[发明专利]用于操作风力涡轮的系统和方法

说明书

提供一种用于操作和维护风力涡轮的系统和方法。因此，接收多个数据输入。多个数据输入表示风力涡轮的构件的多个监测属性。使用多个监测属性来确定关于该构件的综合风险指数，且预测潜在风险指数范围。剩余使用寿命分布基于损坏潜势和寿命终止损坏阈值来确定。如果剩余使用寿命分布低于停机阈值，使风力涡轮停机或空转。

技术领域

本公开内容大体上涉及风力涡轮，且更特别地涉及用于基于潜在风险指数的预测范围来操作风力涡轮的系统和方法。

背景技术

风力被认为是目前可用的最清洁、最环境友好的能源中的一种，且风力涡轮在该方面获得了增加的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。机舱包括联接到齿轮箱和发电机的转子组件。转子组件和齿轮箱安装在位于机舱内的台板支承框架上。一个或多个转子叶片使用已知的翼型原理来获得风的动能。转子叶片传输呈旋转能形式的动能，以便转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱(或如果未使用齿轮箱，直接地联接到发电机)。发电机然后将机械能转换成电能，且电能可传输到容纳在塔架内的转换器和/或变压器，且随后部署至公用网。现代风力功率生成系统典型地采取具有多个此类风力涡轮发电机的风场的形式，风力涡轮发电机可操作成将功率供应到向电网提供功率的传输系统。

典型地，风力涡轮设计成在预定的或预期的使用寿命内以额定功率输出操作。例如，典型的风力涡轮可设计为20年寿命。在许多实例中，可基于一个或多个风力涡轮构件的预期疲劳寿命来限制该预期的总体操作寿命。此外，构件的操作使用可导致构件的磨损速率与预期速率不同。因而，构件监测系统可用于检测风力涡轮的各个构件(诸如齿轮箱)内的异常。

典型地，将构件监测系统配置为在诊断模式中检测构件故障。因为构件故障随时可发生，维修动作和零件计划典型地基于先验知识和过去的现场观察，而不是基于可量化的预测。因此，风场操作者典型地将有两种选择来维护风力涡轮。操作者可在构件的预期使用寿命下或之前安排预防性维护。当由于构件的磨损而不能进行维修动作时，更换构件可导致成本显著增加。备选地，操作者可寻求延迟维护活动。这可导致构件的意外故障并导致风力涡轮停机。因为停机可为意外的，可由于更换零件的可用性使停机延长，或可有必要在库存中保持过大数量的零件。另外，构件的意外故障可导致风场处的维修动作效率低下，诸如地面起重机的多次造访，导致成本增加。

因此，本领域不断寻求使用预测方法来操作和维护风力涡轮的新的且改进的系统。因此，本公开内容涉及用于基于预测的剩余使用寿命分布来控制风力涡轮的系统和方法。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中明显，或可通过实施本发明来获悉。

在一方面，本公开内容涉及一种用于操作风力涡轮的方法。该方法可包括利用控制器从至少一个源接收多个数据输入。多个数据输入可表示风力涡轮的构件的多个监测属性。该方法还可包括利用控制器使用多个监测属性来确定关于构件的综合风险指数。风险指数可限定与构件的标称行为的偏差。该方法还可包括利用控制器预测在所限定的多个构件周期内的从综合风险指数发展(progress)的潜在风险指数范围。潜在风险指数范围可与历史机组涡轮数据集相关，且限定在上置信区间与下置信区间之间。每个潜在风险指数可与损坏潜势相关。该方法另外可包括利用控制器基于损坏潜势和寿命终止损坏阈值来确定剩余使用寿命分布。此外，该方法可包括如果剩余使用寿命分布低于停机阈值，使风力涡轮停机或空转。

在实施例中，接收多个数据输入还可包括利用控制器从至少一个传感器接收多个时间序列数据输入，该至少一个传感器配置成监测操作中的构件。