态的，而优选是灵活的，这取决于当前的输入数据特别是天气数据。利用表示參考值的“ errorSig”,表示当前频率值的“ towerFreq”，以及表示建模频率特性值的“towerFreq_Model”,计算參考值的等式如下errorMg= towerFreq - towerFreq—Model在此背景中，特别优选的是使用表示第一风カ涡轮机的环境中的当前温度的温度值来对建模频率特性值建摸。由于例如裂缝引起的塔架的本征频率的变化比塔架的频率的自然变化更小。因而，将针对塔架频率的自然变化的代表值用作要从当前频率值减去的因子，确保在风カ涡轮机的本征频率的监测过程中这些影响不被納入考虑。在此背景中，专利技术人发现温度构成了影响风カ涡轮机塔架的当前频率的非常重要因素。事实上，温度是最重要的因素，其在计算中不能通过如上述计算平均当前频率的简单手段而变得平坦。因而，将温度因素納入考虑是特别有利的。温度值优选地表示风カ涡轮机的周围环境温度，其与内部温度(例如风カ涡轮机的机舱内)相対。然而，用于测量温度的传感器可以放置于风カ涡轮机的内部和外部这两者，然而前者具有指向外部的偏好。温度传感器的可能位置是风カ涡轮机的塔架内部的任何位置，在其机舱内，机舱外在机舱平面上，在风カ涡轮机外紧密靠近地平面，以及在风カ发电场内在风カ发电场的单个风力涡轮机之间的任何位置。尽管温度已经被证实具有极高的重要性(其解释塔架频率的变化中的大约一半)， 但其他因素(诸如天气因素)或者例如风カ涡轮机的塔架在近海环境中的水深的影响在计算中可以被纳入考虑。一种特别合适的如何计算建模频率特性值的方式是将当前温度值乘以第一特定常数以及将该乘积加上第二特定常数。利用表示温度值的“temp”，表示第一特定常数的C1,以及表示第二特定常数的c2，因此用于建模频率特性的等式如下towerFreq—model= C1X temp + C2因而，计算參考值的完整等式为errorMg= towerFreq - C1Xtemp - C2 这个计算模型是特别有利的，因为它用起来简单，并且其基于绝对线性模型。然而，也可以使用非线性模型，即自适应模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D弗雷德里克森，H劳尔贝格，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：