CN101341333A - 风轮机部件系统中液位的监测 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风轮机(1)，所述风轮机(1)包括一用于监测至少一个风轮机部件的系统，所述风轮机部件包括带有流体贮存器(6)的封闭式流体循环系统(7)。该监测系统包括用于建立流体系统贮存器(6)的液位值的装置和用于建立流体系统贮存器(6)或该系统周围环境的至少一个环境值的装置。液位值和至少一个环境值有助于限定流体系统的功能性，并且监测系统还包括用于根据液位值和至少一个环境值建立监测值(M)的装置。本发明还涉及用于监测至少一个风轮机部件的方法和用于监测机械和/或电部件的系统，所述风轮机部件包括带有流体贮存器(6)的封闭式流体循环系统。

Description

风轮机部件系统中液位的监测

技术领域

本发明涉及一种包括用于监测至少一个风轮机部件的系统的风轮机，一种用于监测至少一个风轮机部件的方法以及用于监测机械和/或电部件的系统，所述风轮机部件包括带有流体贮存器的封闭式流体循环系统。

背景技术

现有技术中已知的风轮机包括锥形风轮机塔架和设置在塔架顶部上的风轮机引擎舱。具有多个风轮机叶片的风轮机转子通过低速轴连接到引擎舱上，上述低速轴在引擎舱前面伸出，如图1所示。

为使封闭式流体循环系统中的特定流体合适地起作用，在系统中必须有一定量流体。因此监测机械系统中的液位如冷却系统中的冷却液液位或者液压系统和润滑系统中的油位是监测流体功能性的众所周知的方法。

例如，众所周知，通过浮子监测风轮机齿轮箱的油槽中的油位，当浮子的位置高于或低于一定液位时，该浮子触发电触点。

齿轮穿过油槽搅动、振动和其它将油搅动的因素使得必须筛选出油位的短期波动。这通常通过将浮子安装在旁通容器中实现，此处液位通过喷嘴与贮存器连通，由于这些喷嘴中较小的孔，所述上述贮存器会抑制波动。

但当油温下降时油的粘度增加，并且如果油变得太粘稠，则贮存器和容器的油位间的连通中断，或者测量变得存在缺陷以致测量结果无用。

另外，将油搅动的因素也可能造成油中夹带大量空气，从而使浮子比油重，并因此浸没在油中，或者简单地增大了油的体积。上述两种情况产生不正确的读数，在最坏情况下会导致齿轮箱出现故障。

因此，本发明的目的是提供一种用于监测带贮存器的封闭式流体循环系统中的流体功能性的技术。

尤其是，本发明的目的是提供一种可靠而成本有效的技术，以用于监测风轮机中的带有贮存器的封闭式流体循环系统中流体的功能性。

发明内容

本发明提供一种风轮机，所述风轮机包括用于监测至少一个风轮机部件的系统，该至少一个风轮机部件包括带有流体贮存器的封闭式流体循环系统。该监测系统包括用于建立(确定)流体系统贮存器的液位值的装置和用于建立流体系统贮存器或系统周围环境的至少一个环境值的装置。该液位值和至少一个环境值有助于限定流体系统的功能性，该监测系统还包括用于根据所述液位值和所述至少一个环境值建立监测值的装置。

当限定封闭式流体循环系统的功能性时，利用至少一个环境值-还有液位值-来建立监测值是有利的，因为由此能更准确得描述系统的功能性。

根据与液位不同的其它因素评价流体系统功能性也使监控系统更可靠(不易出现故障)。例如，如果风轮机齿轮箱中传统的油位传感器停止起作用，则将难以限定流体系统的功能性。但如果还根据其它测量结果如齿轮箱润滑系统中的油温和油流量来说明流体系统功能性，则这些读数提供对系统功能性的更好的说明。例如，如果测量到正常的油流量，并且油温未令人怀疑地升高，则系统功能性良好的几率很大。因此，在修理出故障的液体传感器的时间内，可使风轮机教安全地正常运行。

另外，在风轮机中，包括封闭式流体循环系统的部件或系统通常不包括单个高发热部件如内燃机。当发动机运转时，液位测量通常足以评价流体系统的功能性。风轮机内的部件或系统中的流体系统功能性通常受大量或多或少重要的因素的影响，所述因素如周围温度、振动、转子的转速、流量等。

应该强调，术语“流体系统的功能性”应理解为系统根据它的意向合适地起作用的能力。这可以例如是润滑系统在齿轮箱中润滑的能力，或者冷却系统冷却部件的能力。

在本发明的一个方面中，上述用于建立所述流体系统贮存器的液位值的装置是用于测量所述贮存器中流体的量的装置。

例如，当用浮子检测贮存器中的液位时，只提供贮存器中流体的量的指示。浮子只检测流体表面的液位(高度)，但该液位可能与流体粘度和流体中悬浮多少空气有关。因此，使液位基于测量系统贮存器中的流体量是有利的，因为其中它排除了上述读数的可能误差，因而使测量更加正确而可靠。

在本发明的一个方面中，上述用于测量贮存器中流体的量的装置是压力传送器。

利用压力传送器测量贮存器中流体的量是有利的，因为它是比较准确地测量流体量的简单而比较价廉的方法。

另外，例如放置在贮存器的底部处的压力传送器可以比较准确地测量贮存器中流体的量，而无论是否有空气混合到流体中以及流体的粘度如何。

在本发明的一个方面中，所述压力传送器放置在所述贮存器中的流体表面(液面)之下。

在贮存器内的流体中安放压力传送器是有利的，因为它能使压力传送器产生比较准确的液位值。

在本发明的一个方面中，上述用于建立所述流体系统贮存器或所述系统周围环境的至少一个环境值的装置是一个或多个温度传感器、一个或多个振动传感器、一个或多个流量传感器、一个或多个旋转传感器(转速传感器)、一个或多个设备状态传感器、时钟或它们的任何组合。

利用上述传感器、检测器和时钟来建立至少一个环境值是有利的，因为这些“装置”的每一个或它们的组合都可以提供重要而有用的信息，所述信息可以有助于确定更准确的流体系统功能性的评价。

另外，上述传感器、检测器和时钟的某些已经在大型现代风轮机中存在或者可以很方便地安装在大型现代风轮机中，从而提供的信息成本很低。

在本发明的一个方面中，所述温度传感器测量所述流体和/或所述流体周围环境的温度，例如引擎舱内的温度或引擎舱外的环境温度，

所述振动传感器检测振动和/或测量塔架、叶片和/或风轮机上或内的其它部件的振动的大小和频率，

所述流量检测器检测流量和/或测量所述封闭式流体循环系统或其它相关流体循环系统中的流量大小，

所述旋转传感器检测旋转(转速)和/或测量风轮机转子和/或其它旋转的风轮机部件如齿轮箱或发电机的转速，

所述设备状态检测器检测所述风轮机是否产生电力、所述风轮机是否空转、所述风轮机是否停止、所述至少一个风轮机部件是开、关还是空转或者与所述流体相关联使用的设备是否运行，例如用于冷却所述流体的通风机风扇是开还是关，以及

所述时钟提供时间和日期。

测量流体和/或流体周围环境的温度是有利的，因为这些温度测量提供有关流体系统功能性的重要信息。例如，在润滑系统中，油温必须是在一定范围内，以使油(润滑油)合适地起作用。如果油变得太热，则油可能由于油蜕变或者由于粘度太低使移动部分之间的油膜太薄以致不能合适地起作用而失去它的润滑作用。如果油变得太冷，则油粘度变得太高，同时使油变得太粘稠，以致不能到达系统中的难以接近的区域。

检测振动和/或测量塔架、叶片和/或风轮机的上或内的其它部件的振动的大小和频率是有利的，因为它可提供有关液位值测量的质量的有用信息。

如果塔架或在某种程度上叶片振动，则流体系统中的流体也将振动或泼溅，从而无论如何都难以产生准确的液位值。因此，当知道多少流体溅射时，液位值可以调节，因而产生更可靠的监测值。

检测流量和/或测量封闭式流体循环系统或其它相关流体循环系统-如用于封闭式润滑系统的冷却系统-中流量的大小是有利的，因为流体循环系统中合适的流体流量对系统合适地起作用当然重要。

另外，流量读数也可以将液位读取器出现故障的后果减至最小。如果测量液位的传感器停止起作用，则它仍然比较安全，由此可以推断，只要流体在系统中流动，系统就合适地起作用，因而提供时间以便在不使风轮机停机作为安全措施的情况下进行必要的修理。

检测旋转和/或测量风轮机转子或其它旋转的风轮机部件的转速是有利的，因为这种与液位值有关的信息可提供比较可靠的监测值。例如，当转子旋转时，齿轮箱中的齿轮也旋转，并且将搅动油，从而使液位值本身不太可靠。但当已知齿轮对油的搅拌有多快时，就可调节油位读数，因此产生更可靠的液位值。

检测风轮机、风轮机部件或相关设备的生产状态是有利的，因为这提供低成本的信息，所述信息当与液位值相关使用时，可以提供更加正确而可靠的监测值。

提供时钟来保持时间和日期的印迹也间接提供了有关天气的信息，例如风速、温度等。这是有利的，因为有关天气的间接信息能按照白天-夜晚和夏季-冬季调节液位临界值，因而提供更加正确而可靠的监测值。

在本发明的一个方面中，所述带有流体贮存器的封闭式流体循环系统是用于风轮机液压系统的液压油系统，风轮机部件冷却系统的冷却液系统和/或用于风轮机部件如齿轮箱的润滑系统。

本发明有利的是可在风轮机内所有的流体系统中合适地使用，但上述系统对风轮机的运转尤其重要，并且这些系统中的任何错误都最肯定地导致风轮机停机，直至故障修理好为止。因此在上述系统中建立按照本发明所述的监测值尤其有利，因为与这些系统停机的后果相比，建立监测值是优化系统可靠性的成本较低的方法。

在本发明的一个方面中，上述至少一个风轮机部件是齿轮箱、液压系统和/或冷却系统。

由此实现本发明的有利的实施例。

在本发明的一个方面中，上述流体是油和/或冷却液。

润滑系统或液压系统中的油在某些条件下可以悬浮有空气，所述空气尤其是损坏液压系统，并且如果油变得太冷或太热，则油会失去合适润滑的能力或者在液压系统中合适流动的能力。冷却系统中冷却液在某些条件下也可以悬浮空气，所述空气可能损坏管道并降低冷却液传热能力。另外，如果冷却液变得太冷则它可能凝固(冻结)，如果冷却液变得太热，则它不能合适地冷却。因此，按照本发明所述的监测值说明流体系统的功能性是有利的，在所述流体系统中流体是油或冷却液。

在本发明的一个方面中，所述用于建立至少一个环境值的装置是用于建立两个或多个环境值的装置。

使监测值基于液位值和至少一个环境值是有利的，因为利用两个或多个环境值有助于产生更加可靠而正确的监测值。

在本发明的一个方面中，所述两个或多个环境值是所述流体的温度和旋转的风轮机部件的转速，如发电机转子的转速或齿轮箱的输入轴的转速。

使监测值基于液位值、流体的温度和旋转的风轮机部件的转速能产生更加可靠而正确的监测值，因为这三个因素是影响流体系统功能性的最重要因素中最常见的因素。例如，在风轮机齿轮箱中，油温和齿轮的旋转速度与油位一起是用于建立描述油润滑系统功能性的监测值的最重要参数。

还应注意，因为风轮机的旋转部件(转子、齿轮箱、发电机等)是联接的，所以确定这些部件之一的转速也提供了关于其它部件转速的精确信息，因此，对其它部件测量转速不太重要。换句话说，如果需要齿轮箱中齿轮的转速来建立齿轮箱的监测值，则发电机和转子的转速同样可以使用。

在本发明的一个方面中，上述用于建立监测值的装置是控制单元。

由此实现本发明的有利的实施例。

在本发明的一个方面中，上述控制单元包括用于存储至少两个极限值以用于建立上述监测值的装置。

在控制单元中存储至少两个极限值是有利的，因为由此能连续地将可能筛选和可能调节的液位值与极限值进行比较。

在本发明的一个方面中，所述控制单元包括用于根据所述至少一个环境值来调节所述液位值的装置。

根据至少一个环境值调节液位值是有利的，因为能得到更加可靠而正确的液位值。

在本发明的一个方面中，上述控制单元包括用于根据上述至少一个环境值调节上述极限值的装置。

根据至少一个环境值调节极限值是有利的，因为由此能产生更加可靠而正确的监测值。

在本发明的一个方面中，所述的用于进行所述调节的装置包括查找表(look-up table)。

利用查找表进行调节是有利的，因为查找表提供了比较或转换输入如传感器输入以得到可用调节值的快速、得到充分证明而可靠的方法。

在本发明的一个方面中，上述控制单元包括用于筛选上述液位值和/或上述至少一个环境值以除去不合乎要求(不希望有)的短期波动的装置。

筛选数值以除去短期波动是有利的，因为数值变得更加精确而可靠，因此能建立更加正确而可靠的监测值。

本发明还涉及用于监测至少一个风轮机部件的方法，所述至少一个风轮机部件包括带有流体贮存器的封闭式流体循环系统，方法包括以下步骤：

·建立上述流体系统贮存器的液位值，

·建立上述流体系统贮存器或所述系统周围环境的至少一个环境值，以及

·根据上述液位值和上述至少一个环境值建立监测值。

利用包括其它因素的方法，仅用液位来建立监测值，从而描述流体系统的功能性是有利的，因为由此能产生更加可靠而正确的监测值。

在本发明的一个方面中，在建立所述监测值之前根据所述至少一个环境值调节所述液位值。

根据环境值调节液位值是有利的，因为它使液位值因此变得更正确，从而能建立更加可靠而正确的监测值。

在本发明的一个方面中，通过将上述调节后的液位值与预定的极限值进行比较以建立上述监测值。

将调节后的液位值与预定的极限值进行比较是有利的，因为调节后的液位值更正确地描述流体系统的功能性，并由此能实现更有用的比较。

在本发明的一个方面中，如果上述调节后的液位值在上述预定的极限值之外，则所述监测值触发报警程序。

使监测值触发报警程序，例如使风轮机停止或者向某些外部监视系统发送警报，是有利的，因为由此能在系统中的流体不足或过量至损坏风轮机部件或者以其它方式引起损坏之前重新加注或修理该流体系统。

在本发明的一个方面中，通过将上述液位值与已经根据所述至少一个环境值调节过的极限值进行比较来确定建立所述监测值。

根据环境值调节极限值是有利的，因为极限值变得更正确，由此减少了“错误报警”的危险，例如根据液位值与固定极限值的比较而使风轮机停机，上述固定极限值例如根据风轮机的平均数据确定。

在本发明的一个方面中，如果上述液位值在所述调节后的极限值范围之外，则上述监测值触发报警程序。

在本发明的一个方面中，通过将上述调节后的液位值与已经根据至少一个另外的环境值调节过的极限值进行比较，以建立上述监测值。

根据一个或多个环境值调节液位值和根据一个或多个另外的环境值调节极限值是有利的，因为由此能确定更加可靠而正确的监测值。

在本发明的一个方面中，如果所述调节后的液位值在所述调节后的极限值范围之外，则上述监测值触发报警程序。

在本发明的一个方面中，根据上述液位值和至少两个环境值建立上述监测值。

根据液位值和至少两个环境值建立监测值是有利的，因为利用两个或多个环境值有助于产生更加可靠而正确的监测值。

在本发明的一个方面中，对上述液位值和上述至少一个环境值进行筛选，以在确定监测值之前除去不合乎要求的短期波动。

本发明还涉及一种用于监测机械和/或电部件的系统，上述机械和/或电部件包括带有流体贮存器的封闭式流体循环系统。该监测系统包括用于建立流体系统贮存器的液位的装置和用于建立流体系统贮存器或系统周围环境的至少一个环境值的装置。液位值和至少一个环境值有助于限定流体系统的功能性，该监测系统还包括用于根据所述液位值和所述至少一个环境值建立监测值的装置。

根据不只是液位的其它因素建立监测值是有利的，因为由此能更正确地描述流体系统的功能性，从而使监测值更可靠。

在本发明的一个方面中，上述用于建立所述流体系统贮存器的液位值的装置是用于测量所述贮存器中的流体的量的装置。

在本发明的一个方面中，上述用于测量所述贮存器中的流体的量的装置是压力传送器。

在本发明的一个方面中，上述压力传送器放置在所述贮存器中的液面以下。

在本发明的一个方面中，上述用于建立所述流体系统贮存器或所述系统周围环境的至少一个环境值的装置是一个或多个温度传感器、一个或多个振动传感器、一个或多个流量传感器、一个或多个旋转传感器、一个或多个设备状态检测器、时钟或者它们的任何组合。

在本发明的一个方面中，上述温度传感器测量所述流体或所述流体周围环境的温度，

上述振动传感器检测振动和/或测量上述流体穿过其循环的部件和/或其它相关部件的振动的大小或频率，

上述流量传感器检测流量和/或测量上述封闭式流体循环系统或其它相关流体循环系统中流量的大小，

上述旋转传感器检测旋转和/或测量上述部件中旋转部分的转速，如齿轮箱的输入轴的转速或发电机中转子的转速，

上述设备状态检测器检测上述部件是否运行、上述部件是否空转、上述部件是否停止或与上述流体相关联使用的设备是否运行，例如用于冷却上述流体的通风机风扇是开还是关，以及

上述时钟提供时间和日期。

在本发明的一个方面中，上述带有流体贮存器的封闭式流体循环系统是液压油系统、冷却系统的冷却液系统和/或用于部件如齿轮箱的润滑系统。

在本发明的一个方面中，上述用于建立至少一个环境值的装置是用于建立两个或多个环境值的装置。

在本发明的一个方面中，上述用于建立监测值的装置是控制单元。

在本发明的一个方面中，上述控制单元包括用于存储至少两个极限值以用于建立所述监测值的装置。

在本发明的一个方面中，上述控制单元包括用于根据上述至少一个环境值调节上述液位值的装置。

在本发明的一个方面中，上述控制单元包括用于根据上述至少一个环境值调节上述极限值的装置。

在本发明的一个方面中，上述用于进行上述调节的装置包括查找表。

在本发明的一个方面中，上述控制单元包括用于针对短期波动筛选所述液位值和/或所述至少一个环境值的装置。

附图说明

下面将参照附图说明本发明，在附图中：

图1示出从前面看去的现有技术中已知的大型现代风轮机，

图2示出从侧面看去的常规封闭式流体循环系统的贮存器，

图3示出从侧面看去的包括压力传送器的流体贮存器，

图4示出从侧面看去的流体贮存器、多个传感器和控制器单元，

图5示出控制单元的实施例，

图6示出控制单元的另一实施例，

图7示出控制单元的第三实施例，以及

图8示出控制单元的第四实施例。

具体实施方式

图1示出现代风轮机1，该风轮机1包括塔架(塔筒)2和设置在塔架2的顶部上的风轮机引擎舱(吊舱)3。该引擎舱3上通过低速轴连接有风轮机转子4，该风轮机转子包括三个风轮机叶片5，所述低速轴在引擎舱3的前面伸出。

图2示出从侧面看去的常规封闭式流体循环系统7的贮存器6。

所示贮存器6可例如为齿轮箱的油槽、液压系统的油箱或者冷却系统的冷却液贮存器。在系统7中不循环的流体8或多或少地临时保留在贮存器6中。因此贮存器6是测量系统7中流体量的最明显的地方。

这通常通过在一个或多个容器10中设立浮子9实现，所述容器10通过形式为两个喷嘴11的限流装置连接到贮存器6，所述喷嘴11适当地设置在标准液位的上方和下方。当浮子9到达顶部或底部液位时，该浮子9通过连接到例如控制板的无接触式液位传感器13或电开关(未示出)进行记录。如果记录到高液位或低液位，则控制板起动报警程序。

液位12穿过其连通的喷嘴11具有较小的孔，流体穿过所述孔流动。这样，贮存器6中流体液位12的任何短期波动都可被“筛选出”。

在规定液位处检测浮子9的传感器13或电开关通常是固定的，这意味着其中浮子9触发报警的高液位和低液位总是相同的，而与任何其它工作条件无关。

图3示出当从侧面看去的流体贮存器6，该贮存器6包括压力传送器14。在本发明的这个实施例中，贮存器6中流体8的量通过放置在贮存器6中流体8的表面下方的压力传送器14测量。在本发明的其它实施例中，压力传送器14也可以设置在贮存器6的侧面，只要压力传送器14设置成总是比贮存器6中规定的最小流体液位低即可。

压力传送器14记录压力传送器14上的压力的变化，当已知贮存器6的形状时，上述压力变化可以转换成流体液位12。

图4示出流体贮存器6、多个传感器和控制单元15。

在本发明的该实施例中，贮存器6具有位于流体表面下方的压力传送器14，并且在本例中该压力传送器位于贮存器6的底部。在流体中还安放有用于测量流体温度的温度传感器16。在本发明的另一实施例中，传感器16也可以放置在管道或部件之中或之上的流体穿过其循环的地方。

来自压力传送器14和温度传感器16的信号无线式地或通过传导信号的电缆馈送到控制单元15。控制单元15还连接有多个其它传感器。

这可以例如为温度传感器28，所述温度传感器28用于测量风轮机引擎舱3中的温度、风轮机1外部的环境温度以及/或者用于测量流体穿过其循环的部件内的某个地方的温度。

它也可以是振动传感器17，所述振动传感器17用于检测振动或者测量叶片5、塔架2、流体8穿过其循环的部件或其它相关部件的振动的大小或频率，或者它可以是流量传感器18，所述流量传感器18检测流量或测量封闭式流体循环系统7或任何其它相关系统如冷却系统中流量的大小，上述冷却系统用于冷却封闭式油循环润滑系统中的油。

传感器还可以是旋转传感器27，例如转速计、增量或绝对编码器等，上述旋转传感器27检测旋转和/或测量风轮机转子4、齿轮轴、流体8穿过其循环的部件的任何旋转部件和/或其它风轮机部件的旋转速度。

传感器还可以是设备状态检测器19，所述设备状态检测器19检测风轮机1是否产生电力、是否空转、是否停止、流体8穿过其循环的部件是否开动、关闭或空转，或者与上述流体相关联使用的设备是否运行，例如用于冷却上述流体8的通风风扇是开还是关。

这些传感器中的多个都已在大型现代风轮机1中存在，例如多个温度传感器16、28、振动传感器17、流量传感器18和转速传感器27。而检测风轮机1或其不同部件的状态也是已经存在或至少很容易获得的信息。

在本发明的另一实施例中，其它种类的传感器也是可用的，例如专门和仅用于向控制单元15提供信息的传感器。

控制单元可具有一个或多个报警值，从而使可能经过处理的传感器信号触发报警程序。这些报警极限参数可存储在控制单元中，并且它们可根据在其中应用流体系统7的设备，例如根据不同的风轮机齿轮箱，而改变。

图5示出控制单元15的实施例的示意图。在本发明的该实施例中，将来自压力传送器14的液位值馈送到控制单元15，或者在该实施例中更精确地馈送到控制单元15的输入处理器单元22。压力传送器14的信号首先被筛选器20筛选，以除去任何短期波动。这可例如通过对最后十秒的测量结果取平均值实现，此处压力传送器实际上测量每一秒的液位。在本发明的另一实施例中，可在到达控制单元15之前筛选压力传送器14的液位值。

在处理器23中，根据从一个或多个传感器16、17、18、19、27、28馈送到输入处理器单元22的一个或多个环境值来校正经筛选的液位值。如果需要，也可对这些环境值进行筛选，以除去在控制单元15之中或之前的不希望要的波动等。

通过将经筛选和校正的液位值馈送到比较单元21来建立监测值M，在该比较单元21处，经筛选和校正的值与形式为最大值或最小值的极限值进行比较。例如，然后可根据这个监测值M起动报警程序。

极限值可以预先确定，它们可以按照某些因素调节或者它们可通过接口提供。

将此付诸实践的一个示例为：将放在风轮机齿轮箱中润滑系统的油贮存器6中的压力传送器14的液位值馈送到一控制装置，所述控制装置可以是PLC(可编程逻辑控制器)。

这个指示贮存器6中油量的信号本身未充分说明润滑系统的功能性。例如，如果齿轮搅过贮存器6中的油，则将有大量的油粘着到齿轮上，并溅到齿轮箱壁的内侧，从而使贮存器中的合适油位取决于齿轮的旋转速度。有关齿轮、风轮机转子4、发电机或其它联动旋转部件的旋转速度的信息通常已经馈送到现代风轮机1的控制装置中，因此在这个环境值(齿轮的旋转速度)的基础上，可调节液位值，以更精确地描述润滑系统的功能性。

但液位值可以进一步精确。粘着到齿轮和壁上的油量也与油的温度有关。油的粘度随着温度变化，从而油越热则变得越稀。因此可以测量油的温度，并可将该第二环境值馈送到控制装置并用于进一步调节油位值。

可测量更多专用于调节液位值和/或其它现有测量结果的环境值，和/或利用其它组合来调节液位值，从而它能根据要求或尽可能地描述润滑系统功能性。

最后，可将经过筛选和调节的液位值与预定的极限值进行比较，以产生监测值。该监测值可以是开-关信号，例如，只要液位值在极限值范围内就保持PLC的输出高(给输出插口提供电位)，在如果监测值在极限值范围之外则除去信号。

如果液位值在“安全”极限内，则监测值也可逐渐变成规定信号，而如果液位值“令人惊异地”低或高，则监测值可逐渐变成另外的信号，及如果液位值“临界性地”低或高，则监测值逐渐变成第三信号。

根据信号，监测值可触发报警程序。例如，如果产生表示油位低的监测值，则信号可以传送到某种外部监视装置上，从而提供时间以在油位达到临界低值之前对润滑系统加注。

同样，如果监测值在“临界性地”极限范围内，则可以命令风轮机1完全停机，以保护齿轮箱免受任何重大损坏。

图6示出控制单元15的另一实施例的示意图。如图5所示，来自压力传送器14的液位值被馈送到控制单元15的输入处理器单元22。该压力传送器14的信号首先被筛选器20筛选以除去任何短期波动，或者如果液位值事先经过筛选，则所述液位值可不加改变地通过输入处理器单元22，或者在本发明的该实施例中控制单元15可不包括输入处理器单元22。

然后，将经筛选的液位值馈送到比较单元21，在该处将液位值与一个或多个极限值进行比较，以产生监测值。

在本发明的这个实施例中，根据来自一个或多个传感器16、17、18、19、27、28的输入调节这些极限值。这意味着例如如果齿轮箱的齿轮以最大速度旋转，则齿轮箱贮存器6中的油位会比齿轮箱以低速旋转低很多。因此，当旋转速度增加时，可以向下调节触发报警等的最低油位。

图7示出控制单元15的第三实施例的示意图。这个实施例是原则上是图5和6所示实施例的组合。

在这个实施例中，在将液位值与比较单元21中的极限值比较之前，利用某些环境值来调节液位值。然后利用另一些环境值来调节比较单元21中的极限值。

图8示出控制单元15的第四实施例。在本发明的这个实施例中，控制单元15包括多个功能单元，例如筛选器20、查找表29、时钟24和处理器23，但在另一实施例中，控制单元还可包括其它功能单元或者不包括一部分上述功能单元。另外，在本发明的这个实施例中，控制单元15示出为与风轮机1的控制系统其余部分分开的部件，但在本发明的优选实施例中，控制系统15可以是普通风轮机1控制系统如PLC或PC控制系统的一体部分。

在本发明的这个实施例中，多个传感器连接到控制单元15上。

测量风轮机引擎舱3内温度的温度传感器28连接到控制单元15的处理器23上，而另一测量流体温度的温度传感器16连接到筛选器上以筛选掉例如由溅油撞击放在齿轮箱贮存器6中油位上方的传感器所产生的短期波动。

压力传送器14连接到控制单元15中的筛选器20上，以便在信号被馈送到处理器23之前筛选掉流体量读数中的任何短期波动。

测量齿轮箱的润滑系统中油流量大小的流量传感器18连接到筛选器20上，以便使例如源自流体系统中气泡的信号中的任何主要短期波动变平稳。

检测塔架2中振动的振动传感器17连接到控制单元15中的处理器23上。

在这种情况下，设备状态检测器19简单地为连接到PLC(可编程逻辑控制器)输出信号上的电缆，如果风轮机产生电力，则上述电缆传送电流，而如果风轮机1不转或停止，则电缆不传送电流。该风轮机状态信号馈送到控制单元15中的处理器23。

测量齿轮箱的输入轴转速的旋转传感器27连接到处理器23上。

在本发明的其它施例中，也可使用不同连接的其它传感器组合或其它数量的传感器。

来自传感器14、16、17、18、19、27、28的信号馈送到处理器23，所述处理器23也可以连接到时钟24和查找表29。

时钟24可以为处理器23提供有关日历和时刻的信息。该信息可例如当风轮机1放置在夏季多风而冬季少风的环境中时使用。当已知日历时，处理器23可以在不同日期用不同报警等级工作。

处理器23可以利用查找表29来将特定传感器读数转变成特定的报警极限，或者当在查找表29中查找特定传感器测量结果时，可以将液位值调节特定的量。

处理器23还可查阅查找表29的在规定传感器输入下的报警极限的信息。这些报警极限则可以是通过在不同条件下，例如在不同转速和不同流体温度下，测量流体压力所得到的经验值。这些报警极限参数取决于其中使用流体循环系统7的专用设备，例如，对于不同类型齿轮箱中的流体系统7，查找表29必须具有不同组的报警极限。

在本发明的另一实施例中，报警极限可以按照传感器输入调节。因此，如何调节和调节多少报警极限可以例如以一组经验校正值为基础，处理器23可以在查找表29中找到上述经验校正值。

所有来自传感器和/或时钟的数据都在处理器23中进行处理，以产生监测值M。与仅采用液位读数相比，监测值M可更精确地描述流体系统7功能性。

因此，可以将监测值M提供的信息馈送到风轮机中的主控制板25、送到外部报警系统26或送到其它系统。

上面已参照封闭式流体循环系统7、控制单元15、传感器14、16、17、18、19、27、28及使用它们的方法的举例说明了本发明。然而，应该理解，本发明不限于上述特定实施例，而是可以在如权利要求所述的本发明的范围内进行多种不同设计和改变。

附图标记列表

1     风轮机

2     塔架

3     引擎舱

4     转子

5     叶片

6     流体贮存器

7     封闭式流体循环系统

8     流体

9     浮子

10    容器

11    喷嘴

12    液位

13    液位传感器

14    压力传送器

15    控制单元

16    流体温度传感器

17    振动传感器

18    流量传感器

19    设备状态传感器

20    筛选器

21    比较单元

22    输入处理器单元

23    处理器

24    时钟

25    控制板

26    外部报警

27    旋转传感器

28    周围温度传感器

29    查找表

M     监测值

Claims (41)

1.一种风轮机(1)，包括用于监测至少一个风轮机部件的系统，所述风轮机部件包括带有流体贮存器(6)的封闭式流体循环系统(7)，所述监测系统包括，

用于建立所述流体系统贮存器(6)的液位值的装置，以及

用于建立所述流体系统贮存器(6)或所述系统(7)周围环境的至少一个环境值的装置，

所述液位值和所述至少一个环境值有助于限定所述流体系统的功能性，以及

用于根据所述液位值和所述至少一个环境值建立监测值(M)的装置。

2.按照权利要求1的风轮机(1)，其特征在于，所述用于建立所述流体系统贮存器(6)的液位值的装置是用于测量所述贮存器(6)中的流体量的装置。

3.按照权利要求2的风轮机(1)，其特征在于，所述用于测量所述贮存器(6)中的流体量的装置是压力传送器(14)。

4.按照权利要求3的风轮机(1)，其特征在于，所述压力传送器(14)放置在所述贮存器(6)中的流体表面之下。

5.按照前述权利要求之一的风轮机(1)，其特征在于，所述用于建立所述流体系统贮存器(6)或所述系统(7)周围环境的至少一个环境值的装置是一个或多个温度传感器(16、28)、一个或多个振动传感器(17)、一个或多个流量传感器(18)、一个或多个旋转传感器(27)、一个或多个设备状态检测器(19)、时钟(24)或它们的任何组合。

6.按照权利要求5的风轮机(1)，其特征在于，

所述温度传感器(16、28)测量所述流体(8)和/或所述流体周围环境的温度，例如引擎舱(3)内部的温度或引擎舱(3)外部的环境温度，

所述振动传感器(17)检测塔架(2)、叶片(5)和/或所述风轮机(1)上或内的其它部件的振动的大小或频率，

所述流量传感器(18)检测流量和/或测量所述封闭式流体循环系统(7)或其它相关流体循环系统(7)中流量的大小，

所述旋转传感器(27)检测旋转和/或测量风轮机转子(4)和/或其它旋转的风轮机部件如齿轮箱或发电机的转速，

所述设备状态检测器(19)检测所述风轮机(1)是否产生电力，所述风轮机(1)是否空转，所述风轮机(1)是否停止，所述至少一个风轮机部件是否开动、关闭或空转，或者与所述流体(8)相关联使用的设备是否运行，例如用于冷却所述流体(8)的通风机风扇是开还是关，以及

所述时钟(24)提供时间和日期。

7.按照前述权利要求之一的风轮机(1)，其特征在于，所述带有流体贮存器(6)的封闭式流体循环系统(7)是用于风轮机液压系统的液压油系统、风轮机部件冷却系统的冷却液系统和/或用于风轮机部件如齿轮箱的润滑系统。

8.按照前述权利要求之一的风轮机(1)，其特征在于，所述至少一个风轮机部件是齿轮箱、液压系统和/或冷却系统。

9.按照前述权利要求之一的风轮机(1)，其特征在于，所述流体(8)是油和/或冷却液。

10.按照前述权利要求之一的风轮机(1)，其特征在于，所述用于建立至少一个环境值的装置是用于建立两个或多个环境值的装置。

11.按照权利要求10的风轮机(1)，其特征在于，所述两个或多个环境值是所述流体(8)的温度和旋转的风轮机部件的转速，例如发电机转子的转速或齿轮箱的输入轴的转速。

12.按照前述权利要求之一的风轮机(1)，其特征在于，所述用于建立监测值(M)的装置是控制单元(15)。

13.按照权利要求12的风轮机(1)，其特征在于，所述控制单元(15)包括用于存储至少两个极限值的装置，所述极限值用于建立所述监测值(M)。

14.按照权利要求12或13的风轮机(1)，其特征在于，所述控制单元(15)包括用于根据所述至少一个环境值调节所述液位值的装置。

15.按照权利要求12或13的风轮机(1)，其特征在于，所述控制单元(15)包括用于根据所述至少一个环境值调节所述极限值的装置。

16.按照权利要求15的风轮机(1)，其特征在于，所述的用于进行所述调节的装置包括查找表(29)。

17.按照权利要求11-16之一的风轮机(1)，其特征在于，所述控制单元(15)包括用于筛选所述液位值和/或所述至少一个环境值以除去不合乎要求的短期波动的装置。

18.用于监测至少一个风轮机部件的方法，所述风轮机部件包括带有流体贮存器(6)的封闭式流体循环系统(7)，所述方法包括以下步骤：

·建立所述流体系统贮存器(6)的液位值，

·建立所述流体系统贮存器(6)或所述系统周围环境的至少一个环境值，以及

·根据所述液位值和所述至少一个环境值建立监测值(M)。

19.按照权利要求18的方法，其特征在于，在建立所述监测值(M)之前根据所述至少一个环境值调节所述液位值。

20.按照权利要求19的方法，其特征在于，通过将所述调节过的液位值与预定的极限值相比较来建立所述监测值(M)。

21.按照权利要求20的方法，其特征在于，如果所述调节过的液位值在所述预定的极限值之外，则所述监测值(M)触发报警程序。

22.按照权利要求18的方法，其特征在于，通过将所述液位值与已经根据所述至少一个环境值调节过的极限值相比较来建立所述监测值(M)。

23.按照权利要求22的方法，其特征在于，如果所述液位值在所述调节过的极限值之外，则所述监测值(M)触发报警程序。

24.按照权利要求19的方法，其特征在于，通过将所述调节过的液位值与已经根据至少一个更多环境值调节过的极限值相比较来建立所述监测值(M)。

25.按照权利要求24的方法，其特征在于，如果所述调节过的液位值在所述调节过的极限值之外，则所述监测值(M)触发报警程序。

26.按照权利要求18-25之一的方法，其特征在于，根据所述液位值和至少两个环境值建立所述监测值(M)。

27.按照权利要求18-26之一的方法，其特征在于，在建立所述监测值(M)之前，对所述液位值和/或所述至少一个环境值进行筛选，以除去不合乎要求的短期波动。

28.一种用于监测机械和/或电部件的系统，所述部件包括带有流体贮存器(6)的封闭式流体循环系统(7)，所述监测系统包括，

用于建立所述流体系统贮存器(6)的液位值的装置，以及

用于建立所述流体系统贮存器(6)或所述系统(7)周围环境的至少一个环境值的装置，

所述液位值和所述至少一个环境值有助于限定所述流体系统的功能性，以及

用于根据所述液位值和所述至少一个环境值建立监测值(M)的装置。

29.按照权利要求28的系统，其特征在于，所述用于建立所述流体系统贮存器(6)的液位值的装置是用于测量所述贮存器(6)中流体(8)的量的装置。

30.按照权利要求29的系统，其特征在于，所述用于测量所述贮存器(6)中流体(8)的量装置是压力传送器(14)。

31.按照权利要求30的系统，其特征在于，所述压力传送器(14)放置在所述贮存器(6)中的流体(8)表面之下。

32.按照权利要求28-31之一的系统，其特征在于，所述用于建立所述流体系统贮存器(6)或所述系统周围环境的至少一个环境值的装置是一个或多个温度传感器(16、28)、一个或多个振动传感器(17)、一个或多个流量传感器(18)、一个或多个旋转传感器(27)、一个或多个设备状态检测器(19)、时钟(24)或它们的任何组合。

33.按照权利要求32的系统，其特征在于，

所述温度传感器(16、28)测量所述流体(8)和/或所述流体周围环境的温度，

所述振动传感器(17)检测振动和/或测量所述流体(8)穿过其循环的所述部件和/或其它相关部件的振动的大小或频率，

所述流量传感器(18)检测流量和/或测量所述封闭式流体循环系统(7)或其它相关流体循环系统中流量的大小，

所述旋转传感器(27)检测旋转和/或测量所述部件中旋转部分的转速，如齿轮箱中输入轴的转速或发电机中转子的转速，

所述设备状态检测器(19)检测所述部件是否运行、所述部件是否空转、所述部件是否停止、或与所述流体(8)相关联使用的设备是否运行，例如用于冷却所述流体(8)的通风机风扇是开还是关，以及

所述时钟(24)提供时间和日期。

34.按照权利要求28-33之一的系统，其特征在于，所述带有流体贮存器(6)的封闭式流体循环系统是液压油系统、冷却系统的冷却液系统和/或用于一部件如齿轮箱的润滑系统。

35.按照权利要求28-34之一的系统，其特征在于，所述用于建立至少一个环境值的装置是用于建立两个或多个环境值的装置。

36.按照权利要求28-35之一的系统，其特征在于，所述用于建立监测值(M)的装置是控制单元(15)。

37.按照权利要求36的系统，其特征在于，所述控制单元(15)包括用于存储至少两个极限值的装置，所述极限值用于建立所述监测值(M)。

38.按照权利要求36或37的系统，其特征在于，所述控制单元(15)包括用于根据所述至少一个环境值调节所述液位值的装置。

39.按照权利要求36或37的系统，其特征在于，所述控制单元(15)包括用于根据所述至少一个环境值调节所述极限值的装置。

40.按照权利要求39的系统，其特征在于，所述用于进行所述调节的装置包括查找表(29)。

41.按照权利要求36-40之一的系统，其特征在于，所述控制单元(15)包括用于针对短期波动筛选所述液位值和/或所述至少一个环境值的装置。

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