CN108301988B - 用于确定风轮机轴上的转矩的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定风轮机轴上的转矩的系统及方法，具体而言，本公开内容针对一种用于确定施加在风轮机的轴上的转矩的系统。该系统包括联接到轴的变速箱。变速箱包括第一臂和第二臂。第一流体阻尼器和第二流体阻尼器分别联接到变速箱的第一臂和第二臂。第一流体导管流体地联接第一流体阻尼器和第二流体阻尼器。第一压力传感器与第一流体导管操作关联，以检测第一流体导管内的流体的流体压力。控制器通信地联接到第一压力传感器。控制器配置成基于从第一压力传感器接收到的信号来确定施加在轴上的转矩。

Description

用于确定风轮机轴上的转矩的系统及方法
技术领域
本公开内容大体上涉及风轮机。更具体而言，本公开内容涉及用于确定施加在风轮机的轴上的转矩的系统及方法。
背景技术
风力被认作是目前可用的最清洁、最环境友好的能源中的一种，且风轮机在此方面已经获得增大的关注。现代风轮机通常包括塔架、安装在塔架上的机舱、定位在机舱中的发电机、以及一个或多个转子叶片。一个或多个转子叶片使用已知的翼型件原理将风的动能转换成机械能。传动系将机械能从转子叶片传送至发电机。发电机然后将机械能转化成电能，电能可供应至公用电网。
传动系可包括变速箱、转子轴和发电机轴。更具体而言，转子轴可将转子叶片可旋转地联接到变速箱。发电机轴可将变速箱可旋转地联接到发电机。在此方面，传动系且具体是变速箱可允许发电机在不同于转子叶片的速度下旋转。
在风轮机的操作期间，转子叶片将转矩施加在转子轴上。在转子轴上施加的转矩的大小可用于确定风轮机的各种操作和性能特征。例如，在转子轴上施加的转矩可在确定风速、风轮机的传动系上的负载、由风轮机生成的电力和/或风轮机中发生的功率损失时使用。
用于确定施加在转子轴上的转矩的常规系统和方法可能提供不可靠的转矩确定。例如，一些常规系统和方法基于从发电机取得的测量结果来确定施加在转子轴上的转矩。这些系统和方法并未说明变速箱中的损失，且易于有错误。使用置于转子轴上的应变计(strain gauge)来确定施加在其上的转矩的系统和方法也不准确。此外，基于风轮机的电学特征(例如，测得的电功率)确定转子轴上的转矩也是不可靠的。
因此，改进的风轮机且具体是用于确定施加在风轮机轴上的转矩的改进的系统和方法是在本领域中所期望的。具体而言，产生相对更可靠的转矩确定的系统及方法将是有利的。
发明内容
本技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐明，或可从描述中清楚，或可通过实践本技术学习到。
在一种实施例中，本公开内容针对一种用于确定施加在风轮机的轴上的转矩的系统。该系统包括联接到轴的变速箱。变速箱包括第一臂和第二臂。第一流体阻尼器和第二流体阻尼器联接到变速箱的第一臂和第二臂。第一流体导管流体地联接第一流体阻尼器和第二流体阻尼器。第一压力传感器与第一流体导管操作关联，以检测第一流体导管内的流体的流体压力。控制器通信地联接到第一压力传感器。控制器配置成基于从第一压力传感器接收到的信号来确定施加在轴上的转矩。
在另一实施例中，本公开内容针对一种风轮机。风轮机包括塔架、安装在塔架上的机舱、以及联接到机舱的转子。转子包括毂和从毂延伸的至少一个转子叶片。变速箱定位在机舱内且包括第一臂和第二臂。变速箱座将变速箱联接到机舱。轴可旋转地联接转子和变速箱。第一流体阻尼器和第二流体阻尼器分别将变速箱的第一臂和第二臂联接到变速箱座。第一流体导管流体地联接第一流体阻尼器和第二流体阻尼器。第一压力传感器与第一流体导管操作关联，以检测第一流体导管内的流体的流体压力。控制器通信地联接到第一压力传感器。控制器配置成基于从第一压力传感器接收到的信号来确定施加在轴上的转矩。
在另一实施例中，本公开内容针对一种用于确定施加在风轮机的轴上的转矩的方法。该方法包括以第一压力传感器测量流体地联接关于变速箱座支承变速箱的第一流体阻尼器和第二流体阻尼器的第一流体导管中的流体的操作流体压力。该方法还包括利用控制器从第一压力传感器接收信号。信号与第一流体导管内的操作流体压力相关联。该方法还包括利用控制器基于第一流体导管内的操作流体压力确定施加在轴上的转矩。
本技术的这些及其它特征、方面和优点将参照以下描述和所附权利要求变得更好理解。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，且连同描述一起用于解释本技术的原理。
实施方案1. 一种用于确定施加在风轮机的轴上的转矩的系统，所述系统包括：
联接到所述轴的变速箱，所述变速箱包括第一臂和第二臂；
分别联接到所述变速箱的第一臂和第二臂的第一流体阻尼器和第二流体阻尼器；
流体地联接所述第一流体阻尼器和所述第二流体阻尼器的第一流体导管；
与所述第一流体导管操作关联来检测所述第一流体导管内的流体的流体压力的第一压力传感器；以及
通信地联接到所述第一压力传感器的控制器，所述控制器配置成基于从所述第一压力传感器接收到的信号来确定施加在所述轴上的转矩。
实施方案2. 根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述第一流体阻尼器联接到所述第一臂的顶面，并且所述第二流体阻尼器联接到所述第二臂的底面。
实施方案3. 根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
分别联接到所述变速箱的第一臂和第二臂的第三流体阻尼器和第四流体阻尼器；
流体地联接所述第三流体阻尼器和所述第四流体阻尼器的第二流体导管。
实施方案4. 根据实施方案3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
与所述第二流体导管操作关联来检测所述第二流体导管内的流体压力的第二压力传感器，其中所述控制器通信地联接到所述第二压力传感器，且配置成基于从所述第二传感器接收到的压力信号来确定施加在所述轴上的转矩。
实施方案5. 根据实施方案3所述的系统，其特征在于，所述第二流体导管与所述第一流体导管流体地隔离。
实施方案6. 根据实施方案3所述的系统，其特征在于，所述第一流体阻尼器联接到所述第一臂的顶面，所述第二流体阻尼器联接到所述第二臂的底面，所述第三流体阻尼器联接到所述第一臂的底面，以及所述第四流体阻尼器联接到所述第二臂的顶面。
实施方案7. 根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
联接到所述风轮机的台板的变速箱座，其中所述第一流体阻尼器和所述第二流体阻尼器关于所述变速箱座支承所述变速箱。
实施方案8. 根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述轴将转子联接到所述变速箱。
实施方案9. 根据实施方案1所述的系统，其特征在于，所述第一压力传感器是压力换能器。
实施方案10. 一种风轮机，包括：
塔架；
安装在所述塔架上的机舱；
联接到所述机舱的转子，所述转子包括毂和从所述毂延伸的至少一个转子叶片；
定位在所述机舱内的变速箱，所述变速箱包括第一臂和第二臂；
将所述变速箱联接到所述机舱的变速箱座；
可旋转地联接所述转子和所述变速箱的轴；
分别将所述变速箱的第一臂和第二臂联接到变速箱座的第一流体阻尼器和第二流体阻尼器；
流体地联接所述第一流体阻尼器和所述第二流体阻尼器的第一流体导管；
与所述第一流体导管操作关联来检测所述第一流体导管内的流体的流体压力的第一压力传感器；以及
通信地联接到所述第一压力传感器的控制器，所述控制器配置成基于从所述第一压力传感器接收到的信号来确定施加在所述轴上的转矩。
实施方案11. 根据实施方案10所述的风轮机，其特征在于，所述第一流体阻尼器联接到所述第一臂的顶面，并且所述第二流体阻尼器联接到所述第二臂的底面。
实施方案12. 根据实施方案10所述的风轮机，其特征在于，所述风轮机还包括：
分别联接到所述变速箱的第一臂和第二臂的第三流体阻尼器和第四流体阻尼器；
流体地联接所述第三流体阻尼器和所述第四流体阻尼器的第二流体导管。
实施方案13. 根据实施方案12所述的风轮机，其特征在于，所述风轮机还包括：
与所述第二流体导管操作关联来检测所述第二流体导管内的流体的流体压力的第二压力传感器，其中所述控制器通信地联接到所述第二压力传感器，且配置成基于从所述第二压力传感器接收到的信号来确定施加在所述轴上的转矩。
实施方案14. 根据实施方案12所述的风轮机，其特征在于，所述第二流体导管与所述第一流体导管流体地隔离。
实施方案15. 根据实施方案12所述的风轮机，其特征在于，所述第一流体阻尼器联接到所述第一臂的顶面，所述第二流体阻尼器联接到所述第二臂的底面，所述第三流体阻尼器联接到所述第一臂的底面，以及所述第四流体阻尼器联接到所述第二臂的顶面。
实施方案16. 一种用于确定施加在风轮机的轴上的转矩的方法，所述方法包括：
以第一压力传感器测量流体地联接关于变速箱座支承变速箱的第一流体阻尼器和第二流体阻尼器的第一流体导管中的流体的操作流体压力；
以控制器从所述第一压力传感器接收信号，所述信号与所述第一流体导管内的操作流体压力相关联；以及
以所述控制器基于所述第一流体导管内的操作流体压力确定施加在所述轴上的转矩。
实施方案17. 根据实施方案16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
以第二压力传感器测量流体地联接关于变速箱座支承变速箱的第三流体阻尼器和第四流体阻尼器的第二流体导管中的流体的操作流体压力；
以所述控制器从所述第二压力传感器接收信号，所述信号与所述第一流体导管内的操作流体压力相关联；以及
以所述控制器基于所述第二流体导管内的操作流体压力确定施加在所述轴上的转矩。
实施方案18. 根据实施方案17所述的方法，其特征在于，所述第一流体导管中的操作流体压力独立于所述第二流体导管中的操作流体压力。
实施方案19. 根据实施方案16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
以促动器调整所述风轮机的多个转子叶片来允许所述转子将转矩施加在所述轴上。
实施方案20. 根据实施方案19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在调整所述多个转子叶片之前，以所述第一压力传感器测量所述第一流体导管中的基准流体压力。
附图说明
包括针对本领域的技术人员中的一个的其最佳模式的本发明的完整且能够实现的技术在参照附图的说明书中阐释，在附图中：
图1为根据本公开内容的实施例的风轮机的透视图；
图2为根据本公开内容的实施例的风轮机的机舱的内部透视图；
图3为根据本公开内容的实施例的用于确定施加在风轮机的轴上的转矩的系统的实施例的示意图；
图4为根据本公开内容的实施例的用于确定施加在风轮机的轴上的转矩的系统的备选实施例的示意图；以及
图5为示出根据本公开内容的实施例的用于确定施加在风轮机的轴上的转矩的方法的流程图。
本说明书和附图中的参考标号的重复使用旨在表示本技术的相同或相似的特征或元件。
部件列表
10 风轮机
12 塔架
14 表面
16 机舱
18 转子
20 可旋转的毂
22 转子叶片
24 发电机
26 传动系
28 转子轴
30 变速箱组件
32 台板
34 发电机轴
36 控制器
38 控制柜
40 偏航驱动机构
42 风向
44 促动器
46 偏航轴线
50 桨距调整机构
52 促动器
54 桨距轴线
55-99 未使用
100 系统
102 变速箱组件
104 变速箱
106 变速箱壳体
108 齿轮组
110 第一臂
112 第二臂
114 第一臂的顶面
116 第一臂的底面
118 第二臂的顶面
120 第二臂的底面
122 变速箱座
124 第一变速箱座部分
126 第二变速箱座部分
128 第一变速箱座部分的底壁
130 第一变速箱座部分的侧壁
132 第一变速箱座部分的顶壁
134 第二变速箱座部分的底壁
136 第二变速箱座部分的侧壁
138 第二变速箱座部分的顶壁
140 第一流体阻尼器
142 第二流体阻尼器
144 第三流体阻尼器
146 第四流体阻尼器
148 第一弹簧
150 第二弹簧
152 第三弹簧
154 第四弹簧
156 第五弹簧
158 第六弹簧
160 第七弹簧
162 第八弹簧
164 第一流体导管
166 第二流体导管
167 旋转方向
168 第一压力传感器
170 控制器
172 处理器
174 存储器
176 测量信号
178 第二压力传感器
180 测量信号
181-199 未使用
200 方法
202 测量基准
204 调整
206 测量操作
208 接收
210 确定。
具体实施方式
现在将详细参照本技术的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用了数字和字母标号来表示附图中的特征。附图和描述中相似或类似的标记已经用于表示本技术的相似或类似的部分。如本文使用的，用语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示独立构件的位置或重要性。
各个示例通过阐释本技术的方式提供，而不通过限制本技术的方式。实际上，本领域的技术人员将清楚的是，可在本技术中制作出改型和变型，而不会背离其范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例上以产生又一个实施例。因此，期望本技术覆盖归入所附权利要求和其等同物的范围内的此类改型和变型。
现在参看附图，图1示出了根据本公开内容的示例性风轮机10的一种实施例的透视图。如所示，风轮机10大体上包括从支承表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16、以及联接到机舱16的转子18。转子18包括可旋转的毂20和联接到毂20且从毂20向外延伸的至少一个转子叶片22。例如，在图1中所示的实施例中，转子18包括三个转子叶片22。然而，在备选实施例中，转子18可包括多于三个或少于三个的转子叶片22。各个转子叶片22可围绕毂20间隔开，以促进旋转转子18以将来自风的动能转换成可使用的旋转机械能。定位在机舱16中的发电机24可从转子18的旋转能生成电力。
现在参看图2，传动系26将转子18可旋转地联接到发电机24。如所示，传动系26可包括转子轴28，其将转子18的毂20可旋转地联接到变速箱组件30。变速箱组件30可由机舱16中的台板32支承且联接到其上。传动系26还可包括发电机轴34，其将变速箱组件30可旋转地联接到发电机24。在此方面，转子18的旋转驱动发电机24。更具体而言，转子轴28可响应于转子叶片22和毂20的旋转来提供低速高转矩输入至变速箱组件30。变速箱组件30然后将低速高转矩输入转换成高速低转矩输出来驱动发电机轴34且因此驱动发电机24。然而，在备选实施例中，发电机24可在直接传动(direct-drive)构造中直接地可旋转地联接到转子轴28。
风轮机10还可包括涡轮控制系统或涡轮控制器36。例如，在图2中所示的实施例中，涡轮控制器36布置在安装到机舱16的一部分的控制柜38内。然而，在备选实施例中，涡轮控制器36可布置在风轮机10上或中的任何位置处、支承表面14上的任何位置处、或任何其它适合的位置。
涡轮控制器36可通信地联接到风轮机10的各种构件，以用于大体上控制风轮机10和/或此类构件。在某些实施例中，涡轮控制器36可通信地联接到偏航驱动机构40，以用于控制机舱16关于风向42(图1)的偏航方向。例如，涡轮控制器36可配置成将控制信号传输至偏航控制机构40，使得电动机或偏航驱动机构40的其它适合的促动器44使机舱16围绕偏航轴线46(图1)旋转。此外，涡轮控制器36也可通信地联接到一个或多个桨距调整机构48(其中一个在图2中示出)，以用于控制转子叶片22关于风向42的桨距角。例如，涡轮控制器36可配置成将控制信号传输至各个桨距调整机构48，使得各个桨距调整机构48的电动机或其它适合的促动器52使各个叶片22关于对应的桨距轴线54(图1)关于毂20旋转。
图3示出了用于确定施加到风轮机10的转子轴28上的转矩的系统100。如所示，系统100包括变速箱组件102，其可替代变速箱组件30或除变速箱组件30外结合到风轮机10中。如下文将更详细所述，转子18在风轮机10操作时将转矩施加在转子轴28上。在变速箱组件102中的各种流体阻尼器内的流体压力可用于确定施加在转子轴28上的转矩。
如图3中所示，变速箱组件102包括变速箱104。更具体而言，变速箱104包括包含齿轮组108的变速箱壳体106。齿轮组108接合作为输入的转子轴28和作为输出的发电机轴34。在此方面，齿轮组108可允许转子轴28和发电机轴34在不同速度下旋转。例如，发电机轴34可在高于转子轴28的转速下操作。齿轮组108可为任何适合类型的齿轮组(例如，行星齿轮组)和/或包括任何适合类型的齿轮(例如，正齿轮、斜齿轮等)。变速箱104还包括从变速箱壳体106的相对侧向外延伸的第一臂110和第二臂112。第一臂110包括顶面114和底面116。类似地，第二臂112包括顶面118和底面120。
变速箱组件102还包括用于将变速箱104联接到台板32的变速箱座122。在图3中所示的实施例中，变速箱座122包括第一变速箱座部分124和第二变速箱座部分126。第一变速箱座部分124可包括联接到台板32的底壁128、联接到底壁128的侧壁130、以及联接到侧壁130且定向成平行于底壁128的顶壁132。类似地，第二变速箱座部分126可包括联接到台板32的底壁134、联接到底壁134的侧壁136、以及联接到侧壁136且定向成平行于底壁134的顶壁138。第一变速箱座部分124和第二变速箱座部分126可为单独的构件或单个构件。在备选实施例中，变速箱座122可具有用于将变速箱104联接到台板32的适合的结构。
如图3中所示，各种流体阻尼器可关于变速箱座122支承变速箱104。更具体而言，第一流体阻尼器140可将第一臂110(例如，第一臂110的顶面114)联接(例如直接地连接)到第一变速箱座部分124的顶壁132。第二流体阻尼器142可将第二臂112(例如，第二臂112的底面120)联接(例如直接地连接)到第二变速箱座部分126的底壁134。第三流体阻尼器144可将第一臂110(例如，第一臂110的底面116)联接(例如直接地连接)到第一变速箱座部分124的底壁128。第四流体阻尼器146可将第二臂112(例如，第二臂112的顶面118)联接(例如直接地连接)到第二变速箱座部分126的顶壁138。在示例性实施例中，各个流体阻尼器140,142,144,146均可包括包含流体的缸和可滑动地定位在缸内的活塞，使得流体阻尼活塞的移动。备选的实施例可包括更多或更少的流体阻尼器。
在一些实施例中，弹簧可将流体阻尼器140,142,144,146联接到变速箱座122。例如，第一弹簧148可将第一流体阻尼器140联接(例如直接地连接)到第一变速箱座部分124的顶面132。第二弹簧150可将第二流体阻尼器142联接(例如直接地连接)到第二变速箱座部分126的底面134。第三弹簧152可将第三流体阻尼器144联接(例如直接地连接)到第一变速箱座部分124的底面128。第四弹簧154可将第四流体阻尼器146联接(例如直接地连接)到第二变速箱座部分126的顶面138。在备选实施例中，流体阻尼器140,142,144,146可直接地联接到变速箱座122。
在某些实施例中，附加的弹簧可定位成与流体阻尼器140,142,144,146平行，以关于变速箱座122进一步支承变速箱104。更具体而言，第五弹簧156可将第一臂110(例如，第一臂110的顶面114)联接到第一变速箱座部分124的顶壁132。第六弹簧158可将第二臂112(例如，第二臂112的底面120)联接到第二变速箱座部分126的底壁134。第七弹簧160可将第一臂110(例如，第一臂110的底面116)联接到第一变速箱座部分124的底壁128。第八弹簧162可将第二臂112(例如，第二臂112的顶面118)联接到第二变速箱座部分126的顶壁138。弹簧156,158,160,162可定位在侧壁130,136与流体阻尼器140,142,144,146之间、或流体阻尼器140,142,144,146与变速箱壳体106之间。尽管，备选实施例可为更多或更少的弹簧(包括零个弹簧)。
流体阻尼器140,142,144,146可由允许流体在其间流动的各种流体导管流体地连接，例如直接地连接。更具体而言，流体导管流体地联接位于变速箱104的相对侧上的流体阻尼器140,142,144,146。在此方面，且如图3中所示，第一流体导管164可流体地联接第一流体阻尼器140和第二流体阻尼器142。因此，流体可在第一流体阻尼器140与第二流体阻尼器142之间流动。类似地，第二流体导管166可流体地联接第三流体阻尼器144和第四流体阻尼器146。因此流体可在第三流体阻尼器144与第四流体阻尼器146之间流动。在某些实施例中，第一流体导管164与第二流体导管166流体地隔离开。即，流体可能不能在第一流体导管164与第二流体导管166之间流动。在示例性实施例中，流体可为水和乙二醇的混合物。在备选实施例中，流体可为任何适合的流体。
如上文所述，转子18在风轮机10操作期间将转矩施加在转子轴28上。该转矩引起转子轴28旋转，从而驱动变速箱104、发电机轴32(如果包括)和发电机24。转子轴28的旋转继而又将转矩施加在变速箱104上。在此方面，各种流体阻尼器140,142,144,146中的至少一些抵抗施加在变速箱104上的转矩，从而防止变速箱104关于变速箱座122旋转。弹簧148,150,152,154,156,158,160,162中的一些或全部(如果包括)可进一步抵抗在变速箱104施加的转矩。
在图3中所示的实施例中，第一流体阻尼器140和第二流体阻尼器142可至少部分地抵抗施加在变速箱104上的转矩。更具体而言，转子轴28可沿由箭头167指出的旋转方向旋转，从而将沿相同方向作用的转矩施加在变速箱104上。在第一阻尼器140和第二阻尼器142和第一流体导管164中的流体压力增大，以抵消由转子轴28施加在变速箱104上的转矩。例如，第一流体阻尼器140和第二流体阻尼器142的流体室可在此情况下收缩，从而增大其中的流体压力。在此方面，第一流体导管164中的流体压力与转子轴28上施加的转矩相关或另外关联。具体而言，第一流体导管164中的流体压力随施加在转子轴28上的转矩增大而增大。相反，第三流体导管144和第四流体导管146和第二流体导管166中的流体压力在转矩施加在变速箱104上时减小。例如，第三流体阻尼器144和第四流体阻尼器146的流体室可膨胀，从而减小其中的流体压力。
在备选实施例中，转子轴28可沿与箭头167相反的旋转方向旋转。在此实施例中，第三流体阻尼器144和第四流体阻尼器146和第二流体导管166可经历流体压力中的增大，以抵消施加在转子轴28上的转矩。相反，第一流体阻尼器140和第二流体阻尼器142和第一流体导管164可经历流体压力中的减小。
系统100还可包括与流体导管164,166中的一个操作关联的压力传感器。在某些实施例中，压力传感器与流体导管164,166操作关联，在转矩施加在转子轴28上时经历流体压力的增大。在图3中所示的实施例中，例如，系统100包括与第一流体导管164操作关联的第一压力传感器168。在此方面，第一压力传感器168检测第一流体导管164内的流体的第一压力。因此，第一压力传感器168与第一流体导管164流体连通。如上文更详细所述，第一流体导管164中的流体的流体压力可与施加在转子轴28上的转矩对应或另外关联。第一压力传感器168可为压力换能器或任何其它适合类型的压力传感器。在备选实施例中，然而，第一压力传感器168可与第二流体导管166操作关联。
仍参看图3，系统100可包括通信地联接到系统100的一个或多个构件的控制器170，例如第一压力传感器168。在某些实施例中，控制器170可对应于风轮机10的涡轮控制器26。备选地，控制器170可为除涡轮控制器26外的风轮机10的单独处理装置。
大体上，控制器170可包括本领域中已知的任何适合的基于处理器的装置，例如计算装置或计算装置的任何适合的组合。在此方面，控制器170可包括一个或多个处理器172和配置成执行多种计算机实施的功能的相关联的一个或多个存储器装置174。如本文中使用的，用语“处理器”不但是指本领域中称为包括在计算机中的集成电路，而且是指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路、以及其它可编程电路。此外，控制器170的一个或多个存储器装置174可大体上包括一个或多个存储器元件，包括但不限于，计算机可读介质(例如，随机存储存储器(RAM)、计算机可读非易失性介质(例如，闪速存储器)、软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字多功能盘(DVD)和/或其它适合的存储器元件)。此类一个或多个存储器装置174可大体上配置成储存适合的计算机可读指令，其在由一个或多个处理器172实施时，将控制器170配置成执行各种计算机实施的功能，例如下文参照图5所述的方法200的一个或多个方面。此外，控制器170还可包括各种其它适合的构件，例如通信电路或模块、一个或多个输入/输出通道、数据/控制总线和/或类似的。
如上文所指，控制器170通信地联接到第一压力传感器168。具体而言，控制器170可经由有线或无线连接来通信地联接到第一压力传感器168。在此方面，测量信号(例如，由图3中的虚线176指出)可从第一压力传感器168传输至控制器170。控制器170然后可配置成基于从第一压力传感器168接收到的测量信号176来确定转子轴28上的转矩。例如，控制器170可包括储存在其存储器174内的查找表(look-up table)或适合的数学公式，其使流体压力测量结果与施加在转子轴28上的转矩关联。
图4示出了系统100的一种备选实施例。如所示，系统100还可包括与流体导管164,166中的各个操作关联的压力传感器。在图4中所示的实施例中，例如，系统100包括与如上文更详细所述的第一流体导管164操作关联的第一压力传感器168。系统100还包括与第二流体导管166操作关联的第二压力传感器178。在此方面，第二压力传感器178检测第二流体导管164内的流体的流体压力。因此，第二压力传感器178与第二流体导管166流体连通。如上文更详细所述，第一流体导管164和/或第二流体导管166中的流体的流体压力可与施加在转子轴28上的转矩对应或另外关联。第二压力传感器178可为压力换能器或任何其它适合类型的压力传感器。
控制器170可通信地联接到第二压力传感器178。具体而言，控制器170可经由有线或无线连接来通信地联接到第二压力传感器178。在此方面，测量信号(例如，由图4中的虚线180指出)可从第二压力传感器178传输至控制器170。控制器170然后可配置成基于从第一压力传感器168接收到的测量信号176和/或从第二压力传感器178接收到的测量信号180(例如，经由适合的数学函数或查找表)来确定转子轴28上的转矩。例如，在某些实施例中，两个测量信号176,180可一起用于确定转子轴28上的转矩。在备选实施例中，第一测量信号(例如，测量信号176)可用于确定在风轮机10的正常操作期间转子轴28上的转矩。在此方面，第二测量信号(例如，测量信号180)可仅在例如第一测量信号在预定范围外或控制器170不能接收第一测量信号时才使用。
图5示出了根据本公开内容的实施例的用于确定施加在风轮机的轴上的转矩的方法200。在确定施加在风轮机10的转子轴28上的背景下在下文中描述该方法200。然而，该方法200可用于确定在任何风轮机的任何轴上的转矩。
在步骤202中，第一压力传感器168可测量第一流体导管164中的基准流体压力。具体而言，当没有转矩施加在转子轴28上时(例如，在风轮机10未操作时)，基准流体压力可为第一流体导管164中的流体压力。即，当第一流体阻尼器140和第二流体阻尼器142未抵抗施加在变速箱104上的转矩时，测量基准流体压力。控制器170然后可从指出基准流体压力的第一压力传感器168接收测量信号176。如下文将讨论的，控制器170可在确定施加在转子轴28上的转矩时使用基准流体压力。在一些实施例中，第二压力传感器178可测量第二流体导管166中的基准流体压力。在备选实施例中，可不执行步骤202。
在步骤204中，一个或多个促动器可调整风轮机10的转子叶片22来允许转子18将转矩施加在转子轴28上。例如，各个桨距调整机构50的促动器52可使对应的转子叶片22围绕其桨距轴线54旋转来将转子叶片22定位在允许转子18将转矩施加在转子轴28上的定向中。此外，转子叶片22的末梢速度比可通过调整发电机23的转矩来调整，以获取最大的功率。偏航驱动机构40的促动器44可使机舱16围绕偏航轴线46旋转来将机舱16定位在允许转子18将转矩施加在转子轴28上的定向中。在备选实施例中，可不执行步骤204。
在步骤206中，第一压力传感器168测量第一流体导管164中的流体的操作流体压力。具体而言，当转矩施加在转子轴28上时(例如，当风轮机10操作时)，执行步骤206。即，当第一流体阻尼器140和第二流体阻尼器142抵抗施加在变速箱104上的转矩时，测量操作流体压力。在一些实施例中，第二压力传感器178可测量第二流体导管166中的流体的操作流体压力。在此实施例中，第一流体导管164中的操作流体压力可独立于第二流体导管166中的操作流体压力。
在步骤208中，控制器170接收与第一流体导管164内的操作流体压力相关联的信号(例如，测量信号176)。在一些实施例中，控制器170还可接收与第二流体导管166内的操作流体压力相关联的信号(例如，测量信号180)。
在步骤210中，控制器170可基于第一流体导管164内的操作流体压力来确定施加在转子轴28上的转矩。如上文所讨论的，第一流体导管164中的流体压力可与施加在转子轴28上的转矩对应或另外关联。在此方面，控制器170可使用适合的查找表或数学函数来确定施加在转子轴28上的转矩。在某些实施例中，控制器170可在确定施加在转子轴28上的转矩时使用第一流体导管164中的基准流体压力。在一些实施例中，控制器170可替代使用第一流体导管164内的操作流体压力或除此之外，基于第二流体导管166内的操作流体压力来确定施加在转子轴28上的转矩。
如上文所讨论的，本文中公开的系统100和方法200基于联接第一流体阻尼器140和第二流体阻尼器142的第一流体导管164中的流体压力来确定施加在转子轴28上的转矩。更具体而言，施加在转子轴28上的转矩传递至变速箱104。第一流体阻尼器140和第二流体阻尼器142抵抗此转矩来防止变速箱104旋转。因此，第一流体导管164中的第一压力对应于施加在转子轴28上的转矩。在此方面，由于变速箱104和电气系统中的未解释的功率损失，使用第一流体导管164中的流体压力来确定施加在转子轴28上的转矩导致了更准确的结果。在此方面，系统100和方法200提供了比常规系统和方法对施加在转子轴28上的转矩更可靠的确定。
本书面描述使用了示例来公开本技术，包括最佳模式，且还使本领域的任何技术人员能够实践本技术，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本技术的可取得专利的范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果此类其它实施例包括并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则期望此类其它示例在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于确定施加在风轮机的轴上的转矩的系统，所述系统包括：
联接到所述轴的变速箱，所述变速箱包括从所述变速箱的变速箱壳体的相对侧向外延伸的第一臂和第二臂；
分别联接到所述变速箱的第一臂和第二臂的第一流体阻尼器和第二流体阻尼器；
流体地联接所述第一流体阻尼器和所述第二流体阻尼器的第一流体导管；
与所述第一流体导管操作关联来检测所述第一流体导管内的流体的流体压力的第一压力传感器；以及
通信地联接到所述第一压力传感器的控制器，所述控制器配置成基于从所述第一压力传感器接收到的信号来确定施加在所述轴上的转矩。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一流体阻尼器联接到所述第一臂的顶面，并且所述第二流体阻尼器联接到所述第二臂的底面。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
分别联接到所述变速箱的第一臂和第二臂的第三流体阻尼器和第四流体阻尼器；
流体地联接所述第三流体阻尼器和所述第四流体阻尼器的第二流体导管。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
与所述第二流体导管操作关联来检测所述第二流体导管内的流体压力的第二压力传感器，其中所述控制器通信地联接到所述第二压力传感器，且配置成基于从所述第二压力传感器接收到的压力信号来确定施加在所述轴上的转矩。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二流体导管与所述第一流体导管流体地隔离。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一流体阻尼器联接到所述第一臂的顶面，所述第二流体阻尼器联接到所述第二臂的底面，所述第三流体阻尼器联接到所述第一臂的底面，以及所述第四流体阻尼器联接到所述第二臂的顶面。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
联接到所述风轮机的台板的变速箱座，其中所述第一流体阻尼器和所述第二流体阻尼器关于所述变速箱座支承所述变速箱。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述轴将转子联接到所述变速箱。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一压力传感器是压力换能器。
10.一种风轮机，包括：
塔架；
安装在所述塔架上的机舱；
联接到所述机舱的转子，所述转子包括毂和从所述毂延伸的至少一个转子叶片；
定位在所述机舱内的变速箱，所述变速箱包括从所述变速箱的变速箱壳体的相对侧向外延伸的第一臂和第二臂；
将所述变速箱联接到所述机舱的变速箱座；
可旋转地联接所述转子和所述变速箱的轴；
分别将所述变速箱的第一臂和第二臂联接到变速箱座的第一流体阻尼器和第二流体阻尼器；
流体地联接所述第一流体阻尼器和所述第二流体阻尼器的第一流体导管；
与所述第一流体导管操作关联来检测所述第一流体导管内的流体的流体压力的第一压力传感器；以及
通信地联接到所述第一压力传感器的控制器，所述控制器配置成基于从所述第一压力传感器接收到的信号来确定施加在所述轴上的转矩。
11.根据权利要求10所述的风轮机，其特征在于，所述第一流体阻尼器联接到所述第一臂的顶面，并且所述第二流体阻尼器联接到所述第二臂的底面。
12.根据权利要求10所述的风轮机，其特征在于，所述风轮机还包括：
分别联接到所述变速箱的第一臂和第二臂的第三流体阻尼器和第四流体阻尼器；
流体地联接所述第三流体阻尼器和所述第四流体阻尼器的第二流体导管。
13.根据权利要求12所述的风轮机，其特征在于，所述风轮机还包括：
与所述第二流体导管操作关联来检测所述第二流体导管内的流体的流体压力的第二压力传感器，其中所述控制器通信地联接到所述第二压力传感器，且配置成基于从所述第二压力传感器接收到的信号来确定施加在所述轴上的转矩。
14.根据权利要求12所述的风轮机，其特征在于，所述第二流体导管与所述第一流体导管流体地隔离。
15.根据权利要求12所述的风轮机，其特征在于，所述第一流体阻尼器联接到所述第一臂的顶面，所述第二流体阻尼器联接到所述第二臂的底面，所述第三流体阻尼器联接到所述第一臂的底面，以及所述第四流体阻尼器联接到所述第二臂的顶面。
16.一种用于确定施加在风轮机的轴上的转矩的方法，所述方法包括：
以第一压力传感器测量流体地联接关于变速箱座支承变速箱的第一流体阻尼器和第二流体阻尼器的第一流体导管中的流体的操作流体压力，其中所述第一流体阻尼器和所述第二流体阻尼器分别联接到从所述变速箱的变速箱壳体的相对侧向外延伸的第一臂和第二臂；
以控制器从所述第一压力传感器接收信号，所述信号与所述第一流体导管内的操作流体压力相关联；以及
以所述控制器基于所述第一流体导管内的操作流体压力确定施加在所述轴上的转矩。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
以第二压力传感器测量流体地联接关于变速箱座支承变速箱的第三流体阻尼器和第四流体阻尼器的第二流体导管中的流体的操作流体压力；
以所述控制器从所述第二压力传感器接收信号，所述信号与所述第一流体导管内的操作流体压力相关联；以及
以所述控制器基于所述第二流体导管内的操作流体压力确定施加在所述轴上的转矩。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一流体导管中的操作流体压力独立于所述第二流体导管中的操作流体压力。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
以促动器调整所述风轮机的多个转子叶片来允许所述转子将转矩施加在所述轴上。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在调整所述多个转子叶片之前，以所述第一压力传感器测量所述第一流体导管中的基准流体压力。
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