[发明专利]风力涡轮机维护系统及其维护方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力涡轮机维护系统及其维护方法。

背景技术

风力涡轮机正在普遍认可是对推动更清洁能源产生作出稳定贡献。对此，风力涡轮机正在实现更大的发展，并且风力涡轮机技术，尤其在供电领域，正在不断改进。例如，正在开发更加复杂的电力调节设备，例如用于电力变换器的复杂的功率半导体配置。它们通常设置在风力涡轮机的机舱(nacelle)内，该机舱安装在垂直延伸的塔上。

由复杂的功率半导体开关构成的电力变换器的发展增加了组件发生故障的可能性，这会导致电力输出恶化或更糟糕的情况——来自于风力涡轮机的电力生产的完全停止。这就需要制订并实施合适的维护计划，以保持风力涡轮机生产稳定。如果组件在日常维护期间以外出现故障，会导致在维护人员到达之前，涡轮机以降低的水平工作，甚至根本无法工作。

本发明旨在寻求对于当前维护安排方案提供可行的增强。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种风力涡轮机维护系统，用于在风力涡轮机的机舱中执行维护任务，该风力涡轮机维护系统包括：维护机器人，该维护机器人进一步包括：检测单元，用于识别所述机舱中的子系统中的故障并且产生故障信息；处理器单元，适于接收来自所述检测单元的故障信息，并且控制所述维护机器人以执行维护任务；操控臂，用于对所识别的子系统执行所述维护任务。

根据本发明的另一方面，提供一种在风力涡轮机中执行维护任务的方法。

附图说明

通过参照附图的示例方式来说明本发明的实施例，其中：

图1示出风力涡轮机的一般结构；

图2a示出风力涡轮机电气系统；

图2b示出电力变换器的电气布局；

图3a示出实施例的风力涡轮机的机舱的透视图；

图3b示出图3a的维护机器人；

图4示出图3a的机舱的内部的局部视图；

图5示出根据实施例的维护系统的方框图；

图6示出描述根据实施例的执行维护任务的方法的流程图。

具体实施方式

现在论述本发明的相关要点。

如上所示，提供一种风力涡轮机维护系统。

在机舱中提供这样的维护机器人将自主机器人技术引入风力涡轮机中，从而提高了风力涡轮机的适用性和维护性，以使得风力涡轮机在任何时间都处于最佳的状况和状态。机器人采用检测单元识别故障的能力实现了操作的灵活性，并且允许机器人执行维护操作者的一些测试功能。

总之，维护机器人的这些能力实现了自主操作，并且减小了风力涡轮机对于定期日常维护以及必备维护人员的依赖。机器人良好地适应于执行预编程的任务，并且还提高了工作效率以及增加了生产率。

对于海上风力涡轮机，如果采用机器人在涡轮机机舱内工作，以执行一些必需的状况监测和维护服务，则可以显著减小操作成本。以这样的方式，好处在于显著减少了临时停工时间以及到风电场的差旅成本。而且，这样的维护系统节省了用于临时以及日常维护和修理的运输、人力以及后勤的成本。

在实施例中，检测单元包括用于测试机舱中的组件的传感器。设置有工作传感器的维护机器人还允许维护系统自主地操作。另外，利用维护机器人的灵活性和机动性，可以利用传感器执行特定于位置的测试。在另一实施例中，该传感器是以下任意之一：光学相机、热相机、热探针、声学传感器以及数字电子测试仪。

在实施例中，提供状况监控系统，其设置为接收来自机舱中的子系统上的至少一个传感器的信号，其中该状况监控系统将故障检测输入提供给检测单元。为了实现最佳操作，状况监控系统在风力涡轮机中是普遍的。将状况监控系统与维护系统链接起来，使得维护系统与状况监控系统结合起来工作，从而更加广泛地监视组件。

在另一实施例中，该状况监控系统提供与子系统恶化的预定水平相对应的故障检测输入。这允许该维护系统基于子系统的状况(health)来操作，而不仅仅在发生故障时。这样的预先采取的动作减少了由于子系统故障而导致有害的并且意外的停机时间。

在另一实施例中，处理器单元耦合到风力涡轮机控制网络。这样做允许维护系统与风力涡轮机控制网络中的其他上层功能模块直接通信。这也允许外部涡轮机监视系统的操作者可以访问维护系统。

在实施例中，操控装置包括机器人手臂。而在另一实施例中，操控装置包括液压致动的机器人手臂。这样的液压致动的机器人手臂实现了在某些情况下由于组件的重量而需要的更大的提升能力。