[发明专利]测试风力涡轮机的风力转子轴的机械制动器的方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于对风力涡轮机的风力转子轴的制动器进行测试的方法和系统，并且更具体地，涉及用于对包括发电机的风力涡轮机的风力转子轴的制动器进行测试的方法和系统。

背景技术

至少一些已知的风力涡轮机包括塔架和安装在塔架上的机舱。风力转子可旋转地安装至机舱并且通过至少一个轴联接至发电机。多个叶片从风力转子的毂延伸。叶片定向成使得通过叶片的风使风力转子转动并且使至少一个轴旋转，从而驱动发电机发电。

风力涡轮机通常具有机械制动器，并且在一些实施例中，具有空气制动器以用于降低风力转子和包括轴在内的传动系的转速。例如，空气制动器可以利用转子叶片的特定桨距(例如叶片的顺浆位置)使得转速降低。机械制动器通常是利用摩擦的制动器(例如盘式制动器)，以降低风力转子的转速或者保持风力涡轮机的传动系停止。由于机械制动器可能会失效，因此必须对机械制动器进行测试。

通常，每1400小时，通过这样的方式对辅助制动器或机械制动器进行测试：将制动器应用于风力涡轮机传动系，同时风力涡轮机发电机以运行速度进行旋转并且连接至电网。

转子和传动系系统的全部惯性能量都通过应用辅助制动器进行减速并且通过制动系统的摩擦转化成热量。

但是，不同的因素可能会将误差引入这样的测试方法中。例如，环境因素是不稳定的，并且相同的行程限制(trip limit)用于不同的风力涡轮机发电机构造(例如转子直径或齿轮箱半径)。因此，风力涡轮机发电机的减速是可变的，其被用来评估辅助制动器或机械制动器的性能。

发明内容

在一个方面中，提供一种用于对风力涡轮机的风力转子轴的机械制动器进行测试的方法。该方法包括以下步骤：将预定期望制动力矩施加于机械制动器；通过电动机将预定驱动力矩施加于风力转子轴；对指示风力转子轴的转速的参数进行测量；以及，基于参数的测量值确定机械制动器的性能。所述预定驱动力矩不大于预定最大驱动力矩，所述预定最大驱动力矩取决于所述预定期望制动力矩。所述预定驱动力矩通过所述电动机随着时间发生变化。所述预定驱动力矩在起始力矩与预定最大力矩之间变化。所述预定驱动力矩从起始力矩连续增大至预定最大力矩。所述预定驱动力矩通过离散步骤增大。

其中，施加预定期望制动力矩的步骤包括以下步骤中的至少一个：施加预定压力、施加制动片的预定制动力以及施加预定电流。

所述的方法，所述风力涡轮机包括用于将所述风力转子轴的旋转能量转化为将供给至电网的电能的发电机，所述方法进一步包括以下步骤：将所述发电机作为电动机进行操作，以用于驱动所述轴。

所述的方法，进一步包括以下步骤：确定风是否小于预定风速。

在另一个方面中，提供一种用于对风力涡轮机的传动系的机械制动器进行测试的方法。该方法包括以下步骤：通过电动机将预定转速施加于传动系的风力转子轴；将预定期望制动力矩施加于机械制动器；将传动系的转速保持在预定转速；以及，确定实际制动力矩。所述方法进一步包括以下步骤：对指示电动机电流的参数进行测量，以及基于所述参数确定实际制动力矩。

所述风力转子轴的所述预定转速小于10rpm。

所述的方法，其施加预定期望制动力矩的步骤包括以下步骤中的至少一个：施加预定压力、施加制动片的预定制动力以及施加预定电流。所述风力涡轮机包括用于将所述风力转子轴的旋转能量转化为将供给至电网的电能的发电机，所述方法进一步包括以下步骤：将所述发电机作为电动机进行操作，以用于驱动所述轴。

所述方法进一步包括以下步骤：确定风是否小于预定风速。

所述方法进一步包括以下步骤：将至少两个不同的预定期望制动力矩施加于所述机械制动器；确定相应的实际制动力矩，以及将所述实际制动力矩与所述期望制动力矩进行比较。

在又一个方面中，提供一种用于对风力涡轮机的传动系的机械制动器进行测试的系统，其中该传动系连接至电动机。该系统包括：适于设定电动机参数的第一控制装置，使得电动机进行旋转并且将传动系的风力转子轴保持在预定转速；适于给机械制动器设定预定期望制动力矩的第二控制装置；以及，用于确定实际制动力矩的力矩确定装置。所述电动机电气连接至逆变器，所述电动机参数基于在所述逆变器处测量到的参数。所述风力涡轮机包括用于将所述风力转子轴的旋转能量转化为将供给至电网的电能的发电机，所述第一控制装置适于将所述发电机作为电动机进行操作，以用于驱动所述风力转子轴。所述第一控制装置和所述第二控制装置一体形成到单个控制装置中。