[发明专利]检测风力涡轮机转叶系统叶片桨距角失衡的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测风力涡轮机的转叶系统(全称为转子叶片系统)的叶片桨距角失衡（或称不平衡）的方法和装置，其中转叶系统围绕转子旋转轴线旋转。特别地，本发明涉及用于检测风力涡轮机的转叶系统的叶片桨距角失衡的方法和装置，其能够减少在风力涡轮机塔顶、基架、主轴处和在转子叶片处的疲劳和不必要的负载。

背景技术

风力涡轮机可包括风力涡轮机塔、安装在风力涡轮机塔之上的吊舱，其中吊舱支撑安装有一个或更多转子叶片的转子旋转轴。进一步地，为了根据瞬时风向对转子叶片进行定向，转子旋转轴线，即转子旋转轴可环绕或围绕偏航轴线转动，偏航轴线可为横向于，特别是垂直于转子旋转轴的转子旋转轴线，特别是沿着风力涡轮机塔的纵向轴线延伸。特别地，容纳或支撑转子旋转轴的吊舱可相对于风力涡轮机塔围绕偏航轴线转动或旋转，以使转子叶片朝着风定向。

在传统的风力涡轮机系统中，连接到转子旋转轴的一个或更多转子叶片的桨距角可使用某种零位标记设置。进一步地，可通过不同的方法，例如安装叶片模板、使用光学方法等测量桨距角。

然而，已观察到，在风力涡轮机运行期间，风力涡轮机旋转轴的空气动力学失衡造成风力涡轮机顶部、基架、主旋转轴和转子叶片处的过度疲劳和极限负载。因此，可妨碍，特别地减少风力涡轮机的可靠性和耐久性。

可能需要用于检测风力涡轮机的转叶系统的叶片桨距角失衡的方法和装置，其中包括在转叶系统中的转子叶片的叶片桨距角失衡可被检测，特别地在风力涡轮机运行期间被检测。特别地，可能需要节省成本的、可靠的和不需昂贵的测量设备就能以简单的方式形成的用于检测叶片桨距角失衡的方法和装置。

发明内容

这种需求可通过根据各独立权利要求的主题满足。本发明的优选实施例通过各从属权利要求描述。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于检测（特别是用于识别叶片桨距角失衡，特别是用于确定叶片桨距角失衡的度数）风力涡轮机的转叶系统（包括安装于转子旋转轴的两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或更多个转子叶片）的叶片桨距角失衡（特别是对于转叶系统所包括的至少两个转子叶片具有不同叶片桨距角的情形，其中叶片桨距角可限定相应转子叶片在转子叶片沿转子叶片的纵向轴线旋转时的旋转位置）的方法，转叶系统围绕转子旋转轴线旋转。因此，该方法包括：使转子旋转轴线（特别地以及支撑转子旋转轴且围绕转子旋转轴线旋转的吊舱）围绕横向于特别地垂直于转子旋转轴线（从而使得，特别地，偏航轴线不平行于转子旋转轴线）的偏航轴线偏航（特别是转动或旋转或枢转）；获得（特别是获得电信号；特别是测量；特别是计算）表示因偏航（特别是为了实现转动转子旋转轴线，偏航需要运用力和/或扭矩和/或功率，其中负载信号可为从其中可获得力矩、力和/或实现转动需要的能量的任何信号）引起的负载（特别是功率或扭矩）的负载信号（例如电负载信号和/或光负载信号）；关于负载信号（其中负载信号可由多个不同频率分量组成，其中负载信号被特别地关于特殊的频率分量进行分析，特别是为了确定频率分量的存在、频率分量的量值和/或频率分量的相位）的频率分量（特别是预定的频率分量，特别是动态确定的频率分量）分析（特别是分析关于暂时的行为或关于转子方位角的负载信号，其中转子方位角描述转叶系统在围绕转子旋转轴线旋转时的角位置）负载信号（或特别是从负载信号引出的任何值）；并且基于分析的负载信号（特别是如果频率分量的量值和/或相位满足一个或多个标准）检测叶片桨距角失衡。

可在制造风力涡轮机期间或之后、在风力涡轮机维修期间、在监控风力涡轮机期间和/或在风力涡轮机运行期间执行本方法。特别地，本方法可作为用于检测叶片桨距角失衡的实时的方法被执行，如将在下面进一步详细地解释，基于本方法检测的叶片桨距角失衡可动态减少。

特别地，本方法可利用在传统风力涡轮机系统中可利用的值和/或信号，例如用于对偏航致动器进行致动的功率信号和转子方位角信号。特别地，为了关于风向正确地对准，风力涡轮机可频繁地向左右偏航。在偏航移动期间（即，使转子旋转轴线围绕偏航轴线旋转），用于驱动偏航致动器的功率，例如电机可为用于获得负载信号的有效的指示器。特别地，使用用于偏航致动器的功率可适于检测转子叶片桨距失衡，其表示安装在转子旋转轴的转子叶片的一个或多个的桨距角需要校准。