监测叶片轴承制造技术

描述了一种监测风力涡轮机(1)的转子叶片(13)的叶片变桨轴承(17)的方法，所述方法包括：对所述转子叶片(13)进行变桨；测量所述叶片变桨轴承(17)在变桨期间的振动量(37,45)；基于所测量的振动量(37,45)来估计所述叶片变桨轴承(17)的状态。

Monitoring Blade Bearing

【技术实现步骤摘要】
监测叶片轴承
本专利技术涉及一种用于监测风力涡轮机的转子叶片的叶片变桨轴承的方法和布置结构，涉及一种用于转子叶片的转子叶片轴承，涉及一种具有转子叶片轴承的转子叶片，并且进一步涉及一种风力涡轮机。
技术介绍
风力涡轮机可以包括风力涡轮机塔、安装在风力涡轮机塔的顶部上的机舱，所述机舱包括由在该处安装有多个转子叶片的旋转转子轴驱动的发电机。为了相对于风适当调节转子叶片，转子叶片包括变桨系统，其使得能够围绕纵向轴线旋转转子叶片，以便设置适当桨距角。因此，转子叶片包括叶片变桨轴承，其相对于连接到风力涡轮机的轮毂的叶片变桨轴承的一部分以可旋转方式支撑转子叶片的翼型件。在风力涡轮机的延长操作中，叶片变桨轴承可能逐渐劣化。因此，按常规实施叶片变桨轴承的状态监测。叶片变桨轴承的状态监测通常包括以维修间隔检查润滑脂样品中的钢颗粒。另外，按常规检查叶片变桨误差也已经是监测的一部分，但是要么极不精确和/或要么是叶片轴承损坏的极晚指示，从而导致非最佳维修工作计划。特别地，如果轴承因逐步损坏而经历极高摩擦力矩增加，则正确的叶片变桨也许是不可能的，从而导致变桨误差。因此，用于监测叶片轴承的常规状态监测方法要么不精确要么需要人工干预，包括对维修人员的要求。因此，可能需要一种监测风力涡轮机的转子叶片的叶片变桨轴承的方法和布置结构，并且还可能需要一种用于转子叶片的转子叶片轴承和一种风力涡轮机，其实现简单且精确的叶片变桨轴承监测，特别是允许维持风力涡轮机的正常生产操作。
技术实现思路
此需要可由根据独立权利要求的主题来满足。从属权利要求描述本专利技术的有利实施例。根据本专利技术的实施例，提供一种监测风力涡轮机的转子叶片的叶片变桨轴承的方法，所述方法包括：对转子叶片进行变桨；测量叶片变桨轴承（的至少一部分）在变桨期间的振动量；基于所测量的振动量来估计叶片变桨轴承的状态。所述方法可以例如由风力涡轮机控制器或风场控制器实施。所述方法可以部分以软件和/或硬件来实施。与叶片变桨轴承一起，转子叶片可以连接到风力涡轮机的轮毂。叶片变桨轴承可以相对于固定地连接到风力涡轮机的轮毂的部分旋转地支撑转子叶片的翼型件。叶片变桨轴承可以允许相对于轮毂或者相对于叶片变桨轴承或转子叶片的固定部分围绕纵向方向旋转转子叶片的翼型件。叶片变桨轴承可以包括滚子轴承和/或滚珠轴承。所述轴承可以包括内环和外环以及多个可滚动元件，所述可滚动元件布置在内环与外环之间，从而允许相对于外环旋转内环。翼型件可以固定地连接到内环或外环，并且内环或外环可以固定地连接到风力涡轮机的轮毂。此外，叶片变桨轴承可以包括填充在内环与外环之间以及可滚动元件周围的润滑剂。可滚动元件可以具有圆柱形形状、球形形状或锥形形状。对转子叶片进行变桨可以包括围绕转子叶片的纵向轴线旋转转子叶片达特定角度范围，诸如例如在30°、或60°或90°的角度范围内。变桨期间的变桨速度可能是恒定的或者可能不是恒定的。例如，变桨速度可以从基本上零增加到最大值，并且然后再次减小到零。根据损坏或劣化程度，对转子叶片进行变桨可能在叶片变桨轴承的若干部分中（例如在内环和/或外环中）引发或激发振动。所引发的振动可能是叶片变桨轴承的损坏种类或程度的特性，并且也可能是叶片变桨轴承的几何和结构性质的特性，例如取决于轴承的内环和/或外环的谐振。测量振动量可以通过使用一个或更多个振动传感器（例如加速度计）来实现，其可以安装在叶片变桨轴承和/或转子叶片的一个或更多个位置处和/或例如安装在轮毂处。测量振动量可以包括在对转子叶片进行变桨的时间跨度内获取并存储振动传感器的测量信号的多个样本。特别地，可以以相对高的频率随时间的推移监测（例如采样和/或记录）振动量，诸如例如以500Hz与10000Hz之间的频率来采样。叶片变桨轴承的状态可以例如由（例如轴承的滚道和/或可滚动元件的）损坏的种类/或程度或者叶片变桨轴承的完整程度来表征。例如，如果振动量（特别是在特定频率范围内）增加到阈值之上，则叶片变桨轴承可以被诊断成具有在叶片变桨轴承的特定时间范围内可能需要计划更换的损坏程度。相反地，如果所测量的振动量（特别是在特定频率范围内）低于阈值，则叶片变桨轴承可以被诊断成具有足够的完整程度，使得在短时间范围内不需要更换的连续操作是可能的。根据本专利技术的实施例，估计状态包括将振动量与阈值进行比较。所述阈值（或者针对不同频率范围或频率的一个或更多个阈值）可以存储在电子存储装置中。从而，可以提供一种用于监测叶片变桨轴承并且进一步用于诊断叶片变桨轴承的简单方法。根据本专利技术的实施例，阈值取决于轴承在变桨期间经受的载荷。不同载荷可以例如通过不同风力条件或风速以及轮毂的不同方位角、并且因此其轴承被监测的转子叶片的取向来实现。轴承载荷分布在轴承内部意味着不同部分处的滚子/滚珠正承载所述载荷。在某些方位角处，遭受初始损坏的“坏”滚道部分和/或损坏的滚子/滚珠的载荷较高，从而产生更多振动/噪声。例如，当转子叶片竖直向下指向时，“坏”滚道部分在变桨期间的内部载荷可能是最小或不存在的，从而不导致增大的振动水平。相反地，如果转子叶片布置成其纵向轴线大致水平取向，则“坏”滚道部分在变桨期间的内部载荷可能最大，从而导致增大的振动。针对不同载荷限定不同阈值还可以使得能够监测轴承，而不管轴承布置在哪一方位角位置处或哪一环境条件占优势。根据本专利技术的实施例，所述方法进一步包括：监测实施变桨的方位角位置或方位角范围，特别是将在变桨期间覆盖的一个或更多个方位角范围内的振动量分区；将振动量或在相应方位角范围内平均的振动量与取决于相应方位角位置或方位角范围的阈值进行比较。实施变桨的方位角位置或方位角范围可以与变桨期间的所测量振动量存储在一起（例如与其相关联）。特别地，在变桨期间，相应方位角位置可以与相应所测量的振动量相关联，使得测量产生包括与所测量的振动量相关联的方位角位置的多个元组（tuple）。根据本专利技术的实施例，获得在变桨期间针对特定方位角位置（例如分区内27°，例如覆盖从0°至45°的角度的分区）的振动的平均值（例如数次测量结果的平均数）。在方位角位置（例如27°）处获得的振动的平均值可以用于方位角分区（例如0°至45°）中振动值的分区。方位角范围还可以称为方位角分区。例如，方位角分区可以被限定成例如从0°至10°、从10°至20°、从20°至30°等等。所限定分区中的每一者中的所测量振动可以被平均并且与对应方位角分区相关联。相应阈值还可以关联到每一方位角分区，并且可以将特定分区中的经平均的振动与对应阈值进行比较。例如，如果超过阈值数目个振动高于相应分区阈值，则转子叶片轴承可以被诊断成具有可能需要更换的损坏程度。可以考虑每一分区内的经平均振动以及所述方位角分区中的每一者的相应阈值来限定诊断逻辑。从而，可以实现叶片变桨轴承的精确状态监测。根据本专利技术的实施例，测量振动量包括：在特别是在0Hz与1000Hz之间的频率范围内测量振动；分析所述频率范围内的所测量的振动，以便特别是通过所测量振动的傅里叶变换确定多个振动频率的振动的振动分量的大小。由于对转子叶片进行变桨，可以在多个频率处激发或引发振动。因此，可以实施所测量的振动量的频率分析以便针对每一频率确定对应于此特定频率的振动强度的幅度。振动分量或振动分量的大小的分析或评估可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监测风力涡轮机(1)的转子叶片(13)的叶片变桨轴承(17)的方法，所述方法包括：对所述转子叶片(13)进行变桨；测量所述叶片变桨轴承(17)在变桨期间的振动量(37, 45)；基于所测量的振动量(37, 45)来估计所述叶片变桨轴承(17)的状态。

【技术特征摘要】
2018.01.11 EP 18151224.51.一种监测风力涡轮机(1)的转子叶片(13)的叶片变桨轴承(17)的方法，所述方法包括：对所述转子叶片(13)进行变桨；测量所述叶片变桨轴承(17)在变桨期间的振动量(37,45)；基于所测量的振动量(37,45)来估计所述叶片变桨轴承(17)的状态。2.根据前一权利要求所述的方法，其中，估计所述叶片变桨轴承(17)的状态包括估计所述叶片变桨轴承的损坏程度或完整程度。3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，估计状态包括将所述振动量(45)与阈值(51)进行比较。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述阈值(51)取决于所述变桨轴承(17)在变桨期间经受的载荷。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括：监测实施变桨的方位角位置(α)或方位角范围，特别是将在变桨期间覆盖的一个或更多个方位角范围内的所述振动量分区；将所述振动量(37,45)或在相应方位角范围内平均的振动量与取决于相应方位角位置或方位角范围的阈值(51)进行比较。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，测量所述振动量(37,45)包括：在特别是在0Hz与1000Hz之间的频率范围内测量振动，分析在所述频率范围内的所测量的振动，以便特别是通过所测量振动的傅里叶变换来确定多个振动频率的振动的振动分量的大小。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，估计状态包括：在预先确定的频率范围内平均所述振动分量的大小，其中，所述频率范围在0Hz与100Hz之间或者在100Hz与140Hz之间，和/或其中，所述频率范围包括所述变桨轴承(17)的至少一个谐振频率。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，当转子(9)以小于阈值旋转速度的特别是3rpm或静止不动的旋转速度旋转时实施对所述叶片进行变桨。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，对所述叶片(13)进行变桨包括：特别是在5s与50s之间的持...

【专利技术属性】
技术研发人员：SF埃尔莫斯，TK默勒，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK