CN117627877A - 检测风力涡轮中转子叶片损坏并对其作出响应的系统及方法 - Google Patents

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M·优素福胡辛
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Abstract

一种用于检测风力涡轮的转子叶片中的损坏并且对风力涡轮的转子叶片中的损坏作出响应的方法包括监测风力涡轮的转子叶片的变桨系统的变桨致动器的至少一个信号。(一个或多个)信号是用于变桨系统的变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示。因此，该方法包括限定度量，该度量捕获用于变桨系统的变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示的某些表现。该方法进一步包括将该度量和与代表健康转子叶片的参考转子叶片相关联的对应度量相比较。此外，该方法包括当度量处于由健康转子叶片限定的预定范围之外时实施控制动作。

Description

检测风力涡轮中转子叶片损坏并对其作出响应的系统及方法
技术领域
本公开大体上涉及风力涡轮，并且更特别地涉及用于检测风力涡轮中的转子叶片损坏并对其作出响应的系统和方法。
背景技术
风电被认为是目前可获得的最清洁最环保的能源之一，并且在这方面，风力涡轮已得到越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、任选的变速箱、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捕获动能，且将动能通过旋转能传送，以转动轴，该轴将转子叶片联接到变速箱，或如果未使用变速箱则直接联接到发电机。然后，发电机将机械能转换成电能，电能可部署至公用电网。
在风力涡轮的操作期间，其构件经受各种负载。如果负载超过设计阈值，则构件就有损坏和/或失效的风险。转子叶片损坏和/或失效在风力涡轮中常有发生，代价非常高昂，并且可能导致大量停机时间。另外，转子叶片损坏和/或失效也可能导致塔架损坏或毁坏，从而导致更多的成本和停机时间。
目前使用的技术集中于叶片检查，诸如图像采集和无人机检查来检测叶片损坏。然而，此类方法不能用于检测隐藏的叶片裂纹。用于检测叶片损坏的另外其它的方法可包括光纤感测或配对天线，但此类系统非常昂贵。
因此，用于检测风力涡轮中的转子叶片损坏并且对其作出响应的改进的系统和方法将在本领域中受到欢迎，以便提供关于叶片状况的早期提醒。因此，可大大改进维修和维护过程，并且最大限度地减少停机时间和相关损失。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分地被阐述，或可从描述中清楚，或可通过实践本发明而习知。
在一方面，本公开针对一种用于检测风力涡轮的转子叶片中的损坏并对其作出响应的方法。该方法包括监测风力涡轮的转子叶片的变桨系统的变桨致动器的至少一个信号。该(一个或多个)信号是用于变桨系统的变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示。因此，该方法包括限定度量，该度量捕获用于变桨系统的变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示的某些表现(behavior)。此外，该方法包括将该度量和与代表健康转子叶片的参考转子叶片相关联的对应度量相比较。此外，该方法包括当度量处于由健康转子叶片限定的预定范围之外时实施控制动作。
在另一方面，本公开针对一种风力涡轮，其具有塔架、安装在塔架顶部的机舱、具有可旋转毂和与变桨系统通信地联接的至少一个转子叶片的转子、以及配置成执行用于控制风力涡轮的多个操作的控制器。例如，多个操作包括监测风力涡轮的转子叶片的变桨系统的变桨致动器的至少一个信号，该至少一个信号是用于变桨系统的变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示(proxy)；限定度量(metric)，该度量捕获用于变桨系统的变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示的某些表现；将该度量和与代表健康转子叶片的参考转子叶片相关联的对应度量相比较；以及当度量处于由健康转子叶片限定的预定范围之外时实施控制动作。
在又一方面，本公开针对一种用于检测风力涡轮的转子叶片中的损坏并且对其作出响应的方法。该方法包括监测风力涡轮的多个转子叶片的变桨系统中的每个变桨致动器的至少一个信号。每个变桨致动器的(一个或多个)信号是用于变桨系统的每个变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示。多个转子叶片包括所述转子叶片。因此，该方法包括限定与用于变桨系统的每个变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示相关联的度量。此外，该方法包括将与用于变桨系统的每个变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示相关联的度量与彼此相比较。此外，该方法包括当度量中的一个与度量中的其它度量相差达一定量时实施控制动作。
将参考以下描述和所附权利要求书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。并入并且构成本说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，并且连同描述一起用于阐释本发明的原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了针对本领域中普通技术人员的包括其最佳模式的本发明完整并且能够实现的公开内容，在附图中：
图1示出了根据本公开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转子叶片中的一个的一个实施例的透视图；
图4示出了根据本公开的三轴线变桨系统的一个实施例的框图；
图5示出了根据本公开的控制器的一个实施例的示意图；
图6示出了根据本公开的用于检测风力涡轮中的转子叶片损坏并且对其作出响应的方法的实施例的流程图；
图7A-7D示出了根据本公开的用于检测风力涡轮的转子叶片中的损坏(诸如一个或多个裂纹)并且对其作出响应的算法的流程图；
图8示出了根据本公开的斜率的图表，其中y值是以变桨电动机电流信号为中心的中值，并且x值是采样窗口的数量；以及
图9示出了根据本公开的用于检测风力涡轮中的转子叶片损坏并且对其作出响应的方法的另一个实施例的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个实例在附图中被示出。每个实例通过阐释本发明而不是限制本发明的方式提供。实际上，本领域中的技术人员将清楚，可在本发明中作出各种改型和变型，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部分的特征可与另一个实施例一起使用以产生又一个另外的实施例。因此，意图是，本发明覆盖如归入所附权利要求书和其等同物的范围内的此类改型和变型。
本公开针对用于检测风力涡轮中的转子叶片损坏并且对其作出响应的系统和方法。更具体地，本公开提供了一种通过监测使每个转子叶片变桨所需的转矩来检测风力涡轮的转子叶片的大规模结构损坏的方法。例如，由于多种原因，使具有结构损坏的转子叶片变桨所需的转矩可能与健康转子叶片的所需转矩不同。例如，扭转刚度的损失可有效地改变变桨角度，并且从而改变空气动力学变桨力矩。另外，如果转子叶片由于结构健康状况受损而偏转，则转子叶片的重心会偏移，从而施加附加的变桨力矩。
因此，本公开的系统和方法配置成监测关于变桨致动器的状态的一个或多个信号，该一个或多个信号可充当用于变桨驱动转矩的代替表示。用于变桨驱动转矩的代替表示的实例可包括变桨电动机电流、变桨电动机电压、变桨电动机转矩参考、液压变桨系统转矩参考、液压变桨系统致动压力等。此外，本公开的系统和方法配置成限定度量，该度量捕获用于感兴趣的转子叶片的转矩代替表示的某些表现(例如，绝对值、变化率等)。因此，在实施例中，表现度量可包含仅来自感兴趣的转子叶片的信息，或可包含关于感兴趣的转子叶片如何与相同风力涡轮的其它转子叶片联系起来的信息。因此，本公开的系统和方法可将感兴趣的转子叶片的度量与标称健康的转子叶片的度量相比较。在实施例中，例如，本公开的系统和方法可假设感兴趣的风力涡轮上的至少一个转子叶片是健康的，并且通过确定在该风力涡轮的三个转子叶片上的度量的中值来标识此转子叶片。在另一个实施例中，对于健康转子叶片参考，本公开的系统和方法可生成给定操作条件下的用于预期变桨驱动转矩的基于物理的模型。如果认为转子叶片不健康，则风力涡轮可自动关闭或通过要求现场人员采取行动来关闭。
现在参考附图，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大体上包括从支承表面14(例如，地面、混凝土垫或任何其它适合的支承表面)延伸的塔架12。因而，应当理解，本文中所述的风力涡轮10可为陆上或海上的风力涡轮。另外，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的转子18。转子18包括可旋转毂20，以及联接到毂20并且从毂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18可包括多于或少于三个转子叶片22。每个转子叶片22可围绕毂20间隔开，以便于旋转转子18以使来自风中的动能能够转换成可用的机械能，并且随后转换成电能。例如，毂20可以可旋转地联接到定位于机舱16内的发电机25(图2)以允许产生电能。
现在参考图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内并且支承在台板36的顶部。大体上，发电机25可联接到转子18，以用于由转子18生成的旋转能来产生电功率。例如，如所示实施例中所示，转子18可包括转子轴26，该转子轴26联接到毂20以用于与其一起旋转。转子轴26继而又可通过变速箱30可旋转地联接到发电机25的发电机轴28。如大体上所理解的，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到变速箱30。然后，变速箱30可配置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并且因此驱动发电机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收容在控制柜34内。此外，涡轮控制器32可通信地联接到风力涡轮10的任何数量的构件，以便控制此类构件的操作，和/或实施如本文中所述的各种校正。
参考图2和图4，示出了根据本公开的变桨系统70的实施例的示意图。特别地，如图所示，变桨系统70具有由变桨驱动机构38驱动的三轴线单元，该变桨驱动机构38配置成经由变桨轴承42使每个转子叶片22围绕其相应的变桨轴线40旋转，从而允许每个转子叶片22的定向相对于风的方向进行调整。每个变桨驱动机构38包括变桨致动器，诸如变桨电动机58，其由变桨控制器74调节，使得转子叶片22可在正常操作下单独变桨。应当理解，变桨电动机58可为直流(DC)电动机或交流(AC)电动机。因此，当风力生成的功率超过阈值时，应用单独的变桨控制以减小操作期间转子叶片22和塔架12上的张力。类似地，风力涡轮10可包括通信地联接到涡轮控制器32的一个或多个偏航驱动机构44(图2)，其中每个偏航驱动机构44配置成改变机舱16相对于风的角度(例如，通过接合风力涡轮10的偏航轴承46)。
特别参考图4，变桨系统70的变桨控制器74中的每个可包括状态滤波器80、速度调节器83、电枢电流调节器85和场电流调节器87。因此，变桨控制器74接收各种变桨角度位置命令，并且基于变桨负载根据需要使转子叶片22变桨。
现在参考图3，示出了根据本公开的各方面的图1和图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包括配置成用于将转子叶片22安装到毂20的叶片根部23和与叶片根部23相对设置的叶片末梢24。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，并且可大体上充当转子叶片22的外壳。如大体上所理解的，本体27可限定空气动力学轮廓(例如，通过限定翼形横截面，诸如对称或弧形的翼形横截面)，以使得转子叶片22能够使用已知的空气动力学原理从风中捕获动能。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。另外，转子叶片22可具有限定本体27在叶片根部23与叶片末梢24之间的总长度的翼展37，以及限定本体27在前缘33与后缘35之间的总长度的翼弦39。如大体上所理解的，当本体27从叶片根部23延伸到叶片末梢24时，翼弦39可相对于翼展37在长度方面改变。
此外，如图所示，转子叶片22可还包括多个T形螺栓或根部附接组件41，以用于将叶片根部23联接到风力涡轮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，以及联接到筒形螺母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联接到毂20(例如，经由变桨轴承42中的一个)。
如图5中所示，控制器32可包括一个或多个处理器82和相关联的存储器装置84，其配置成执行多种计算机执行功能(例如，执行方法、步骤、计算等，以及储存如本文中公开的相关数据)。另外，控制器32还可包括通信模块86以便于控制器32与(一个或多个)各种传感器76,78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(一个或多个)传感器76,78传输的信号转换成可由处理器82理解和处理的信号。应当意识到，(一个或多个)传感器76,78可使用任何合适的手段通信地联接到通信模块86。例如，如图5中所示，(一个或多个)传感器76,78经由有线连接联接到传感器接口88。然而，在其它实施例中，(一个或多个)传感器76,78可经由无线连接联接到传感器接口88，诸如通过使用本领域中已知的任何合适的无线通信协议。因而，(一个或多个)处理器82可配置成从(一个或多个)传感器76,78接收一个或多个信号。此外，控制器32和(一个或多个)传感器76,78也可为集成封装产品。
如本文中所用，用语“处理器”不仅指本领域中被称为包括在计算机中的集成电路，还指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路。(一个或多个)处理器82还可配置成计算先进控制算法，并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，(一个或多个)存储器装置84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、致密光盘只读存储器(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84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82实施时，配置控制器32以执行如本文所述的各种功能。
在另外的实施例中，本文中描述的(一个或多个)传感器76,78可包括以下传感器中的任一个或其组合：电传感器、气象传感器(诸如能够测量温度、湿度、气压、风速和风向、降水和降水类型的传感器)、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、光检测和测距传感器测距(LIDAR)传感器、光学传感器或类似传感器。
现在参考图6，示出了用于检测风力涡轮的转子叶片中的损坏(诸如一个或多个裂纹)并且对其作出响应的方法200的实施例的流程图。在一些实施例中，控制器32配置成执行此类操作。大体上，本文中将参考图1-5中所示的风力涡轮10和控制器32来描述方法200。然而，应当意识到，所公开的方法200可用具有任何其它合适配置的风力涡轮来实施。另外，尽管图6出于图示和论述的目的绘出了以特定顺序执行的步骤，但本文中论述的方法不限于任何特定的顺序或布置。使用本文中提供的公开内容的本领域中的技术人员将意识到，本文中公开的方法的各种步骤可以各种方式省略、重排、组合和/或修改，而不脱离本公开的范围。
如在(202)所示，方法200可包括监测风力涡轮的转子叶片的变桨系统的变桨致动器的至少一个信号。此外，在实施例中，此类监测可在线执行，例如实时执行。特别地，在实施例中，(一个或多个)信号是用于变桨系统的变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示。例如，在实施例中，其中变桨系统的变桨致动器的(一个或多个)信号可包括变桨致动器电流(诸如用于DC电动机的电枢电流或用于AC电动机的转矩相关电流分量)、变桨致动器电压、变桨致动器转矩参考、液压变桨系统转矩参考、液压变桨系统致动压力、或类似信号、以及它们的组合。
如在(204)所示，方法200可包括限定度量，该度量捕获用于变桨系统的变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示的某些表现。在实施例中，例如，度量可包括仅涉及转子叶片的信息。在其它实施例中，度量可包括涉及转子叶片的信息以及涉及转子叶片如何与风力涡轮的所有其它转子叶片相比较的信息。此外，在实施例中，用于变桨系统的变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示的某些表现可包括绝对值、平均值、均方根、标准偏差、距离、变化、变化率、加速度或其组合。
如在(206)所示，方法200可包括将度量与代表健康转子叶片的参考转子叶片相关联的对应度量相比较。例如，在实施例中，方法200可包括通过以下来确定代表健康转子叶片的参考转子叶片：确定在风力涡轮的所有转子叶片上的度量的中值，并且基于中值将风力涡轮的转子叶片中的一个标识为健康转子叶片。在其它实施例中，方法200可包括通过以下来确定代表健康转子叶片的参考转子叶片：针对健康转子叶片生成在给定操作条件下的用于预期变桨驱动转矩的基于物理的模型，以及使用基于物理的模型将风力涡轮的转子叶片中的一个标识为健康转子叶片。
在特定实施例中，例如，(一个或多个)变桨电动机58典型地是叶片负载路径中的唯一传感器(即，数据收集/信息点)。此外，变桨电动机电流与叶片变桨转矩具有线性关系。因此，变桨电动机电流，特别是变桨电动机电流方面的变化，可用作叶片健康状况的指示。例如，临界裂纹尺寸允许转子叶片22偏转，这改变了叶片的空气动力学加载。在此类情况下，将存在推力加载下观察到的均值偏移以及与剪切加载和/或重力相关的标准偏差偏移。
因此，并且仍然参考图6，如在(208)所示，方法200可包括当度量在由健康转子叶片限定的预定范围之外时实施控制动作。例如，在实施例中，控制动作可包括生成警报、安排维护动作、使转子叶片变桨、关闭风力涡轮、使风力涡轮降额、使风力涡轮升额、更换转子叶片或任何其它适当的控制动作或其组合。
由于使具有结构损坏的转子叶片变桨所需的转矩可能与健康转子叶片的所需转矩不同，因此本公开的方法200配置成检测转子叶片22的结构损坏并且对其作出响应。因此，关于图7A-7D，可更好地理解图6的方法200。特别地，图7A-7D示出了用于检测风力涡轮的转子叶片中的损坏(诸如一个或多个裂纹)并且对其作出响应的算法300的流程图。如图7A-7C中所示，算法300包括从变桨系统70的变桨电动机58接收信号(例如，轴线1信号、轴线2信号和轴线3信号)。如所提到的，这些信号是用于变桨系统70的变桨电动机58的变桨驱动转矩的代替表示。因此，特别地如图7A中所示，信号可为来自变桨系统70的变桨电动机58的平均电动机电流。在其它实施例中，如图7B中所示，信号可为来自变桨系统70的变桨电动机58的平均均方根(RMS)电流。
如图7A-7C中所示，不管接收到的信号的类型如何，算法300都包括对此类信号的一般处理。特别地，如在图7C中的304所示，信号可被处理以去除不可信或不可用的数据和/或任何低推力时间序列窗口。例如，在实施例中，信号可经过滤以仅包括叶片处于显著推力加载下的数据点。此外，信号可经过滤以去除质量较差的数据。此外，在实施例中，可对信号应用某些过滤步骤以防止误报。在特定实施例中，例如，当在一定的持续时间内命令转子叶片22至固定变桨角度时，可接合变桨制动器以消除变桨致动器需求，即，致动器需求不再用作用于变桨转矩的良好代替表示。因此，此类数据点可在算法300中过滤掉。此类过滤可根据可用数据使用多种方法来完成。在实施例中，例如，算法300可直接消除变桨制动器被接合的时间段和/或预期变桨制动器将可能接合的风速范围内的时间段。
如在308所示，然后可通过使数据以中值信号(诸如中值变桨轴线)为中心来对此处理的输出306进行归一化。在实施例中，例如，可使用例如下面的等式(1)来针对每个10分钟数据点(ti)计算电动机电流平均统计量：
med(ti)＝中值[sig1(ti),sig2(ti),sig3(ti)] 等式(1)
因此，如在312所示，然后可进一步处理308的输出310以计算每个经处理信号相对于时间的斜率314(即，三条轴线相对于时间在滚动窗口上的变化率)。如316处所示，斜率314可以中值变桨轴线为中心以达到斜率318。
在特定实施例中，如图8中所示，计算斜率318可包括计算相对于样本数量在滚动样本窗口上的线性回归斜率，其中y值是以变桨致动器电流信号为中心的中值，并且x值是样本窗口的数量。在实施例中，例如，x值可为选择来去除丢失/过滤数据对回归结果的影响的均匀间隔、单调增加的向量。
因此，如图7D中所示，图7C中确定的斜率318可用于标记具有潜在损坏的转子叶片。特别地，如图所示，可接收和处理风力涡轮10的轴线x的平均斜率和/或平均RMS斜率。更具体地，如在320所示，可确定轴线x的平均斜率和/或平均RMS斜率中的每个的绝对值。因此，如在322所示，可确定轴线x的平均斜率和平均RMS斜率之间的最大值并且将其与阈值324相比较。如果最大值大于阈值324，如在326所示，则对应的转子叶片可标记为损坏或不健康的。
现在参考图9，示出了用于检测风力涡轮的转子叶片中的损坏(诸如一个或多个裂纹)并且对其作出响应的方法400的实施例的流程图。在一些实施例中，控制器32配置成执行此类操作。大体上，本文中将参考图1-5中所示的风力涡轮10和控制器32来描述方法400。然而，应当意识到，所公开的方法200可用具有任何其它合适配置的风力涡轮来实施。另外，尽管图9出于图示和论述的目的绘出了以特定顺序执行的步骤，但本文中论述的方法不限于任何特定的顺序或布置。使用本文中提供的公开内容的本领域中的技术人员将意识到，本文中公开的方法的各种步骤可以各种方式省略、重排、组合和/或修改，而不脱离本公开的范围。
如在(402)所示，方法400可包括监测风力涡轮的多个转子叶片的变桨系统中的每个变桨致动器的至少一个信号。如所提到的，每个变桨致动器的(一个或多个)信号是用于变桨系统的每个变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示。如在(404)所示，方法400可包括限定与用于变桨系统的每个变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示相关联的度量。如在(406)所示，方法400可包括将与用于变桨系统的每个变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示相关联的度量与彼此相比较。如在(408)所示，方法400可包括当度量中的一个与度量中的其它度量相差达一定量时实施控制动作。
本发明的另外方面通过以下条款的公开内容被提供：
一种用于检测风力涡轮的转子叶片中的损坏并且对风力涡轮的转子叶片中的损坏作出响应的方法，所述方法包括：监测所述风力涡轮的转子叶片的变桨系统的变桨致动器的至少一个信号，所述至少一个信号是用于所述变桨系统的所述变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示；限定度量，所述度量捕获用于所述变桨系统的所述变桨致动器的所述变桨驱动转矩的所述代替表示的某些表现；将所述度量和与代表健康转子叶片的参考转子叶片相关联的对应度量相比较；以及当所述度量处于由所述健康转子叶片限定的预定范围之外时实施控制动作。
根据任一前述条款所述的方法，其中，所述变桨系统的所述变桨致动器的所述至少一个信号包括变桨电动机电流、变桨电动机电压、变桨电动机转矩参考、液压变桨系统转矩参考或液压变桨系统致动压力中的至少一个。
根据任一前述条款所述的方法，其中，所述变桨电动机电流包括用于所述变桨系统的DC电动机的电枢电流或用于所述变桨系统的AC电动机的转矩相关电流分量中的一个或多个。
根据任一前述条款所述的方法，所述方法进一步包括对所述信号进行过滤以消除所述变桨系统的一个或多个变桨制动器被接合时的时间段和具有所述一个或多个变桨制动器可能接合的风速范围的时间段中的至少一者。
根据任一前述条款所述的方法，其中，所述度量包括仅涉及所述转子叶片的信息。
根据任一前述条款所述的方法，其中，所述度量包括涉及所述转子叶片的信息、以及涉及所述转子叶片如何与所述风力涡轮的所有其它转子叶片相比较的信息。
根据任一前述条款所述的方法，其中，用于所述变桨系统的所述变桨致动器的所述变桨驱动转矩的所述代替表示的所述某些表现包括绝对值、平均值、均方根、标准偏差、距离、变化、变化率、加速度或其组合中的至少一个。
根据任一前述条款所述的方法，所述方法进一步包括通过以下来确定代表所述健康转子叶片的所述参考转子叶片：确定在所述风力涡轮的所有转子叶片上的度量的中值，并且基于所述中值将所述风力涡轮的所述转子叶片中的一个标识为所述健康转子叶片。
根据任一前述条款所述的方法，所述方法进一步包括通过以下来确定代表所述健康转子叶片的所述参考转子叶片：针对所述健康转子叶片生成在给定操作条件下的用于预期变桨驱动转矩的基于物理的模型；并且使用所述基于物理的模型将所述风力涡轮的所述转子叶片中的一个标识为所述健康转子叶片。
根据任一前述条款所述的方法，所述方法进一步包括在线监测所述变桨系统的所述变桨致动器的所述至少一个信号。
根据任一前述条款所述的方法，其中，所述转子叶片中的所述损坏是所述转子叶片中的裂纹。
根据任一前述条款所述的方法，其中，所述控制动作进一步包括生成警报、安排维护动作、使所述转子叶片变桨、关闭所述风力涡轮、使所述风力涡轮降额、使所述风力涡轮升额或更换所述转子叶片。。
一种风力涡轮，包括：塔架；安装在所述塔架顶部的机舱；包括可旋转毂和与所述变桨系统通信地联接的至少一个转子叶片的转子；以及配置成执行用于控制所述风力涡轮的多个操作的控制器，所述多个操作包括：监测所述风力涡轮的所述转子叶片的变桨系统的变桨致动器的至少一个信号，所述至少一个信号是用于所述变桨系统的所述变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示；限定度量，所述度量捕获用于所述变桨系统的所述变桨致动器的所述变桨驱动转矩的所述代替表示的某些表现；将所述度量和与代表健康转子叶片的参考转子叶片相关联的对应度量相比较；以及当所述度量处于由所述健康转子叶片限定的预定范围之外时实施控制动作。
根据任一前述条款所述的风力涡轮，其中，所述变桨系统的所述变桨致动器的所述至少一个信号包括变桨电动机电流、变桨电动机电压、变桨电动机转矩参考、液压变桨系统转矩参考或液压变桨系统致动压力中的至少一个。
根据任一前述条款所述的风力涡轮，其中，所述度量包括仅涉及所述转子叶片的信息。
根据任一前述条款所述的风力涡轮，其中，所述度量包括涉及所述转子叶片的信息、以及涉及所述转子叶片如何与所述风力涡轮的所有其它转子叶片相比较的信息。
根据任一前述条款所述的风力涡轮，其中，用于所述变桨系统的变桨致动器的所述变桨驱动转矩的所述代替表示的所述某些表现包括绝对值、平均值、均方根、标准偏差、距离、变化、变化率、加速度或其组合中的至少一个。
根据任一前述条款所述的风力涡轮，所述风力涡轮进一步包括通过以下中的一者来确定代表所述健康转子叶片的所述参考转子叶片：确定在所述风力涡轮的所有转子叶片上的度量的中值，并且基于所述中值将所述风力涡轮的所述转子叶片中的一个标识为所述健康转子叶片；以及针对所述健康转子叶片生成在给定操作条件下的用于预期变桨驱动转矩的基于物理的模型，并且使用所述基于物理的模型将所述风力涡轮的所述转子叶片中的一个标识为所述健康转子叶片。
根据任一前述条款所述的风力涡轮，其中，所述控制动作进一步包括生成警报、安排维护动作、使所述转子叶片变桨、关闭所述风力涡轮、使所述风力涡轮降额、使所述风力涡轮升额或更换所述转子叶片。
一种用于检测风力涡轮的转子叶片中的损坏并且对风力涡轮的转子叶片中的损坏作出响应的方法，所述方法包括：监测所述风力涡轮的多个转子叶片的变桨系统中的每个变桨致动器的至少一个信号，每个变桨致动器的所述至少一个信号是用于所述变桨系统的每个变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示，所述多个转子叶片包括所述转子叶片；限定与用于所述变桨系统的每个变桨致动器的所述变桨驱动转矩的所述代替表示相关联的度量；将与用于所述变桨系统的每个变桨致动器的所述变桨驱动转矩的所述代替表示相关联的所述度量与彼此相比较；以及当所述度量中的一个与所述度量中的其它度量相差达一定量时实施控制动作。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域中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。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域中的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实施例包括不异于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等同结构要素，则此类其它实例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于检测风力涡轮的转子叶片中的损坏并且对风力涡轮的转子叶片中的损坏作出响应的方法，所述方法包括：
监测所述风力涡轮的转子叶片的变桨系统的变桨致动器的至少一个信号，所述至少一个信号是用于所述变桨系统的所述变桨致动器的变桨驱动转矩的代替表示；
限定度量，所述度量捕获用于所述变桨系统的所述变桨致动器的所述变桨驱动转矩的所述代替表示的某些表现；
将所述度量和与代表健康转子叶片的参考转子叶片相关联的对应度量相比较；以及
当所述度量处于由所述健康转子叶片限定的预定范围之外时实施控制动作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变桨系统的所述变桨致动器的所述至少一个信号包括变桨电动机电流、变桨电动机电压、变桨电动机转矩参考、液压变桨系统转矩参考或液压变桨系统致动压力中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述变桨电动机电流包括用于所述变桨系统的DC电动机的电枢电流或用于所述变桨系统的AC电动机的转矩相关电流分量中的一个或多个。
4.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括对所述信号进行过滤以消除所述变桨系统的一个或多个变桨制动器被接合时的时间段和具有所述一个或多个变桨制动器可能接合的风速范围的时间段中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述度量包括仅涉及所述转子叶片的信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述度量包括涉及所述转子叶片的信息、以及涉及所述转子叶片如何与所述风力涡轮的所有其它转子叶片相比较的信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述变桨系统的所述变桨致动器的所述变桨驱动转矩的所述代替表示的所述某些表现包括绝对值、平均值、均方根、标准偏差、距离、变化、变化率、加速度或其组合中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括通过以下来确定代表所述健康转子叶片的所述参考转子叶片：
确定在所述风力涡轮的所有转子叶片上的度量的中值，并且基于所述中值将所述风力涡轮的所述转子叶片中的一个标识为所述健康转子叶片。
9.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括通过以下来确定代表所述健康转子叶片的所述参考转子叶片：
针对所述健康转子叶片生成在给定操作条件下的用于预期变桨驱动转矩的基于物理的模型；并且
使用所述基于物理的模型将所述风力涡轮的所述转子叶片中的一个标识为所述健康转子叶片。
10.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括在线监测所述变桨系统的所述变桨致动器的所述至少一个信号。
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