用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的系统以及方法技术方案

本公开涉及一种用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的系统以及方法。所述系统的控制器被配置成基于从所述系统的第一传感器接收的测量信号确定施加在所述风力涡轮机的转子轴或所述风力涡轮机的发电机轴上的转矩。所述控制器还被配置成基于所确定的转矩来确定所述齿轮箱的累积磨损值。

System and Method for Monitoring Wear of Gearbox of Wind Turbine

The present disclosure relates to a system and method for monitoring gear box wear of a wind turbine. The controller of the system is configured to determine the torque applied to the rotor shaft of the wind turbine or the generator shaft of the wind turbine based on the measurement signal received from the first sensor of the system. The controller is also configured to determine the cumulative wear value of the gearbox based on the determined torque.

【技术实现步骤摘要】
用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的系统以及方法
本公开大体上涉及风力涡轮机。更具体地，本公开涉及用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的系统和方法。
技术介绍
风能被认为是目前可获得的最清洁、最环保的能源之一，在这方面风力涡轮机已经获得越来越多的关注。现代风力涡轮机通常包括塔架、安装在塔架上的机舱、定位在机舱中的发电机和一个或多个转子叶片。通过使用已知的翼型件原理，一个或多个转子叶片将风的动能转换成机械能。传动系(drivetrain)将来自转子叶片的机械能传送到发电机。发电机接着将机械能转换成电能，电能可以供应至公用电网。传动系可包括齿轮箱(gearbox)、转子轴(rotorshaft)和发电机轴(generatorshaft)。更确切地说，转子轴可以将转子叶片联接到齿轮箱。发电机轴又可以将齿轮箱联接到发电机。因此，传动系特别是齿轮箱可以允许发电机以与转子叶片不同的速度旋转。通常，齿轮箱必须被周期性更换。通常需要在实际的更换操作之前安排好齿轮箱的更换，以便最小化风力涡轮机停机时间，确保更换齿轮箱和必要的设备(例如起重机)的可用性。在这方面，已经开发了各种系统和方法监测或另外预测何时需要更换齿轮箱。这些系统和方法基于齿轮箱预计要经历的操作条件的预定曲线(profiles)。然而，齿轮箱所经历的实际的操作条件可能有很大变化。例如，如果实际操作条件比预期的操作条件更严峻，则在常规的系统和方法指示需要进行此更换之前，就需要进行齿轮箱更换。在这方面，当齿轮箱在计划的更换操作之前损坏时，如果更换齿轮箱和必需的修理设备不可用，则可能出现大量的风力涡轮机停机时间。因此，用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的改进的系统和方法在本领域中会受欢迎。
技术实现思路
本公开技术的各方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，或者可以从所述描述显而易见，或者可以通过实践本公开技术来了解。在一方面，本公开涉及一种用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的系统。所述系统包括风力涡轮机，所述风力涡轮机具有转子、齿轮箱、联接所述转子和所述齿轮箱的转子轴、发电机和联接所述齿轮箱和所述发电机的发电机轴。所述系统还包括第一传感器，所述第一传感器被配置成检测指示施加在所述转子轴或所述发电机轴上的转矩的参数。而且，所述系统包括通信地联接(communicativelycoupled)到所述转矩传感器的控制器。所述控制器被配置成基于从所述第一传感器接收的测量信号确定施加在所述转子轴或所述发电机轴上的转矩。所述控制器还被配置成基于所确定的转矩确定所述齿轮箱的累积磨损值(accumulatedwearvalue)。在另一方面，本公开涉及一种用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的方法。所述风力涡轮机包括转子、齿轮箱、联接所述转子和所述齿轮箱的转子轴、发电机和联接所述齿轮箱和所述发电机的发电机轴。所述方法包括用控制器从与所述转子轴或所述发电机轴中的一个操作地相关联(inoperativeassociationwith)的转矩传感器接收转矩测量信号。所述转矩测量信号指示施加在与所述转矩传感器相关联的所述转子轴或所述发电机轴上的转矩。所述方法还包括用所述控制器基于所接收的测量信号确定施加在与所述转矩传感器相关联的所述转子轴或所述发电机轴上的转矩。所述方法还包括用所述控制器基于所确定的转矩确定所述齿轮箱的累积磨损值。而且，所述方法包括用所述控制器将所述累积磨损值与磨损阈值进行比较。另外，所述方法包括当所述累积磨损值超过所述磨损阈值时，用所述控制器发起与修改所述齿轮箱遭受磨损的速率相关联的控制动作。技术方案1：一种用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的系统，所述系统包括：风力涡轮机，所述风力涡轮机包括转子、齿轮箱、联接所述转子和所述齿轮箱的转子轴、发电机和联接所述齿轮箱和所述发电机的发电机轴；第一传感器，所述第一传感器被配置成检测指示施加在所述转子轴或所述发电机轴上的转矩的参数；以及控制器，所述控制器通信地联接到所述第一传感器，所述控制器被配置成基于从所述第一传感器接收的测量信号确定施加在所述转子轴或所述发电机轴上的转矩，所述控制器还被配置成基于所确定的转矩来确定所述齿轮箱的累积磨损值。技术方案2：根据技术方案1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成基于所确定的施加在所述转子轴或所述发电机轴中的一个上的转矩确定施加在所述转子轴或所述发电机轴的另一个上的转矩。技术方案3：根据技术方案2所述的系统，其中，所述控制器还被配置成将正值分配给施加在所述转子轴上的转矩或者施加在所述发电机轴上的转矩中的一个，将负值分配给施加在所述转子轴上的转矩或者施加在所述发电机轴上的转矩中的另一个。技术方案4：根据技术方案1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成基于所确定的转矩确定所述齿轮箱的应力值，所述控制器还被配置成基于所述应力值确定所述累积磨损值。技术方案5：根据技术方案3所述的系统，其中，所述控制器还被配置成监测所述齿轮箱经历所述应力值的持续时间并基于所述应力值的持续时间确定所述累积磨损值。技术方案6：根据技术方案1所述的系统，其还包括：与所述转子轴或所述发电机轴中的一个操作地相关联的转速传感器，所述转速传感器被配置成检测指示与所述转速传感器相关联的所述转子轴或所述发电机轴的转速的参数，所述转速传感器通信地联接到所述控制器，所述控制器还被配置成：基于从所述转速传感器接收的转速测量信号，确定与所述转速传感器相关联的所述转子轴或所述发电机轴中的一个的转速；基于与所述转速传感器相关联的所述转子轴或所述发电机轴中的一个的转速，确定所述转子轴或所述发电机轴中的另一个的转速；以及基于所述转子轴的转速和所述发电机轴的转速，确定所述累积磨损值。技术方案7：根据技术方案1所述的系统，其中，所述齿轮箱包括多个齿轮箱部件，所述系统还包括：与所述齿轮箱操作地相关联的振动传感器，所述振动传感器被配置成检测指示所述齿轮箱内出现或由所述齿轮箱发出的振动的参数；以及与所述齿轮箱操作地相关联的声学传感器，所述声学传感器被配置成检测指示所述齿轮箱内出现或由所述齿轮箱发出的声音的参数，所述控制器通信地联接到所述振动传感器和所述声学传感器，所述控制器还被配置成基于从振动传感器接收的振动测量信号或从所述声学传感器接收的声学测量信号的至少一个，识别与所述齿轮箱的累积磨损值相关联的多个齿轮箱部件的一个或多个齿轮箱部件。技术方案8：根据技术方案1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成将所述累积磨损值与磨损阈值进行比较，并且当所述累积磨损值超过所述磨损阈值时发起与修改所述齿轮箱遭受磨损的速率相关联的控制动作。技术方案9：根据技术方案8所述的系统，其中，所述控制动作与改变所述发电机的输出相关联。技术方案10：根据技术方案9所述的系统，其中，所述控制动作与通知所述风力涡轮机的操作者所述累积磨损值已经超过所述磨损阈值相关联。技术方案11：一种用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的方法，所述风力涡轮机包括转子、齿轮箱、联接所述转子和所述齿轮箱的转子轴、发电机以及联接所述齿轮箱和所述发电机的发电机轴，所述方法包括：用控制器从第一传感器接收测量信号，所述测量信号指示施加在所述转子轴或所述发电机轴中的一个上的转矩；用所述控制器基于所接收的测量信号确定施加在所述转子轴或所述发电机轴中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的系统，所述系统包括：风力涡轮机，所述风力涡轮机包括转子、齿轮箱、联接所述转子和所述齿轮箱的转子轴、发电机和联接所述齿轮箱和所述发电机的发电机轴；第一传感器，所述第一传感器被配置成检测指示施加在所述转子轴或所述发电机轴上的转矩的参数；以及控制器，所述控制器通信地联接到所述第一传感器，所述控制器被配置成基于从所述第一传感器接收的测量信号确定施加在所述转子轴或所述发电机轴上的转矩，所述控制器还被配置成基于所确定的转矩来确定所述齿轮箱的累积磨损值。

【技术特征摘要】
2017.11.02 US 15/801,4361.一种用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的系统，所述系统包括：风力涡轮机，所述风力涡轮机包括转子、齿轮箱、联接所述转子和所述齿轮箱的转子轴、发电机和联接所述齿轮箱和所述发电机的发电机轴；第一传感器，所述第一传感器被配置成检测指示施加在所述转子轴或所述发电机轴上的转矩的参数；以及控制器，所述控制器通信地联接到所述第一传感器，所述控制器被配置成基于从所述第一传感器接收的测量信号确定施加在所述转子轴或所述发电机轴上的转矩，所述控制器还被配置成基于所确定的转矩来确定所述齿轮箱的累积磨损值。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成基于所确定的施加在所述转子轴或所述发电机轴中的一个上的转矩确定施加在所述转子轴或所述发电机轴的另一个上的转矩。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器还被配置成将正值分配给施加在所述转子轴上的转矩或者施加在所述发电机轴上的转矩中的一个，将负值分配给施加在所述转子轴上的转矩或者施加在所述发电机轴上的转矩中的另一个。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成基于所确定的转矩确定所述齿轮箱的应力值，所述控制器还被配置成基于所述应力值确定所述累积磨损值。5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制器还被配置成监测所述齿轮箱经历所述应力值的持续时间并基于所述应力值的持续时间确定所述累积磨损值。6.根据权利要求1所述的系统，其还包括：与所述转子轴或所述发电机轴中的一个操作地相关联的转速传感器，所述转速传感器被配置成检测指示与所述转速传感器相关联的所述转子轴或所述发电机轴的转速的参数，所述转速传感器通信地联接到所述控制器，所述控制器还被配置成：基于从所述转速传感器接收的转速测量信号，确定与所述转速传感器相关联的所述转子轴或所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·Z·哈桑，祝发荣，小罗伦斯·K·托利弗洛，P·C·帕特尔，J·E·曾库拉，E·L·麦格拉斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US