[发明专利]确定转子共同叶片频率的方法和装置及操作风轮机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及风轮机的领域，具体地讲，涉及一种确定风轮机的转子的共同（common）叶片频率的方法、一种操作风轮机的方法和一种确定风轮机的转子的共同叶片频率的装置。

背景技术

通常，风轮机包括塔架、位于塔架上面的机舱和转子。转子包括轮毂（hub）和叶片，其中轮毂构造为可围绕特别地对应于机舱的纵向延伸部分的旋转轴线旋转，而叶片固定于轮毂并在相对于纵向轮毂延伸部分横向(特别地，垂直于纵向轮毂延伸部分)的旋转平面中延伸。轮毂连接到构造为用于通过例如另一转子轴产生电能的发电机，且因此构造为用于驱动该发电机。

风轮机的转子的叶片可在风轮机的工作或空闲模式期间进行振动。这种振动由叶片频率表征。特别地，叶片频率可以是与叶片的边缘(例如，叶片前缘(面对风向)或后缘(顺着风向))的振动对应的叶片边缘频率。

关于叶片频率的了解可允许检测叶片特性的变化以及允许适配风轮机的工作模式。

为了确定一个或多个叶片的叶片边缘频率，可使用可放置在转子的一个叶片或每个叶片中的快速响应传感器(诸如，加速度表或应变仪)测量叶片的振动，并且可从测量的传感器信号推断所述一个叶片或每个叶片的各自叶片边缘频率。

另外可知根据使用的转子的叶片的种类对于转子的所有叶片特别地使用预定叶片边缘频率，以便在风轮机的控制器中手动地设置叶片的叶片边缘频率。在这种情况下，可假设对于特定种类的叶片而言特定叶片的叶片边缘频率可以相对比较恒定从而可从预定叶片边缘频率选择各叶片边缘频率。

WO 2009/000787 A2公开了一种用于监测风轮机的转子的每个叶片的叶片频率的方法。可测量风轮机的机舱的振动以及叶片的方位角。基于这两个量可确定每个叶片的叶片边缘频率。

然而，使用以上详述的技术确定转子的一个或多个叶片的叶片频率(具体地讲，叶片边缘频率)可导致较差的叶片频率的估计。

发明内容

因此，本发明的目的可在于提供一种确定风轮机的转子的共同叶片频率的方法、一种操作风轮机的方法和一种确定风轮机的转子的共同叶片频率的装置，这些方法和装置可允许准确确定风轮机的转子的共同叶片频率。

为了实现上述目的，提供了根据独立权利要求的确定风轮机的转子的共同叶片频率的方法、操作风轮机的方法和确定风轮机的转子的共同叶片频率的装置。

根据本发明的示例性方面，一种确定风轮机的转子的共同叶片频率的方法包括：测量表示风轮机的部件的振动的振动量，以及基于测量的振动量确定共同叶片频率。

根据本发明的另一示例性方面，一种操作风轮机的方法包括：按照如上所述的方法确定共同叶片频率，以及基于确定的共同叶片频率适配风轮机的工作模式。

根据本发明的另一示例性方面，一种用于确定风轮机的转子的共同叶片频率的装置包括：测量单元，被配置为测量表示风轮机的部件的振动的振动量；以及确定单元，被配置为基于测量的振动量确定共同叶片频率。

在本申请的上下文中，术语“共同叶片频率”可特别地表示与风轮机的转子的(特别是构件的)共同振动（common vibration）或振动移动对应的频率。特别地，共同频率可表示转子的(特别是构件的)振动（多个）的基本频率或本征频率和/或可表示转子的(特别是构件的)振动（多个）的基本频率的至少一个谐波频率。共同叶片频率也可表示转子的(特别是构件的)频率(例如，基本频率和/或谐波频率)的叠加。特别地，共同叶片频率可特别地产生于转子的叶片的共同振动，其中转子的轮毂的振动可忽略不计。特别地，共同叶片频率可特别地表示可产生于转子的叶片的边缘的共同振动的共同叶片边缘频率，其中叶片的边缘可以是叶片的前缘(面对风向)的至少一部分和/或后缘(顺着风向)的至少一部分。

特别地，术语“确定共同叶片频率”可特别地表示确定或评估共同叶片频率的频率值。特别地，共同叶片频率的频率值可以是时不变的或者不随时间改变。

特别地，术语转子的“构件”可特别地是转子的轮毂和可连接到轮毂的转子的叶片(特别是不同的叶片)。

术语转子的“共同振动”可特别地表示转子的(特别是转子的构件的)振动或振动移动。特别地，转子的构件的共同振动可产生于转子的不同构件的振动之间的相互作用，其中转子的构件可不必显示出相同的振动特性。

术语“振动量”可特别地表示产生于部件的振动的可测量的量。特别地，振动量可表示部件的移位(特别是部件的弯曲)和部件的移动或者部件的加速度。