專利名稱：檢測風(fēng)力渦輪機(jī)的建筑結(jié)構(gòu)中的變化的方法和檢測組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的建筑結(jié)構(gòu)中的變化的方法。本發(fā)明也涉及用于該目的的檢測組件。
背景技術(shù)：
需要全面監(jiān)測風(fēng)力渦輪機(jī)的建筑結(jié)構(gòu)中的變化，因?yàn)槠渲甘撅L(fēng)カ渦輪機(jī)的操作和安全性的可能風(fēng)險(xiǎn)。這種變化包括例如諸如凹痕或裂縫的生長等等之類的風(fēng)力渦輪機(jī)的塔架的損壞，以及風(fēng)力渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)中(特別是在風(fēng)力渦輪機(jī)的塔架中)的螺栓組件的預(yù)張カ的損耗。此外，上述變化也涉及可能由地震、近海地基中的周圍沙地的腐蝕或者地基裂縫引起的地基的變化。其他可能的變化可能出現(xiàn)在近海風(fēng)カ渦輪機(jī)的單樁式地基中。風(fēng)カ渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)中的變化的其他示例涉及偏航軸承問題和風(fēng)カ渦輪機(jī)上的冰。大多數(shù)這些變化會(huì)對風(fēng) カ渦輪機(jī)構(gòu)成相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)。因而為避免進(jìn)ー步的損壞和確保風(fēng)力渦輪機(jī)具有長的壽命，可靠地監(jiān)測這些變化是ー項(xiàng)重要的任務(wù)。迄今為止檢測和追蹤風(fēng)カ渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)中的變化主要采用非自動(dòng)的手段來進(jìn)行。人員必須定期檢查風(fēng)力渦輪機(jī)并且必須在風(fēng)力渦輪機(jī)的場所對風(fēng)カ渦輪機(jī)實(shí)施測試(例如手動(dòng)測試)，以便確保風(fēng)カ渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)中的變化能夠被足夠早地發(fā)現(xiàn)以防止更進(jìn)ー步的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對風(fēng)力渦輪機(jī)的建筑結(jié)構(gòu)中的這些變化做出可能的并且更容易的檢測，優(yōu)選自動(dòng)進(jìn)行檢測。此目的可以通過根據(jù)權(quán)利要求I的方法和根據(jù)權(quán)利要求12的檢測組件來滿足。根據(jù)本發(fā)明，上述種類的方法是通過隨時(shí)間監(jiān)測表示第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的本征頻率的參考值并且將該參考值中的顯著變化用作建筑結(jié)構(gòu)中的變化的指示來實(shí)現(xiàn)的。換言之，利用了風(fēng)カ渦輪機(jī)的建筑結(jié)構(gòu)中的變化對風(fēng)カ渦輪機(jī)特別是風(fēng)力渦輪機(jī)的塔架的本征頻率具有明顯影響的事實(shí)。因而，監(jiān)測直接或間接地表示風(fēng)カ渦輪機(jī)的本征頻率的所謂參考值。如果該參考值在短時(shí)間段內(nèi)顯著變化，則這就是風(fēng)カ渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)中的變化的指示。但是同樣如果此代表性的參考值隨時(shí)間緩慢變化，則這可能是由于結(jié)構(gòu)中的潛在危險(xiǎn)變化，其形成比非常嚴(yán)重的破裂或類似情況更緩慢。至于本征頻率的定義，可以理解為其包括了建筑結(jié)構(gòu)的任何共振頻率，S卩，也包括更高階共振頻率或共振頻率的中間值。因而也可以將本征頻率看作這樣的風(fēng)カ渦輪機(jī)的頻率(特別是塔架的頻率)，其帶來風(fēng)力渦輪機(jī)的理想狀態(tài)中的共振效應(yīng)，即，在來自外部的對于頻率的任何附加影響可被濾除的假設(shè)下。監(jiān)測風(fēng)力渦輪機(jī)的本征頻率的問題在于這樣一種事實(shí)在一個(gè)特別的給定時(shí)間風(fēng)力渦輪機(jī)的頻率極大地取決于來自外部的影響。例如，風(fēng)カ渦輪機(jī)的操作模式(轉(zhuǎn)速，風(fēng)カ渦輪機(jī)的機(jī)艙內(nèi)的振動(dòng)等等)，以及天氣狀況，特別是風(fēng)カ和溫度狀況，而且還有操作因素(轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，螺距位置，電カ生產(chǎn))是影響風(fēng)カ渦輪機(jī)當(dāng)前頻率的重要因素。因而，為了監(jiān)測風(fēng)カ渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)的變化而使用風(fēng)カ渦輪機(jī)的當(dāng)前頻率就其自身來說是不足夠的。用于監(jiān)測的參考值因而優(yōu)選地包括這樣的本質(zhì)上等同于當(dāng)前操作和天氣因素的因素。結(jié)果是正常的頻率曲線，該曲線給出一段更長監(jiān)測時(shí)間上的風(fēng)カ渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)的更為清晰的指示。根據(jù)本發(fā)明，上述種類的檢測組件至少包括下面的部件
-參考值単元，用于輸出表示第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的本征頻率的參考值， -監(jiān)測單元，其在操作中隨時(shí)間監(jiān)測參考值，以及
-變化指示単元，其在操作中指示在參考值出現(xiàn)顯著變化的情況下建筑結(jié)構(gòu)中的變化。這種參考值單元可以是從輸入信號(hào)中得到上述參考值的計(jì)算單元，或者可以是ー種接ロ，該參考值可以經(jīng)由這個(gè)接ロ被輸入到檢測組件用于進(jìn)一歩的處理。檢測組件的任何部件(特別是參考值單元，監(jiān)測單元和變化指示単元)中的每ー個(gè)或可能它們的全部都可以實(shí)現(xiàn)為處理器上的軟件部件，而且也可以實(shí)現(xiàn)為硬件部件或其組
ム
ロ o因而，本發(fā)明還涉及ー種可直接加載到可編程設(shè)備的存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括軟件代碼部，當(dāng)在可編程設(shè)備上運(yùn)行所述產(chǎn)品時(shí)所述軟件代碼部用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟。此外，本發(fā)明還涉及ー種裝備有根據(jù)本發(fā)明的檢測組件的風(fēng)カ渦輪機(jī)，以及具有若干個(gè)風(fēng)カ渦輪機(jī)的風(fēng)カ發(fā)電場，這些風(fēng)カ渦輪機(jī)包括至少ー個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第一風(fēng)カ渦輪機(jī)。本發(fā)明的特別有利的實(shí)施例和特征由從屬權(quán)利要求給出，如下面的描述中所掲示的那樣。因此，在方法的背景中所掲示的特征也可能在檢測組件和/或風(fēng)カ渦輪機(jī)和/或風(fēng)カ發(fā)電場的背景中實(shí)現(xiàn)，并且反之亦然。優(yōu)選地，參考值基于表示第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的當(dāng)前頻率的頻率值和建模頻率特性值之間的差。第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的當(dāng)前頻率可以是在給定時(shí)間的第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的平均頻率。這意味著監(jiān)測第一風(fēng)カ渦輪機(jī)在某一時(shí)間段內(nèi)(比如一分鐘)的頻率，以便使例如由突然的強(qiáng)風(fēng)流或在其期間風(fēng)カ轉(zhuǎn)向的短時(shí)間引起的頻率的峰值變得平坦。這兩個(gè)因素都影響風(fēng)カ渦輪機(jī)的振動(dòng)以使得引起了非代表性的頻率峰值或最低值。使用平均頻率取代僅代替ー個(gè)給定時(shí)間的頻率的當(dāng)前頻率值，因而使這些峰值和最低值變得平坦，并且給出第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的頻率的更佳表示。頻率值給出了在特定給定時(shí)間的風(fēng)力渦輪機(jī)(相應(yīng)地風(fēng)力渦輪機(jī)塔架)的頻率的指示。將該頻率值放入模型值的背景中意味著參考值表示了可以實(shí)際被測量的頻率和期望被測量的頻率之間的差。因而，建模頻率特性值可以包括表示在該特別給定的時(shí)間環(huán)境對于塔架的影響的因素。因而，建模頻率特性值不必是靜態(tài)的，而優(yōu)選是靈活的，這取決于當(dāng)前的輸入數(shù)據(jù)特別是天氣數(shù)據(jù)。利用表示參考值的“ errorSig”,表示當(dāng)前頻率值的“ towerFreq”，以及表示建模頻率特性值的“towerFreq_Model”,計(jì)算參考值的等式如下
errorMg= towerFreq - towerFreq—Model
在此背景中，特別優(yōu)選的是使用表示第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的環(huán)境中的當(dāng)前溫度的溫度值來對建模頻率特性值建摸。由于例如裂縫引起的塔架的本征頻率的變化比塔架的頻率的自然變化更小。因而，將針對塔架頻率的自然變化的代表值用作要從當(dāng)前頻率值減去的因子，確保在風(fēng)カ渦輪機(jī)的本征頻率的監(jiān)測過程中這些影響不被納入考慮。在此背景中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)溫度構(gòu)成了影響風(fēng)カ渦輪機(jī)塔架的當(dāng)前頻率的非常重要因素。事實(shí)上，溫度是最重要的因素，其在計(jì)算中不能通過如上述計(jì)算平均當(dāng)前頻率的簡單手段而變得平坦。因而，將溫度因素納入考慮是特別有利的。溫度值優(yōu)選地表示風(fēng)カ渦輪機(jī)的周圍環(huán)境溫度，其與內(nèi)部溫度(例如風(fēng)カ渦輪機(jī)的機(jī)艙內(nèi))相対。然而，用于測量溫度的傳感器可以放置于風(fēng)カ渦輪機(jī)的內(nèi)部和外部這兩者，然而前者具有指向外部的偏好。溫度傳感器的可能位置是風(fēng)カ渦輪機(jī)的塔架內(nèi)部的任何位置，在其機(jī)艙內(nèi)，機(jī)艙外在機(jī)艙平面上，在風(fēng)カ渦輪機(jī)外緊密靠近地平面，以及在風(fēng)カ發(fā)電場內(nèi)在風(fēng)カ發(fā)電場的單個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)之間的任何位置。盡管溫度已經(jīng)被證實(shí)具有極高的重要性(其解釋塔架頻率的變化中的大約一半)， 但其他因素(諸如天氣因素)或者例如風(fēng)カ渦輪機(jī)的塔架在近海環(huán)境中的水深的影響在計(jì)算中可以被納入考慮。一種特別合適的如何計(jì)算建模頻率特性值的方式是將當(dāng)前溫度值乘以第一特定常數(shù)以及將該乘積加上第二特定常數(shù)。利用表示溫度值的“temp”，表示第一特定常數(shù)的C1,以及表示第二特定常數(shù)的c2，因此用于建模頻率特性的等式如下
towerFreq—model= C1X temp + C2因而，計(jì)算參考值的完整等式為errorMg= towerFreq - C1Xtemp - C2
這個(gè)計(jì)算模型是特別有利的，因?yàn)樗闷饋砗唵?，并且其基于絕對線性模型。然而，也可以使用非線性模型，即自適應(yīng)模型。在該特定計(jì)算模型的背景中，特別優(yōu)選的是第一特定常數(shù)表示第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的平均頻率和/或與第一風(fēng)カ渦輪機(jī)所屬的風(fēng)カ渦輪機(jī)的特定類型相關(guān)的頻率值，和/或該第二特定常數(shù)表示特定用于第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的常數(shù)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，第一特定常數(shù)(即與溫度值相乘的常數(shù))通?？梢詮娘L(fēng)カ渦輪機(jī)的特定類型得到并應(yīng)用于該種類的所有風(fēng)カ渦輪機(jī)。這允許計(jì)算中一定程度的一般化，無論人們想監(jiān)測風(fēng)カ渦輪機(jī)組中相同類型的哪個(gè)風(fēng)カ渦輪機(jī)。優(yōu)選地使用第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的平均頻率作為第一特定常數(shù)。其可以在例如風(fēng)カ渦輪機(jī)使用的初始階段被建?；驕y量。在任何情況下，第一常數(shù)是第一風(fēng)カ渦輪機(jī)在頻率方面“應(yīng)該”怎樣表現(xiàn)的理想表示。第二常數(shù)優(yōu)選地從關(guān)于所監(jiān)測的特定風(fēng)カ渦輪機(jī)的測量或仿真或其組合得到。因而它是用于第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的特定常數(shù)。它表示溫度補(bǔ)償值，該溫度補(bǔ)償值通常對于每個(gè)單獨(dú)的風(fēng)カ渦輪機(jī)是唯一的。通過簡單地從頻率值或數(shù)據(jù)庫得到第一常數(shù)，通過有規(guī)律地測量溫度并且通過從被檢查的風(fēng)カ渦輪機(jī)得到第二常數(shù)，人們因而將在任何給定時(shí)間生成建模頻率特性值所必要的所有值獲得在手。因而，一旦找到初始值(即第一和第二常數(shù))，建模過程就會(huì)很簡単。很多時(shí)候，風(fēng)カ渦輪機(jī)以風(fēng)カ渦輪機(jī)組來建成，諸如具有大量風(fēng)カ渦輪機(jī)的近海風(fēng)カ發(fā)電場。在此背景中，如果第一特定常數(shù)和第二特定常數(shù)中的至少ー個(gè)是與在檢測第ニ風(fēng)カ渦輪機(jī)(優(yōu)選地在風(fēng)カ渦輪機(jī)組中組裝的所有風(fēng)カ渦輪機(jī)，該組包括第一風(fēng)カ渦輪機(jī))的建筑結(jié)構(gòu)中的變化的背景中所使用的常數(shù)相同的常數(shù)，則這是有利的，該第二風(fēng)カ渦輪機(jī)緊密接近于第一風(fēng)カ渦輪機(jī)。特別地，第一特定常數(shù)(如上文所述)可以在這樣的一般基礎(chǔ)上被使用，即在此常數(shù)所用于的所有風(fēng)カ渦輪機(jī)具有相同的類型(以及通常即使它們具有相似的類型)的情況下。在某些情況下，甚至第二特定常數(shù)可以應(yīng)用于監(jiān)測具有相同類型的若干個(gè)風(fēng)カ渦輪機(jī)。使用相同的常數(shù)(至少選擇性地)有助于在監(jiān)測過程的初始階段減少計(jì)算努力和成本。
參考值可以是能夠想到的任何數(shù)字(figure)。為了簡化對風(fēng)カ渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)的變化的檢測，參考值可以包括指示第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的警報(bào)狀態(tài)和正常狀態(tài)本征頻率的分類符(classifier)。在此背景中，該分類符也可以包括作為ー個(gè)因素的溫度值。例如，針對正常狀態(tài)該分類符可以是0，并且針對警報(bào)狀態(tài)該分類符可以是1，即在參考值處于某ー最大或最小閾值之上或之下的情況下。然而，例如取決于溫度值，該分類符也可以是有更多區(qū)分的數(shù)字，其(基于更多的閾值)表示某些警報(bào)和/或溫度級。分類符也可以借助于圖形描述指示呈現(xiàn)給用戶，比如不同的顔色用于不同的警報(bào)等級(綠，黃和紅)，或借助于風(fēng)カ渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)的估算可靠性的百分比的指示呈現(xiàn)給用戶。頻率值以及溫度值可以通過至少三種不同方法得到根據(jù)第一種變形，由多個(gè)傳感器來測量頻率值和/或溫度值。這些傳感器優(yōu)選地位于第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的機(jī)艙內(nèi)部，或附著在機(jī)艙的外部。這意味著頻率值和/或溫度值由單獨(dú)的傳感器取得，這些傳感器至少緊密接近于風(fēng)カ渦輪機(jī)，并且由于同風(fēng)力渦輪機(jī)這樣緊密從而其非常精確地監(jiān)測這些值。根據(jù)第二種變形，溫度值也可以從代表性的溫度值的數(shù)據(jù)庫得到，這些代表性的溫度值與同當(dāng)前情況相似的實(shí)時(shí)環(huán)境和/或天氣狀況相關(guān)。例如，在具有能夠容易地被預(yù)測的天氣的區(qū)域中，比如在沙漠，在那里溫度曲線實(shí)際上每天都相同，為了從其中取得某一期望的溫度值使用關(guān)于當(dāng)前時(shí)間的信息是足夠的。因而，不用測量溫度，而借助于數(shù)據(jù)庫是完全足夠的，在該數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)成對的日間值和期望的溫度值。當(dāng)然，就為了確定溫度值而使用時(shí)間和/或天氣狀況以及為了確定頻率值而使用傳感器而言，第一和第二種變形可以結(jié)合。第一種變形也可以(但并不需要必然是)與涉及頻率值的第三種變形相結(jié)合。該值也可以從包括一組風(fēng)カ渦輪機(jī)的風(fēng)カ渦輪發(fā)電場中的多個(gè)風(fēng)カ渦輪機(jī)的當(dāng)前頻率得到。在這種情況下，頻率值優(yōu)選為多個(gè)風(fēng)カ渦輪機(jī)的頻率的平均值，優(yōu)選所有風(fēng)カ渦輪機(jī)在該風(fēng)カ渦輪機(jī)組內(nèi)。相似地，第一風(fēng)カ渦輪機(jī)的建模頻率特性值可以從第一風(fēng)カ渦輪機(jī)所屬的多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的當(dāng)前頻率值得到。在這種具有N個(gè)風(fēng)カ渦輪機(jī)的情況下，用于計(jì)算建模頻率特性值的等式為
towerFreq_model = (towerFreq_l + towerFreq_2 + ...... + towerFreq_N)/N
其中towerFreq_l, towerFreq_2和towerFreq_N表示第一風(fēng)カ潤輪機(jī)，第二風(fēng)カ潤輪機(jī)和N個(gè)風(fēng)カ渦輪機(jī)中的最后ー個(gè)風(fēng)カ渦輪機(jī)的當(dāng)前頻率值。對于此建模，不需要取得溫度值，因而不需要進(jìn)行溫度測量。風(fēng)カ渦輪機(jī)組內(nèi)存在越多的風(fēng)カ渦輪機(jī)，為了找出ー個(gè)特定風(fēng)カ渦輪機(jī)的建筑結(jié)構(gòu)中的變化的這種計(jì)算的結(jié)果將會(huì)越精確。這種種類的建?；谌缦录俣ㄔ谝粋€(gè)風(fēng)カ發(fā)電場或ー個(gè)組內(nèi)的風(fēng)カ渦輪機(jī)在關(guān)于風(fēng)速和溫度的相對等同的狀況下操作，并且因而有可能在ー個(gè)特定風(fēng)カ渦輪機(jī)的頻率開始與其他風(fēng)カ渦輪機(jī)不同的情況下進(jìn)行檢測。檢測組件因而也可以實(shí)現(xiàn)為使得其在操作中接收風(fēng)カ渦輪機(jī)的多個(gè)頻率值和/或多個(gè)溫度值，并且從其中得到平均頻率值和/或平均溫度值。根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)カ渦輪機(jī)優(yōu)選地進(jìn)ー步包括
一頻率測量傳感器和/或頻率計(jì)算單元，該頻率測量傳感器測量風(fēng)力渦輪機(jī)的當(dāng)前頻率，該頻率計(jì)算單元從風(fēng)カ渦輪機(jī)組中的多個(gè)風(fēng)カ渦輪機(jī)的當(dāng)前頻率得到頻率值，
一溫度測量傳感器或溫度值取得単元，該溫度測量傳感器測量當(dāng)前溫度值，該溫度值取得単元在操作中從代表性的溫度值的數(shù)據(jù)庫得到溫度值，這些代表性的溫度值與同當(dāng)前情況相似的實(shí)時(shí)環(huán)境和/或天氣狀況相關(guān)。如可以看到的那樣，如果考慮到ー組風(fēng)カ渦輪機(jī)，則可以使用頻率計(jì)算單元代替頻率測量傳感器，并且代替精確的溫度測量傳感器，溫度值取得単元可以從數(shù)據(jù)庫抽取溫度值如上文詳細(xì)描述的那樣。


本發(fā)明的其他目的和特征將從下面結(jié)合附圖考慮的詳細(xì)描述中變得明顯。然而要理解的是，附圖是被設(shè)計(jì)僅僅用于說明目的，而并不是作為對本發(fā)明的限制的定義。在附圖中，相似的參考標(biāo)記始終指代相似的對象。圖中的對象不必按比例繪制。圖I示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有多個(gè)風(fēng)カ渦輪機(jī)的風(fēng)カ發(fā)電場的示意性透視 圖2示出圖I的檢測組件的框 圖3示出用于啟動(dòng)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的校準(zhǔn)階段的流程圖；以及 圖4示出采用對其進(jìn)行圖3的校準(zhǔn)的本發(fā)明的該實(shí)施例的監(jiān)測階段的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出了具有風(fēng)カ渦輪機(jī)la，lb, Ic的組3的風(fēng)カ發(fā)電場。每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)la，lb，Ic包括塔架5a，5b，5c，以及機(jī)艙7a，7b，7c。轉(zhuǎn)子8a，8b和8c附著到機(jī)艙7a，7b，7c。在每個(gè)塔架5a，5b，5c中安裝有頻率測量傳感器13a，13b，13c。對于每個(gè)機(jī)艙7a，7b，7c，在它們外部附著有溫度傳感器11a, lib, 11c。無線通信單元19a, 19b, 19c安裝在姆個(gè)機(jī)艙7a,7b，7c上以將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)測中心(未示出)，在該監(jiān)測中心生成警報(bào)信號(hào)并顯示給用戶。這種警報(bào)信號(hào)包括關(guān)于在風(fēng)カ渦輪機(jī)la，lb，lc的本征頻率中的相關(guān)變化的信息，特別是它們的塔架5a，5b，5c的本征頻率中的相關(guān)變化的信息。從檢測組件9a，9b, 9c接收該信息數(shù)據(jù)。檢測組件9a，9b，9c經(jīng)由數(shù)據(jù)連接15a，17a，21a，15b，17b，21b，15c，17c，21c連接到傳感器 11a，13a，lib, 13b，11c，13c 并且連接到無線單元 19a，19b，19c。第一風(fēng)カ渦輪機(jī)Ia可以用作根據(jù)ー個(gè)實(shí)施例本發(fā)明如何工作的示例。為了監(jiān)測第一風(fēng)カ渦輪機(jī)Ia的結(jié)構(gòu)中的變化，監(jiān)測涉及風(fēng)カ渦輪機(jī)Ia的本征頻率的參考值，特別是涉及塔架5a的本征頻率的參考值。該參考值在檢測組件9a中得到。為了此目的，檢測組件9a從傳感器11a，13a接收信號(hào)，即溫度值和表示風(fēng)カ渦輪機(jī)Ia的當(dāng)前頻率的頻率值。檢測組件9a從這些數(shù)據(jù)得到關(guān)于風(fēng)力渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)的變化的信息數(shù)據(jù)。圖2示出檢測組件9a的框圖。其包括第一輸入接ロ 23a和第二輸入接ロ 25a。從 這兩個(gè)接ロ 23a和25a將溫度值temp和頻率值towerFreq引入到檢測組件9a。檢測組件9a進(jìn)ー步包括參考值單元27a,監(jiān)測單元29a和變化指示單元31a,它們?nèi)慷甲鳛闄z測組件9a的處理器上的軟件單元被實(shí)現(xiàn)。參考值単元27a從當(dāng)前頻率值towerFreq生成參考值errorSig,該參考值errorSig表示第一風(fēng)カ潤輪機(jī)Ia的本征頻率，而監(jiān)測單元29a監(jiān)測該參考值errorSig。如果出現(xiàn)了參考值errorSig的顯著變化,則變化指示単元31a以警報(bào)信號(hào)alarmSig的形式將其指示為第一風(fēng)カ渦輪機(jī)Ia的建筑結(jié)構(gòu)中的變化。該警報(bào)信號(hào)alarmSig經(jīng)由輸出接ロ 33a被輸出，并進(jìn)ー步經(jīng)由無線單元19a被輸出?？梢宰⒁獾氖牵瑘D2示出溫度值temp和建模頻率值towerFreq_Mod的輸入的兩種備選可能。首先，關(guān)于溫度值temp，使用如圖I所示的溫度傳感器Ila是可能的。備選地，可以使用溫度值取得単元12a，其從當(dāng)前天氣數(shù)據(jù)和/或從涉及當(dāng)前日間的數(shù)據(jù)得到某一溫度值temp。如上所述，這種基于數(shù)據(jù)庫的解決方案可以用作對溫度測量的備選方案或添カロ。
至于當(dāng)前頻率值towerFreq,它們可以借助于如圖I所示的頻率測量傳感器13a而被測量。另外，建模頻率特性值towerFreq_Mod可以由風(fēng)力潤輪機(jī)頻率計(jì)算單元14a來計(jì)算，該風(fēng)カ渦輪機(jī)頻率計(jì)算單元14a也可以被合并到檢測組件9a中。為了此目的，所有頻率測量傳感器13a，13b，13c的頻率測量都被組合到風(fēng)カ發(fā)電場的平均頻率值。不用使用溫度值temp作為附加輸入來接收參考值errorSig，該風(fēng)カ發(fā)電場的平均頻率值可以被用作建模頻率特性值towerFreq_Mod,并且從第一風(fēng)カ潤輪機(jī)Ia的當(dāng)前頻率值towerFreq中減去該平均頻率值。圖3示出在檢測組件9a內(nèi)部監(jiān)測過程的邏輯最初是如何建立的。溫度值temp由溫度傳感器Ila測量，并且將其與第一特定常數(shù)C1相乗。該特定常數(shù)C1特定用于ー種類型的風(fēng)カ渦輪機(jī)，即其表示第一風(fēng)カ渦輪機(jī)Ia所屬的該風(fēng)カ渦輪機(jī)類型的平均風(fēng)カ渦輪機(jī)頻率。同吋，頻率測量傳感器13a測量第一風(fēng)カ渦輪機(jī)Ia的當(dāng)前頻率值towerFreq。備選地，當(dāng)前頻率值towerFreq也可以基于建模假設(shè)來估算。把當(dāng)前頻率值towerFreq加到第一特定常數(shù)C1和溫度值temp的乘積中，從而生成初始值vpM。為了改進(jìn)校正過程的結(jié)果，此過程被執(zhí)行若干次，并且所有生成的初始值Vpm在加法単元37中被加在一起。然后用累積的初始值Vacxuffl除以取得的初始值Vpm的數(shù)目，其是用于校正過程的啟動(dòng)時(shí)間tinit的函數(shù)。此加法的結(jié)果是第二特定常數(shù)C2，其將進(jìn)一歩在根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)測過程中被使用。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的該監(jiān)測過程。再次，溫度值temp與第一特定常數(shù)C1相乘，將溫度值temp與第一特定常數(shù)C1相乘的乘積加上新生成的第二特定常數(shù)c2。該計(jì)算的結(jié)果是建模頻率特性值towerFrecLMod。頻率測量傳感器13a測量第一風(fēng)カ潤輪機(jī)Ia的當(dāng)前頻率值towerFreq。從該當(dāng)前頻率值towerFreq減去建模頻率特性值towerFreq_Mod,其結(jié)果是參考值errorSig。將容差數(shù)字tol加到該參考值errorSig,并且在估算單元35中估算其結(jié)果，該估算単元35還將該結(jié)果分類。因而生成經(jīng)過分類的參考值errorSig。。該經(jīng)過分類的參考值errorSig。給出第一風(fēng)カ潤輪機(jī)Ia的頻率是否在看起來可接受的范圍內(nèi)的指示，或是否存在變化以及因而對風(fēng)力渦輪機(jī)Ia的結(jié)構(gòu)存在可能的損壞的指示。如上指示，在圖3和圖4的背景中所描述的過程僅涉及本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其考慮了當(dāng)前溫度值temp。如已經(jīng)在圖2的背景中討論的那樣，ー種不同的建模過程意味著風(fēng)力發(fā)電場中的平均塔架頻率的計(jì)算。
盡管已經(jīng)以優(yōu)選實(shí)施例和關(guān)于其的變形的形式公開了本發(fā)明，但是要理解的是，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可以對其做出很多另外的修改和變形。特別是如何得出參考值的方式，以及對建模頻率特性值進(jìn)行建模的可能方式可以是多種的。為清楚起見，要理解的是，遍及本申請使用的“一”或“ー個(gè)”并不排除復(fù)數(shù)，以及“包括”并不排除 其他步驟或元素。
權(quán)利要求
1.用于檢測第一風(fēng)カ渦輪機(jī)(Ia)的建筑結(jié)構(gòu)中的變化的方法，其中隨時(shí)間監(jiān)測表示第一風(fēng)カ潤輪機(jī)(Ia)的本征頻率的參考值(errorSig, errorSig。)，并且其中所述參考值(errorSig, errorSig。)中的顯著變化被用作所述建筑結(jié)構(gòu)中的變化的指示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中所述參考值(errorSig,errorSig。)基于表示所述第一風(fēng)カ潤輪機(jī)(Ia)的當(dāng)前頻率的頻率值(towerFreq)和建模頻率特性值(towerFreq_Mod)之間的差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中使用溫度值(temp)來對所述建模頻率特性值(towerFreq_Mod)進(jìn)行建模,所述溫度值(temp)表示所述第一風(fēng)カ潤輪機(jī)(Ia)的環(huán)境中的當(dāng)前溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法,其中所述建模頻率特性值(towerFreq_Mod)被計(jì)算以使得將所述當(dāng)前溫度值(temp)與第一特定常數(shù)(C1)相乗，并將第二特定常數(shù)(C2)加到該乘積上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述第一特定常數(shù)(C1)表示所述第一風(fēng)カ渦輪機(jī)(Ia)的平均頻率和/或與所述第一風(fēng)カ渦輪機(jī)(Ia)所屬的風(fēng)カ渦輪機(jī)的特定類型相關(guān)的頻率值，和/或其中所述第二特定常數(shù)(C2)表示特定用于所述第一風(fēng)カ渦輪機(jī)(Ia)的常數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的方法，其中所述第一特定常數(shù)(C1)和第二特定常數(shù)(C2)中的至少ー個(gè)是與檢測第二風(fēng)カ渦輪機(jī)(lb)、優(yōu)選地組裝在風(fēng)カ渦輪機(jī)組(3)中的所有風(fēng)カ渦輪機(jī)(la，lb，Ic)的建筑結(jié)構(gòu)中的變化的背景中所使用的常數(shù)相同的常數(shù)，所述第二風(fēng)カ渦輪機(jī)(Ib )緊密接近于所述第一風(fēng)カ渦輪機(jī)(Ia)，該風(fēng)カ渦輪機(jī)組(3 )包括所述第一風(fēng)カ渦輪機(jī)(la)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任ー項(xiàng)的方法，其中所述參考值(errorSig。)包括分類符，所述分類符指示所述第一風(fēng)カ渦輪機(jī)(Ia)的警報(bào)狀態(tài)和正常狀態(tài)本征頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中的任ー項(xiàng)的方法,其中所述頻率值(towerFreq)和/或溫度值(temp)由多個(gè)傳感器(I la, 13a)測量，所述多個(gè)傳感器(I la, 13a)優(yōu)選地位于所述第一風(fēng)カ渦輪機(jī)(Ia)的機(jī)艙(7a)內(nèi)部，或附著到所述機(jī)艙(7a)的外部。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至8中的任ー項(xiàng)的方法，其中所述溫度值(temp)從代表性的溫度值的數(shù)據(jù)庫得到，所述代表性的溫度值與同當(dāng)前情況相似的實(shí)時(shí)環(huán)境和/或天氣狀況相關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中的任ー項(xiàng)的方法，其中所述頻率值(towerFreq)從風(fēng)カ發(fā)電場中的多個(gè)風(fēng)カ渦輪機(jī)(la，lb，lc)的當(dāng)前頻率得到，所述風(fēng)カ發(fā)電場包括風(fēng)カ渦輪機(jī)(la,lb,Ic)組(3)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述頻率值(towerFreq)是多個(gè)風(fēng)カ潤輪機(jī)(la,lb,lc)、優(yōu)選風(fēng)力渦輪機(jī)(la，lb, lc)組(3)內(nèi)的所有風(fēng)カ渦輪機(jī)(la，lb, lc)的頻率的平均值。
12.用于檢測第一風(fēng)カ渦輪機(jī)(Ia)的建筑結(jié)構(gòu)中的變化的檢測組件(9a)，包括至少下列部件 一參考值単元(27a)，用于輸出表示所述第一風(fēng)カ渦輪機(jī)(Ia)的本征頻率的參考值IerrorSig,errorbigc), 一監(jiān)測單元(29a),其在操作中隨時(shí)間監(jiān)測所述參考值(errorSig, errorSig。)，以及 ー變化指示單元(31a),其在操作中指示在出現(xiàn)所述參考值(errorSig, errorSig。)中的顯著變化的情況下建筑結(jié)構(gòu)中的變化。
13.具有根據(jù)權(quán)利要求12的檢測組件(9a)的風(fēng)カ渦輪機(jī)(la)，并且優(yōu)選地具有 一頻率測量傳感器(13a)和/或頻率計(jì)算單元(14a)，該頻率測量傳感器(13a)測量風(fēng)力潤輪機(jī)(Ia)的當(dāng)前頻率(towerFreq),該頻率計(jì)算單元(14a)從在風(fēng)力潤輪機(jī)(la, lb,lc)組(3)內(nèi)的多個(gè)風(fēng)カ潤輪機(jī)(la, lb, lc)的當(dāng)前頻率得到頻率值(towerFreq), 一溫度測量傳感器(I Ia)或溫度值取得単元(12a)，該溫度測量傳感器(I Ia)測量當(dāng)前溫度值(temp)，該溫度值取得単元(12a)在操作中從代表性的溫度值的數(shù)據(jù)庫得到溫度值(temp)，所述代表性的溫度值與同當(dāng)前情況相似的實(shí)時(shí)環(huán)境和/或天氣狀況相關(guān)。
14.具有包括至少ー個(gè)根據(jù)權(quán)利要求13的第一風(fēng)カ渦輪機(jī)(Ia)的若干個(gè)風(fēng)カ渦輪機(jī)(la, lb, lc)的風(fēng)カ發(fā)電場(3)。
15.能夠直接加載到可編程設(shè)備(9a)的存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括軟件代碼 部，當(dāng)在所述可編程設(shè)備上運(yùn)行所述產(chǎn)品時(shí)所述軟件代碼部用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至11中的任何ー項(xiàng)的方法的步驟。
全文摘要
用于檢測風(fēng)力渦輪機(jī)的建筑結(jié)構(gòu)中的變化的方法和檢測組件。本發(fā)明涉及一種用于檢測第一風(fēng)力渦輪機(jī)(Ia)的建筑結(jié)構(gòu)中的變化的方法。其中隨時(shí)間監(jiān)測表示第一風(fēng)力渦輪機(jī)(1a)的本征頻率的參考值(errorSig，errorSigc)，并且其中所述參考值(errorSig，errorSigc)中的顯著變化被用作所述建筑結(jié)構(gòu)中的變化的指示。本發(fā)明也涉及用于這種檢測的檢測組件(9a)。
文檔編號(hào)G05B23/02GK102652293SQ201080057756
公開日2012年8月29日 申請日期2010年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者D.弗雷德里克森, H.勞爾貝格 申請人:西門子公司