[发明专利]用于控制风力涡轮机的操作的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制风力涡轮机的操作的方法以及执行所述方法的系统。更具体而言，本发明的方法使得风力涡轮机由于部件发生故障以及所要求的未预定业务事件导致的停机时间(downtime)最小化。

背景技术

在控制风力涡轮机的操作时，通常测量与风力涡轮机相关的多个参数。这些参数中的一些可能涉及风力涡轮机的一个或者多个部件的完好状况(health)，例如齿轮系统、齿轮系统的一部分、轴承、发电机、驱动轴等等。这些参数可以包括部件的温度或者在该部件附近测量的温度、负载、应力或者部件的应变等等。测量和分析这样的参数允许操作者检测部件何时达到要发生故障的状态。当发生这种情况时，为了修理或者更换该部件，必须安排业务检查。这导致除了正常业务安排之外的不期望业务事件。此外，在进行业务检查之前部件发生故障的情况下，风力涡轮机必须停止一段时间。这具有降低风力涡轮机的功率生产的后果。

David McMillan等人在European Wind Energy Conference 2007上发表的标题为“Towards Quantification of Condition Monitoring Benefit for WindTurbine Generators”的文章中公开了为了改善风电场的操作效率使用不同概率模型的风电场维护策略。监测包括齿轮箱和发电机的一个或者多个涡轮机部件的状况。

Jochen Giebhardt等人在European Wind Energy Conference 2007上发表的标题为“Requirements for Condition Based Operation and Maintenance inOffshore Wind Farms”的文章中描述了使用在线状况监测系统的近海风力涡轮机故障检测。

US 2008/0112807 A1公开一种操作风力涡轮机的方法。该方法包括确定环境空气操作范围(operating envelope)，例如，包括测量环境空气的温度，并且至少部分地基于所确定的环境空气操作范围控制风力涡轮机的功率输出。该方法可以包括将所测量的环境空气温度与预定环境空气温度范围进行比较，并且在所测量的环境空气温度处于预定环境空气温度范围之外时降低风力涡轮机的功率输出，特别是在所测量的环境空气温度低于较低阈值的情况下。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种用于控制风力涡轮机的操作的方法，其中与现有技术方法相比减少了未预定业务检查的数量。

本发明实施例的另一目的在于提供一种用于控制风力涡轮机的操作的方法，其中与现有技术方法相比减少了风力涡轮机的总停机时间。

本发明实施例的又一目的在于提供一种用于控制风力涡轮机的操作的系统，其中与现有技术控制系统相比减少了未预定业务检查的数量。

本发明实施例的再一目的在于提供一种用于控制风力涡轮机的操作的系统，其中与现有技术控制系统相比减少了风力涡轮机的总停机时间。

根据本发明的第一方面，提供一种控制风力涡轮机的操作的方法，所述方法包括以下步骤：

-确定所述风力涡轮机的至少一个部件的警报等级；以及

-在至少一个部件的警报等级超出预定等级的情况下：

-在当前操作条件下评估所述部件的预期剩余寿命，以及

-控制所述风力涡轮机的操作以将所述部件的所述预期剩余寿命

调整到所述部件的期望的预期剩余寿命。

在本说明的上下文中，术语“风力涡轮机”应该被解释为适于从风中提取能量并且将其转换为电能的结构。现代风力涡轮机通常包括可旋转支撑机舱的塔结构。机舱承载具有附接到其上的一组转子叶片的榖。通过相对于塔结构旋转机舱，可以将转子叶片指向风。机舱的内部包含能量转换设备，例如，包括齿轮装置(gear arrangement)和发电机的驱动列(drive train)，所述发电机电连接到电网。作为替代，风力涡轮机可以是无齿轮类型。

所述方法包括确定所述风力涡轮机的至少一个部件的警报等级的步骤。适合的部件包括但不限于齿轮装置、齿轮件，包括驱动轴或者传动齿轮(gear wheel)、轴承或者发电机。在本说明的上下文中，术语“确定警报等级”应该被理解为就可操作性而言确定给定部件的当前状态。因此，给定部件的低警报等级表明该部件完全可操作，并且警报等级越高，部件在不久的将来发生故障的风险就越高。因此，给定部件的确定警报等级提供了关于该部分发生故障风险的信息。而且，警报等级可以取决于部件的可能异常或者故障的严重性。