[发明专利]用于风力涡轮发电机的状态监测系统及其操作方法

说明书

技术领域

文中所述的主题主要涉及风力涡轮发电机，且更具体地涉及用于促进操作风力涡轮发电机的方法和状态监测系统。

背景技术

至少一些已知的风力涡轮发电机包括具有多个叶片的转子。转子常常是联接到外壳或机舱上的，该外壳或机舱定位在基座如桁架塔架或管状塔架的顶上。至少一些已知的公用级风力涡轮机(即，设计成用以向公用电网提供电力的风力涡轮机)具有带有预定形状和尺寸的转子叶片。转子叶片将机械风能转换成所引起的叶片升力，该叶片升力进一步引起机械旋转转矩，而该旋转转矩经由包括转子轴的传动系驱动一个或多个发电机，随后发电。发电机常常但非总是经由齿轮箱旋转地联接到转子轴上。齿轮箱逐步提高用于发电机的转子轴的固有的低旋转速度，用以有效地将旋转机械能转变成馈送到公用电网中的电能。还存在无齿轮的直接驱动式风力涡轮发电机。

在操作此类已知的风力涡轮发电机期间，转子可能经历质量不平衡，从而在转子和其它传动系构件上引起负载增加。而且，转子相对于风的位置可在转子和其它传动系构件上引起负载增加。

发明内容

一个方面，提供了一种用于操作风力涡轮发电机的方法。该方法包括生成多个转子轴角位移值、多个转子轴角速度信号以及多个转子轴角加速度信号中的至少一个。该方法还包括确定转子轴内的扭转力矩。该方法进一步包括调节作为所确定的扭转力矩的函数的风力涡轮发电机偏航定向和叶片桨距定向中的至少一个。

另一方面，提供了一种风力涡轮发电机状态监测系统。该系统包括多个转子轴角速度传感器。该系统还包括联接到该多个转子轴速度传感器上的至少一个处理器。该至少一个处理器经编程用以确定关于转子轴的角位移、角速度和角加速度中的至少一个的、在该多个转子轴角速度传感器中的各个之间的差异。该至少一个处理器的输出包括风力涡轮发电机偏航定向信号和风力涡轮发电机叶片桨距定向信号中的至少一个。

又一方面，提供了一种风力涡轮发电机。该风力涡轮发电机包括转子轴和状态监测系统。状态监测系统包括多个转子轴角速度传感器。该系统还包括联接到该多个转子轴速度传感器上的至少一个处理器。该至少一个处理器经编程用以确定有关转子轴的角位移、角速度和角加速度中的至少一个的、在该多个转子轴角速度传感器的各个之间的差异。该至少一个处理器的输出包括风力涡轮发电机偏航定向信号和风力涡轮发电机叶片桨距定向信号中的至少一个。

附图说明

图1是示例性风力涡轮发电机的示意图；

图2是可结合图1中所示的风力涡轮发电机使用的机舱的截面示意图；

图3是可结合图1中所示的风力涡轮发电机使用的示例性状态监测系统的示意图；

图4是图3中所示的状态监测系统的一部分的示意图；

图5是可结合图3中所示的状态监测系统使用的状态监测和控制策略的示意图；

图6是可结合图5中所示的状态监测和控制策略使用的备选状态监测系统的一部分的示意图；以及

图7是操作图1中所示的风力涡轮发电机的示例性方法的流程图。

零件清单

100  风力涡轮发电机

102  塔架

104  塔架支承表面

106  机舱

108  转子

110  桨毂

112  叶片

114  旋转轴线

116  偏航轴线

118  桨距轴线

120  叶片根部部分

122  负载转移区域

124  风

125  叶片末梢部分

126  叶片表面区

130  桨距驱动机构

131  桨距驱动马达

132  发电机

134  转子轴

136  齿轮箱

138  高速轴

140  联接件

142  齿轮箱支承件

144  发电机支承件

145  传动系

146  偏航驱动机构

148  气象杆

150  控制面板

152  前支承轴承

154  后支承轴承

200  状态监测系统

202  第一有齿轮(或带有齿的轮)

204  第二有齿轮

206  第一传感器

208  第二传感器

210  第一管道

212  第二管道

214  齿

216  处理器

218  线性加速度传感器

220  第三管道