專利名稱：檢測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的冰的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及風(fēng)力渦輪機(jī)，確切地說，涉及一種用于檢測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的冰的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
通常情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔筒、安裝在塔筒上的機(jī)艙，以及連接到機(jī)艙的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子通常包括可旋轉(zhuǎn)輪轂以及連接到輪轂并從該輪轂向外延伸的多片轉(zhuǎn)子葉片。每片轉(zhuǎn)子葉片圍繞輪轂間隔排列，以促使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成可用的機(jī)械能，隨后轉(zhuǎn)化成電能。
在某些大氣條件下，冰可能會(huì)堆積或者聚積在風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片上。隨著聚積在轉(zhuǎn)子葉片上的冰層逐漸變厚，葉片的氣動(dòng)表面會(huì)改變，從而降低氣動(dòng)性能。此外，冰聚積會(huì)顯著增加轉(zhuǎn)子葉片的重量，從而因作用在轉(zhuǎn)子葉片上的彎矩和/或其他旋轉(zhuǎn)力增加而破壞結(jié)構(gòu)。此外，當(dāng)聚積在每片轉(zhuǎn)子葉片上的冰量不同時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量不平衡，從而嚴(yán)重?fù)p壞風(fēng)力渦輪機(jī)。鑒于與冰聚積相關(guān)的缺點(diǎn)，風(fēng)力渦輪機(jī)可在確定一片或多片轉(zhuǎn)子葉片的表面上已聚積冰時(shí)關(guān)機(jī)。風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行隨后可在證實(shí)轉(zhuǎn)子葉片上不再存在冰時(shí)重新開始。因此，在風(fēng)力渦輪機(jī)因冰聚積而關(guān)機(jī)之后，必須對(duì)每片轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行檢查，以確定冰是否實(shí)際上和/或仍存在葉片上。通常，這要求每片葉片可從地面上的位置進(jìn)行直觀檢查。但由于存在落冰風(fēng)險(xiǎn)，因此執(zhí)行直觀檢查的服務(wù)人員必須位于距風(fēng)力渦輪機(jī)安全距離處。因此，通常難以直觀檢測(cè)轉(zhuǎn)子葉片上的冰聚積情況。此外，對(duì)轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行此類直觀檢查通?；ㄙM(fèi)大量時(shí)間，從而不必要地增加風(fēng)力渦輪機(jī)關(guān)機(jī)以檢查冰聚積情況的時(shí)間量。因此，本技術(shù)中需要一種能對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的冰進(jìn)行準(zhǔn)確且有效檢測(cè)的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
以下說明將部分闡明本發(fā)明的各方面內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)，或者，這些方面和優(yōu)點(diǎn)在說明中可能是顯而易見的，或者通過實(shí)踐本發(fā)明能夠推導(dǎo)出?！矫?，本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的冰的方法。所述方法通?？砂ㄊ顾鲛D(zhuǎn)子葉片在一定槳距角范圍內(nèi)變槳；監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的冰相關(guān)參數(shù)；以及將所監(jiān)測(cè)的冰相關(guān)參數(shù)與所述冰相關(guān)參數(shù)的預(yù)定基線廓線(baseline profile)進(jìn)行比較。其中使所述轉(zhuǎn)子葉片在一定變槳角范圍內(nèi)變槳包括在所述風(fēng)力渦輪機(jī)未運(yùn)行時(shí)使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳。其中使所述轉(zhuǎn)子葉片在一定變槳角范圍內(nèi)變槳包括使所述轉(zhuǎn)子葉片從順槳位置以至少45度進(jìn)行變槳。其中使所述轉(zhuǎn)子葉片在一定變槳角范圍內(nèi)變槳包括使所述轉(zhuǎn)子葉片從順槳位置變獎(jiǎng)(feathered position)到功率位置(power position)。其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的冰相關(guān)參數(shù)包括監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所需的扭矩量。其中監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所需的扭矩量包括監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)對(duì)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的電流輸入；以及使所述電流輸入與使所述轉(zhuǎn)子葉片變槳所需的所述扭矩量相關(guān)聯(lián)。其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)對(duì)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的電流輸入包括由控制器接收與對(duì)所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的所述電流輸入相關(guān)的信號(hào)。其中監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所需的扭矩量包括監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)對(duì)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的壓力輸入；以及使所述壓力輸入與使所述轉(zhuǎn)子葉片變槳所需的所述扭矩量相關(guān)聯(lián)?！?br> 其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)對(duì)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的壓力輸入包括由控制器接收與對(duì)所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的所述壓力輸入相關(guān)的信號(hào)。其中監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所需的扭矩量包括監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)所述轉(zhuǎn)子葉片的變槳軸承處存在的力；以及使所述力與使所述轉(zhuǎn)子葉片變槳所需的所述扭矩量相關(guān)聯(lián)。其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)所述轉(zhuǎn)子葉片的變槳軸承處存在的力包括由控制器接收與所述變槳軸承處存在的所述力相關(guān)的信號(hào)。其中使所述轉(zhuǎn)子葉片在一定變槳角范圍內(nèi)變槳包括使所述轉(zhuǎn)子葉片以恒定的扭矩在一定槳距角范圍內(nèi)變槳。其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的冰相關(guān)參數(shù)包括監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所花費(fèi)的時(shí)間量。其中將所監(jiān)測(cè)的冰相關(guān)參數(shù)與所述冰相關(guān)參數(shù)的預(yù)定基線廓線進(jìn)行比較包括確定所述冰相關(guān)參數(shù)是否處于所述預(yù)定基線廓線的百分比變化范圍內(nèi)。另一方面，本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片上的冰的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)通?？砂ㄗ儤{(diào)整機(jī)構(gòu)，其經(jīng)配置以使所述轉(zhuǎn)子葉片變槳；以及傳感器，其經(jīng)配置以監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的冰相關(guān)參數(shù)。此外，所述系統(tǒng)可包括以可通信方式連接到所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)和所述傳感器的控制器。所述控制器可經(jīng)配置以控制所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)，從而使所述轉(zhuǎn)子葉片在一定槳距角范圍內(nèi)變槳。此外，所述控制器可經(jīng)配置以從所述傳感器接收與所述冰相關(guān)參數(shù)相關(guān)的信號(hào)，并將所述冰相關(guān)參數(shù)與預(yù)定基線輪廓進(jìn)行比較，以確定所述轉(zhuǎn)子葉片上是否存在任何冰。其中所述冰相關(guān)參數(shù)包括使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所需的扭矩量。其中所述傳感器包括電流傳感器，其經(jīng)配置以監(jiān)測(cè)對(duì)所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的電流輸入，或者所述傳感器包括壓力傳感器，其經(jīng)配置以監(jiān)測(cè)對(duì)所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的壓力輸入。所述傳感器經(jīng)配置以監(jiān)測(cè)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳軸承處存在的力。其中所述控制器經(jīng)配置以控制所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)，從而使所述轉(zhuǎn)子葉片從順槳位置以至少45度進(jìn)行變槳。其中所述控制器經(jīng)配置以控制所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)，從而在所述風(fēng)力渦輪機(jī)未運(yùn)行時(shí)使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳。參考以下具體說明和所附權(quán)利要求書可更好地理解本發(fā)明的這些以及其他特征、
方面和優(yōu)點(diǎn)。附圖并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，展示了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，
并與具體說明一起解釋本發(fā)明的原理。


本說明書參考附圖，針對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員，完整且可實(shí)現(xiàn)地詳細(xì)揭示了本發(fā)
明，包括其最佳模式，其中圖I所示為風(fēng)力渦輪機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的透視
圖2所示為風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙的一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)化內(nèi)部視圖；圖3所示為可包括在風(fēng)力渦輪機(jī)的渦輪控制器內(nèi)的合適部件的一個(gè)實(shí)施例的示
意圖；圖4所示為用于檢測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的冰的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；圖5所示為在一定槳距角范圍變槳的轉(zhuǎn)子葉片的基線扭矩廓線的一個(gè)實(shí)施例；以
及圖6所示為在一定槳距角范圍變槳的轉(zhuǎn)子葉片的基線時(shí)間廓線的一個(gè)實(shí)施例。部件標(biāo)號(hào)列表
標(biāo)號(hào)部件標(biāo)號(hào)部件
~ 風(fēng)力渦輪機(jī)12mn
14表面16機(jī)艙
~ 8￥Ψ20可旋轉(zhuǎn)輪轂
h轉(zhuǎn)子葉片24發(fā)電機(jī)
~^6禍輪控制器28變槳軸
"10變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)32轉(zhuǎn)子軸
34發(fā)電機(jī)軸36齒輪箱
~^8變槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)40變槳驅(qū)動(dòng)齒輪箱
變槳驅(qū)動(dòng)齒輪44變槳軸承
傳感器48傳感器
處理器52存儲(chǔ)裝置
~~54通信模塊56傳感器接口
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的轉(zhuǎn)子葉片(22)上的冰的方法(100)，所述方法(100)包括 在一定槳距角范圍內(nèi)對(duì)所述轉(zhuǎn)子葉片(22)進(jìn)行變槳； 監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳時(shí)所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的冰相關(guān)參數(shù)；以及 將所監(jiān)測(cè)的冰相關(guān)參數(shù)與所述冰相關(guān)參數(shù)的預(yù)定基線廓線(110、210)進(jìn)行比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法(100)，其中使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)在一定槳距角范圍內(nèi)變槳包括在所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)未運(yùn)行時(shí)使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)在一定槳距角范圍內(nèi)變槳。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法(100)，其中使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)在一定槳距角范圍內(nèi)變槳包括使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)從順槳位置以至少45度進(jìn)行變槳。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法(100)，其中使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)在一定槳距角范圍內(nèi)變槳包括使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)從順槳位置變槳到功率位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法(100)，其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳時(shí)所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的冰相關(guān)參數(shù)包括監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所需的扭矩量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法(100)，其中監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所需的扭矩量包括 監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳時(shí)對(duì)所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)(30)的電流輸入；以及 使所述電流輸入與使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳所需的所述扭矩量相關(guān)聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法(100)，其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳時(shí)對(duì)所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)(30)的電流輸入包括由控制器(26)接收與對(duì)所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)(30)的所述電流輸入相關(guān)的信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法(100)，其中監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所需的扭矩量包括 監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳時(shí)對(duì)所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)(30)的壓力輸入；以及 使所述壓力輸入與使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳所需的所述扭矩量相關(guān)聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法(100)，其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳時(shí)對(duì)所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)(30)的壓力輸入包括由控制器(26)接收與對(duì)所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)(30)的所述壓力輸入相關(guān)的信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法(100)，其中監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所需的扭矩量包括 監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳時(shí)所述轉(zhuǎn)子葉片(22)的變槳軸承(44)處存在的力；以及 使所述力與使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳所需的所述扭矩量相關(guān)聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法(100)，其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳時(shí)所述轉(zhuǎn)子葉片(22)的變槳軸承(44)處存在的力包括由控制器(26)接收與所述變槳軸承(44)處存在的所述力相關(guān)的信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法(100)，其中使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)在一定槳距角范圍內(nèi)變槳包括使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)以恒定的扭矩在一定槳距角范圍內(nèi)變槳。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法(100)，其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳時(shí)所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的冰相關(guān)參數(shù)包括監(jiān)測(cè)使使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)在所述槳距角范圍(102)內(nèi)變槳所花費(fèi)的時(shí)間量。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法(100)，其中將所監(jiān)測(cè)的冰相關(guān)參數(shù)與所述冰相關(guān)參數(shù)的預(yù)定基線廓線(110、210)進(jìn)行比較(106)包括確定所述冰相關(guān)參數(shù)是否處于所述預(yù)定基線廓線(110、210)的百分比變化(112、212)范圍內(nèi)。
15.一種檢測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的轉(zhuǎn)子葉片(22)上的冰的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)(30)，其經(jīng)配置以使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳； 傳感器(46、48)，其經(jīng)配置以監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片(22)變槳時(shí)所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的冰相關(guān)參數(shù)；以及 控制器(26)，其以可通信方式連接到所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)(30)和所述傳感器(46、48)，所述控制器(26)經(jīng)配置以控制所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)(30)，從而使所述轉(zhuǎn)子葉片(22)在一定槳距角范圍內(nèi)變槳，所述控制器(26)經(jīng)進(jìn)一步配置以從所述傳感器(46、48)接收與所述冰相關(guān)參數(shù)有關(guān)的信號(hào)，并將所述冰相關(guān)參數(shù)與預(yù)定基線廓線(110、210)進(jìn)行比較，從而確定所述轉(zhuǎn)子葉片(22)上是否存在任何冰。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的冰的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法可包括使所述轉(zhuǎn)子葉片在一定槳距角范圍內(nèi)變槳；監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的冰相關(guān)參數(shù)；以及將所監(jiān)測(cè)的冰相關(guān)參數(shù)與所述冰相關(guān)參數(shù)的預(yù)定基線廓線進(jìn)行比較。
文檔編號(hào)F03D7/02GK102889175SQ20121025459
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者C.D.程 申請(qǐng)人:通用電氣公司