用于风力涡轮机的节能无线通信方案制造技术

一种操作风力涡轮机的方法，其包括提供具有多个叶片的风力涡轮机。相应的传感器附接到每个叶片。由传感器重复采集每个叶片的结构特征的第一量度。给量度建立公差带。仅在第一量度超出公差带的情况下无线传输指示出第一量度的信号。在控制器处接收被传输的信号。致动器信号从控制器发送到与叶片相关联的至少一个致动器。发送响应于接收到被传输的信号而进行。至少一个叶片根据致动器信号而致动。致动步骤由至少一个致动器执行。由传感器在致动步骤之后重复采集每个叶片的结构特征的第二量度。针对第二量度重复无线传输、接收、发送和致动步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于风力涡轮机的节能无线通信方案
本专利技术涉及用于机械的通信方案，并且更具体地涉及用于风力涡轮机的通信方案。
技术介绍
经由风力涡轮机采集风能以供应电力成为正在扩大的市场。在桨角控制型风力涡轮机上，涡轮机的电子控制器每秒多次地检查涡轮机的能量输出。当能量输出变得过高时，电子控制器向叶片桨角致动器发送命令，所述叶片桨角致动器立即使转子叶片稍微变浆（转动或旋转）偏离迎风（即，因此叶片的正面并未如此近乎垂直于风向）。相反地，每当风力再次下降时，叶片回转迎风（即，因此叶片的正面更加垂直于风向）。因此，转子叶片必须能够绕它们的纵向轴线旋转以变桨。在常规操作期间，叶片可以在转子转动的同时一次变桨小于一度。桨角控制型或“可变桨角”型风力涡轮机通常设计成使得转子叶片按所需程度精确地变桨。在桨角控制型风力涡轮机上，中央控制器可以在风向每次改变时使叶片以一定角度变桨，从而使转子叶片在所有风速下都维持处于最佳角度并且最大化能量输出。用于改变桨角的致动器经常是液压的。涡轮机的转子叶片通常设计成具有最大长度和最小尺寸以增加效率，然而，这种设计也使叶片受到相对较高的偏转力。这种偏转力可能引起叶片和其它风力涡轮机部件疲劳且最终发生故障。因此，应该感应、控制和最小化偏转。例如，如果偏转量变得过大，则中央控制器可以向液压致动器发送命令以改变桨角，从而使得叶片的朝向更偏离迎风。为了监控风力涡轮机的状态（包括叶片的偏转量），可以在转子叶片上安装传感器。这些传感器需要与通常定位在风力涡轮机的塔架中的中央控制器通信。传感器经由有线连接与中央控制器通信。旋转叶片和静止塔架之间的电连接可以使用滑环实现。然而，会存在与使用滑环相关的问题。首先，滑环是相对较贵类型的电连接器，因为这些滑环必须设计成承受住其部件相对于彼此近乎持续的运动。其次，尽管滑环的设计被相对较高程度的工程化，但这些滑环可能由于持续运动和在操作期间受到的机械力而具有比其它类型的电连接器更高的故障率。第三，在风力涡轮机中使用滑环会增加对雷击的敏感性，因为击中风力涡轮机的叶片的闪电可以经由滑环被带到塔架中的中央单元。在本领域中既没有公开也没有教导的是这样一种用于风力涡轮机的电气通信方案，所述电气通信方案不需要使用具有上述相关问题和限制的滑环。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于风力涡轮机的节能通信方案。然而，本专利技术也可以应用到其它类型的机械、设备和单元。更具体地，本专利技术可以提供一种在转子叶片上的传感器与基站中的中央单元之间的无线连接，从而消除所有配线，包括滑环。本专利技术在一方面包括一种操作风力涡轮机的方法，所述方法包括提供具有多个叶片的风力涡轮机。相应的传感器附接到每个叶片。由传感器重复采集每个叶片的结构特征的第一量度。给量度建立公差带。仅在第一量度超出公差带的情况下无线传输指示出第一量度的信号。被传输的信号在控制器处接收。来自控制器的致动器信号被发送到与叶片相关联的至少一个致动器。致动器信号响应于接收到被传输的信号而发送。至少一个叶片根据致动器信号被致动。由至少一个致动器执行致动步骤。在致动步骤之后，由传感器重复采集每个叶片的结构特征的第二量度。针对第二量度重复无线传输、接收、发送以及致动步骤。本专利技术在另一方面包括一种控制机械的方法，所述方法包括提供与机械相关联的传感器。由传感器重复采集与机械相关联的参数的第一量度。给量度建立公差带。仅在第一量度超出公差带的情况下无线传输指示出第一量度的信号。被传输的信号在控制器处接收。来自控制器的致动器信号被发送到与机械相关联的至少一个致动器。致动器信号响应于接收到被传输的信号而发送。机械的至少一部分根据致动器信号被致动。致动步骤由至少一个致动器执行。在致动步骤之后，由传感器重复采集机械参数的第二量度。针对第二量度重复无线传输、接收、发送以及致动步骤。本专利技术在又另一方面包括一种控制机械的方法，所述方法包括安装传感器、控制器和与机械相关联的致动器。当启动机械时，传感器、控制器以及致动器以闭环方式操作。闭环操作包括采集与机械相关联的参数的第一启动量度。所述量度由传感器采集。指示出启动测量的启动量度信号被无线传输。被传输的启动量度信号在控制器处接收。启动致动器信号响应于收到的被传输的启动信号而从控制器发送到致动器。机械的至少一部分根据启动致动器信号被致动。致动步骤由致动器执行。第二启动量度从机械参数中采集。在致动步骤之后，第二启动量度由传感器采集。针对第二启动量度重复无线传输、接收、发送以及致动步骤。公差带被计算用于参数的稳定状态量度。计算步骤取决于收到的启动量度信号。被计算出的公差带从控制器无线传输到传感器。机械在开环方式下以稳定状态操作，包括重复采集与机械相关联的参数的第一稳定状态量度。第一稳定状态量度由传感器采集。仅在第一稳定状态量度超出公差带的情况下无线传输指示出第一稳定状态量度的稳定状态量度信号。被传第一稳定状态量度信号在控制器处接收。稳定状态致动器信号响应于收到被传第一稳定状态量度信号而从控制器发送到致动器。根据稳定状态致动器信号机械的至少一部分被致动。致动步骤由致动器执行。重复采集机械参数的第二稳定状态量度。在已经基于稳定状态致动器信号执行致动步骤之后，量度由传感器采集。针对第二稳定状态量度重复无线传输、接收、发送和致动步骤被。本专利技术的优点在于其以较低的成本提供电子通信，因为不需要配线和滑环。另一优点在于无线通信不受磨损和机械力的影响，并且因此提供更高的可靠性。又另一优点在于无线通信对于传递到转子叶片上的雷击提供更有力的保护，因为不存在从转子叶片到塔架内处理单元的导电通路。又另一优点在于无线可以仅在数据能够被控制器能够利用而执行动作时传输传感器数据，由此延长传感器的电池寿命。附图说明通过结合附图参考以下描述的本专利技术的实施方式，本专利技术的上述和其它特征和目的、以及获得这些特征和目的的方式将变得更加明显，并且本专利技术自身将被更好地理解，其中：图1是本专利技术的风力涡轮机结构的一个实施方式的局部示意图。图2是图1的风力涡轮机结构的方框图。图3是本专利技术的用于操作风力涡轮机的方法的一个实施方式的流程图。图4是本专利技术的节能无线通信结构的更通用的实施方式的方框图。相应的附图标记指示出所有附图中相应的部件。虽然在这里列出的实施例展示本专利技术在数个方面的实施方式，但是以下公开的实施方式并非旨在作为穷尽的方式、或解释为将本专利技术的范围限制于所公开的特定形式。具体实施方式现在参考附图并且具体参考图1，其示出本专利技术的风力涡轮机结构10的一个实施方式，所述风力涡轮机结构包括可以牢固地锚固到地面（未示出）的塔架12。附接到塔架12的相反顶端是耦连到转子16的机舱14。转子16包括耦连到多个转子叶片20a-b的轮毂18。在示出的实施方式中，转子16包括三个叶片20，但转子也可以包括数量多于或少于三个的叶片。在图1中仅三个叶片20中的两个可见。安装到每个叶片20a-b上的是相应的偏转传感器22a-b，所述偏转传感器测量叶片偏离叶片中性位置（即，相应的纵向轴线24a-b）的程度。各个传感器22可以例如是应变仪、光学传感器、感应传感器、磁场传感器、加速计、或声学传感器。布置在机舱14内的是中央控制器26，所述中央控制器电连接到轮毂18内的叶片致动器28。中央控制器26能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.22 US 13/189,4671.一种操作风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括多个叶片，所述方法包括下述步骤：将相应的传感器附接到每个叶片；由传感器重复采集每个叶片的结构特征的第一量度；基于结构特征的初始的所述第一量度为第一量度建立公差带；仅在第一量度超出公差带的情况下无线传输指示出第一量度的信号；在控制器处接收被传输的信号；响应于收到被传输的信号，将来自控制器的致动器信号发送到与风力涡轮机相关联的至少一个致动器；由至少一个致动器根据致动器信号执行与风力涡轮机相关联的动作；在执行步骤之后，由传感器重复采集每个叶片的结构特征的第二量度；以及针对第二量度重复无线传输、接收、发送和执行步骤。2.如权利要求1所述的方法，其中，结构特征包括每个叶片的偏转或振动程度。3.如权利要求1所述的方法，其中，传感器由电池提供动力或通过使用收集的能量自发运行。4.如权利要求1所述的方法，其中，执行动作的步骤包括使叶片中的至少一个的至少一部分绕叶片的纵向轴线旋转。5.如权利要求1所述的方法，其中，公差带基于第一量度的值建立，所述第一量度的值对应于风力涡轮机的处于可接受范围内的至少一个参数。6.如权利要求1所述的方法，其中，致动器信号取决于风力涡轮机的除叶片的结构特征之外的至少一个受测参数。7.一种控制机械的方法，所述机械具有多个叶片，所述方法包括下述步骤：将相应的传感器附接到每个叶片；由传感器重复采集每个叶片的结构特征的第一量度；基于第一量度的值为所述第一量度建立公差带，所述第一量度的值对应于机械的处于可接受范围内的至少一个受测参数；仅在第一量度超出所述公差带的情况下，无线传输指示出第一量度的信号；在控制器处接收被传输的信号；响应于接收被传输的信号，将来自控制器的致动器信号发送到与机械相关联的至少一个致动器...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·朗，M·安多，R·施密特，L·文卡特拉曼，P·沃尔克默，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：
国别省市：