CN110056485A - 用于监测风力涡轮变桨轴承的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于监测风力涡轮的变桨系统的系统及方法包括经由一个或多个第一传感器来监测变桨系统的至少一个电学状态。该方法还包括经由一个或多个第二传感器监测变桨系统的至少一个机械状态。此外，该方法包括经由通信地联接至该一个或多个第一传感器和第二传感器的控制器接收代表变桨系统的至少一个电学状态和至少一个机械状态的传感器信号。因此，该方法包括经由控制器基于变桨系统的至少一个电学状态和至少一个机械状态确定变桨系统的变桨轴承的轴承状态。

Description

用于监测风力涡轮变桨轴承的系统及方法
政府资助条款
本发明是在能源部授予的DE-EE0006802下利用政府资助进行的。政府对本发明有一定权利。
技术领域
本主题大体上涉及风力涡轮，并且更具体地涉及用于监测风力涡轮变桨轴承的系统及方法。
背景技术
风力被认作是最清洁的最环境友好的一种目前可用的能源，且就此而言，风力涡轮得到增加的关注。现代风力涡轮通常包括塔架、发电机、可选的齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理从风中获得动能，且将动能经由旋转能传送，以转动轴，轴将转子叶片联接至齿轮箱，或如果未使用齿轮箱则直接联接至发电机。发电机然后将机械能转化成电能，电能可配置至公用电网。
为了相对于风向正确地定向机舱和转子叶片，风力涡轮通常包括一个或多个偏航和/或变桨轴承。因此，偏航和/或变桨轴承可用于在各种风况下安全地操作风力涡轮，且在给定风况下提取最大功率量。偏航和/或变桨轴承通常是回转轴承，其是通常支撑重但缓慢转动或缓慢振荡的负载的旋转滚子元件轴承。因此，偏航轴承允许机舱的旋转，且安装在塔架与机舱之间，而变桨轴承允许转子叶片的旋转，且安装在可旋转的毂与转子叶片中的一个之间。典型的偏航和/或变桨轴承包括外圈和内圈，其中多个滚子元件（例如，滚珠轴承）构造在圈之间。
随着风力涡轮继续增大尺寸，回转轴承由于负载增大而必须类似地增大尺寸。此外，为了回转轴承经得起此负载，它们必须包括对增大的负载作出充分反应的各种构件。因此，例如，常规轴承通常包括每个滚子元件之间的间隔物，以保持遍及轴承的均匀负载。
风力涡轮变桨轴承经历多种组合负载和多种变桨轮廓。该操作特征产生轴承疲劳和微动损坏的状态，以及滚珠补充转移问题。由于现场的风况在性质上是随机的，故越来越难预测滚动元件的准确移动，该预测将对各种轴承损坏模式给出重要的了解。例如，在一些变桨轴承中，轴承滚动元件的聚拢可将额外的负载或应力加至轴承保持架。最后，保持架将破碎成碎片，且可能不再用于分离滚动元件并保持其空间恒定。除此之外，这些损坏的保持架碎片可被进一步推离滚道且甚至离开轴承圈。
用于变桨轴承的检查和修理过程可能很复杂，且如果没有及时安排，则可能花费延长的时间量才能完成。此外，此轴承通常很昂贵，且可能难以接近和替换。因此，此类轴承的故障可能导致冗长且昂贵的修理过程。如果可给出关于轴承状态的早期警告的监测技术可用，则修理和维护过程可较大地改善，且可最小化停机时间和相关损失。
因此，用于监测风力涡轮的偏航和变桨轴承的改进的系统和方法将在本领域中受欢迎，以便提供关于轴承状态的早期警告。因此，修理和维护过程将得到较大改善，且停机时间和相关损失可最小化。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中阐明，或可从描述中清楚，或可通过实践本发明理解到。
一方面，本公开内容针对一种用于监测风力涡轮的变桨系统的方法。变桨系统具有至少一个变桨轴承。该方法包括经由一个或多个第一传感器来监测变桨系统的至少一个电学状态。该方法还包括经由一个或多个第二传感器监测变桨系统的至少一个机械状态。此外，该方法包括经由通信地联接至一个或多个第一传感器和第二传感器的控制器接收代表变桨系统的至少一个电学状态和至少一个机械状态的传感器信号。因此，该方法包括经由控制器基于变桨系统的至少一个电学状态和至少一个机械状态确定变桨轴承的轴承状态。
另一方面，本公开内容针对一种风力涡轮。风力涡轮包括塔架、安装在塔架顶部上的机舱，以及具有转子和安装至其的可旋转的毂的转子。可旋转的毂具有经由变桨系统安装至其的至少一个转子叶片。变桨系统包括通信地联接至变桨控制器的变桨轴承。变桨控制器包括用于监测变桨轴承的监测系统。更具体而言，监测系统包括用于监测变桨系统的至少一个电学状态的至少一个第一传感器、用于监测变桨系统的至少一个机械状态的至少一个第二传感器，以及通信地联接至第一传感器和第二传感器的控制器。此外，控制器构造成从第一传感器和第二传感器接收传感器信号，且基于变桨系统的电学状态和机械状态确定变桨轴承的轴承状态。
又一方面，本公开内容针对一种用于风力涡轮的轴承系统的监测系统。监测系统包括用于监测轴承系统的至少一个电学状态的至少一个第一传感器、用于监测轴承系统的至少一个机械状态的至少一个第二传感器，以及通信地联接至至少一个第一传感器和第二传感器的控制器。因此，控制器构造成从第一传感器和第二传感器接收传感器信号，且基于轴承系统的至少一个电学状态和至少一个机械状态确定轴承系统的轴承状态。在一个实施例中，轴承系统可包括风力涡轮的变桨轴承或偏航轴承。
应理解，监测系统还可包括如本文所述的特征和/或实施例的组合中的任一者。
将参照以下描述和所附权利要求来进一步支持和描述本发明的这些和其它特征、方面和优点。并入且构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且连同描述用于阐释本发明的原理。
技术方案1. 一种用于监测风力涡轮的变桨系统的方法，所述变桨系统具有至少变桨轴承，所述方法包括：
经由一个或多个第一传感器监测所述变桨系统的至少一个电学状态；
经由一个或多个第二传感器监测所述变桨系统的至少一个机械状态；以及
经由通信地联接至所述一个或多个第一传感器和第二传感器的控制器接收代表所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态的传感器信号；以及
经由所述控制器基于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态确定所述变桨轴承的轴承状态。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述至少一个电学状态包括变桨马达电流、变桨马达电压、转矩、来自变桨分析器模型的预期桨距角、或一个或多个变桨控制信号中的至少一者。
技术方案3. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述至少一个机械状态包括桨距角、变桨速度或变桨转子自旋速度中的至少一者。
技术方案4. 根据技术方案1所述的方法，还包括监测所述风力涡轮的风速，以及基于所述至少一个电学状态、所述变桨系统的所述至少一个机械状态和所述风速确定所述变桨轴承的轴承状态。
技术方案5. 根据技术方案1所述的方法，其中，基于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态确定所述变桨轴承的轴承状态还包括：
得出所述变桨系统的所述至少一个电学状态与所述至少一个机械状态之间的定量关系。
技术方案6. 根据技术方案5所述的方法，还包括从物理三轴线变桨控制器模型得出所述变桨系统的所述至少一个电学状态与所述至少一个机械状态之间的定量关系。
技术方案7. 根据技术方案1所述的方法，其中，基于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态确定所述变桨轴承的轴承状态还包括：
确定用于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态的一个或多个故障指示物。
技术方案8. 根据技术方案7所述的方法，其中，确定用于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态的所述一个或多个故障指示物还包括：
分析一个或多个变桨系统缺陷特征趋势曲线；以及
基于所述分析确定用于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态的所述一个或多个故障指示物。
技术方案9. 根据技术方案7所述的方法，其中，所述一个或多个故障指示物包括轴线不平衡故障指示物或轴线AVG故障指示物中的至少一者。
技术方案10. 根据技术方案1所述的方法，其中，如果所述轴承状态指示所述变桨轴承损坏，则所述方法还包括识别所述变桨轴承的轴线。
技术方案11. 根据技术方案10所述的方法，还包括，在所述变桨轴承发生故障之前的稍后时间安排对损坏的变桨轴承的维护。
技术方案12. 一种风力涡轮，包括：
塔架；
安装在所述塔架顶部上的机舱；
包括转子和安装至其的可旋转的毂的转子，所述可旋转的毂包括经由变桨系统安装至其的至少一个转子叶片，所述变桨系统包括通信地联接至变桨控制器的变桨轴承，所述变桨控制器包括用于监测所述变桨轴承的监测系统，所述监测系统包括：
用于监测所述变桨系统的至少一个电学状态的至少一个第一传感器；
用于监测所述变桨系统的至少一个机械状态的至少一个第二传感器；以及，
通信地联接至所述至少一个第一传感器和第二传感器的控制器，所述控制器构造成执行一个或多个操作，所述一个或多个操作包括：
从所述至少一个第一传感器和第二传感器接收传感器信号；以及
基于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态确定所述变桨轴承的轴承状态。
技术方案13. 根据技术方案12所述的风力涡轮，其中，所述至少一个电学状态包括变桨马达电流、变桨马达电压、转矩、来自变桨分析器模型的预期桨距角，或一个或多个变桨控制信号中的至少一者，以及所述至少一个机械状态包括桨距角、变桨速度或变桨转子自旋速度中的至少一者。
技术方案14. 根据技术方案12所述的风力涡轮，其中，基于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态确定所述变桨轴承的轴承状态还包括：
从物理三轴线变桨控制器模型得出所述变桨系统的所述至少一个电学状态与所述至少一个机械状态之间的定量关系。
技术方案15. 根据技术方案12所述的风力涡轮，其中，基于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态确定所述变桨轴承的轴承状态还包括：
确定用于所述变桨轴承的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态的一个或多个故障指示物。
技术方案16. 根据技术方案15所述的风力涡轮，其中，确定用于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态的所述一个或多个故障指示物还包括：
分析一个或多个变桨系统缺陷特征趋势曲线；以及
基于所述分析确定用于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态的所述一个或多个故障指示物。
技术方案17. 根据技术方案15所述的风力涡轮，其中，所述一个或多个故障指示物包括轴线不平衡故障指示物或轴线AVG故障指示物中的至少一者。
技术方案18. 根据技术方案12所述的风力涡轮，还包括在所述变桨轴承发生故障之前的稍后时间安排对损坏的变桨轴承的维护。
技术方案19. 根据技术方案12所述的风力涡轮，其中，所述第一传感器和所述第二传感器包括接近传感器、电感传感器、微型惯性测量单元（MIMU）、压力或负载传感器、加速度计、声波检测和测距（SODAR）传感器、光检测和测距（LIDAR）传感器、或光学传感器中的至少一者。
技术方案20. 一种用于风力涡轮的轴承系统的监测系统，所述监测系统包括：
用于监测所述轴承系统的至少一个电学状态的至少一个第一传感器；
用于监测所述轴承系统的至少一个机械状态的至少一个第二传感器；以及
通信地联接至所述至少一个第一传感器和第二传感器的控制器，所述控制器构造成从所述至少一个第一传感器和第二传感器接收传感器信号，且基于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态确定所述轴承系统的轴承状态。
附图说明
包括针对本领域的普通技术人员的其最佳模式的本发明的完整且充分的公开内容在参照附图的说明书中阐述，在附图中：
图1示出了根据本公开内容的风力涡轮的一个实施例的透视图；
图2示出了图1中所示的风力涡轮的机舱的一个实施例的透视内部视图；
图3示出了图1中所示的风力涡轮的一个转子叶片的一个实施例的透视图；
图4示出了根据本公开内容的三轴线变桨系统的一个实施例的框图；
图5示出了根据本公开内容的独立桨距变桨操作期间对于三个转子叶片的DC偏移、1P变桨和2P变桨的桨距角（y轴线）对时间（x轴线）的一个实施例的图表；
图6示出了根据本公开内容的风力涡轮的变桨轴承的一个实施例的透视图；
图7示出了根据本公开内容的风力涡轮的变桨轴承的一个实施例的局部断面视图；
图8示出了根据本公开内容的具有监测系统的变桨系统的一个实施例的示意图；
图9示出了根据本公开内容的轴承组件的控制器的一个实施例的示意图；
图10示出了根据本公开内容的用于监测风力涡轮的变桨系统的方法的一个实施例的流程图；以及
图11示出了根据本公开内容的用于变桨轴承缺陷的特征趋势曲线的一个实施例。
附图标记
10 风力涡轮
12 塔架
16 机舱
18 转子
20 可旋转的毂
22 转子叶片
23 叶片根部
24 叶片末梢
25 发电机
26 转子轴
27 本体
28 发电机轴
29 压力侧
30 齿轮箱
31 吸力侧
32 控制器
33 前缘
34 控制柜
35 后缘
36 台板
37 翼展
38 变桨驱动机构
39 翼弦
40 桨距轴线
41 根部附接组件
42 变桨轴承
43 筒状螺母
44 偏航驱动机构
45 根部螺栓
46 偏航轴承
47 根部端
48 球形塞
50 轴承组件
51 球形塞本体
52 外圈
54 内圈
56 滚子元件
58 变桨驱动马达
60 变桨驱动齿轮箱
62 变桨驱动小齿轮
64 齿轮齿
66 第一滚道
68 第一滚道
70 变桨系统
72 监测系统
74 控制器
76 （一个或多个）第一传感器
78 （一个或多个）第二传感器
82 （一个或多个）处理器
84 （一个或多个）存储器装置
86 通信模块
88 传感器接口
100 方法
102 方法步骤
104 方法步骤
106 方法步骤
108 方法步骤。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，其一个或多个实例在附图中示出。各个实例通过阐释本发明的方式提供，而不限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚的是，可在本发明中进行各种改型和变型，而不会脱离本发明的范围或精神。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可结合另一个实施例使用以产生又一个实施例。因此，期望本发明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。
大体上，本公开内容针对一种用于监测变桨轴承健康状况的系统及方法，其使用具有电学特征（例如，变桨马达电流、电压、转矩、来自变桨分析器模型的预期桨距角，或一个或多个变桨控制信号）和机械特征（例如，叶片桨距角、叶片变桨速度和变桨转子自旋速度）两者的变桨系统特征分析，以提高变桨轴承劣化在早期的可检测性。机械特征与电学特征之间的定量关系源自物理三轴线变桨系统控制器模型。此外，本公开内容使用用于选择的机械和电学特征的两组故障指示物（FI）（即，轴线不平衡FI和轴线AVG FI的融合），以提高故障检测概率。提出了基于分析变桨系统缺陷特征趋势曲线的这些故障指示物。本公开内容还可用于识别检测的涡轮的哪个轴线发生故障。该解决方案使操作者有机会在涡轮机无法避免不必要的停机和经济损失之前规划维修过程。通过实施组合故障指示物（FI）分析，可相比于纯电学标记分析显著提高故障检测率。
在一个实施例中，本发明比较了来自所有转子叶片轴线的操作数据。在另一个实施例中，本发明在单个轴线上执行分析。PFA和PAA也可应用于每个轴线来用于故障检测。在此情况下，用于每个轴线的PFA和/或PAA平均值的趋势可用作变桨轴承故障严重性的直接指示物。
本发明在此描述为其涉及风力涡轮轴承，其至少包括偏航轴承、变桨轴承和/或类似的。然而，应理解，根据本发明的原理的系统和方法不限于结合风力涡轮使用，而是可适用于任何适合的轴承应用。例如，应当理解，如本文所述的系统和方法构造成配合在本领域中已知和以后开发的常规回转轴承和/或改造的回转轴承内，且不限于特定回转轴承构造。
现在参看附图，图1示出了风力涡轮10的一个实施例的侧视图。如图所示，风力涡轮10大体上包括从支撑表面14（例如，地面、混凝土垫或任何其它适合的支撑表面）延伸的塔架12。因此，应理解，本文所述的风力涡轮10可为在岸或离岸的风力涡轮。此外，风力涡轮10还可包括安装在塔架12上的机舱16和联接到机舱16上的转子18。转子18包括可旋转的毂20和联接到毂20上且从毂20向外延伸的至少一个转子叶片22。例如，在所示实施例中，转子18包括三个转子叶片22。然而，在备选实施例中，转子19可包括多于或少于三个的转子叶片22。每个转子叶片22可围绕毂20间隔开，以便于旋转转子19来允许动能从风转变成可用的机械能，且随后转变成电能。例如，毂20可旋转地联接到定位在机舱16内的发电机25（图2）上，以允许产生电能。
现在参看图2，示出了图1中所示的风力涡轮10的机舱16的一个实施例的简化内部视图。如图所示，发电机25可设置在机舱16内且支撑在台板36的顶部。大体上，发电机25可联接到转子18上，以用于从由转子18生成的旋转能来产生电力。例如，如所示实施例中所示，转子18可包括转子轴26，其联接到毂20上以用于与其旋转。转子轴26继而又可经由齿轮箱30旋转地联接到发电机25的发电机轴28上。如大体上理解到那样，转子轴26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齿轮箱30。齿轮箱30然后可构造成将低速高转矩输入转换成高速低转矩输出，以驱动发电机轴28，且因此发电机25。
风力涡轮10还可包括集中在机舱16内的涡轮控制器32。此外，如图所示，涡轮控制器32收纳在控制柜34内。此外，涡轮控制器32可通信地联接至风力涡轮10的任何数量的构件，以便控制此构件的操作，和/或实施如本文所述的各种校正。
参看图2和4，典型的变桨系统70具有由构造成使每个转子叶片22经由变桨轴承42围绕其相应变桨轴线40旋转的变桨驱动机构38驱动的三轴线单元，从而允许相对于风向调整每个叶片22的定向。每个变桨驱动机构38包括由其身的轴控制器74调节的桨距马达58，以便转子叶片22可在正常操作下独立地变桨。应理解，变桨马达58可为直流（DC）马达或交流（AC）马达。因此，当对应的风生成的功率超过阈值时，应用独立的桨距变桨控制来在操作期间减小转子叶片22和塔架12上的张力。对于独立桨距变桨控制操作下的风力涡轮，如图5中所示，在独立桨距变桨操作期间，命令每个轴线40在不同的转子位置处于不同的桨距角，包括1P变桨、2P变桨和DC偏移密令，以及一些其它常见的偏移项目。1P变桨指示转子叶片22每次回转变桨一次，而2P变桨指示转子叶片22每次回转变桨两次。根据安装在风力涡轮10上的接近探头的实时测量，在线更新命令值。在某些实施例中，尽管每个转子叶片22以不同负载命令独立地变桨，但其AC命令分量（例如，1P和2P命令）仍平衡，具有相同的AC大小，但转移120度。
类似地，风力涡轮10可包括通信地联接到涡轮控制器32上的一个或多个偏航驱动机构44，其中每个偏航驱动结构44构造成改变机舱16关于风的角（例如，通过接合风力涡轮10的偏航轴承46）。
现在参看图3，示出了根据本主题的方面的图1和2中所示的转子叶片22中的一个的透视图。如图所示，转子叶片22包括构造成用于将转子叶片22安装至毂20的叶片根部23，以及设置成与叶片根部23相对的叶片末梢23。转子叶片22的本体27可在叶片根部23与叶片末梢24之间纵向延伸，且可大体上用作转子叶片22的外壳。如大体上已知，本体27可限定空气动力轮廓（例如，通过限定翼形横截面，如，对称或弧形的翼形横截面），以允许转子叶片22使用已知的空气动力原理从风中获取动能。因此，本体27可大体上包括在前缘33与后缘35之间延伸的压力侧29和吸力侧31。此外，转子叶片22可具有限定叶片根部23与叶片末梢24之间的本体27的总长度的翼展37，以及限定前缘33与后缘35之间的本体27的总长度的翼弦39。如大体上理解，当本体27从叶片根部23延伸至叶片末梢24时，翼弦39可相对于翼展37改变长度。
此外，如图所示，转子叶片22还包括多个T形螺栓或根部附接组件41，以用于将叶片根部23联接至风力涡轮10的毂20。大体上，每个根部附接组件41可包括安装在叶片根部23的一部分内的筒形螺母43，以及联接至筒形螺母43且从筒形螺母43延伸以便从叶片根部23的根部端47向外突出的根部螺栓45。通过从根部端47向外突出，根部螺栓45可大体上用于将叶片根部23联接至毂20（例如，经由变桨轴承42中的一个）。
健康风力涡轮具有平衡的三轴线变桨系统70。此外，使每个转子叶片22角变桨所需的激励量大致相同。对于具有变桨轴承故障的风力涡轮，相比于其它健康轴线，用于损坏的叶片轴线的变桨马达需要额外的激励量来在命令位置调节其自身的叶片。基于这些假定，本公开内容针对一种具有组合式系统水平故障指示物的变桨轴承故障诊断系统。组合式系统水平故障指示物由至少两个故障指示物（FI）构成，这在下文中论述。
此外，图6-8示出了根据本公开内容所示的轴承组件50的一个实施例。更特别地，如图所示，轴承组件50包括变桨轴承42。应理解，参照变桨轴承描述了本公开内容，但其它轴承应用在本发明的精神和范围内，例如，如，偏航轴承。如图所示，变桨轴承42具有外圈52、内轴承圈54，以及设置在座圈52、54之间的多个滚子元件56。如大体上已知，外圈52可大体上构造成使用多个毂螺栓和/或其它适合的紧固机构安装到毂20的毂凸缘。类似地，内圈54可构造成使用根部附接组件41的根部螺栓45安装至叶片根部23。
此外，如本文所述的滚子元件56可包括以下的任何一个或组合：一个或多个滚珠、球、滚子、渐缩滚子、筒形滚子、柱状元件，或任何其它适合的滚子元件。此外，可使用任何适合数量的滚子元件56。此外，滚子元件56可布置成任何适合的构造。例如，如图6中所示，使用了两排滚子元件56，其中每个滚子元件56在外圈52与内圈54之间沿周向间隔开。在又一些实施例中，单排或沿轴向间隔开的多排滚子元件56可用于轴承组件50来提供附加强度。例如，在各种实施例中，可使用三排或更多排滚子元件56。
具体参看图7和8，滚子元件56构造成接收在限定于内圈52与外圈54之间的单独的滚道内。特别地，第一滚道66限定在内圈52与外圈54之间，以用于接收第一排滚子元件56，且第二滚道68限定在内圈52与外圈54之间，以用于接收第二排滚子元件56。因此，如图6、7和8中所示，变桨轴承42的外圈52还可包括至少一个球塞48，以用于允许滚子元件56置于外圈52与内圈54之间且进入滚道66、68。例如，如图6和8中所示，外圈52包括两个球塞48（即，每排滚子元件56一个）。因此，球塞48可移除，且滚子元件56可经由外圈52插入滚道66、68中的一个。在此实施例中，每个滚道66、68可由外圈52和内圈54的单独的壁限定。例如，如图所示，第一滚道66由外圈52的第一外滚道壁和内圈54的第一内滚道壁限定。类似地，第二滚道68由外圈54的第二外滚道壁和内圈54的第二内滚道壁限定。
因此，内圈54可构造成相对于外圈52旋转（经由滚子元件56），以允许调整每个转子叶片22的桨距角。如所述，外圈52和内圈54的相对旋转可使用安装在毂20的一部分内的桨距调整机构38实现。大体上，桨距调整机构38可包括任何适合的构件，且可具有允许机构38起到如本文所述的作用的任何适合的构造。例如，如图2中所示，桨距调整机构38可包括变桨驱动马达58（例如，电马达）、变桨驱动齿轮箱60和变桨驱动小齿轮62。在此实施例中，变桨驱动马达58可联接至变桨驱动齿轮箱60，以便马达58将机械力给予齿轮箱60。类似地，齿轮箱60可联接至变桨驱动小齿轮62来与其一起旋转。小齿轮62继而又可与内圈54旋转接合。例如，如图6中所示，多个齿轮齿64可沿内圈54的内圆周形成，其中齿轮齿64构造成与形成在小齿轮62上的对应齿轮齿啮合。因此，由于齿轮齿64的啮合，故变桨驱动小齿轮62的旋转导致内圈54相对于外圈52的旋转，且因此，转子叶片22相对于毂20的旋转。
现在参看图8和9，示出了根据本公开内容的包括监测系统72的变桨系统70的各种构件。更特别地，如图所示，变桨系统70包括变桨轴承42、变桨驱动机构38、第一传感器76和第二传感器78，以及通信地联接至第一传感器76和第二传感器78的变桨控制器74。更特别地，第一传感器76可构造成监测或测量变桨系统70的一个或多个电学状态，包括但不限于变桨马达电流、变桨马达电压、转矩、一个或多个变桨控制信号，或任何其它电学状态。在另一个实施例中，第二传感器78可构造成监测或测量机械状态，机械状态可包括桨距角、变桨速度、变桨转子自旋速度，或变桨系统70的任何其它机械状态。因此，控制器74构造成从第一传感器76和第二传感器78接收传感器信号，且基于变桨系统70的电学状态和机械状态确定变桨轴承42的轴承状态。
此外，如图9中所示，控制器74可包括一个或多个处理器82和相关联的存储器装置84，其构造成执行多种计算机可实施功能（例如，执行方法、步骤、计算等，以及存储如本文公开的相关数据）。此外，控制器74还可包括通信模块86，以便于控制器74与第一传感器76和第二传感器78之间的通信。此外，通信模块86可包括传感器接口88（例如，一个或多个模数转换器），以允许从第一传感器76和第二传感器78传输的信号转换成可由处理器82理解和处理的信号。应当认识到的是，第一传感器76和第二传感器78可使用任何适合的手段通信地联接到通信模块86上。例如，如图9中所示，第一传感器76和第二传感器78可经由有线连接来联接至传感器接口88。然而，在其它实施例中，第一传感器76和第二传感器78可经由无线连接来联接至传感器接口88，如，通过使用本领域中已知的任何适合的无线通信协议。因此，处理器82可构造成接收来第一传感器76和第二传感器78的一个或多个信号。此外，控制器74以及第一传感器76和第二传感器78也可为集成封装的产品，其中一个或多个集成封装的产品可用于轴承组件50。
如本文使用的用语“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。处理器82还可构造成计算先进控制算法，且与多种基于以太网或串行的协议（Modbus、 OPC、 CAN等）以及经典模拟或数字信号通信。此外，存储器装置84可大体上包括存储器元件，包括但不限于，计算机可读介质（例如，随机存取存储器（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。此存储器装置84可大体上构造成存储适合的计算机可读指令，其在由处理器82实施时，将控制器74构造成执行如本文所述的各种功能。
在另外的实施例中，这里描述的第一传感器76和第二传感器78可包括以下传感器中的任何一个或组合：接近传感器、电感传感器、微型惯性测量单元（MIMU）、压力或负载传感器、加速度计、声波检测和测距（SODAR）传感器、光检测和测距（LIDAR）传感器、光学传感器或类似物。
现在参看图10，示出了用于监测风力涡轮10的变桨系统（例如，如，图7中的变桨系统70）的方法100的一个实施例的流程图。如102处所示，方法100包括经由一个或多个第一传感器76测量变桨系统70的至少一个电学状态。如104处所示，方法100包括经由一个或多个第二传感器76测量变桨系统70的至少一个机械状态。如106处所示，方法100包括经由变桨控制器74接收代表变桨系统70的电学状态和机械状态的传感器信号。如108处所示，方法100包括经由控制器74基于变桨系统70的电学状态和机械状态确定变桨轴承42的轴承状态。例如，在一个实施例中，控制器74可基于变桨系统70的电学状态和机械状态，通过得到变桨系统70的电学状态与机械状态之间的定量关系来确定变桨轴承42的轴承状态。更特别地，在此实施例中，控制器74可从物理三轴线变桨控制器模型得出电学状态与机械状态之间的定量关系。在其它实施例中，方法100还可包括监测风力涡轮10的至少一个风况（例如，风速）。在此实施例中，方法100可包括基于电学状态、机械状态和风速确定变桨轴承42的轴承状态。
在附加实施例中，控制器74可确定用于变桨系统70的电学状态和机械状态的一个或多个故障指示物（FI）。此故障指示物然后可随时间趋势化。例如，如图11中所示，示出了变桨轴承缺陷故障指示物趋势曲线的一个实施例的图表，具体示出了故障随时间增加的严重性。因此，在某些实施例中，控制器74可分析变桨系统缺陷特征趋势曲线，其可用于描述变桨轴承42的寿命周期。因此，在此实施例中，控制器74可基于分析来确定用于变桨系统70的电学状态和机械状态的故障指示物。更特别地，在一个实施例中，故障指示物可包括轴线不平衡故障指示物或轴线AVG故障指示物。轴线不平衡故障指示物提供了变桨系统70的不平衡特征的表示或用于系统不平衡/非对称特征的严重性指数，而轴线AVG故障指示物代表用于三轴线变桨系统70的平均激励水平。
此外，如图所示，如果变桨轴承42在健康状态（例如，图11中的“少年”阶段），则变桨马达58将以大致平衡的方式但转移120度来操作。因此，由三轴线形成的系统70的“轴线不平衡FI”可忽略不计，且“轴线AVG FI”也保持在合理且很小的值。备选地，如果变桨轴承42缺陷开始针对一个轴线产生（例如，图11中的“1轴缺陷”阶段），则驱动缺陷轴承的马达的激励将增大；因此变桨马达之间的非对称“轴线不平衡FI”将显著增大。除此之外，用于三轴线系统的平均激励“轴线AVG FI”也升高。如果两个或三个变桨轴承42开始发生故障（例如，图11中的“>1轴线缺陷”、“3轴线缺陷”、“3轴线缺陷（1个极差）”阶段），变桨系统70的非对称特征“轴线不平衡FI”可相比于之前的阶段缓解；然而，“轴线AVG FI”将很快增大。
如果“轴线不平衡”和“轴线AVG”FI具有小数目，则变桨系统70相对健康。如果至少一个FI具有较高值，则风力涡轮70可标记为损坏的。“轴线不平衡FI”或“轴线AVG FI”越高，则损坏的变桨轴承的概率越高。实际上，如果至少一个FI从基准或健康风变桨系统变化预定阈值或在线计算的量，则可发出警报。
基于上述关于如何使用组合FI来检测变桨轴承故障的说明，各种软件解决方案可用于验证，即，桨距对称分量分析（PSA）、桨距基本AC分析（PFA）和/或基于桨距角的分析（PAA）。在每种解决方案中，“轴线不平衡FI”和“轴线AVG FI”分别由相关的机械和/或电学特征量化。PSA意味着用于变桨系统70的顺序构件用作组合的故障严重性指数。更精确地说，桨距-速度归一化马达电枢电流的系统负序分量用作“轴线不平衡FI”，且相同量的正序分量用作“轴线AVG FI”。在PFA中，“轴线不平衡FI”从每个变桨马达电流的桨距-速度归一化基准AC分量的标准偏差计算，以表示变桨系统的非对称/不平衡状态，而“轴线AVG FI”由相同的归一化变桨电流波纹量的三轴线平均值计算。PAA需要涡轮控制器中的桨距分析器模型来提供预期的桨距角量和直接桨距角测量。用于每个叶片的测得的角量与预期的角量之间的差异用作机械特征。类似PFA，3轴线标准偏差和“桨距角变化”平均值分别用作“轴线不平衡FI”和“轴线AVG FI”。
对于PSA，变桨轴承缺陷的检测基于对称分量分析。对称分量分析一般用于多相AC系统的分析。变桨马达是单相DC马达，所以对称分量分析不可直接地应用于每个马达。然而，在独立桨距变桨操作期间，通过给定的1P变桨命令和2P变桨命令有意地引入用于每个DC变桨马达的AC波纹；对变桨系统和现场数据的模拟分析表明，三个单独的变桨马达（每个叶片22一个）的AC振荡一起形成可认为是三相系统的系统。因此，对称分量分析可应用于变桨系统的三轴线，以指示变桨轴承缺陷的劣化。
对称分量分析可应用于马达电流和变桨速度，或转矩和变桨速度。通常，没有直接转矩测量可用。马达电流的测量通常较容易，且具有高准确性。因此，在一个实施例中，提出的方法可应用于马达电流和叶片变桨速度。此外，如果转矩测量可用，则其可用于替代马达电流。马达电流可通过附加数据采集系统或使用变桨马达转换器来直接地测量。
为了执行对称分量分析，复杂的变桨电流矢量和复杂的变桨速度矢量计算为如下：
其中；
、和是三个变桨马达的时域电枢电流；以及
、和是用于三个叶片的时域叶片变桨速度。
计算出的复杂变桨电流和变桨速度矢量从时域转换成频域，例如，通过应用快速傅里叶变换（FFT）或谱密度估计或实时算法。
复杂变桨电流的AC正序分量可确定为频谱中的变桨自旋速度（变桨系统转子速度）附近的最大离散傅里叶变换（DFT）箱。还可找到变桨电流矢量的负序分量作为AC基频分量的负值附近的最大DFT箱。可以以相似的方式确定变桨速度的正序分量和负序分量和。
对于由独立的桨距变桨控制良好地调节的变桨系统，三个变桨叶片角以基本上平衡的方式操作（即，相同的AC变桨大小，但120度相移），不论系统是否有缺陷；因此。用于多轴变桨系统的对称分量模型可简化为方程（3）中所示。
其中，类似于不平衡电路序列网络的正（负）序阻抗的概念，且代表正（负）序电流的量；
是正序和负序马达电流分量；
是正序和负序变桨速度分量；以及
类似于用于相同RLC电路序列网络的传递阻抗。
理想地，如果变桨系统70和所有测量通道优选是对称的，则传递阻抗将是零。传递阻抗绝不是刚好是零，且与测量通道的固有不平衡、变桨系统70的固有非对称和随机风况相关。如果变桨系统70具有至少一个损坏的变桨轴承，则传递阻抗显著地升高，且可用作系统不平衡水平的直接指标。
在应用独立桨距变桨控制的情况下，从方程（3）中的简化模型可观察到，和，由标准化的变桨马达电枢电流矢量的正序和负序分量的大小可直接地用作一组组合的故障指示物（FI），以指示多轴线变桨系统的“不平衡”和“AVG增大”特征，如方程（4）和（5）中所示。
负序FI：
正序FI：
PFA还可应用于马达电流和变桨速度或转矩和变桨速度。此外，PFA基于用于稳态下的独立轴线的频谱分析，替代PSA中的整个三轴线系统。在独立桨距变桨控制稳态下，可注意的AC振荡量存在于马达电枢电流，以及对应的变桨速度和角波形中。主要的AC波纹是与1P和2P变桨命令直接相关的波纹。为了简单起见，所示实例将仅聚焦于基本速度分量和第一轴线。对于第一轴线，基本AC电流波纹的大小通过观察转子自旋速度附近的最大DFT箱确定，且表示为；基本速度波纹以相似方式确定为。在稳态下，电流和速度波纹大小和保持。
与之间的传递函数的大小（速度标准化基本电流波纹）代表使叶片变桨一个单位所需的电流激励量。类似地，计算转子叶片2和3的速度标准化的基本电流波纹并由和表示。给定以上的量，“轴线AVG FI”或用于多轴线系统的平衡激励通过取、和的平均值来计算；并且，“轴线不平衡FI”，即，变桨系统的非对称指数，由、和的标准偏差代表。
注意，类似于PSA，标准偏差和基本变桨马达电流波纹的平均值单独不足以准确作为两个系统严重性指标。这是因为由负载命令确定的命令叶片变桨速度的大小因涡轮而异。用于电流波纹的高平均值（标准偏差）可仅由高1P变桨命令引入，而非变桨轴承故障。因此，需要包括变桨马达电流和变桨速度来取得“轴线不平衡FI”和“轴线AVG FI”。
PAA与前一节中提出的PSA和PFA解决方案的不同之处在于，仅需要机械桨距角特征，并且不需要直接测量马达电流或转矩。除此之外，该方法需要变桨分析器模型以获得用于每个转子叶片的预期变桨位置，而不是仅针对叶片角度的直接测量。
如果在稳态下取得原始数据，则每个叶片位置的预期测量与直接测量之间的角差异（按度）在每个采样点计算为和。对于良好调节的系统，桨距角差异可忽略不计。如果一个叶片具有轴承缺陷，因为变桨分析器模型对实时变桨轴承状态知道很少，预期叶片角不如健康涡轮准确，且每个采样点处的预期位置与实际测量之间的差异将显著地升高。为了量化桨距角差异的增大，计算桨距角差的均方根（RMS）并表示为和。
“轴线AVG FI”或用于多轴线系统的平均激励通过取角差RMS数据和的平均均值获得；“轴线不平衡FI”，即，变桨系统的非对称指数，由同一组RMS数据和的标准偏差表示。实际上，不仅已经计算了RMS，而且还计算了桨距角差的DC、基本AC和二次谐波AC分量，以用于现场数据验证。
在某些实施例中，导出的FI量也可在给定时段（例如几周）或选定数量的文件（例如，20个文件）中被平均，以获得更稳健和可靠的排序队列或关于变桨轴承状况的决定。
所提出的变桨轴承故障检测解决方案均基于物理模型，其需要了解一般的稳态直流变桨马达模型和一般的多相交流系统序列模型；但不需要模型参数。它将不仅指示哪个风力涡轮具有变桨轴承故障，而且还指示用于该涡轮的三个轴线中的哪一个有缺陷。从计算复杂度的角度来看，PAA仅关注时域RMS计算，因此PAA的计算要求最小；PSA只需要用于系统量的对称分量分析和频率分解，因此计算复杂度稍高；PFA需要对每个轴线变量进行频谱分析，这意味着在三者之中的计算复杂度最高。另一方面，PAA需要知道变桨分析器模型，这可能不适用于所有风力涡轮。如果不适用，则仅PSA和PFA可用于诊断变桨轴承故障。
在若干实施例中，如果确定的轴承状态指示变桨轴承42损坏，则方法100还可包括识别损坏的变桨轴承42的轴线。因此，操作者可计划在风力涡轮发生故障之前计划修理损坏的变桨轴承，以避免不必要的停机时间和能量损失。例如，在一个实施例中，方法100可包括在稍后的时间但在变桨轴承42发生故障之前安排对损坏的变桨轴承42的维护。因此，在具体实施例中，通过组合电气和机械，本公开内容提供了变桨系统70和相关联的转子叶片22的改进的检测准确性、趋势和严重性评估。
本书面描述使用了实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，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。本发明的专利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实例。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，则期望此类其它实例在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于监测风力涡轮的变桨系统的方法，所述变桨系统具有至少变桨轴承，所述方法包括：
经由一个或多个第一传感器监测所述变桨系统的至少一个电学状态；
经由一个或多个第二传感器监测所述变桨系统的至少一个机械状态；以及
经由通信地联接至所述一个或多个第一传感器和第二传感器的控制器接收代表所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态的传感器信号；以及
经由所述控制器基于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态确定所述变桨轴承的轴承状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个电学状态包括变桨马达电流、变桨马达电压、转矩、来自变桨分析器模型的预期桨距角、或一个或多个变桨控制信号中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个机械状态包括桨距角、变桨速度或变桨转子自旋速度中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括监测所述风力涡轮的风速，以及基于所述至少一个电学状态、所述变桨系统的所述至少一个机械状态和所述风速确定所述变桨轴承的轴承状态。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态确定所述变桨轴承的轴承状态还包括：
得出所述变桨系统的所述至少一个电学状态与所述至少一个机械状态之间的定量关系。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括从物理三轴线变桨控制器模型得出所述变桨系统的所述至少一个电学状态与所述至少一个机械状态之间的定量关系。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态确定所述变桨轴承的轴承状态还包括：
确定用于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态的一个或多个故障指示物。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，确定用于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态的所述一个或多个故障指示物还包括：
分析一个或多个变桨系统缺陷特征趋势曲线；以及
基于所述分析确定用于所述变桨系统的所述至少一个电学状态和所述至少一个机械状态的所述一个或多个故障指示物。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述一个或多个故障指示物包括轴线不平衡故障指示物或轴线AVG故障指示物中的至少一者。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，如果所述轴承状态指示所述变桨轴承损坏，则所述方法还包括识别所述变桨轴承的轴线。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111075660A (zh) * 2019-12-12 2020-04-28 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 一种风电机组的监测变量的频域分析方法、装置及设备
CN111412116A (zh) * 2020-04-30 2020-07-14 河北新天科创新能源技术有限公司 一种风机变桨轴承的失效分析方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10677223B2 (en) * 2018-09-17 2020-06-09 General Electric Company Method of customizing a wind turbine bedplate via additive manufacturing
EP4143433A1 (en) * 2020-04-30 2023-03-08 Vestas Wind Systems A/S Frequency content based monitoring of wind turbine blade pitch system
US11539317B2 (en) 2021-04-05 2022-12-27 General Electric Renovables Espana, S.L. System and method for detecting degradation in wind turbine generator bearings
CN113323803B (zh) * 2021-05-12 2023-02-21 东方电气风电股份有限公司 一种基于风机动态控制的变桨轴承检测方法
CN113898528B (zh) * 2021-09-30 2023-07-28 江苏金风软件技术有限公司 风机变桨轴承的异常检测方法、模型训练方法及相关装置
US11767821B2 (en) * 2021-11-29 2023-09-26 General Electric Renovables Espana, S.L. System and method for responding to a friction coefficient signal of a wind turbine
CN114235415B (zh) * 2022-02-28 2022-06-03 浙江大学 基于神经网络的风力发电机变桨轴承故障诊断方法及装置
CN116557225A (zh) * 2023-04-06 2023-08-08 中广核全椒风力发电有限公司 用于监测变桨轴承的监测装置、监测系统及风力发电机组

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008046357A1 (de) * 2008-09-09 2010-03-11 Schaeffler Kg Sensoranordnung zur Bestimmung einer Kenngröße für den Verschleiß eines Wälzlagers und Windkraftanlage
CN102032112A (zh) * 2009-10-02 2011-04-27 通用电气公司 用于风力涡轮发电机的状态监测系统及其操作方法
CN102374124A (zh) * 2010-08-16 2012-03-14 通用电气公司 用于风力涡轮机的运行的设备和方法
US20170328349A1 (en) * 2016-05-12 2017-11-16 General Electric Company System and method for detecting pitch bearing damage in a wind turbine
CN107448362A (zh) * 2016-05-31 2017-12-08 北京金风科创风电设备有限公司 回转支承轴承的状态监测方法、装置及风力发电机组
DE102016210755A1 (de) * 2016-06-16 2017-12-21 Contitech Antriebssysteme Gmbh Verfahren zur Überwachung einer Rotorblattverstellung

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4237454A (en) 1979-01-29 1980-12-02 General Electric Company System for monitoring bearings and other rotating equipment
JPH0345978Y2 (zh) 1986-10-03 1991-09-27
US5955880A (en) * 1996-12-05 1999-09-21 Beam; Palmer H. Sealless pump rotor position and bearing monitor
CN101660493B (zh) 2008-08-29 2014-10-01 维斯塔斯风力系统有限公司 用于测试桨距系统故障的桨距控制系统
EP2226766A3 (en) 2009-03-02 2014-06-11 Sikorsky Aircraft Corporation Rotor system health monitoring using shaft load measurements and virtual monitoring of loads
US20110020122A1 (en) 2009-07-24 2011-01-27 Honeywell International Inc. Integrated condition based maintenance system for wind turbines
US8451134B2 (en) 2009-07-24 2013-05-28 Honeywell International Inc. Wind turbine generator fault diagnostic and prognostic device and method
US9157832B2 (en) 2010-03-12 2015-10-13 Honeywell International Inc. Method and system for detecting incipient bearing failures
US8043048B2 (en) 2010-04-08 2011-10-25 General Electric Company Systems and methods for monitoring a structural health of a wind turbine
DE102011086608A1 (de) 2010-11-17 2012-07-12 Suzlon Energy Gmbh Verfahren zum Bestimmen von Betriebszuständen einer Windturbine
GB201110003D0 (en) 2011-06-14 2011-07-27 Romax Technology Ltd Identifying wind turbines for maintenance
US8434360B2 (en) 2011-07-22 2013-05-07 General Electric Company System and method for detecting ice on a wind turbine rotor blade
US8994359B2 (en) 2011-08-29 2015-03-31 General Electric Company Fault detection based on current signature analysis for a generator
CN202547923U (zh) 2011-12-14 2012-11-21 华北电力大学 一种风电机组变桨轴承振动检测装置
US9645046B2 (en) 2012-12-17 2017-05-09 General Electric Company Fault detection system and associated method
JP6196093B2 (ja) 2012-12-25 2017-09-13 Ntn株式会社 軸受装置の振動解析方法、軸受装置の振動解析装置、および転がり軸受の状態監視装置
US11002250B2 (en) * 2016-02-12 2021-05-11 Vestas Wind Systems A/S Controlling bearing wear

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008046357A1 (de) * 2008-09-09 2010-03-11 Schaeffler Kg Sensoranordnung zur Bestimmung einer Kenngröße für den Verschleiß eines Wälzlagers und Windkraftanlage
CN102032112A (zh) * 2009-10-02 2011-04-27 通用电气公司 用于风力涡轮发电机的状态监测系统及其操作方法
CN102374124A (zh) * 2010-08-16 2012-03-14 通用电气公司 用于风力涡轮机的运行的设备和方法
US20170328349A1 (en) * 2016-05-12 2017-11-16 General Electric Company System and method for detecting pitch bearing damage in a wind turbine
CN107448362A (zh) * 2016-05-31 2017-12-08 北京金风科创风电设备有限公司 回转支承轴承的状态监测方法、装置及风力发电机组
DE102016210755A1 (de) * 2016-06-16 2017-12-21 Contitech Antriebssysteme Gmbh Verfahren zur Überwachung einer Rotorblattverstellung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111075660A (zh) * 2019-12-12 2020-04-28 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 一种风电机组的监测变量的频域分析方法、装置及设备
CN111412116A (zh) * 2020-04-30 2020-07-14 河北新天科创新能源技术有限公司 一种风机变桨轴承的失效分析方法

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