DE102015113306A1

DE102015113306A1 - Analysesystem für Schmieröl einer Windkraftanlage, Computerprogrammprodukt und zugehörige Verfahren

Info

Publication number: DE102015113306A1
Application number: DE102015113306.7A
Authority: DE
Inventors: Keegan Saunders O'Donnell
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2015-08-12
Publication date: 2016-04-21
Also published as: CN105386939A; JP2016044681A; CH710059A2; US20160054288A1

Abstract

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung enthalten ein System (102), das aufweist: wenigstens eine Rechenvorrichtung (24), die dazu eingerichtet ist, ein Schmieröl aus einer Windkraftanlage (118) zu überwachen, indem sie Aktionen ausführt, zu denen gehören: Bestimmung einer anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl aus der Windkraftanlage (118); Bestimmung einer temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl auf der Basis einer Temperaturmessung des Schmieröls; Berechnung eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Basis einer Verunreinigungsstichprobe des Schmieröls; Bestimmung einer aktualisierten idealen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer und der temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer; und Bestimmung einer tatsächlichen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist mit der parallel anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 13/872,488 und der parallel abhängigen US-Patentanmeldung Nr. 13/872,495 (Anwaltsaktenzeichen 276014-1; GEEN-0574), der US-Patentanmeldung Nr. ___ (Anwaltsaktenzeichen 275996-1; GEEN-0576), der US-Patentanmeldung Nr. ___ (Anwaltsaktenzeichen 275995-1; GEEN-0577), der US-Patentanmeldung Nr. ___ (Anwaltsaktenzeichen 275993-1; GEEN-0578) und der US-Patentanmeldung Nr. ___ (Anwaltsaktenzeichen 275992-1; GEEN-0579), die alle gleichzeitig am mit der vorliegenden am 25. August 2014 eingereicht wurden, verwandt.
GEBIET DER ERFINDUNG
Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft Schmiersysteme. Insbesondere betrifft der hierin offenbarte Gegenstand Schmierölsysteme, die in Windkraftanlagen verwendet werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Windkraftanlagen (oder vereinfacht Windturbinen) verwenden Schmieröl(e), um den Reibungskoeffizienten zwischen Windkraftanlagenkomponenten zu reduzieren. Während viele Windkraftanlagen von einer Produktions- und/oder Verkaufsgesellschaft geliefert und installiert werden, werden diese Windkraftanlagen häufig (über deren Lebensdauer hinweg) von dem Kunden betreut, der die Maschine bezieht. Um sicherzustellen, dass das Schmieröl in der Windkraftanlage ein ausreichendes Qualitätsniveau beibehält, um die Schmierung zu erzielen, entnimmt der Kunde herkömmlicherweise eine Probe des Öls und sendet diese zur Untersuchung an ein Labor. Einige Kunden entnehmen jedoch die Ölprobe unsachgemäß, was die Genauigkeit der Untersuchung beeinträchtigen kann. Andere entnehmen die Proben nicht häufig genug, um den Zustand des Öls ordnungsgemäß zu überwachen.
In anderen Fällen wird die Schmierölqualität unter Verwendung empirischer Daten, die mit einer erwarteten Lebensdauer des Öls verknüpft sind, auf der Basis von Leistungsparametern der Windkraftanlage geschätzt. In diesen Fällen überwacht ein Überwachungssystem der Windkraftanlage das Leistungsverhalten einer Komponente in der Windkraftanlage, z.B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verzögerung, etc., und schätzt auf der Basis des Leistungsverhaltens der Windkraftanlage einen Zeitpunkt, an dem das Schmieröl sich hinsichtlich seiner Qualität verschlechtern wird. Diese empirischen Systeme testen jedoch das Schmieröl nicht, um seine Qualität zu bestimmen.
Aufgrund der Unzulänglichkeiten in den vorstehend erwähnten Methoden zur Überwachung der Schmierölqualität in Windkraftanlagen ist es schwierig, die Qualität eines Schmieröls in einer Windkraftanlage richtig zu beurteilen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung enthalten ein System, das aufweist: wenigstens eine Rechenvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein Schmieröl aus einer Windkraftanlage durch Durchführung von Aktionen zu analysieren, zu denen gehören: Bestimmung einer anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl aus der Windkraftanlage; Bestimmung einer temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl auf der Basis einer Temperaturmessung des Schmieröls; Berechnung eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Basis einer Verunreinigungsstichprobe des Schmieröls; Bestimmung einer aktualisierten idealen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer und der temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer; und Bestimmung einer tatsächlichen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
Ein erster Aspekt der Erfindung enthält ein System, das aufweist: wenigstens eine Rechenvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein Schmieröl aus einer Windkraftanlage durch Durchführung von Aktionen zu analysieren, zu denen gehören: Bestimmung einer anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl aus der Windkraftanlage; Bestimmung einer temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl auf der Basis einer Temperaturmessung des Schmieröls; Berechnung eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Basis einer Verunreinigungsstichprobe des Schmieröls; Bestimmung einer aktualisierten idealen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer und der temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer; und Bestimmung einer tatsächlichen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
Die wenigstens eine Rechenvorrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, den Lebensdauerverlustfaktor wie folgt zu bestimmen: Lebensdauerverlustfaktor = [anfängliche ideale verbleibende Lebensdauer : temperaturbasierte verbleibende Lebensdauer] × Verunreinigungsfaktor.
Zusätzlich kann die wenigstens eine Rechenvorrichtung ferner dazu eingerichtet sein, eine verstrichene Zeit zwischen Stichprobeentnahmen des Schmieröls auf der Basis einer Stichprobefrequenz des Schmieröls zu bestimmen.
In dem zuletzt erwähnten System kann die Bestimmung der tatsächlichen verbleibenden Lebensdauer eine Bestimmung eines tatsächlichen Lebensdauerverlustes wie folgt enthalten: tatsächlicher Lebensdauerverlust = Lebensdauerverlustfaktor × Stichprobefrequenz des Schmieröls.
Zusätzlich kann die Bestimmung der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl vorzugsweise eine Berechnung der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer wie folgt enthalten: aktualisierte ideale verbleibende Lebensdauer = anfängliche ideale verbleibende Lebensdauer – tatsächlicher Lebensdauerverlust.
In jedem vorstehend erwähnten System kann die Bestimmung der tatsächlichen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl eine Berechnung der tatsächlichen verbleibenden Lebensdauer wie folgt enthalten: tatsächliche verbleibende Lebensdauer = aktualisierte ideale verbleibende Lebensdauer/Lebensdauerverlustfaktor.
In einer Ausführungsform kann das System ferner ein Ölsensorsystem aufweisen, das mit der wenigstens einen Rechenvorrichtung verbunden ist, wobei das Ölsensorsystem für die Stichprobenentnahme des Schmieröls bestimmt ist, wobei die temperaturbasierte verbleibende Lebensdauer für das Schmieröl auf der Basis einer Arrhenius-Reaktionsgeschwindigkeit des Schmieröls berechnet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Verunreinigungsfaktor auf der Basis einer Messung wenigstens einer der folgenden Eigenschaften des Schmieröls berechnet werden: Eisenpartikelzahl, Wassergehalt, Dielektrizitätskonstante oder einer Partikelzahl gemäß einem Niveau der internationalen Organisation für Normung (ISO).
In noch einer weiteren Ausführungsform kann der Verunreinigungsfaktor auf der Basis einer gemittelten Partikelzahl gemäß einem Niveau der internationalen Organisation für Normung (ISO) berechnet werden, die durch Mittelung mehrerer ISO-Niveau-Partikelzahlen für das Schmieröl berechnet wird.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode aufweist, der, wenn er durch eine Rechenvorrichtung ausgeführt wird, die wenigstens eine Rechenvorrichtung veranlasst, ein Schmieröl aus einer Windkraftanlage durch Durchführung von Aktionen zu überwachen, zu denen gehören: Bestimmung einer anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl aus der Windkraftanlage; Bestimmung einer temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl aus der Windkraftanlage auf der Basis einer Temperaturmessung des Schmieröls; Berechnung eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Basis einer Verunreinigungsstichprobe des Schmieröls; Bestimmung einer aktualisierten idealen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer und der temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer; und Bestimmung einer tatsächlichen für das Schmieröl verbleibenden Lebensdauer auf der Basis der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
Der Programmcode kann die wenigstens eine Rechenvorrichtung veranlassen, den Lebensdauerverlustfaktor wie folgt zu bestimmen: Lebensdauerverlustfaktor = [anfängliche ideale verbleibende Lebensdauer : temperaturbasierte verbleibende Lebensdauer] × Verunreinigungsfaktor.
Zusätzlich kann der Programmcode die wenigstens eine Rechenvorrichtung veranlassen, ferner eine Stichprobenfrequenz des Schmieröls zu erhalten.
In dem zuletzt erwähnten Computerprogrammprodukt kann die Bestimmung der tatsächlichen verbleibenden Lebensdauer eine Bestimmung eines tatsächlichen Lebensdauerverlustes wie folgt enthalten: tatsächlicher Lebensdauerverlust = Lebensdauerverlustfaktor × Stichprobenfrequenz des Schmieröls.
Zusätzlich kann die Bestimmung der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl eine Berechnung der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer wie folgt enthalten: aktualisierte ideale verbleibende Lebensdauer = anfängliche ideale verbleibende Lebensdauer – tatsächlicher Lebensdauerverlust.
In jedem beliebigen vorstehend erwähnten Computerprogrammprodukt kann die Bestimmung der tatsächlichen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl eine Berechnung der tatsächlichen verbleibenden Lebensdauer wie folgt enthalten: tatsächliche verbleibende Lebensdauer = aktualisierte ideale verbleibende Lebensdauer/Lebensdauerverlustfaktor.
In jedem beliebigen vorstehend erwähnten Computerprogrammprodukt kann der Verunreinigungsfaktor auf der Basis einer gemittelten ISO(Internationalen Organisation für Normung)-Niveau-Partikelzahl berechnet werden kann, die durch Mittelung mehrerer ISO-Niveau-Partikelzahlen für das Schmieröl berechnet werden kann.
Ein dritter Aspekt der Erfindung umfasst ein System, das enthält: wenigstens eine Rechenvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein Schmieröl aus einer Windkraftanlage durch Durchführung von Aktionen zu analysieren, zu denen gehören: Vorhersagen einer anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl aus der Windkraftanlage; Bestimmung einer temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer des Schmieröls aus der Windkraftanlage auf der Basis einer gemessenen Temperatur des Schmieröls; Bestimmung eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Basis eines gemessenen Verunreinigungsgrads des Schmieröls; Bestimmung eines Lebensdauerverlustfaktors des Schmieröls auf der Basis der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer, der temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer und des Verunreinigungsfaktors; Bestimmung einer Lebensdauerverlustmenge von dem Schmieröl auf der Basis des Lebensdauerverlustfaktors und einer Stichprobenfrequenz des Schmieröls; Berechnung einer verfeinerten idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl auf der Basis der Lebensdauerverlustmenge und der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer; und Vorhersagen einer tatsächlichen verbleibenden Lebensdauer des Schmieröls auf der Basis der verfeinerten idealen verbleibenden Lebensdauer und des Lebensdauerverlustfaktors.
In dem zuletzt erwähnten System kann die gemessene Temperatur des Schmieröls an einer gemeinsamen Stelle an der Windkraftanlage wie der gemessene Verunreinigungsgrad gemessen werden.
Zusätzlich kann die gemessene Temperatur des Schmieröls im Wesentlichen zur selben Zeit wie der gemessene Verunreinigungsgrad gemessen werden.
Das System gemäß dem dritten Aspekt einer beliebigen vorstehend erwähnten Art kann ferner ein Ölsensorsystem aufweisen, das mit der wenigstens einen Rechenvorrichtung verbunden ist, wobei das Ölsensorsystem für die Stichprobenentnahme des Schmieröls bestimmt ist, wobei der Verunreinigungsfaktor auf der Basis einer gemittelten ISO(Internationale Organisation für Normung)-Niveau-Partikelzahl berechnet werden kann, die durch Mittelung mehrerer ISO-Niveau-Partikelzahlen für das Schmieröl berechnet werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung verschiedener Aspekte der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter verständlich, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung zeigen, worin:
1 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren veranschaulicht, das gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung durchgeführt wird.
2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren veranschaulicht, das gemäß bestimmten Ausführungsformen der Erfindung durchgeführt wird.
3 zeigt eine grafische Darstellung der Öllebensdauervorhersagen gemäß idealen Schätzungen sowie gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
4 zeigt eine Umgebung, die ein System gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung enthält.
5 zeigt eine schematische Vorderansicht einer Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung.
6 zeigt eine ausschnittsweise Perspektivansicht der Vorrichtung nach 5 gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
Es wird bemerkt, dass die Zeichnungen der Erfindung nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind. Die Zeichnungen sollen lediglich typische Aspekte der Erfindung veranschaulichen und sollten folglich nicht in einem den Umfang der Erfindung beschränkenden Sinne aufgefasst werden. In den Zeichnungen kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente unter den Zeichnungen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie vorstehend angegeben, betrifft der hierin offenbarte Gegenstand Schmieröle in Windkraftanlagen (Windturbinen). Insbesondere betrifft der hierin offenbarte Gegenstand eine Analyse von Schmieröl in Windkraftanlagen.
Wie hierin bemerkt, kann es schwierig sein, die Qualität von Schmierölen in Windkraftanlagen effektiv zu überwachen, was zu unerwünschter Verschlechterung des Öls und schließlich zu einer Beschädigung der Windkraftanlage, die auf dieses Öl zur Schmierung angewiesen ist, führen kann.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungsansätzen umfassen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung Systeme, Computerprogrammprodukte und zugehörige Verfahren zur Analyse eines Schmieröls aus einer Windkraftanlage (Windturbine) unter Verwendung von Testdaten, die aus diesem Öl gewonnen werden. In verschiedenen speziellen Ausführungsformen enthält ein System wenigstens eine Rechenvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein Schmieröl aus einer Windkraftanlage durch Durchführung von Aktionen zu überwachen, zu denen gehören: Bestimmung einer anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl aus der Windkraftanlage; Bestimmung einer temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl auf der Basis einer Temperaturmessung des Schmieröls; Berechnung eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Basis einer Verunreinigungsstichprobe des Schmieröls; Bestimmung einer aktualisierten idealen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis des Verunreinigungsfaktors, der idealen verbleibenden Lebensdauer und der temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer; und Bestimmung einer tatsächlichen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
In der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil derselben bilden und in denen zur Veranschaulichung spezielle beispielhafte Ausführungsformen veranschaulicht sind, in denen die vorliegende Lehre in die Praxis umgesetzt werden kann. Diese Ausführungsformen sind mit hinreichenden Einzelheiten beschrieben, um Fachleute auf dem Gebiet zu befähigen, die vorliegende Lehre in die Praxis umzusetzen, und es sollte verstanden werden, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und dass Veränderungen vorgenommen werden können, ohne dass von dem Umfang der vorliegenden Lehre abgewichen wird. Die folgende Beschreibung ist deshalb lediglich beispielhaft.
1 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Überwachung eines Schmieröls aus einer Windkraftanlage (Windturbine) gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Diese Prozesse können z.B. durch wenigstens eine Rechenvorrichtung, wie hierin beschrieben, durchgeführt werden. In anderen Fällen können diese Prozesse gemäß einem Computer implementierten Verfahren zur Überwachung eines Schmieröls und/oder Gases durchgeführt werden. In noch weiteren Ausführungsformen können diese Prozesse durchgeführt werden, indem ein Computerprogrammcode auf wenigstens einer Rechenvorrichtung ausgeführt wird, wodurch die wenigstens eine Rechenvorrichtung veranlasst wird, ein Schmieröl aus einer Windkraftanlage zu überwachen. Im Allgemeinen kann der Prozess die folgenden Unterprozesse enthalten:
Prozess P1: Bestimmung einer anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer (L_i) für das Schmieröl aus der Windkraftanlage. In verschiedenen Ausführungsformen enthält dies ein Erhalten von Informationen über den Öltyp und eine Berechnung der Arrhenius-Reaktionsgeschwindigkeit (ARR, Arrhenius Reaction Rate) für den Öltyp unter der Annahme, dass das Öl rein (frei von Verunreinigungen) ist und es bei seiner Auslegungstemperatur (unter optimalen Bedingungen) arbeitet. Die anfängliche ideale verbleibende Lebensdauer ist die Lebensdauermenge, die für das Schmieröl erwartet wird, wenn dieses unter diesen optimalen Bedingungen für seine gesamte Lebensdauer arbeiten würde.
Die ARR ist eine bekannte Technik, die verwendet wird, um die Oxidationslebensdauerverringerung (L) in einem Mineralöl zu berechnen. Die ARR kann in bestimmten Ausführungsformen gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden:
Darin sind k = die Geschwindigkeitskonstante einer chemischen Reaktion; T = absolute Temperatur des Schmieröls (in Kelvin); A = der prä-exponentielle Faktor; E_a = die Aktivierungsenergie des Schmieröls; und R = die universelle Gaskonstante. Alternativ kann die universelle Gaskonstante (R) durch die Bolzmann-Konstante (k_B) ersetzt werden. In dem Fall eines Mineralöls vereinfacht, kann die ARR anhand einer Oxidationslebensdauer (L) des Öls, der Geschwindigkeitskonstante der chemischen Reaktion (k₁) und einer idealen Geschwindigkeitskonstante k₂ = 4750 wie folgt dargestellt werden: Log(L_i) = k₁ + (k₂/T) (Gleichung 2).
Prozess P2: Bestimmung einer temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer (L_T) für das Windkraftanlagenschmieröl auf der Basis einer Temperaturmessung des Schmieröls. Die temperaturbasierte verbleibende Lebensdauer kann eine geschätzte verbleibende Lebensdauer darstellen, wie sie auf der Basis der gemessenen Temperatur des Schmieröls vorhergesagt wird. Dies kann ein Gewinnen eines Messwerts der Temperatur des Schmieröls enthalten. In dem Fall, dass das Schmieröl aus einer Windkraftanlage stammt, kann der Temperaturmesswert von einem Temperatursensor erhalten werden, der mit dem Schmieröl entweder innerhalb der Windkraftanlage oder außerhalb der Windkraftanlage in Kontakt steht. Wie bei dem Prozess P1 kann die temperaturbasierte verbleibende Lebensdauer gemäß der ARR berechnet werden.
Ein Prozess P3 kann ein Berechnen eines Verunreinigungsfaktors für das Schmieröl auf der Basis einer (gemessenen) Verunreinigungsstichprobe des Schmieröls enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen enthält die Berechnung ein Verwenden einer Übertragungsfunktion, um jeder von mehreren gemessenen Öleigenschaften, wie hierin erwähnt, einen qualitativen gewichteten Verunreinigungsfaktor zuzuweisen. In verschiedenen Ausführungsformen wird einer ersten Öleigenschaft A ein gewichteter Verunreinigungsfaktor X zugewiesen, während einer zweiten Öleigenschaft B ein anderer gewichteter Verunreinigungsfaktor von Y × X zugewiesen wird, worin Y ein Faktor, z.B. 1, 2, 3, 0,1, 0,2, 0,3, ein negativer Faktor, ein prozentualer Faktor, etc., ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Verunreinigungsstichprobe aus einer im Wesentlichen ähnlichen Probe des Schmieröls wie bei der Temperaturmessung erhalten werden. In verschiedenen Ausführungsformen wird die Verunreinigungsstichprobe erhalten und hinsichtlich wenigstens einer der folgenden Öleigenschaften analysiert: Eisenpartikelzahl, Wassergehalt, Dielektrizitätskonstante und/oder Partikelniveau gemäß der internationalen Organisation für Normung (ISO), um einen Verunreinigungsfaktor zu berechnen. In einigen bestimmten Fällen enthält das ISO-Partikelniveau eine gemittelte ISO-Niveau-Partikelzahl, die durch Mittelung mehrerer von einer Mehrzahl von ISO-Niveau-Partikelzahlen für das Schmieröl berechnet wird. In verschiedenen Fällen können diese eine Partikelzahl des ISO 4 Niveaus, eine Partikelzahl des ISO 6 Niveaus und eine Partikelzahl des ISO 14 Niveaus enthalten.
Ein Prozess P4 kann eine Bestimmung einer aktualisierten idealen Lebensdauer, die für das Windkraftanlagenschmieröl verbleibt, auf der Basis des Verunreinigungsfaktors, der idealen verbleibenden Lebensdauer und der temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen wird die aktualisierte ideale für das Schmieröl verbleibende Lebensdauer durch Subtraktion eines tatsächlichen Lebensdauerverlustes (des Schmieröls) von der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer berechnet. In Gleichungsform: aktualisierte ideale verbleibende Lebensdauer = anfängliche ideale verbleibende Lebensdauer – tatsächlicher Lebensdauerverlust. Der tatsächliche Lebensdauerverlust kann berechnet werden, indem der Lebensdauerverlustfaktor mit einer Stichprobefrequenz des Schmieröls multipliziert wird. In Gleichungsform: tatsächlicher Lebensdauerverlust = Lebensdauerverlustfaktor × Stichprobefrequenz des Schmieröls. Die Stichprobefrequenz kann erhalten werden, indem eine Nachschlagetabelle oder eine sonstige Referenztabelle verwendet wird, und kann auf der Basis einer bekannten Beziehung zwischen dem Öltyp, dem Ölvolumen in dem Vorratsbehälter und der Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Stichprobeentnahmen des Öls berechnet werden. In verschiedenen Ausführungsformen werden diese Beziehungen vorbestimmt und z.B. in einem Memory-Speicher oder einem anderen Datenspeicher in wenigstens einer Rechenvorrichtung (z.B. einer beliebigen hierin veranschaulichten und/oder beschriebenen Rechenvorrichtung) oder für wenigstens eine Rechenvorrichtung zugänglich gespeichert. Auf der Basis einer bekannten Frequenz des Öls und des gemessenen Ölvolumens in dem Vorratsbehälter kann die Rechenvorrichtung eine zwischen Stichprobeentnahmen (z.B. aufeinanderfolgenden Stichprobeentnahmen) des Öls verstrichene Zeitdauer bestimmen. Diese verstrichene Zeitdauer zwischen Stichprobeentnahmen kann verwendet werden, um eine verbleibende (und/oder verstrichene) Lebensdauer des Öls zu bestimmen.
Ein Prozess P5 kann eine Bestimmung einer tatsächlichen verbleibenden Lebensdauer für das Windkraftanlagenschmieröl auf der Basis der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen entspricht die tatsächliche verbleibende Lebensdauer dem Lebensdauerverlustfaktor multipliziert mit der Stichprobefrequenz des Schmieröls. In Gleichungsform: tatsächlicher Lebensdauerverlust = Lebensdauerverlustfaktor × Stichprobefrequenz des Schmieröls. In verschiedenen Ausführungsformen wird der Lebensdauerverlustfaktor berechnet, indem das Verhältnis der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer zu der temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer genommen und dieses Verhältnis mit dem Verunreinigungsfaktor multipliziert wird. In Gleichungsform: Lebensdauerverlustfaktor = [anfängliche ideale verbleibende Lebensdauer : temperaturbasierte verbleibende Lebensdauer] × Verunreinigungsfaktor.
In vielen Ausführungsformen werden Stichproben des Schmieröls an verschiedenen Stellen der Windkraftanlage erhalten. In diesen Fällen wird verstanden, dass die Stichprobendaten gemittelt oder in sonstiger Weise normiert werden können, um eine verbleibende Lebensdauer zu bestimmen.
In einigen Fällen kann der Lebensdauerverlustfaktor für die erhaltenen ersten Stichprobedaten (z.B. Temperaturdaten, Verunreinigungsdaten, Frequenzdaten, etc.) mit der Zeitdauer zwischen Stichprobenentnahmen multipliziert werden, und der Wert kann von der Lebensdauer des Fluids unter optimalen Bedingungen subtrahiert werden. Wie bemerkt, gilt dieses spezielle Beispiel für den Fall der ersten gewonnenen Stichprobe (oder der ersten Stichprobe, die genommen wird, nachdem das Öl aus der Windkraftanlage und dem Vorratsbehälter ausgetauscht worden ist). Nachdem eine erste Datenstichprobe verfügbar ist, bilden nachfolgende Stichproben einen Teil eines gleitenden Mittelwertes, der einige oder alle der zuvor erhaltenen Stichproben mit einbezieht.
In bestimmten Ausführungsformen kann der Lebensdauerverlustfaktor als ein gleitender Mittelwert auf der Basis eines Betriebszeitraums der Windkraftanlage, die das Schmieröl enthält, berechnet werden. In einigen Fällen ist der Lebensdauerverlustfaktor ein gleitender Mittelwert, der über einen kürzlichen (z.B. jüngsten) Zeitraum, wie beispielsweise über die letzten 1–3 Betriebswochen der Windkraftanlage, gebildet wird.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Prozesse P1–P5 periodisch (z.B. gemäß einem Schema mit x mal pro y Periode und/oder kontinuierlich) iteriert (wiederholt) werden, um die tatsächliche verbleibende Lebensdauer für ein Schmieröl der Windkraftanlage zu überwachen. In einigen Fällen können die Prozesse P2–P5 wiederholt werden, indem z.B. eine oder mehrere neue Stichprobe(n) des Schmieröls aus der Windkraftanlage (der Windturbine 118, 4) erhalten und die zugehörigen Prozesse, wie sie hierin beschrieben sind, durchgeführt werden. In diesen Fällen braucht der Prozess P1 nicht wiederholt zu werden, weil die anfängliche ideale verbleibende Lebensdauer (L_i) zwischen einigen Testintervallen im Wesentlichen unverändert sein kann.
2 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Analyse eines Schmieröls aus einer Windkraftanlage (der Windturbine 118, 4) gemäß verschiedenen bestimmten Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht. Diese Prozesse können z.B. durch wenigstens eine Rechenvorrichtung, wie hierin beschrieben, durchgeführt werden. In anderen Fällen können diese Prozesse entsprechend einem Computer implementierten Verfahren zur Überwachung eines Schmieröls aus einer Windkraftanlage durchgeführt werden. In noch weiteren Ausführungsformen können diese Prozesse durchgeführt werden, indem ein Computerprogrammcode auf wenigstens einer Rechenvorrichtung ausgeführt wird, wodurch die wenigstens eine Rechenvorrichtung veranlasst wird, ein Schmieröl aus einer Windkraftanlage zu überwachen. Im Allgemeinen kann der Prozess die folgenden Unterprozesse umfassen.

PA:: Vorhersage einer anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl der Windkraftanlage (WKA);
PB:: Bestimmung einer temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer des WKA-Schmieröls auf der Basis einer gemessenen Temperatur des WKA-Schmieröls;
PC:: Bestimmung eines Verunreinigungsfaktors des WKA-Schmieröls auf der Basis eines gemessenen Verunreinigungsgrads des WKA-Schmieröls;
PD:: Bestimmung eines Lebensdauerverlustfaktors des WKA-Schmieröls auf der Basis der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer, der temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer und des Verunreinigungsfaktors;
PE:: Bestimmung einer Lebensdauerverlustmenge von dem WKA-Schmieröl auf der Basis des Lebensdauerverlustfaktors und einer Stichprobenfrequenz des WKA-Schmieröls;
PF:: Berechnung einer verfeinerten idealen verbleibenden Lebensdauer für das WKA-Schmieröl auf der Basis der Lebensdauerverlustmenge und der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer; und
PG:: Vorhersage einer tatsächlichen verbleibenden Lebensdauer des WKA-Schmieröls auf der Basis der verfeinerten idealen verbleibenden Lebensdauer und des Lebensdauerverlustfaktors.

Es wird verstanden, dass in den hierin veranschaulichten und beschriebenen Flussdiagrammen andere Prozesse ausgeführt werden können, obwohl sie nicht veranschaulicht sind, und dass die Reihenfolge der Prozesse gemäß verschiedenen Ausführungsformen umgeordnet werden kann. Außerdem können Zwischenprozesse zwischen einem oder mehreren beschriebenen Prozessen durchgeführt werden. Der Ablauf der Prozesse, wie hierin veranschaulicht und beschrieben, soll nicht als für die verschiedenen Ausführungsformen beschränkend ausgelegt werden.
3 zeigt eine beispielhafte grafische Darstellung der vorhergesagten verbleibenden Öllebensdauerkurven entsprechend: A) Einer theoretischen Berechnung der verbleibenden Windkraftanlagenöllebensdauer auf der Basis idealer Bedingungen; B) Einer Verunreinigungsfaktorkurve; C) Einer Berechnung der verbleibenden Windkraftanlagenöllebensdauer auf der Basis eines tatsächlichen Lebensdauerverlustes; und D) Einer Berechnung der verbleibenden Windkraftanlagenöllebensdauer auf der Basis einer Berechnung einer berücksichtigten verbleibenden Nutzungslebensdauer. Die Zeitdauer in Jahren ist auf der linken Y-Achse veranschaulicht, während der Verunreinigungsfaktor auf der rechten Y-Achse veranschaulicht ist und die Zeit auf der X-Achse veranschaulicht ist.
4 zeigt eine anschauliche Umgebung 101, die ein Überwachungssystem 114 zur Durchführung der hierin beschriebenen Funktionen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung enthält. Insofern enthält die Umgebung 101 ein Computersystem 102, das einen oder mehrere hierin beschriebene Prozesse ausführen kann, um ein Windkraftanlagenschmieröl, z.B. von der Windkraftanlage 118, zu überwachen. Insbesondere ist das Computersystem 102 veranschaulicht, wie es das Überwachungssystem 114 enthält, das das Computersystem 102 funktionsfähig macht, um ein Schmieröl durch Durchführung beliebiger/aller der hierin beschriebenen Prozesse und Implementierung beliebiger/aller der hierin beschriebenen Ausführungsformen zu überwachen.
Das Computersystem 102 ist veranschaulicht, wie es eine Rechenvorrichtung 124 enthält, die eine Verarbeitungskomponente 104 (z.B. einen oder mehrere Prozessoren), eine Speicherkomponente 106 (z.B. eine Speicherhierarchie), eine Eingabe/Ausgabe(E/A)-Komponente 108 (z.B. eine oder mehrere E/A-Schnittstellen und/oder -Geräte) und einen Kommunikationsweg 110 enthalten kann. Im Allgemeinen führt die Verarbeitungskomponente 104 einen Programmcode, wie beispielsweise das Überwachungssystem 114, aus, der wenigstens teilweise in der Speicherkomponente 106 festgelegt ist. Während sie den Programmcode ausführt, kann die Verarbeitungskomponente 104 Daten verarbeiten, was ein Lesen und/oder Schreiben transformierter Daten aus/zu der Speicherkomponente 106 und/oder der E/A-Komponente 108 für eine weitere Verarbeitung zur Folge haben kann. Der Weg 110 stellt eine Kommunikationsverbindung zwischen jeder der Komponenten in dem Computersystem 102 bereit. Die E/A-Komponente 108 kann eine oder mehrere E/A-Geräte für Menschen aufweisen, die einem Benutzer (z.B. einem Menschen und/oder einem computerisierten Benutzer) 112 ermöglichen, mit dem Computersystem 102 und/oder einer oder mehreren Kommunikationsvorrichtungen zu interagieren, um dem Systembenutzer 112 zu ermöglichen, mit dem Computersystem 102 unter Verwendung einer beliebigen Art einer Kommunikationsverbindung zu kommunizieren. Insofern kann das Überwachungssystem 114 einen Satz von Schnittstellen (z.B. grafische Benutzeroberfläche(n), Anwendungsprogrammschnittstelle, etc.) verwalten, die menschlichen und/oder Systemnutzern 112 ermöglichen, mit dem Überwachungssystem 114 zu interagieren. Ferner kann das Überwachungssystem 114 Daten, wie beispielsweise Öltemperaturdaten 60 (z.B. Daten über die Temperatur des Windkraftanlagenöls, die von einem Sensorsystem 150 erhalten werden), Ölverunreinigungsdaten 80 (z.B. Daten über den Verunreinigungsgrad des Windkraftanlagenöls, die von dem Sensorsystem 150 erhalten werden) und/oder Ölfrequenzdaten 90 (z.B. Daten über die Frequenzmessung des Windkraftanlagenöls, wie sie von dem Sensorsystem 150 erhalten werden) unter Verwendung einer beliebigen Lösung verwalten (z.B. speichern, abrufen, erzeugen, manipulieren, organisieren, präsentieren, etc.). Das Überwachungssystem 114 kann außerdem mit der Windkraftanlage (Windturbine) 118 und/oder einem Ölsensorsystem 150 über eine drahtlose und/oder eine festverdrahtete Einrichtung kommunizieren.
In jedem Fall kann das Computersystem 102 einen oder mehrere Universalzweck-Rechenherstellungsartikel (z.B. Rechenvorrichtungen) aufweisen, die in der Lage sind, einen darauf installierten Programmcode, wie beispielsweise das Überwachungssystem 114, auszuführen. In dem hierin verwendeten Sinne wird verstanden, dass „Programmcode“ eine beliebige Sammlung von Instruktionen in einer beliebigen Sprache, einem beliebigen Code oder einer beliebigen Notation bedeutet, die eine Rechenvorrichtung mit einer informationsverarbeitenden Fähigkeit veranlassen, eine bestimmte Funktion entweder unmittelbar oder nach einer beliebigen Kombination der folgenden auszuführen: (a) Umwandlung in eine andere Sprache, einen anderen Code oder eine andere Notation; (b) Reproduktion in einer anderen materiellen Form; und/oder (c) Dekomprimierung. Insofern kann das Überwachungssystem 114 als eine beliebige Kombination von Systemsoftware und/oder Anwendungssoftware verkörpert sein. Es wird ferner verstanden, dass das Überwachungssystem 114 in einer Cloud-basierten Rechenumgebung implementiert sein kann, in der ein oder mehrere Prozesse an unterschiedlichen Rechenvorrichtungen (z.B. mehreren Rechenvorrichtungen 24) ausgeführt werden, wobei eine oder mehrere dieser verschiedenen Rechenvorrichtungen lediglich einige der Komponenten, wie sie in Bezug auf die Rechenvorrichtung 124 nach 4 veranschaulicht und beschrieben sind, enthalten kann bzw. können.
Ferner kann das Überwachungssystem 114 unter Verwendung eines Satzes von Modulen 132 implementiert sein. In diesem Fall kann ein Modul 132 dem Computersystem 102 ermöglichen, einen Satz von durch das Überwachungssystem 114 verwendeten Aufgaben durchzuführen, und es kann neben anderen Teilen des Überwachungssystems 114 gesondert entwickelt und/oder implementiert sein. In dem hierin verwendeten Sinne bedeutet der Ausdruck „Komponente“ eine beliebige Hardwarekonfiguration, mit oder ohne Software, die die in Verbindung mit dieser beschriebene Funktionalität unter Verwendung einer beliebigen Lösung implementiert, während der Ausdruck „Modul“ einen Programmcode bedeutet, der dem Computersystem 102 ermöglicht, die in Verbindung mit diesem beschriebene Funktionalität unter Verwendung einer beliebigen Lösung zu implementieren. Wenn es in einer Speicherkomponente 106 eines Computersystems 102 festgelegt ist, das eine Verarbeitungskomponente 104 enthält, ist ein Modul ein wesentlicher Teil einer Komponente, die die Funktionalität implementiert. Unabhängig davon wird verstanden, dass zwei oder mehrere Komponenten, Module und/oder Systeme sich einen Teil/die Gesamtheit ihrer jeweiligen Hardware und/oder Software teilen können. Ferner wird verstanden, dass ein Teil der hierin erläuterten Funktionalität nicht implementiert sein kann oder dass eine weitere Funktionalität als ein Teil des Computersystems 102 aufgenommen sein kann.
Wenn das Computersystem 102 mehrere Rechenvorrichtungen aufweist, kann jede Rechenvorrichtung lediglich einen Teil des darauf festgelegten Überwachungssystems 114 (z.B. ein oder mehrere Module 132) aufweisen. Jedoch wird verstanden, dass das Computersystem 102 und das Überwachungssystem 114 lediglich verschiedene mögliche äquivalente Computersysteme repräsentieren, die einen hierin beschriebenen Prozess ausführen können. Insofern kann die durch das Computersystem 102 und das Überwachungssystem 114 bereitgestellte Funktionalität in anderen Ausführungsformen wenigstens zum Teil durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen implementiert sein, die eine beliebige Kombination von Universal- und/oder Spezialzweck-Hardware mit oder ohne Programmcode enthalten. In jeder Ausführungsform können die Hardware und der Programmcode, wenn sie enthalten sind, unter Verwendung standardmäßiger Ingenieurs- bzw. Programmiertechniken erzeugt werden.
Unabhängig davon können die Rechenvorrichtungen, wenn das Computersystem 102 mehrere Rechenvorrichtungen 124 enthält, über eine beliebige Art einer Kommunikationsverbindung kommunizieren. Ferner kann das Computersystem 102, während es einen hierin beschriebenen Prozess ausführt, mit einem oder mehreren anderen Computersystemen unter Verwendung einer beliebigen Art einer Kommunikationsverbindung kommunizieren. In jedem Fall kann die Kommunikationsverbindung eine beliebige Kombination verschiedener Typen von verdrahteten und/oder drahtlosen Verbindungen aufweisen, eine beliebige Kombination von einer oder mehrerer Arten von Netzwerken aufweisen und/oder eine beliebige Kombination verschiedener Arten von Übertragungstechniken und -protokollen nutzen.
Das Computersystem 102 kann Daten, wie beispielsweise Windkraftanlagen(WKA)-Öltemperaturdaten 60, WKA-Ölverunreinigungsdaten 80 und/oder WKA-Ölfrequenzdaten 90, unter Verwendung einer beliebigen Lösung erhalten oder liefern. Das Computersystem 102 kann WKA-Öltemperaturdaten 60, WKA-Ölverunreinigungsdaten 80 und/oder WKA-Ölfrequenzdaten 90 aus einem oder mehreren Datenspeichern generieren, WKA-Öltemperaturdaten 60, WKA-Ölverunreinigungsdaten 80 und/oder WKA-Ölfrequenzdaten 90 von einem anderen System, wie beispielsweise der Windkraftanlage 118, dem Ölsensorsystem 150 und/oder dem Benutzer 112, empfangen, WKA-Öltemperaturdaten 60, WKA-Ölverunreinigungsdaten 80 und/oder WKA-Ölfrequenzdaten 90 zu einem anderen System senden, etc.
Während die Erfindung hierin als ein Verfahren und System zur Überwachung eines Schmieröls aus einer Windkraftanlage veranschaulicht und beschrieben ist, wird verstanden, dass Aspekte der Erfindung ferner verschiedene alternative Ausführungsformen ergeben. Zum Beispiel ergibt die Erfindung in einer Ausführungsform ein Computerprogramm, das auf wenigstens einem Computer lesbaren Medium festgelegt ist und das, wenn es ausgeführt wird, ein Computersystem in die Lage versetzt, ein Schmieröl aus einer Windkraftanlage zu überwachen. Insofern enthält das Computer lesbare Medium einen Programmcode, wie beispielsweise das Überwachungssystem 114 (4), der einen Teil oder die Gesamtheit der hierin beschriebenen Prozesse und/oder Ausführungsformen implementiert. Es wird verstanden, dass der Ausdruck „Computer lesbares Medium“ eine oder mehrere von einer beliebigen Art eines greifbaren Ausdrucksmediums umfasst, wie es nun bekannt oder künftig entwickelt wird, von dem eine Kopie des Programmcodes durch eine Rechenvorrichtung wahrgenommen, reproduziert oder in sonstiger Weise übertragen werden kann. Zum Beispiel kann das Computer lesbare Medium aufweisen: einen oder mehrere tragbare Speicherherstellungsartikel; eine oder mehrere Memory/Speicher-Komponenten einer Rechenvorrichtung; Papier; etc.
In einer weiteren Ausführungsform ergibt die Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung einer Kopie eines Programmcodes, wie beispielsweise des Überwachungssystems 114 (4), der einen Teil oder die Gesamtheit eines hierin beschriebenen Prozesses implementiert. In diesem Fall kann ein Computersystem eine Kopie des Programmcodes verarbeiten, der einen Teil oder die Gesamtheit eines hierin beschriebenen Prozesses implementiert, um einen Satz Datensignale, dessen eine oder mehrere Eigenschaften festgelegt und/oder in einer Weise verändert sind, um eine Kopie des Programmcodes in dem Satz Datensignale zu kodieren, zu erzeugen und für einen Empfang an einer zweiten, unterschiedlichen Stelle zu übertragen. In ähnlicher Weise ergibt eine Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren zur Akquirierung einer Kopie eines Programmcodes, der einen Teil oder die Gesamtheit eines hierin beschriebenen Prozesses implementiert, was umfasst, dass ein Computersystem den Satz Datensignale, wie hierin beschrieben, empfängt und den Satz Datensignale in eine Kopie des Computerprogramms umsetzt, die in wenigstens einem Computer lesbaren Medium festgelegt wird. In jedem Fall kann der Satz Datensignale unter Verwendung einer beliebigen Art einer Kommunikationsverbindung übertragen/empfangen werden.
In einer noch weiteren Ausführungsform ergibt die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines Windkraftanlagenschmieröls. In diesem Fall kann ein Computersystem, wie beispielsweise das Computersystem 102 (4) erhalten (z.B. erzeugt, aufrechterhalten, verfügbar gemacht, etc.) werden, und es kann bzw. können eine oder mehrere Komponenten zur Durchführung eines hierin beschriebenen Prozesses erhalten (z.B. erzeugt, erworben, verwendet, modifiziert, etc.) und für das Computersystem eingesetzt werden. Insofern kann der Einsatz eines oder mehrere der folgenden aufweisen: (1) Installieren des Programmcodes auf einer Rechenvorrichtung; (2) Hinzufügen einer oder mehrerer Rechenund/oder E/A-Vorrichtungen zu dem Computersystem; (3) Aufnehmen und/oder Modifizieren des Computersystems, um dieses in die Lage zu versetzen, einen hierin beschriebenen Prozess auszuführen; etc.
In jedem Fall ist der technische Effekt verschiedener Ausführungsformen der Erfindung, einschließlich z.B. des Überwachungssystems 114, die Überwachung eines Schmieröls aus einer Windkraftanlage 118. Es wird verstanden, dass gemäß verschiedenen Ausführungsformen das Überwachungssystem 114 zur Überwachung eines Schmieröls in mehreren unterschiedlichen Windkraftanlagensystemen, ähnlich der Windkraftanlage 118, umgesetzt werden könnte.
Verschiedene weitere Ausführungsformen können eine Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung enthalten, die eine oder mehrere Komponenten des Überwachungssystems 114 (und zugehörige Funktionalität) gemeinsam mit dem Ölsensorsystem 150 enthalten kann. Die Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung kann konfiguriert sein, um in nicht invasiver Weise einen Zustand oder mehrere Zustände des Windkraftanlagenschmieröls zu überwachen. In einigen Fällen kann die Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung (und insbesondere das Ölsensorsystem 150) einen oder mehrere Parameter des Windkraftanlagenschmieröls überwachen, zu denen einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, gehören: eine Partikelzahl nach der internationalen Organisation für Normung (ISO), eine Eisenmaterialpartikelzahl, ein Wassergehalt und/oder ein chemischer Zerfall.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung diese Parameter kontinuierlich überwachen und diese Parameter mit zulässigen Schwellen (z.B. Werten oder Bereichen) vergleichen um festzustellen, ob das Windkraftanlagenschmieröl eine gewünschte Qualität aufweist. Die Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung kann eine Schnittstelle, z.B. eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS), enthalten, um eine oder mehrere Warnungen zu liefern, wenn der (die) bestimmte(n) Parameter des Windkraftanlagenschmieröls um eine inakzeptable Schwelle/einen inakzeptablen Bereich abweichen, sich einer inakzeptablen Schwelle/einem inakzeptablen Bereich annähern und/oder zu einer inakzeptablen Schwelle/einem inakzeptablen Bereich hin tendieren.
In einigen Fällen kann die Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung an der Windkraftanlage 118 montiert oder in sonstiger Weise mit dieser verbunden sein. In anderen Fällen ist die Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung in der Nähe der Windkraftanlage 118 angeordnet, um eine Echtzeitüberwachung des Zustands des Windkraftanlagenschmieröls zu ermöglichen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung mit dem bestehenden Schmierölvorratsbehälter in der Windkraftanlage strömungsmäßig verbunden sein. In einigen bestimmten Ausführungsformen ist die Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung mit dem Rücklaufleitungsablassabschnitt des Windkraftanlagenölvorratsbehälters strömungsmäßig verbunden. In einigen Fällen enthält die Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung eine Ölversorgungsleitung zur Entnahme von Öl aus dem Vorratsbehälter und eine Ablassleitung zur Ableitung getesteten Öls zurück zu dem Vorratsbehälter. Die Vorrichtung kann ferner eine Halterung zur Montage auf dem Vorratsbehälter oder einem nahegelegenen Abschnitt der Maschine enthalten.
5 und 6 zeigen eine schematische Vorderansicht bzw. perspektivische Teilansicht einer Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung (Vorrichtung) 500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung. Es wird verstanden, dass die Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung 500 ein Teil eines Ölsensorsystems 150 (4) sein kann. D.h., das Ölsensorsystem 150 kann eine Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung 150 enthalten, die unter Bezugnahme auf die 5 und 6 gezeigt und beschrieben ist. 5 zeigt die Vorrichtung 500, wie sie einen Gehäuseteil 502 mit einem Gehäuse 504 über einer Grundplatte 506 und einem Rückwandträger 508 (6) enthält. 5 veranschaulicht ferner eine Halterung 510, die mit dem Gehäuseteil 502 verbunden ist. 6 zeigt die Vorrichtung 500 in perspektivischer Ansicht ohne das Gehäuse 504 und veranschaulicht eine Öleinlassleitung 512, eine Ölpumpe 514, eine innere Leitung 516, eine Ölanalyseeinrichtung 518 und eine Ablassleitung 520. Vielfältige Komponenten, die in Bezug auf die Vorrichtung 500 beschrieben sind, können aus herkömmlichen Materialien erzeugt sein, die in der Technik bekannt sind, z.B. aus Metallen, wie beispielsweise Stahl, Kupfer, Aluminium, Legierungen, Verbundstoffen, etc.
Unter Bezugnahme auf sowohl 5 als auch 6 kann die Windkraftanlagenschmierölüberwachungsvorrichtung (Vorrichtung) 500 in einigen bestimmten Ausführungsformen enthalten:
Ein Gehäuseteil 502, das eine Grundplatte 506 und einen Rückwandträger 508 enthält, die aus einem Metallblech oder einem anderen geeigneten Verbundwerkstoff ausgebildet sein können. Das Gehäuseteil 502 kann ferner ein Gehäuse 504 enthalten, das mit der Grundplatte 506 und dem Rückwandträger 508 verbunden ist, wie in 5 veranschaulicht. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Gehäuse eine Schnittstelle 526, z.B. eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle (MMS), enthalten, die eine Anzeige 528 (z.B. einen berührungsempfindlichen Bildschirm, eine digitale oder sonstige Anzeige) enthalten kann. In einigen Fällen kann die Schnittstelle 526 eine oder mehrere Warnanzeige(n) 530 enthalten, die eine oder mehrere Leuchten (z.B. LEDs), akustische Anzeigeeinrichtungen und/oder tastbare Anzeigeeinrichtungen zur Anzeige, dass ein Zustand des getesteten Öls sich einem unerwünschten Niveau (z.B. Bereich) nähert, angenähert hat oder annähern könnte, enthalten kann bzw. können.
Das Gehäuseteil 502 kann ferner eine Öleinlassleitung 512 enthalten, die mit der Grundplatte 506 verbunden ist und sich durch die Grundplatte 506 erstreckt. Die Öleinlassleitung 512 kann mit dem Ölvorratsbehälter der Windkraftanlage (Vorratsbehälter) 540 strömungsmäßig verbunden sein und ist konfiguriert, um Öl aus dem Vorratsbehälter 540 zu entnehmen. Ferner ist (in 6) veranschaulicht, dass das Gehäuseteil 502 eine Ölpumpe 514 enthalten kann, die im Wesentlichen im Inneren des Gehäuses 504 enthalten und mit der Öleinlassleitung 512 strömungsmäßig verbunden ist. Die Pumpe 514 kann einen Pumpendruck zum Ansaugen des Öls aus dem Vorratsbehälter 540 durch die Öleinlassleitung 512 hindurch (und oberhalb der Grundplatte 506) bereitstellen. Das Gehäuseteil 502 kann ferner eine innere Leitung 516 enthalten, die mit der Ölpumpe 514 (an einem Auslass der Pumpe 514) und der Einlassleitung 512 strömungsmäßig verbunden ist. Die innere Leitung 516 ist konfiguriert, um eingesaugtes Öl von der Pumpe 514 aufzunehmen. Das Gehäuseteil 502 kann ferner eine Ölanalyseeinrichtung 518 enthalten, die mit der inneren Leitung 516 strömungsmäßig verbunden ist, wobei die Ölanalyseeinrichtung 518 eine charakteristische Eigenschaft des eingesaugten Windkraftanlagenschmieröls (z.B. eine Partikelzahl/ISO-Niveau, eine Eisenpartikelzahl, einen Wassergehalt, eine Temperatur und/oder eine Dielektrizitätskonstante) misst. Ferner ist veranschaulicht, dass das Gehäuseteil 502 eine Ablassleitung 520 enthalten kann, die mit der Ölanalyseeinrichtung 518 strömungsmäßig verbunden ist, sich durch die Grundplatte 506 hindurch erstreckt und mit dem Vorratsbehälter 540 strömungsmäßig verbunden ist. Die Ablassleitung 520 ermöglicht ein Ableiten getesteten Öls zurück zu dem Vorratsbehälter 540.
Die Vorrichtung 500 kann ferner eine Halterung 570 enthalten, die mit dem Gehäuseteil 502 verbunden ist. Die Halterung 510 kann gestaltet (bemessen und/oder geformt) sein, um mit dem Ölvorratsbehälter 540 der Windkraftanlage 118 (4) verbunden zu sein.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Grundplatte 506 konfiguriert, um vertikal nach unten zu weisen, z.B. senkrecht zu der vertikalen Achse (y) zu verlaufen. Dies kann der Ablassleitung 560 ermöglichen, Gravitationskräfte zu nutzen, um das getestete Schmieröl zu dem Vorratsbehälter 540 zurück abzuleiten. In diesen Fällen liegt die Grundplatte 506 über dem Vorratsbehälter 540.
In einigen bestimmten Ausführungsformen enthält die Halterung 510 ein L-förmiges Element 572, das ein sich vertikal erstreckendes Rückenteil 574, das mit dem Gehäuseteil 502 verbunden ist, und eine sich horizontal erstreckende Basis 576 enthält. Die sich horizontal erstreckende Basis 576 kann an dem Ölvorratsbehälter 540 der Windkraftanlage 118 (4) montierbar sein.
Es wird verstanden, dass die Vorrichtung 500 durch eine Energieeinheit, z.B. eine Batterieenergieeinheit, und/oder eine direkte Wechselstrom(AC)-Verbindung mit einer oder mehreren Energiequellen der Windkraftanlage 118 mit Energie versorgt sein kann.
Während eines Betriebs ist die Vorrichtung 500 eingerichtet, um Vorratsöl aus dem Ölvorratsbehälter 540 über die Einlassleitung 512 zu entnehmen (wobei die Pumpe 514 den Druck liefert, um das Vorratsöl vertikal nach oben anzusaugen), dieses entnommene Öl durch die innere Leitung 516 zu pumpen und das Öl zu der Analyseeinrichtung 518 zum Testen zu liefern, bevor das Öl über die Ablassleitung 520 zu dem Vorratsbehälter 514 zurück ausgegeben wird. In verschiedenen Ausführungsformen entleert die Ablassleitung 520 zu einem anderen Abschnitt 580 des Vorratsbehälters 540 als dem Abschnitt 582, der mit der Einlassleitung 512 gekoppelt ist. In einigen Fällen weist der Vorratsbehälter 540 einen im Wesentlichen kontinuierlichen Strömungsweg auf, der von der Entnahmestelle 582 zu der Ablassstelle 580 hin verläuft, was bedeutet, dass neues Öl kontinuierlich aus der Windkraftanlage 118 in den Vorratsbehälter 540 eintritt, den Vorratsbehälter 540 durchströmt (und von der Vorrichtung 500 getestet wird) und in die Maschine wieder eintritt.
In verschiedenen Ausführungsformen können Komponenten, die als miteinander „verbunden“ beschrieben sind, entlang einer oder mehrerer Verbindungsstellen zusammengefügt sein. In einigen Ausführungsformen können diese Verbindungsstellen Verbindungen zwischen verschiedenen Komponenten umfassen, und in anderen Fällen können diese Verbindungsstellen eine fest und/oder integral ausgebildete Zwischenverbindung umfassen. Das heißt, in einigen Fällen können Komponenten, die miteinander „verbunden“ sind, gleichzeitig erzeugt sein, um ein einziges durchgehendes Element zu bilden. Jedoch können diese verbundenen Komponenten in anderen Ausführungsformen als gesonderte Elemente erzeugt und mittels bekannter Prozesse (z.B. durch Befestigung, Ultraschallschweißen, Verklebung) zusammengefügt sein.
Wenn ein Element oder eine Schicht derart bezeichnet wird, dass es bzw. sie sich „auf“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindet, mit einem anderen Element oder einer anderen Schicht „in Eingriff steht“, „verbunden ist“ oder „gekoppelt ist“, kann es bzw. sie auf dem anderen Element oder der anderen Schicht unmittelbar liegen, mit dem anderen Element oder der anderen Schicht unmittelbar in Eingriff stehen, verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Im Unterschied hierzu können, wenn ein Element derart bezeichnet wird, dass es sich „unmittelbar auf“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindet, mit einem anderen Element oder einer anderen Schicht „unmittelbar in Eingriff steht“, „unmittelbar verbunden ist“ oder „unmittelbar gekoppelt ist“, keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten in gleicher Weise interpretiert werden (z.B. „zwischen“ im Vergleich zu „unmittelbar zwischen“, „neben“ im Vergleich zu „unmittelbar neben“, etc.). In dem hierin verwendeten Sinne umfasst der Ausdruck „und/oder“ beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen gelisteten Elemente.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll für die Offenbarung nicht beschränkend sein. In dem hierin verwendeten Sinne sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“ und „das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern aus dem Kontext nicht klar das Gegenteil hervorgeht. Es wird ferner verstanden, dass die Ausdrücke „aufweist“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Gegenwart der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch die Gegenwart oder Aufnahme eines/einer oder mehrerer weiterer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder deren Gruppen nicht ausschließen.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um jeden Fachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu die Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Umfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung enthalten ein System 102, das aufweist: wenigstens eine Rechenvorrichtung 24, die dazu eingerichtet ist, ein Schmieröl aus einer Windkraftanlage 118 zu überwachen, indem sie Aktionen ausführt, zu denen gehören: Bestimmung einer anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl aus der Windkraftanlage 118; Bestimmung einer temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl auf der Basis einer Temperaturmessung des Schmieröls; Berechnung eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Basis einer Verunreinigungsstichprobe des Schmieröls; Bestimmung einer aktualisierten idealen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer und der temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer; und Bestimmung einer tatsächlichen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
Bezugszeichenliste

24: Rechenvorrichtung
60: Öltemperaturdaten
80: Ölverunreinigungsdaten
90: Ölfrequenzdaten
101: Umgebung
102: Computersystem
104: Verarbeitungskomponente
106: Speicherkomponente
108: Eingabe/Ausgabe(E/A)-Komponente
110: Kommunikationsweg
112: Systembenutzer
114: Überwachungssystem
118: Windkraftanlage
124: Rechenvorrichtung
132: Module
150: Ölsensorsystem
500: Schmierölüberwachungsvorrichtung
502: Gehäuseteil
504: Gehäuse
506: Grundplatte
508: Rückwandträger
510: Halterung
512: Öleinlassleitung
514: Ölpumpe
516: Innere Leitung
518: Ölanalyseeinrichtung
520: Ablassleitung
526: Schnittstelle
528: Anzeige
530: Warnanzeige(n)
540: Maschinenölvorratsbehälter (Vorratsbehälter)
570: Halterung
572: L-förmiges Element
574: Rückenteil
576: Basis
580: Abschnitt
582: Abschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 4 [0043]
ISO 6 [0043]
ISO 14 [0043]

Claims

System (102), das aufweist: wenigstens eine Rechenvorrichtung (24), die eingerichtet ist, um ein Schmieröl aus einer Windkraftanlage (118) durch Durchführung von Aktionen zu analysieren, zu denen gehören: Bestimmung einer anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl aus der Windkraftanlage (118); Bestimmung einer temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl auf der Basis einer Temperaturmessung des Schmieröls; Berechnung eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Basis einer Verunreinigungsstichprobe des Schmieröls; Bestimmung einer aktualisierten idealen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer und der temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer; und Bestimmung einer tatsächlichen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
System nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Rechenvorrichtung (24) ferner dazu eingerichtet ist, den Lebensdauerverlustfaktor wie folgt zu bestimmen: Lebensdauerverlustfaktor = [anfängliche ideale verbleibende Lebensdauer : temperaturbasierte verbleibende Lebensdauer] × Verunreinigungsfaktor.
System (102) nach Anspruch 2, wobei die wenigstens eine Rechenvorrichtung (24) ferner dazu eingerichtet ist, eine verstrichene Zeitdauer zwischen Stichprobeentnahmen des Schmieröls auf der Basis einer Stichprobenfrequenz des Schmieröls zu bestimmen.
System (102) nach Anspruch 3, wobei die Bestimmung der tatsächlichen verbleibenden Lebensdauer eine Bestimmung eines tatsächlichen Lebensdauerverlustes wie folgt enthält: tatsächlicher Lebensdauerverlust = Lebensdauerverlustfaktor × Stichprobefrequenz des Schmieröls, wobei die Bestimmung der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl vorzugsweise eine Berechnung der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer wie folgt enthält: aktualisierte ideale verbleibende Lebensdauer = anfängliche ideale verbleibende Lebensdauer – tatsächlicher Lebensdauerverlust.
System (102) nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bestimmung der tatsächlichen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl eine Berechnung der tatsächlichen verbleibenden Lebensdauer wie folgt enthält: tatsächliche verbleibende Lebensdauer = aktualisierte ideale verbleibende Lebensdauer/Lebensdauerverlustfaktor.
System (102) nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, das ferner ein Ölsensorsystem (150) aufweist, das mit der wenigstens einen Rechenvorrichtung (24) verbunden ist, wobei das Ölsensorsystem (150) für eine Stichprobenentnahme des Schmieröls bestimmt ist, wobei die temperaturbasierte verbleibende Lebensdauer für das Schmieröl auf der Basis einer Arrhenius-Reaktionsgeschwindigkeit des Schmieröls berechnet wird; und/oder wobei der Verunreinigungsfaktor auf der Basis einer Messung von wenigstens einer der folgenden Eigenschaften des Schmieröls berechnet wird: Eisenpartikelzahl, Wassergehalt, Dielektrizitätskonstante oder Partikelzahl gemäß einem Niveau der internationalen Organisation für Normung (ISO).
System (102) nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei der Verunreinigungsfaktor auf der Basis einer gemittelten ISO(internationalen Organisation für Normung)-Niveau-Partikelzahl berechnet wird, die durch Mittelung mehrerer der ISO-Niveau-Partikelzahlen für das Schmieröl berechnet wird.
Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode aufweist, der, wenn er durch eine Rechenvorrichtung (24) ausgeführt wird, die wenigstens eine Rechenvorrichtung (24) veranlasst, ein Schmieröl aus einer Windkraftanlage (118) durch Durchführung von Aktionen zu überwachen, zu denen gehören: Bestimmung einer anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl aus der Windkraftanlage (118); Bestimmung einer temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl auf der Basis einer Temperaturmessung des Schmieröls; Berechnung eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Basis einer Verunreinigungsstichprobe des Schmieröls; Bestimmung einer aktualisierten idealen Lebensdauer, die für das Schmieröl verbleibt, auf der Basis des Verunreinigungsfaktors, der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer und der temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer; und Bestimmung einer tatsächlichen für das Schmieröl verbleibenden Lebensdauer auf der Basis der aktualisierten idealen verbleibenden Lebensdauer und eines Lebensdauerverlustfaktors.
System (102), das aufweist: wenigstens eine Rechenvorrichtung (24), die eingerichtet ist, um ein Schmieröl aus einer Windkraftanlage (118) durch Durchführung von Aktionen zu analysieren, zu denen gehören: Vorhersage einer anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl aus der Windkraftanlage (118); Bestimmung einer temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer des Schmieröls auf der Basis einer gemessenen Temperatur des Schmieröls; Bestimmung eines Verunreinigungsfaktors des Schmieröls auf der Basis eines gemessenen Verunreinigungsgrads des Schmieröls; Bestimmung eines Lebensdauerverlustfaktors des Schmieröls auf der Basis der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer, der temperaturbasierten verbleibenden Lebensdauer und des Verunreinigungsfaktors; Bestimmung einer Lebensdauerverlustmenge von dem Schmieröl auf der Basis des Lebensdauerverlustfaktors und einer Stichprobenfrequenz des Schmieröls; Berechnung einer verfeinerten idealen verbleibenden Lebensdauer für das Schmieröl auf der Basis der Lebensdauerverlustmenge und der anfänglichen idealen verbleibenden Lebensdauer; und Vorhersagen einer tatsächlichen verbleibenden Lebensdauer des Schmieröls auf der Basis der verfeinerten idealen verbleibenden Lebensdauer und des Lebensdauerverlustfaktors.
System nach Anspruch 9, wobei die gemessene Temperatur des Schmieröls an einer gemeinsamen Stelle an der Ölquelle wie der gemessene Verunreinigungsgrad gemessen wird; und/oder wobei die gemessene Temperatur des Schmieröls im Wesentlichen zur selben Zeit wie der gemessene Verunreinigungsgrad gemessen wird.