監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備齒輪箱的方法和系統(tǒng)，以及相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(12)的齒輪箱(20)的監(jiān)控方法，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(12)包括所述齒輪箱(20)和至少一個(gè)齒輪箱流體回路(22)，在所述方法中，在齒輪箱流體中的粒子的至少一個(gè)粒子特征變量，特別為這些粒子的數(shù)量和/或尺寸和/或類型，是通過(guò)在齒輪箱(20)中的至少一個(gè)齒輪箱位置(36、36'、36″、36″′)進(jìn)行測(cè)量來(lái)確定的，或者通過(guò)在至少一個(gè)這樣齒輪箱位置(36、36'、36″、36″′)流體取樣來(lái)確定的，在所述齒輪箱流體回路(22)的路徑中，齒輪箱流體中的粒子的粒子特征變量在后續(xù)的測(cè)量中被確定，至少一個(gè)運(yùn)行特征變量(n，P，T)被確定，在至少一個(gè)測(cè)量時(shí)刻，通過(guò)確定的運(yùn)行特征變量確定風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(12)和/或齒輪箱(20)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，其中，根據(jù)確定的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)評(píng)估至少一個(gè)測(cè)量。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，監(jiān)視風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(12)的齒輪箱(20)的監(jiān)視系統(tǒng)以及相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(12)。
【專利說(shuō)明】監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備齒輪箱的方法和系統(tǒng)，以及相應(yīng)的風(fēng)力 發(fā)電設(shè)備
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的齒輪箱的監(jiān)測(cè)方法，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備包括齒輪箱和至 少一個(gè)齒輪箱流體回路。在齒輪箱中，齒輪箱流體中的至少一個(gè)粒子的粒子特征變量是通 過(guò)測(cè)量齒輪箱的至少一個(gè)齒輪箱位置來(lái)確定的，和/或在齒輪箱的至少一個(gè)齒輪箱位置進(jìn) 行流體采樣來(lái)確定的，特別的，粒子特征變量是粒子的數(shù)量和/或尺寸和/或類型，隨后測(cè) 量齒輪箱流體回路中的路徑的齒輪箱流體中的粒子。本發(fā)明進(jìn)一步的涉及相應(yīng)的電腦程序 產(chǎn)品，以及涉及監(jiān)測(cè)包括齒輪箱和齒輪箱流體回路的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以及涉及 相應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
[0002] 上述的方法也稱為監(jiān)測(cè)齒輪箱磨損的方法和檢測(cè)由于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備 (Windenergieanlage，WEA)的齒輪箱的磨損造成的損壞的跡象的方法。此外，通過(guò)該監(jiān)測(cè) 方法，可以自動(dòng)的產(chǎn)生和啟動(dòng)消息和/或相應(yīng)的措施。
[0003] 在多種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，通過(guò)齒輪箱傳遞轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)電機(jī)。在此，施加強(qiáng)力矩 到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的齒輪箱，能夠?qū)е慢X輪箱移動(dòng)組件的磨損和擦傷。特別是在極端的陣風(fēng) 期間，施加力矩到齒輪箱能夠?qū)е聡?yán)重的齒輪箱損壞。對(duì)于正確和可靠的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的 運(yùn)行，有必要監(jiān)測(cè)齒輪箱是否處于合適的運(yùn)行狀態(tài)，以及在齒輪箱內(nèi)，磨損是否造成與安全 相關(guān)的損壞，和/或?qū)е嘛L(fēng)力發(fā)電設(shè)備的不必要的停機(jī)。
[0004] DE10 2008 048 956A1公開了監(jiān)測(cè)具有齒輪箱流體回路的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的齒輪箱 的方法。其中，通過(guò)測(cè)量確定齒輪箱流體中的粒子的數(shù)量和/或尺寸和/或類型。如果至 少一個(gè)，特別是測(cè)量值超過(guò)粒子的數(shù)量，將產(chǎn)生狀態(tài)通信，和/或改變風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行 參數(shù)。
[0005] 本發(fā)明的目標(biāo)在于提供更精確的監(jiān)測(cè)方法和系統(tǒng)。
[0006] 通過(guò)本發(fā)明的獨(dú)立權(quán)利要求的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。在從屬權(quán)利要求中指出 有利的實(shí)施例。
[0007] 在本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法中，確定至少一個(gè)運(yùn)行特征變量，通過(guò)該運(yùn)行特征變量來(lái)確 定在確定至少一個(gè)測(cè)量時(shí)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和/或齒輪箱的當(dāng)前狀態(tài)，其中，通過(guò)確定的運(yùn) 行狀態(tài)來(lái)對(duì)最后一個(gè)測(cè)量量進(jìn)行賦值。通常的，在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，齒輪箱在轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī) 直之間互聯(lián)。齒輪箱流體是齒輪箱潤(rùn)滑劑和/或齒輪箱冷卻劑，特別的為齒輪箱油。與本 監(jiān)測(cè)方法相關(guān)的至少一些運(yùn)行特征變量，例如，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度η和/或風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的發(fā) 電機(jī)的輸出功率Ρ，在任何情況下，在與裝置的自動(dòng)控制相連的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中，是已經(jīng)確 定的?；诒颈O(jiān)測(cè)方法中的運(yùn)行特征變量，能夠至少大致的區(qū)分兩種不同的運(yùn)行狀態(tài)。根 據(jù)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和/或其齒輪箱的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)或各自的當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)的知識(shí)，基于測(cè)量的 結(jié)果，可以進(jìn)行更精確的磨損和擦傷方面的分析。
[0008] 除了確定齒輪箱流體中的粒子的粒子特征變量，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例 中，粒子檢測(cè)器至少具有以下功能：收集粒子（例如，通過(guò)產(chǎn)生的磁場(chǎng)）和/或評(píng)估粒子的 幾何（關(guān)于磨損、點(diǎn)蝕等）。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和其齒輪箱中，術(shù)語(yǔ)當(dāng)前運(yùn)行、當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)等與一 般不斷改變的運(yùn)行參數(shù)和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備或其齒輪箱當(dāng)前的相關(guān)運(yùn)行點(diǎn)相關(guān)。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，對(duì)不同齒輪箱位置的齒輪箱流體中的粒子進(jìn)行幾項(xiàng)測(cè) 量，其中，將這些測(cè)量加權(quán)后，在評(píng)估中使用。特別的，根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)來(lái)選擇加權(quán)。該加 權(quán)特別的包括加權(quán)運(yùn)行，在該加權(quán)運(yùn)行中，例如，在至少一種可能的狀態(tài)中確定的結(jié)果，在 至少一個(gè)齒輪箱位置保持忽略不計(jì)。相應(yīng)的加權(quán)因子為0。
[0011] 有利的，通過(guò)評(píng)估多項(xiàng)測(cè)量，可以定位（lokalisiert)齒輪箱中的粒子引起的磨 損部位，或者，通過(guò)評(píng)估多項(xiàng)測(cè)量，可以定位齒輪箱中的粒子引起的磨損部位。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施例，在運(yùn)行中，在齒輪箱位置中的至少第一齒輪箱位 置，齒輪箱流體內(nèi)的流動(dòng)類型（層流或湍流）通過(guò)至少一個(gè)流動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)保持，使得在運(yùn)行 中，在齒輪箱位置的至少一個(gè)第二齒輪箱位置，齒輪箱流體的流動(dòng)類型變?yōu)槭芸氐摹Ｔ摿鲃?dòng) 結(jié)構(gòu)為導(dǎo)板或者類似物。
[0013] 特別的，可以通過(guò)控制的方式使用可能的流動(dòng)，和/或以控制的方式影響或者產(chǎn) 生流動(dòng)。通過(guò)導(dǎo)板確定的層流被傳輸?shù)较鄳?yīng)的齒輪箱位置。另外，被導(dǎo)板限制的層流分離， 因此，能夠到達(dá)齒輪箱位置。分離的層流或者湍流產(chǎn)生的死區(qū)被作為齒輪箱位置以規(guī)定的 方式使用。例如，通過(guò)導(dǎo)板，以控制的方式產(chǎn)生流動(dòng)的分離或者形成死區(qū)。通過(guò)使用所需形 狀的導(dǎo)板，可以調(diào)節(jié)流動(dòng)的速度。此外，通過(guò)齒輪箱流體回路，流動(dòng)速度可以以控制的方式 改變。
[0014] 作為流體的控制使用和/或影響的結(jié)果，在齒輪箱中形成粒子聚集點(diǎn)。根據(jù)死區(qū)、 不同的流動(dòng)類型和流速，為了聚集粒子，收集結(jié)構(gòu)，例如，齒輪箱殼中的空穴或者捕捉板，是 連在一起的。優(yōu)選的，在運(yùn)行中，在齒輪箱位置中的一處的齒輪箱流體的流動(dòng)速度大于齒輪 箱位置中的另一位置處的速度，如在其它齒輪箱位置那樣。通過(guò)使用具有所需形狀或者其 它結(jié)構(gòu)的導(dǎo)板，可以調(diào)節(jié)流動(dòng)的速度。此外，通過(guò)齒輪箱流體回路，流動(dòng)速度以控制的方式 改變。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施例，為了聚集包含在齒輪箱流體中的粒子，在齒輪箱 的收集結(jié)構(gòu)中形成至少一個(gè)齒輪箱位置。根據(jù)死區(qū)、不同的流動(dòng)類型和流動(dòng)速度，收集結(jié) 構(gòu)，例如外殼或者捕捉板中的空腔，為了聚集粒子，是相連的。
[0016] 優(yōu)選的，選擇至少一個(gè)運(yùn)行特征變量從下述的運(yùn)行特征變量組：
[0017] 齒輪箱入口的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，
[0018] 齒輪箱入口處的力矩，
[0019] 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備發(fā)電機(jī)功率，
[0020] 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)子區(qū)域的風(fēng)速，
[0021] 齒輪箱的環(huán)境溫度，
[0022] 制動(dòng)轉(zhuǎn)子的之前的制動(dòng)步驟的數(shù)量，
[0023] 齒輪箱和/或發(fā)電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，
[0024] 齒輪箱流體溫度，
[0025] 維修間隔，
[0026] 流體泵的體積流量，以及
[0027] 齒輪箱的機(jī)械振動(dòng)。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明額外的設(shè)計(jì)，除了檢測(cè)至少一個(gè)粒子特征變量，還檢測(cè)齒輪箱流體的 至少一個(gè)化學(xué)和/或物理特性和/或一個(gè)化學(xué)和/或物理狀態(tài)。還包括檢測(cè)相對(duì)濕度、相 對(duì)介電常數(shù)、導(dǎo)電率以及齒輪流體的溫度。
[0029] 優(yōu)選的，通過(guò)確定多個(gè)運(yùn)行特征變量，來(lái)確定測(cè)量時(shí)刻的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的當(dāng)前運(yùn) 行狀態(tài)和/或齒輪箱的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明又一優(yōu)選的實(shí)施例，該齒輪箱流體回路包括粒子過(guò)濾器，根據(jù)粒子過(guò) 濾器的當(dāng)前負(fù)荷狀態(tài)來(lái)評(píng)估測(cè)量。
[0031] 有利的，至少一個(gè)齒輪箱流體回路的測(cè)量發(fā)生在粒子過(guò)濾器的上游。特別的，在齒 輪箱外殼內(nèi)，至少進(jìn)行一次測(cè)量。
[0032] 特別的，取決于評(píng)估，發(fā)出消息，和/或減少或增加轉(zhuǎn)動(dòng)速度，和/或控制和/或調(diào) 節(jié)齒輪箱流體回路的齒輪箱流體的流動(dòng)類型。
[0033] 例如，該消息是發(fā)向風(fēng)力發(fā)電設(shè)備操作員的警告消息，或者消息發(fā)向監(jiān)控風(fēng)力發(fā) 電設(shè)備運(yùn)行的控制室。取決于警告通信，可以改變發(fā)電機(jī)力矩、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度等運(yùn)行參 數(shù)，或者通過(guò)改變轉(zhuǎn)子葉片角（風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片"轉(zhuǎn)出風(fēng)"）和/或通過(guò)機(jī) 械制動(dòng)來(lái)啟動(dòng)制動(dòng)程序。例如，在切換旁路流動(dòng)路徑上，控制和/或調(diào)節(jié)齒輪箱流體回路的 齒輪箱流體的流動(dòng)的類型包括開或關(guān)。
[0034] 此外，本發(fā)明還涉及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該程序產(chǎn)品用于執(zhí)行上述監(jiān)視風(fēng)力發(fā)電設(shè) 備的齒輪箱的方法，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備包括齒輪箱和齒輪箱流體回路。
[0035] 本發(fā)明的監(jiān)視系統(tǒng)用于監(jiān)視風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的齒輪箱，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備包括齒輪箱和 至少一個(gè)齒輪箱流體回路。該監(jiān)視系統(tǒng)包括至少一個(gè)粒子檢測(cè)器、至少一個(gè)確定特征變量 的至少一個(gè)單元，以及分析和/或控制和/或調(diào)節(jié)裝置。在此，分析、控制和/或調(diào)節(jié)裝置 優(yōu)選的包括數(shù)據(jù)處理裝置，通過(guò)該數(shù)據(jù)處理裝置來(lái)執(zhí)行上述的監(jiān)視方法。特別的，設(shè)置數(shù)據(jù) 處理裝置，通過(guò)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品執(zhí)行上述方法。粒子檢測(cè)器用于通過(guò)測(cè)量來(lái)確定至少一個(gè) 粒子特征變量，特別的，粒子特征變量為齒輪箱流體中的數(shù)量和/或尺寸和/或類型。特別 的，給出了幾個(gè)測(cè)量位置。
[0036] 在最簡(jiǎn)單的情況中，至少一個(gè)粒子檢測(cè)器被設(shè)置在齒輪箱流體回路內(nèi)的相關(guān)測(cè)量 位置。在這種情況中，粒子檢測(cè)器設(shè)置在測(cè)量位置或者在每個(gè)測(cè)量位置。
[0037] 除這種情況之外，齒輪箱流體回路的至少一個(gè)可連接路徑流體連接到至少一個(gè)粒 子檢測(cè)器位置到至少一個(gè)粒子檢測(cè)器，其中，該路徑中的閥，可選的通過(guò)信號(hào)連接來(lái)切換分 析、控制和/或調(diào)節(jié)裝置的路徑的開或者關(guān)。通過(guò)該信號(hào)連接，分析、控制和/或調(diào)節(jié)裝置 發(fā)送控制命令（開/關(guān)）到閥以激活該閥。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，為了聚集包含在齒輪箱流體中的粒子，在齒輪箱流體 回路中的中的收集結(jié)構(gòu)中形成至少一個(gè)齒輪箱位置。
[0039] 最后，本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備具有齒輪箱，和上述的監(jiān)視 系統(tǒng)，齒輪箱具有齒輪箱流體回路。
[0040] 通過(guò)結(jié)合附圖來(lái)進(jìn)一步的詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0041] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備具 有齒輪箱、齒輪箱流體回路，以及用于監(jiān)視齒輪箱的監(jiān)視系統(tǒng)。
[0042] 圖2示出了齒輪箱的詳細(xì)的剖視圖，以及齒輪箱位置，在該位置對(duì)齒輪箱流體取 樣以用于測(cè)量，以及
[0043] 圖3示出了圖2所示的本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的齒輪箱、相應(yīng)的齒輪箱流體回路、 用于監(jiān)測(cè)齒輪箱的監(jiān)視系統(tǒng)。
[0044] 在圖1中，示意性的示出了風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（WEA) 12的傳動(dòng)系統(tǒng)10。該傳動(dòng)系統(tǒng)包 括具有轉(zhuǎn)子軸16的轉(zhuǎn)子14、具有齒輪箱20和齒輪箱流體回路22的齒輪箱單元18、以及具 有發(fā)電機(jī)軸26的發(fā)電機(jī)24。在此，轉(zhuǎn)子軸16通過(guò)齒輪箱20連接于發(fā)電機(jī)24下游的發(fā)電 機(jī)軸26。齒輪箱流體回路22中的齒輪箱流體為齒輪箱油，該齒輪箱油用于潤(rùn)滑和冷卻齒輪 箱20內(nèi)的活動(dòng)組件。齒輪箱流體回路22包括用于齒輪箱油形式的齒輪箱流體的管線系統(tǒng) 28,油泵設(shè)計(jì)的流體泵30、以及粒子過(guò)濾器32。液體儲(chǔ)存部或（油）盤在圖中未示，但是可 以有。在圖1所示的實(shí)施例中，在流體泵30和粒子過(guò)濾器32之間，齒輪箱20中的磨損粒 子將從齒輪箱流體回路22中被過(guò)濾出來(lái)，設(shè)置粒子檢測(cè)器（粒子計(jì)數(shù)器）34,其中，在被粒 子過(guò)濾器32濾出齒輪箱流體回路22前，在齒輪箱流體回路22中的粒子被統(tǒng)計(jì)。齒輪箱20 自身形成齒輪箱流體回路22中的一部分，其中，在齒輪箱20的至少一個(gè)齒輪箱位置36取 樣齒輪箱流體，并將齒輪箱流體轉(zhuǎn)移到齒輪箱流體回路22的其余部分。設(shè)置在齒輪箱流體 回路22的其余部分的粒子檢測(cè)器可以為唯一的粒子檢測(cè)器或者眾多的粒子檢測(cè)器34中的 一個(gè)。粒子檢測(cè)器用于確定位于齒輪箱20中的不同齒輪箱位置的或者單獨(dú)的齒輪箱位置 的粒子的數(shù)量和/或尺寸和/或類型。從圖2和圖3中可以獲得詳細(xì)的信息。
[0045] 術(shù)語(yǔ)"齒輪箱位置"在此并不需要與測(cè)量發(fā)生位置（即測(cè)量位置）相關(guān)，但是其應(yīng) 當(dāng)與齒輪箱20內(nèi)的液體樣本被去除的位置相關(guān)，其中，通過(guò)粒子檢測(cè)器34來(lái)確定粒子數(shù) 據(jù)。齒輪箱位置36在此與測(cè)量位置相重合，但是齒輪箱位置36也可能是采樣位置，此處的 齒輪箱流體樣本從齒輪箱流體回路22的其余部分轉(zhuǎn)移到測(cè)量位置。
[0046] 特別的，粒子檢測(cè)器34為感應(yīng)粒子計(jì)數(shù)器。通過(guò)該感應(yīng)粒子計(jì)數(shù)器，金屬或者磁 化顆粒的數(shù)量和/或尺寸和/或類型通過(guò)感應(yīng)測(cè)量來(lái)確定。另外，還可提供光學(xué)粒子檢測(cè) 器或一個(gè)或者多個(gè)光學(xué)和感應(yīng)粒子檢測(cè)器的組合。粒子檢測(cè)器34測(cè)量的數(shù)據(jù)為數(shù)字或者 模擬信號(hào)，并且可以通過(guò)數(shù)據(jù)線38 (用虛線表示）傳輸?shù)椒治鲅b置40。
[0047] 通過(guò)對(duì)應(yīng)的單元，例如，測(cè)量單元（圖3所示），來(lái)確定風(fēng)力發(fā)電設(shè)備12和/或齒 輪箱20的運(yùn)行特征變量（轉(zhuǎn)動(dòng)速度n，發(fā)電機(jī)輸出功率P，齒輪箱流體溫度T等）。通過(guò)特 征變量，能夠確定粒子檢測(cè)器測(cè)量時(shí)候的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備12和/或齒輪箱20的當(dāng)前運(yùn)行狀 態(tài)。運(yùn)行特征變量n，P，T的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線42-虛線表示-以數(shù)字或者模擬信號(hào)方式傳輸 到分析裝置40。在測(cè)量各自的粒子傳感器34的測(cè)量數(shù)據(jù)的時(shí)候，根據(jù)運(yùn)行特征變量或者部 分運(yùn)行特征變量，分析裝置40確定風(fēng)力發(fā)電設(shè)備12和/或齒輪箱20的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。根 據(jù)獲得的運(yùn)行狀態(tài)，隨后在分析裝置40中分析測(cè)量數(shù)據(jù)。運(yùn)行狀態(tài)可以為，例如，"終止服 務(wù)"、部分負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)（弱風(fēng)情況下的運(yùn)行）和全負(fù)荷運(yùn)行。
[0048] 此外，還可以確定粒子過(guò)濾器32的負(fù)荷狀態(tài)。將負(fù)荷狀態(tài)相應(yīng)的數(shù)據(jù)，像運(yùn)行特 征變量的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線44傳送到分析裝置40。
[0049] 在分析裝置40中，通過(guò)評(píng)估和分析粒子的累計(jì)數(shù)量、單位時(shí)間內(nèi)的粒子數(shù)量或者 它們的變化、粒子的尺寸、粒子的尺寸分布、粒子尺寸分布的變化、粒子的種類、粒子種類的 分布和/或它們的時(shí)間變化等量來(lái)表示齒輪箱的損壞，或者來(lái)確定齒輪箱20的大致狀態(tài)。 在上述評(píng)估中，將測(cè)量值與存儲(chǔ)在分析裝置40中的極限值進(jìn)行比較。上述極限值依賴于齒 輪箱20和/或整個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備12的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)?？蛇x的，該極限值依賴于粒子過(guò)濾 器32的負(fù)荷狀態(tài)數(shù)據(jù)。特別的，分析裝置40包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中，根據(jù) 運(yùn)行狀態(tài)，或者可選的，根據(jù)粒子過(guò)濾器32的負(fù)荷狀態(tài)，將這些極限值存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝 置中。
[0050] 作為監(jiān)視的結(jié)果，分析裝置40可通過(guò)額外的虛線表示的數(shù)據(jù)線46來(lái)傳輸狀態(tài)通 信到顯示裝置48或者另一顯示裝置。狀態(tài)通信包括瞬時(shí)齒輪箱狀態(tài)、報(bào)警通信、關(guān)于風(fēng)力 發(fā)電設(shè)備12的至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)改變的消息，和/或與維修步驟產(chǎn)生的影響的通信。
[0051] 例如，顯示裝置48設(shè)置在具有多個(gè)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備12的風(fēng)電場(chǎng)的中央遠(yuǎn)程監(jiān)控單 元中。然而，顯示裝置48也可能是電腦顯示器，該顯示器通過(guò)位于分析裝置40處的信號(hào)裝 置連接到分析裝置40,其中，分析裝置具體為電腦。例如，分析裝置40可以設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電 設(shè)備12的座艙中或者中央遠(yuǎn)程監(jiān)控單元中。顯示裝置48也可以設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備12 的座艙中或者中央遠(yuǎn)程監(jiān)控單元中。
[0052] 通過(guò)虛線表示的數(shù)據(jù)線50,分析裝置40激活控制裝置52,控制裝置52能夠根據(jù) 信號(hào)的種類改變不同的運(yùn)行參數(shù)n、P和T。圖1示出了控制裝置52根據(jù)發(fā)電機(jī)24上的控 制信號(hào)線54改變發(fā)電機(jī)力矩T。因此，在極端的情況里，發(fā)電機(jī)力矩可能為零。另外的，控 制裝置52可能根據(jù)額外的控制信號(hào)線56控制轉(zhuǎn)子葉片角α。通過(guò)轉(zhuǎn)子葉片角α，可能減 少齒輪箱20的負(fù)荷。轉(zhuǎn)子葉片角α可以充分的改變，以至于在葉片位置轉(zhuǎn)子14不再轉(zhuǎn)動(dòng)， 風(fēng)力發(fā)電設(shè)備12也停止。
[0053] 然而，相對(duì)于圖1所示的示例，可以有利的提供多個(gè)位于齒輪箱20中的齒輪箱位 置36、36'、36〃和36?。齒輪箱位置36、36'、36〃和36~或者這些齒輪箱位置36、36'、 36〃和36〃'中的至少部分分布在流經(jīng)齒輪箱20的齒輪箱流體回路22中。這些齒輪箱位 置36中的一些位于齒輪箱20中的已知磨損部分區(qū)。至少一個(gè)齒輪箱位置36位于齒輪箱 流體回路22的主要流動(dòng)中。有利的，齒輪箱位置36'位于齒輪箱流體回路22的次級(jí)流動(dòng) 中。在次級(jí)流動(dòng)中，例如，為了明顯的減少例子相對(duì)于主要流動(dòng)的流動(dòng)速度，可以進(jìn)行更精 確的粒子分析，例如，分析粒子的尺寸和組成。自然的，次級(jí)流中的分析的極限值必須適應(yīng) 于環(huán)境，g卩，作為規(guī)則，它們必須顯著的減少。
[0054] 圖2示出了齒輪箱20的有利的實(shí)施例的細(xì)節(jié)的剖視圖。齒輪箱20具有三個(gè)相串 聯(lián)的齒輪箱級(jí)58、60和62。兩個(gè)第一齒輪箱級(jí)58、60為行星齒輪級(jí)。它們中的每個(gè)包括環(huán) 形齒輪64、太陽(yáng)齒輪66、與太陽(yáng)齒輪66相嚙合的行星齒輪68以及承載行星齒輪的行星架。 轉(zhuǎn)子軸16在齒輪箱20的入口處連接到第一齒輪級(jí)58的行星架64。第一齒輪箱級(jí)58的太 陽(yáng)齒輪66連接于第二齒輪箱級(jí)60的行星架64,第二齒輪箱級(jí)60的太陽(yáng)齒輪66連接于第 三齒輪箱級(jí)62的第一齒輪72。第一齒輪72與第三齒輪箱級(jí)62的第二齒輪74相嚙合，其 自身可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接于發(fā)電機(jī)軸26。在此，第一齒輪72的直徑大于第三齒輪箱級(jí)62的第二 齒輪74的直徑。三個(gè)齒輪箱級(jí)58、60和62裝在齒輪箱殼體76中。
[0055] 由于齒輪箱20的傳動(dòng)，轉(zhuǎn)子軸16相對(duì)較慢的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)軸26明顯較快的 轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，第一齒輪級(jí)58是（相對(duì)）較慢轉(zhuǎn)動(dòng)級(jí)，其余的齒輪箱級(jí)60、62(特別是第三級(jí) 62)為快速轉(zhuǎn)動(dòng)級(jí)。
[0056] 通過(guò)齒輪箱流體回路22,使用齒輪箱流體來(lái)沖洗齒輪箱外殼76。通過(guò)齒輪箱20 的排出裝置78,齒輪箱流體的主要流動(dòng)被轉(zhuǎn)移到齒輪箱流體回路22的其余部分。齒輪箱位 置36中的一個(gè)位于該位置，其中，通過(guò)測(cè)量確定齒輪箱流體中的粒子的數(shù)量和/或尺寸和 /或類型。在示出的實(shí)施例中，測(cè)量位置或者各自的相應(yīng)的粒子檢測(cè)器34位于齒輪箱外殼 76之外的齒輪箱流體回路22的其余部分。例如，額外的齒輪箱位置36'靠近收集結(jié)構(gòu)80 的排出裝置78,以用于聚集齒輪箱流體中的粒子，也即位于次級(jí)流動(dòng)中的粒子。齒輪箱20 中的收集結(jié)構(gòu)80的形狀，例如，可以為盆。其它的齒輪箱位置36〃、36〃'位于緩慢移動(dòng)的齒 輪箱部件（齒輪箱位置36")和/或快速移動(dòng)的齒輪箱部件（齒輪箱位置36〃'）的附近， 或者位于受到磨損的已知的和/或關(guān)鍵區(qū)域的附近。
[0057] 圖3除了示出了用于監(jiān)視齒輪箱20的監(jiān)視系統(tǒng)的分析裝置40的部分區(qū)域和齒輪 箱流體回路22的部分區(qū)域，還示出了圖2所示的齒輪箱20。粒子過(guò)濾器32作為添加組件 直接安裝到齒輪箱20,但在齒輪箱流體回路22中。齒輪箱流體回路22的管線系統(tǒng)28包 括主管線82和旁通管線84。主管線82連接（主）排出裝置78到閥86 (用于控制齒輪箱 流體回路的閥或者組件）；旁通管線84連接其它的齒輪箱位置到閥86。通過(guò)閥86,每個(gè)旁 通線路可以被連接，特別是分別的被連接。粒子傳感器34位于在齒輪箱流體回路中的閥之 后，因此，粒子傳感器34能夠單獨(dú)的測(cè)量單獨(dú)的粒子數(shù)據(jù)，并且將它們傳輸?shù)椒治鲅b置40， 基于這些測(cè)量數(shù)據(jù)，分析裝置40能夠確定齒輪箱流體內(nèi)的單位體積內(nèi)的粒子的數(shù)量，和/ 或單獨(dú)的齒輪箱位置處的粒子的尺寸和/或粒子的類型。
[0058] 此外，監(jiān)視系統(tǒng)包括至少一個(gè)運(yùn)行特征變量確定裝置88。通過(guò)該裝置88,至少一 個(gè)運(yùn)行特征變量n、P、T的數(shù)據(jù)可被確定，并通過(guò)數(shù)據(jù)線42將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒治鲅b置。分析 裝置40包括數(shù)據(jù)處理單元（圖未示），通過(guò)該數(shù)據(jù)處理單元，在至少一個(gè)測(cè)量的時(shí)候，分析 裝置40能夠確定風(fēng)力發(fā)電設(shè)備12和/或齒輪箱的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的確定也 可能是大致的估計(jì)。分析裝置40通過(guò)額外的控制信號(hào)線90激活閥86。
[0059] 根據(jù)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備12和/或齒輪箱20的確定的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)評(píng)估至少一個(gè)測(cè)量。 在此，使用加權(quán)后的測(cè)量。其中，根據(jù)當(dāng)前確定的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)選擇和改變權(quán)重。
[0060] 根據(jù)評(píng)估，通過(guò)額外的數(shù)據(jù)線46和顯示裝置48或者另一顯示裝置來(lái)發(fā)出通信，和 /或通過(guò)額外的數(shù)據(jù)線50來(lái)激活控制裝置52,控制裝置52根據(jù)信號(hào)的類型來(lái)改變不同的 運(yùn)行參數(shù)α、Μ。
[0061] 更普遍的，通過(guò)上述監(jiān)視方法，更精確地說(shuō)是根據(jù)確定的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)對(duì)至少一 個(gè)測(cè)量進(jìn)行評(píng)估，可自動(dòng)生成消息和/或?qū)Σ?，?yōu)選的，可自動(dòng)的啟動(dòng)這些對(duì)策。
[0062] 參考標(biāo)號(hào)表
[0063] 10傳動(dòng)系統(tǒng)
[0064] 12風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（WEI)
[0065] 14 轉(zhuǎn)子
[0066] 16轉(zhuǎn)子軸
[0067] 18齒輪箱單元
[0068] 20齒輪箱
[0069] 22齒輪箱流體回路
[0070] 24發(fā)電機(jī)
[0071] 26發(fā)電機(jī)軸
[0072] 28管線系統(tǒng)
[0073] 30流體泵
[0074] 32粒子過(guò)濾器
[0075] 34粒子檢測(cè)器
[0076] 36,36'，36"，36"，齒輪箱位置
[0077] 38數(shù)據(jù)線
[0078] 40分析裝置
[0079] 42數(shù)據(jù)線
[0080] 44數(shù)據(jù)線
[0081] 46數(shù)據(jù)線
[0082] 48顯示裝置
[0083] 50數(shù)據(jù)線
[0084] 52控制裝置
[0085] 54控制信號(hào)線
[0086] 56控制信號(hào)線
[0087] 58第一齒輪箱級(jí)
[0088] 60第二齒輪箱級(jí)
[0089] 62第三齒輪箱級(jí)
[0090] 64環(huán)形齒輪
[0091] 66太陽(yáng)齒輪
[0092] 68行星齒輪
[0093] 70行星架
[0094] 72第一齒輪
[0095] 74第二齒輪
[0096] 76齒輪箱殼
[0097] 78排出裝置
[0098] 80收集結(jié)構(gòu)
[0099] 82 主線
[0100] 84旁通線
[0101] 86 閥
[0102] 88確定裝置
[0103] 90控制信號(hào)線
【權(quán)利要求】
1. 一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（12)的齒輪箱（20)的監(jiān)控方法，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（12)包括 所述齒輪箱（20)和至少一個(gè)齒輪箱流體回路（22)，在所述方法中，在齒輪箱流體中的粒子 的至少一個(gè)粒子特征變量，特別是這些粒子的數(shù)量和/或尺寸和/或類型，是通過(guò)測(cè)量齒輪 箱（20)中的至少一個(gè)齒輪箱位置（36、36'、36〃、36"')和/或通過(guò)在至少一個(gè)這樣齒 輪箱位置（36、36'、36"、36"')流體取樣來(lái)確定的，在所述齒輪箱流體回路（22)的路徑 中，齒輪箱流體中的粒子的粒子特征變量在后續(xù)的測(cè)量中被確定，其特征在于，至少一個(gè)運(yùn) 行特征變量（n，P，T)被確定，通過(guò)該運(yùn)行特征變量，在至少一個(gè)測(cè)量時(shí)刻，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè) 備（12)和/或所述齒輪箱（20)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)被確定，其中，根據(jù)確定的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)評(píng)估 至少一個(gè)測(cè)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)不同齒輪箱位置（36、36'、36"、 36"')的齒輪箱流體中的粒子進(jìn)行多次測(cè)量，其中，這些測(cè)量經(jīng)過(guò)加權(quán)后在評(píng)估中使用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，根據(jù)當(dāng)前確定的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)選擇加權(quán)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或者3所述的方法，其特征在于，在運(yùn)行中，所述齒輪箱位置（36") 中的至少一個(gè)第一齒輪箱位置的所述齒輪箱流體的流的流動(dòng)模式通過(guò)至少一個(gè)流動(dòng)結(jié)構(gòu) 按如下方式保持，在運(yùn)行中，所述流動(dòng)模式從所述齒輪箱位置（36"')中的至少一個(gè)第二 齒輪箱位置的所述齒輪箱流體的流的流動(dòng)模式按控制的方式偏離。
5. 如權(quán)利要求2至4中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由分離的層流或者湍流造成 的死區(qū)按規(guī)定的方式被使用作為至少一個(gè)齒輪箱位置。
6. 如權(quán)利要求2至5中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述齒輪箱（20)中的收 集結(jié)構(gòu)（80)中形成至少一個(gè)齒輪箱位置（36'），用于聚集所述齒輪箱流體中的粒子。
7. 如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，至少一個(gè)運(yùn)行特征變量選自下面 的運(yùn)行特征變量組： 所述齒輪箱（20)入口處的轉(zhuǎn)動(dòng)速度（η)， 所述齒輪箱（20)入口處的力矩， 所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（12)的發(fā)電機(jī)（24)的功率（Ρ)， 所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（12)的轉(zhuǎn)子（14)區(qū)域的風(fēng)速， 所述齒輪箱（20)的環(huán)境溫度， 用于制動(dòng)所述轉(zhuǎn)子（14)的之前的制動(dòng)步驟的數(shù)量， 所述齒輪箱（20)和/或所述發(fā)電機(jī)（24)的運(yùn)行時(shí)間， 齒輪箱流體溫度（Τ)， 維修間隔， 流體泵（30)的體積流，以及 所述齒輪箱的機(jī)械震動(dòng)。
8. 如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，除了至少一個(gè)粒子特征變量外，此 夕卜，通過(guò)測(cè)量來(lái)確定所述齒輪箱流體的至少一個(gè)化學(xué)和/或物理特性和/或一個(gè)化學(xué)和/ 或物理狀態(tài)。
9. 如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述齒輪箱流體回路（22)包括粒 子過(guò)濾器（32)，根據(jù)所述粒子過(guò)濾器（32)的當(dāng)前負(fù)荷狀態(tài)來(lái)評(píng)估測(cè)量。
10. 如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述評(píng)估發(fā)送消息，和/或 增加或者減少所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度，和/或控制和/或調(diào)節(jié)所述齒輪箱流體回路（22)中的所述齒 輪箱流體中的流動(dòng)的型態(tài)。
11. 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品被設(shè)計(jì)成執(zhí)行如權(quán)利要求1至10中的 任一項(xiàng)所述的監(jiān)視風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（12)的齒輪箱（20)的方法，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（12)包括 齒輪箱（20)和齒輪箱流體回路（22)。
12. -種監(jiān)視風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（12)的齒輪箱（20)的監(jiān)視系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（12) 包括所述齒輪箱（20)和至少一個(gè)齒輪箱流體回路（22)，所述監(jiān)視系統(tǒng)具有至少一個(gè)粒子 檢測(cè)器（34)、用于確定至少一個(gè)運(yùn)行特征變量（n，P，T)的至少一個(gè)單元，以及分析、控制和 /或調(diào)節(jié)裝置（40, 52)，其特征在于，所述分析、控制和/或調(diào)節(jié)裝置（40, 52)包括數(shù)據(jù)處理 單元，所述分析、控制和/或調(diào)節(jié)裝置（40, 52)被設(shè)計(jì)成根據(jù)該數(shù)據(jù)處理單元執(zhí)行權(quán)利要求 1至8中的任一項(xiàng)所述的方法。
13. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述齒輪箱流體回路（22)的至少一個(gè)可 連接的路徑流體的連接至少一個(gè)齒輪箱位置（36, 36'）到所述至少一個(gè)粒子檢測(cè)器（34)， 其中，所述路徑中的閥（86)可選的用于切換所述分析、控制和/或調(diào)節(jié)裝置（40,52)的該 路徑的開或者關(guān)。
14. 一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備（12)，其特征在于，包括齒輪箱（20)、齒輪箱流體回路（22)和權(quán) 利要求12或13所述的監(jiān)視系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】F03D11/00GK104094110SQ201280067346
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月6日
【發(fā)明者】約恩·雅各布森 申請(qǐng)人:堪納希斯有限公司