[发明专利]测试多个被驱动部件的可靠性的方法

说明书

测试多个被驱动部件的可靠性的方法。提供了一种测试诸如在一个或更多个风力涡轮机中将用作传动系元件的那些部件的多个被驱动部件(22,24,30)的可靠性的方法。该方法包括在测试台(42)上对为被驱动部件(22,24,30)提供的测试试样(50)的第一子集进行实体成功运行测试，确定以预定目标置信水平确认被驱动部件(22,24,30)的可靠性所需的测试试样(50)的第二子集中的一个测试试样所需的最小测试持续时间，并且对测试试样(50)的第二子集进行实体成功运行测试。根据本文所描述的方法的实体测试的规划和评估避免了测试台(42)和其它资源的过度不必要使用。因此，可以为诸如风力涡轮机运营商的被驱动部件(22,24,30)的运营商可靠地提供期望置信水平结果。

技术领域

本发明涉及一种测试产品的可靠性的方法，特别是使用类似风力涡轮机部件的部件样品的实体测试的规划和评估以通过测试资源的最少使用来评估可靠性到期望的置信水平。

背景技术

由于世界一直在寻找替代能源以取代对化石燃料的过度依赖，一种解决方案是使用风力涡轮机来生成电力。更具体地，这些风力涡轮机通常是大型实用规模水平轴风力涡轮发电机(HAWT)，其通常包括安装到支撑结构(通常为管状高塔架的形式)的多个转子叶片。使用HAWT发电的一个问题是维持涡轮机以防止由于涡轮机中的部件的故障引起的电力中断，因为电网需要来自其源的恒定能量供应。大多数HAWT位于具有多个涡轮机的风电场中，这些风电场常常位于诸如近海钻井设施的偏远地区以利用该地区的普遍天气模式。在这些偏远和/或近海地区，风力涡轮机常常暴露于极端环境条件，包括但不限于：极端温度、雨、雪、吹动碎石和汹涌的大海。

存在与将风电场置于这些偏远位置相关联的至少两个问题。第一问题是上述极端环境条件，其可能导致HAWT中的部件过早发生故障。第二问题是HAWT的检查和维护困难并且很多时候完成成本高。因此，本领域技术人员不断努力寻找使现场检查和维护的量和频度最小化的方式，同时一直保持最大数量的风力涡轮机可操作以便向电网提供持续电力。

在HAWT中，包括发电机、齿轮箱、传动系和制动组件的发电部件位于塔架顶部，转子叶片的轮毂背后的吊舱中。因此，由于塔架的高度高，使得为了维护和/或更换而接近这些发电部件更加复杂。接近一些风电场中的HAWT的偏远和/或近海位置的困难与在高的风力涡轮机塔架的顶部执行维护或更换动作的复杂度相组合，为什么部件故障的计划外维护和停机时间是运营HAWT以进行发电的公司面临的最大设计问题之一变得非常清楚。在这方面，在本领域中非常期望是使计划外维护最小化。

处理部件维护和保养的此设计问题的一个方法包括操作期间部件的复杂的持续测试和监测，如本申请的原受让人所拥有的美国专利No.9,103,323中所描述的。然而，这种持续测试可能需要风力涡轮机的运营商承担额外成本，这占用了运营HAWT时的底线成本效率。解决部件维护和保养的设计问题的另一方法包括可靠地预测HAWT中将何时需要维护，使得可在最方便时以及任何供电中断的影响将最小时安排维护动作。为此，需要在那些部件被批量生产并安装在多个HAWT中之前进行部件的可靠性和寿命的产品测试。实际上，这是HAWT的大多数运营商所采取的方法，因为前期可靠性测试可提供特定可接受的置信水平，其中部件任何的过早发生故障将超出常态，特别是当使用部件多个安装成块考虑时。

在这种产品可靠性测试的传统方法中，必须通过在测试台上驱动那些部件以使部件受到这些部分的实际安装中预期的负载和应力来实体地测试各个产品的特定数量的部件样品。这些测试的一种类型运行部件样品直至发生故障，以确定达到特定期望寿命的置信水平，而另一种类型的测试称为“成功运行测试”，包括使特定数量的部件样品运行相同的测试持续时间值，以确定达到特定期望寿命的可靠性和置信水平。在所有类型的可靠性测试中，通常通过客户或运营商想要的预定的期望置信水平(例如，在需要维护或更换之前部件在预期操作条件下将以99％可靠性度过设定的寿命的90％置信水平)的基于统计的分析来驱动特定数量的部件样品(或总测试的特定持续时间)。一般而言，可靠性和置信水平越高，在实体测试处理期间将需要越多部件样品(或越多总测试持续时间)。