[发明专利]用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的系统以及方法

说明书

本公开涉及一种用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的系统以及方法。所述系统的控制器被配置成基于从所述系统的第一传感器接收的测量信号确定施加在所述风力涡轮机的转子轴或所述风力涡轮机的发电机轴上的转矩。所述控制器还被配置成基于所确定的转矩来确定所述齿轮箱的累积磨损值。

技术领域

本公开大体上涉及风力涡轮机。更具体地，本公开涉及用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的系统和方法。

背景技术

风能被认为是目前可获得的最清洁、最环保的能源之一，在这方面风力涡轮机已经获得越来越多的关注。现代风力涡轮机通常包括塔架、安装在塔架上的机舱、定位在机舱中的发电机和一个或多个转子叶片。通过使用已知的翼型件原理，一个或多个转子叶片将风的动能转换成机械能。传动系(drivetrain)将来自转子叶片的机械能传送到发电机。发电机接着将机械能转换成电能，电能可以供应至公用电网。

传动系可包括齿轮箱(gearbox)、转子轴(rotor shaft)和发电机轴(generatorshaft)。更确切地说，转子轴可以将转子叶片联接到齿轮箱。发电机轴又可以将齿轮箱联接到发电机。因此，传动系特别是齿轮箱可以允许发电机以与转子叶片不同的速度旋转。

通常，齿轮箱必须被周期性更换。通常需要在实际的更换操作之前安排好齿轮箱的更换，以便最小化风力涡轮机停机时间，确保更换齿轮箱和必要的设备(例如起重机)的可用性。在这方面，已经开发了各种系统和方法监测或另外预测何时需要更换齿轮箱。这些系统和方法基于齿轮箱预计要经历的操作条件的预定曲线(profiles)。然而，齿轮箱所经历的实际的操作条件可能有很大变化。例如，如果实际操作条件比预期的操作条件更严峻，则在常规的系统和方法指示需要进行此更换之前，就需要进行齿轮箱更换。在这方面，当齿轮箱在计划的更换操作之前损坏时，如果更换齿轮箱和必需的修理设备不可用，则可能出现大量的风力涡轮机停机时间。

因此，用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的改进的系统和方法在本领域中会受欢迎。

发明内容

本公开技术的各方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，或者可以从所述描述显而易见，或者可以通过实践本公开技术来了解。

在一方面，本公开涉及一种用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的系统。所述系统包括风力涡轮机，所述风力涡轮机具有转子、齿轮箱、联接所述转子和所述齿轮箱的转子轴、发电机和联接所述齿轮箱和所述发电机的发电机轴。所述系统还包括第一传感器，所述第一传感器被配置成检测指示施加在所述转子轴或所述发电机轴上的转矩的参数。而且，所述系统包括通信地联接(communicatively coupled)到所述转矩传感器的控制器。所述控制器被配置成基于从所述第一传感器接收的测量信号确定施加在所述转子轴或所述发电机轴上的转矩。所述控制器还被配置成基于所确定的转矩确定所述齿轮箱的累积磨损值(accumulated wear value)。在另一方面，本公开涉及一种用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的方法。所述风力涡轮机包括转子、齿轮箱、联接所述转子和所述齿轮箱的转子轴、发电机和联接所述齿轮箱和所述发电机的发电机轴。所述方法包括用控制器从与所述转子轴或所述发电机轴中的一个操作地相关联(in operative association with)的转矩传感器接收转矩测量信号。所述转矩测量信号指示施加在与所述转矩传感器相关联的所述转子轴或所述发电机轴上的转矩。所述方法还包括用所述控制器基于所接收的测量信号确定施加在与所述转矩传感器相关联的所述转子轴或所述发电机轴上的转矩。所述方法还包括用所述控制器基于所确定的转矩确定所述齿轮箱的累积磨损值。而且，所述方法包括用所述控制器将所述累积磨损值与磨损阈值进行比较。另外，所述方法包括当所述累积磨损值超过所述磨损阈值时，用所述控制器发起与修改所述齿轮箱遭受磨损的速率相关联的控制动作。

技术方案1：一种用于监测风力涡轮机的齿轮箱磨损的系统，所述系统包括：