[发明专利]用于确定风能设备的剩余使用寿命的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定风能设备的剩余使用寿命的方法。

背景技术

在风能设备的发展中，风能设备的相应的部件设计为，使得风能设备能够具有例如20年或25年的使用寿命，也就是说，风能设备的相应的部件设计为，使得风能设备的运行在所预计的使用寿命内是可行的。

每个风能设备经受静态和非静态的载荷。静态载荷例如能够因风紊流、倾斜迎流和风速的高廓线引起。由此，作用于风能设备的载荷频谱是多样的，并且必须整体评估相应的载荷情况。这通过载荷谱来实现，所述载荷谱是载荷情况的总和。作用于风能设备的非静态的载荷引起风能设备的部件的疲劳。风能设备的每个部件设计为，使得仅在达到风能设备的使用寿命时才应达到最大疲劳。

EP 1 674 724 B1描述了一种用于求得风能设备的疲劳载荷的设备和方法。在此，基于风能设备上的传感器的测量来执行塔疲劳载荷分析。疲劳分析的结果受到谱频率分析，以便评估风能设备的地基处的损伤。根据塔疲劳分析进行使用寿命信息的估计。

在基于优先权的德国专利申请中，德国专利商标局检索到下述文献：DE 10257793A1、DE 102011112627A1、EP 1760311A2以及Lachmann St.:“Kontinuierliches Monitoring zuran Tragstrukturen von Windenergieanlagen”。

发明内容

本发明的目的是，提出一种用于确定风能设备的剩余使用寿命的改进方法。

该目的通过一种根据权利要求1的用于确定风能设备的当前已过去的使用寿命消耗的方法来实现。

因此，提出一种用于确定风能设备的剩余使用寿命的方法。在风能设备运行期间借助于传感器连续地检测运动或振动。确定运动或振动的模式和频率。基于模型，尤其风能设备的数值模型，求得作用于风能设备的部件的力。求得风能设备的部件的应力谱和/或载荷谱。通过将所求得的应力谱和/或载荷谱与总应力谱和/或总载荷谱比较来比较剩余使用寿命。

根据本发明的一个方面，连续地求得或计算相关模式的与时间相关的参与因子并且由此尤其通过与时间相关的参与因子同与时间相关的总变形状态的叠加来求得部件的运动或振动。

根据本发明提出一种用于确定风能设备的或者风能设备的部件的至少一个载荷谱或者应力谱的方法，以便由此求得剩余使用寿命或使用寿命消耗。在风能设备运行期间借助于传感器检测风能设备的部件的运动。确定运动的模式和频率。基于风能设备的或风能设备的部件的梁模型能够求得作用于部件的力。求得风能设备的部件的应力和载荷谱。通过将所求得的应力和载荷谱与总应力和总载荷谱比较，能够确定或者估计风能设备的剩余使用寿命。

根据本发明，此外提出一种根据权利要求8的方法。

因此，提出一种用于确定风能设备的剩余使用寿命的方法。在风能设备运行期间借助于传感器连续地检测风能设备的部件在所选择的传感器位置中的运动和振动。确定风能设备的部件的运动或振动的固有频率和固有模式。通过获悉风能设备的部件的相关的固有模式，随后可连续地确定与时间相关的参与因子并且与风能设备的部件的与时间相关的总变形状态叠加。在连续分量式处理方法中，以风能设备的地基为起点，也就是说，首先考虑塔并且随后考虑转子叶片，因此可确定传感器位置的相关运动或振动并且由此经由固有模式和与时间相关的参与因子确定风能设备的部件的与时间相关的总变形状态。通过分量式连续处理方法可确定风能设备的部件的相关运动和振动并且由此确定风能设备的部件的与时间相关的总变形状态。风能设备的部件的与时间相关的总变形状态的组合提供风能设备的与时间相关的总变形状态。基于风能设备的模型，尤其风能设备的数值模型，并且基于风能设备的与时间相关的总变形状态，于是能够连续地求得在风能设备中作用的截面变量，所述截面变量指的是截面力和截面力矩。于是，由这些截面变量求得在风能设备的相关部位处的截面载荷谱。通过与这些相关部位处的所属的最大可承受的截面载荷谱比较，于是可确定或估计风能设备的当前的使用寿命消耗和/或剩余使用寿命。