[发明专利]检测风力涡轮机的建筑结构中的变化的方法和检测组件

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测第一风力涡轮机的建筑结构中的变化的方法。本发明也涉及用于该目的的检测组件。

背景技术

需要全面监测风力涡轮机的建筑结构中的变化，因为其指示风力涡轮机的操作和安全性的可能风险。这种变化包括例如诸如凹痕或裂缝的生长等等之类的风力涡轮机的塔架的损坏，以及风力涡轮机结构中（特别是在风力涡轮机的塔架中）的螺栓组件的预张力的损耗。此外，上述变化也涉及可能由地震、近海地基中的周围沙地的腐蚀或者地基裂缝引起的地基的变化。其他可能的变化可能出现在近海风力涡轮机的单桩式地基中。风力涡轮机结构中的变化的其他示例涉及偏航轴承问题和风力涡轮机上的冰。大多数这些变化会对风力涡轮机构成相当大的风险。

因而为避免进一步的损坏和确保风力涡轮机具有长的寿命，可靠地监测这些变化是一项重要的任务。迄今为止检测和追踪风力涡轮机结构中的变化主要采用非自动的手段来进行。人员必须定期检查风力涡轮机并且必须在风力涡轮机的场所对风力涡轮机实施测试（例如手动测试），以便确保风力涡轮机结构中的变化能够被足够早地发现以防止更进一步的损坏。

发明内容

本发明的目的是对风力涡轮机的建筑结构中的这些变化做出可能的并且更容易的检测，优选自动进行检测。

此目的可以通过根据权利要求1的方法和根据权利要求12的检测组件来满足。

根据本发明，上述种类的方法是通过随时间监测表示第一风力涡轮机的本征频率的参考值并且将该参考值中的显著变化用作建筑结构中的变化的指示来实现的。

换言之，利用了风力涡轮机的建筑结构中的变化对风力涡轮机特别是风力涡轮机的塔架的本征频率具有明显影响的事实。因而，监测直接或间接地表示风力涡轮机的本征频率的所谓参考值。如果该参考值在短时间段内显著变化，则这就是风力涡轮机结构中的变化的指示。但是同样如果此代表性的参考值随时间缓慢变化，则这可能是由于结构中的潜在危险变化，其形成比非常严重的破裂或类似情况更缓慢。

至于本征频率的定义，可以理解为其包括了建筑结构的任何共振频率，即，也包括更高阶共振频率或共振频率的中间值。因而也可以将本征频率看作这样的风力涡轮机的频率（特别是塔架的频率），其带来风力涡轮机的理想状态中的共振效应，即，在来自外部的对于频率的任何附加影响可被滤除的假设下。

监测风力涡轮机的本征频率的问题在于这样一种事实：在一个特别的给定时间风力涡轮机的频率极大地取决于来自外部的影响。例如，风力涡轮机的操作模式（转速，风力涡轮机的机舱内的振动等等），以及天气状况，特别是风力和温度状况，而且还有操作因素（转子转速，螺距位置，电力生产）是影响风力涡轮机当前频率的重要因素。因而，为了监测风力涡轮机结构的变化而使用风力涡轮机的当前频率就其自身来说是不足够的。用于监测的参考值因而优选地包括这样的本质上等同于当前操作和天气因素的因素。结果是正常的频率曲线，该曲线给出一段更长监测时间上的风力涡轮机结构的状态的更为清晰的指示。

根据本发明，上述种类的检测组件至少包括下面的部件：

-参考值单元，用于输出表示第一风力涡轮机的本征频率的参考值，

-监测单元，其在操作中随时间监测参考值，以及

-变化指示单元，其在操作中指示在参考值出现显著变化的情况下建筑结构中的变化。

这种参考值单元可以是从输入信号中得到上述参考值的计算单元，或者可以是一种接口，该参考值可以经由这个接口被输入到检测组件用于进一步的处理。

检测组件的任何部件（特别是参考值单元，监测单元和变化指示单元）中的每一个或可能它们的全部都可以实现为处理器上的软件部件，而且也可以实现为硬件部件或其组合。

因而，本发明还涉及一种可直接加载到可编程设备的存储器中的计算机程序产品，其包括软件代码部，当在可编程设备上运行所述产品时所述软件代码部用于执行根据本发明的方法的步骤。

此外，本发明还涉及一种装备有根据本发明的检测组件的风力涡轮机，以及具有若干个风力涡轮机的风力发电场，这些风力涡轮机包括至少一个根据本发明的第一风力涡轮机。

本发明的特别有利的实施例和特征由从属权利要求给出，如下面的描述中所揭示的那样。因此，在方法的背景中所揭示的特征也可能在检测组件和/或风力涡轮机和/或风力发电场的背景中实现，并且反之亦然。