[发明专利]风力机桨叶状态监控装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力机桨叶（Wind turbine blades）状态监控装置及其方法，更具体而言，涉及一种根据桨叶设计信息和力矩（Moment）统计信息来生成基准值作为对桨叶状态判断的基准，从而能够确保对桨叶状态判断的可靠性的风力机桨叶状态监控装置及其方法。

背景技术

一般来说，风力发电是利用空气流动所具备的动能空气力学特性使浆翼旋转来变换为机械能，并利用该机械能使发电机旋转而得到电能的系统。

这种风力发电，根据旋转轴相对地面的方向，分为水平型和垂直型，包括：由桨叶(Blade)和桨毂(Hub)构成的风轮；加快旋转来驱动发电机的增速机(Gear box)，生产电的发电机(Generator)，适当调节各构成要素的动作温度的冷暖气系统(Cooling/Heating System)，以及控制输出的电力控制系统(Power Converter System)等。

其中，桨叶在发生破损时停止时间变长，更换费用较大，尤其是在海上风力发电中，由于盐份或灰尘等，桨叶上频繁发生污染，所以需要实时监控桨叶的状态。

因此，在桨叶上设置传感器来监控桨叶状态，但是与其他发电不同，就风力发电而言，由于瞬间反复正常状态(Stationary States)和非正常状态(Non-Stationary States)，因此其特性上存在无法进行高效且对正确状态监控的局限性。

此外，关于海上风力发电，根据天气气候的变化，能够接近桨叶的情况也有限，因此无法对桨叶进行高效管理和维护，随之产生在桨叶受损时不能即刻应对的问题。

发明内容

所要解决的技术课题

本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于，提供一种通过确保对桨叶状态判断的可靠性来高效管理和维护桨叶的风力机桨叶状态监控装置及其方法。

技术方案

本发明的一方面的风力机桨叶状态监控方法的特征在于，包括：将桨叶的变形率变换为力矩的步骤；基于上述桨叶的设计信息和上述力矩的统计信息生成基准值的步骤；将上述力矩与上述基准值进行比较来判断上述桨叶的状态的步骤。

本发明的特征在于，上述力矩是基于上述桨叶的材料性能值及形状特性值来变换的。

本发明的特征在于，生成上述基准值的步骤包括：基于上述桨叶的设计信息来计算第一基准值的步骤；基于上述力矩的统计信息来计算第二基准值的步骤；结合上述第一基准值和上述第二基准值生成上述基准值的步骤。

本发明的特征在于，上述第一基准值是在上述桨叶的设计载荷上结合模型参数来计算的。

在本发明中，计算上述第二基准值的步骤包括：基于上述力矩的平均值和标准偏差来计算正常区间的长度的步骤；基于上述力矩的平均值及上述正常区间的长度来计算上述第二基准值的步骤。

本发明的特征在于，在计算上述正常区间的长度的步骤中，上述力矩的平均值由累积计算前一时刻为止的平均值与当前时刻的平均值所表示；上述标准偏差由累积计算前一时刻为止的标准偏差与当前时刻的标准偏差所表示。

本发明的特征在于，计算上述第二基准值的步骤包括：当上述变形率是在上述桨叶的压力面(Pressure Side)或吸入面(Suction Side)测定得到的数据时，比较风力机的输出和额定输出的步骤；以及根据上述比较结果，将上述风力机的输出变化或上述桨叶的桨距角变化反映在上述力矩的统计信息中的步骤。

本发明的特征在于，当上述风力机的输出在上述额定输出以下时，将上述风力机的输出变化反映在上述力矩的统计信息上，当上述风力机的输出大于上述额定输出时，将上述桨叶的桨距角变化反映在上述力矩的统计信息上。

本发明的特征在于，上述基准值包括：用于判断上述桨叶的注意状态的注意基准值，用于判断警告状态的警告基准值；以及用于判断紧急状态的紧急基准值。

本发明的特征在于，还包括：当上述桨叶的状态为上述注意状态、上述警告状态及上述紧急状态中的某一个状态时，警报上述桨叶的状态的步骤。

本发明的另一方面的风力机桨叶状态监控装置，其特征在于，包括：力矩变换部，将风力机桨叶的变形率变换为力矩；状态判断部，比较上述力矩和基准值来判断上述桨叶的状态；基准值生成部，基于上述桨叶的设计信息和上述力矩的统计信息生成上述基准值。

本发明的特征在于，上述力矩变换部基于上述桨叶的材料性能值及形状特性值，将上述变形率变换为上述力矩。