[发明专利]测试风轮机的超速保护系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测试风轮机的超速保护系统的系统和方法。

背景技术

风轮机包括附连至转子轮毂以便在转子平面中旋转的叶片和用于使叶片相对于轮毂变桨距的控制系统。许多现代风轮机包括超速保护系统，以便保护风轮机抵抗在大风时、即在超速情况下的机械应力。超速情况发生在风轮机的轴速超过特定的范围或阈值时。在超速情况过程中，风轮机可能经受可引起风轮机的构件失效的巨大机械应力。超速保护系统通过在超速情况过程中对风轮机启动紧急关停来保护风轮机。这种紧急关停可通过使风轮机的叶片变桨距和/或通过使风轮机偏航避风来实施。

需要针对风轮机的超速保护系统进行定期测试。该测试目前通过以下方式实施：在旋转速度下操作风轮机，以便观察在阈值速度下保护系统是否操作来关停风轮机。这需要风速大于至少6.5m/s。通常，以下情况将是有益的：超速保护系统的测试可在一个或多个维修技术人员在风轮机处执行其他任务、例如维修或维护时实施。

然而，在随机选择的一天风速低于6.5m/s的概率是10%，这意味着在维修技术人员的大约10%的出勤中没有足够大的风速来测试超速保护系统。这需要额外的维修技术人员出勤，昂贵且耗时。

因此，提供一种能够不依赖于当前风速来操作的用于测试风轮机的超速保护系统的系统和方法是有益的。

发明内容

因此，本发明的目的是解决关于在低风速下测试风轮机的超速保护系统的上述问题。尤其地，本发明的目的是提供一种能够不依赖于当前风速操作的用于测试风轮机的超速保护系统的系统和方法。

在本发明的第一方面，该目的和多个其他目的通过提供一种用于测试风轮机的超速保护系统的测试设备来获得，其中，所述超速保护系统包括：传感器，其用于感测第一物理信号并用于提供相应的输出信号，所述第一物理信号具有物理性质并代表风轮机的转子的旋转速度；用于从传感器接收所述输出信号并用于基于所述输出信号来确定所述旋转速度是否超过旋转速度阈值的器件；和用于在所述旋转速度超过旋转速度阈值时启动降低旋转速度的动作的器件。本发明的测试设备包括能够提供与第一物理信号具有相同物理性质的第二物理信号的装置，且所述测试设备适合于将第二物理信号供送至所述传感器，以便模拟风轮机的旋转。

本发明尤其地、但非唯一地有益于提供一种用于在不考虑盛行风速的情况下测试风轮机的超速保护系统的测试设备。此外，本发明有益于提供对代表风轮机的旋转速度的信号进行感测的传感器的测试。因此，本发明不限于测试从传感器接收信号的电子系统，而是对传感器和电子系统都进行测试。另外，通过使用用于测试超速保护系统的设备，避免了通过使风轮机运行至超速来实施该测试在风轮机和基座上引起附加的负载。

在一个实施例中，能够提供第二物理信号的装置是电线圈，其中，所述第二物理信号是当电流在电线圈中流过时从电线圈发出的电磁信号。因此，这种物理信号适合用于模拟风轮机的转子的旋转。所述测试设备可包括用于以电池或连接外部电源的形式来提供电流流动的器件。

第二物理信号可代表风轮机的转子的模拟旋转速度。因此，实现了第二物理信号的频率与风轮机转子的模拟旋转速度之间的直接对应。此外，第二物理信号的阈值频率对应于风轮机的转子的旋转速度阈值。

优选地，所述测试设备包括：在第二物理信号的频率达到与风轮机的转子的旋转速度的预定阈值对应的频率时，用于确定超速保护系统是否启动降低旋转速度的动作的器件。这种确定可以是从超速保护单元接收到用以启动降低旋转速度的动作的信号、检查在超速保护单元处的光信号或确立启动风轮机的叶片的变桨距。

替代性地或附加地，第二物理信号除频率外的其他特征（例如第二物理信号的振幅、第二物理信号的通断比和/或第二物理信号的形状）可用于确定转子的模拟旋转速度。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于测试风轮机的超速保护系统的方法，其中，所述超速保护系统包括：传感器，其用于感测第一物理信号并用于提供相应的输出信号，所述第一物理信号具有物理性质并代表风轮机的旋转速度；用于从传感器接收所述输出信号并用于基于所述输出信号来确定所述旋转速度是否超过旋转速度阈值的器件；和用于在所述旋转速度超过旋转速度阈值时启动降低旋转速度的动作的器件。本发明的方法包括：将与第一物理信号具有相同物理性质的第二物理信号供送至所述传感器，以便模拟风轮机的旋转。

该方面提供了与第一方面类似的优点，即：在不考虑盛行风速的情况下测试风轮机的超速保护系统的可行性。