EP2788753A1 - Method and system for monitoring a gearbox of a wind energy installation and corresponding wind energy installation - Google Patents

Method and system for monitoring a gearbox of a wind energy installation and corresponding wind energy installation

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EP2788753A1
EP2788753A1 EP12795481.6A EP12795481A EP2788753A1 EP 2788753 A1 EP2788753 A1 EP 2788753A1 EP 12795481 A EP12795481 A EP 12795481A EP 2788753 A1 EP2788753 A1 EP 2788753A1
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EP
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transmission
transmission fluid
gear
gearbox
fluid circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12795481.6A
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Jörn Jacobsen
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Kenersys GmbH
Original Assignee
Kenersys GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention is based on a method for monitoring a transmission of a wind turbine having this transmission and at least one transmission fluid circuit.
  • at least one particle parameter of particles contained in the transmission fluid in particular the number and / or the size and / or the nature of these particles, by measuring at least one gear position in the transmission and / or by fluid removal at least one gear position in the transmission and subsequent measurement of the particles contained in the transmission fluid in a path of the transmission fluid circuit determined.
  • the invention is further based on a corresponding computer program product, a corresponding monitoring system for monitoring a wind turbine having a transmission and a transmission fluid circuit and a corresponding wind energy plant.
  • Such a method is known as a method for monitoring transmission wear and for detecting signs of wear within the transmission of a wind energy plant (WEA). Furthermore, messages and / or countermeasures can also be automatically generated and initiated by means of such a monitoring method.
  • WEA wind energy plant
  • DE 10 2008 048 956 A1 describes a method for monitoring a transmission of a wind energy plant with a transmission fluid circuit, in which the number and / or the size and / or the type of particles contained in the transmission fluid is determined by measurement. When at least one, in particular first, limit value is exceeded by a measured value, a status message is generated and / or an operating parameter of the wind energy plant is changed. It is an object of the invention to provide a monitoring method and a monitoring system which allow more accurate monitoring.
  • At least one operating parameter is determined by means of which a current operating state of the wind turbine and / or the transmission is determined at the time of the at least one measurement and wherein an evaluation of the at least one measurement of the operating state determined in this way he follows.
  • the gearbox is usually interposed between the rotor and the generator in a wind turbine.
  • the transmission fluid is a transmission lubricant and / or transmission coolant, in particular a transmission oil.
  • At least some of the interesting operating parameters for the monitoring process such as Example, the speed n of the rotor and / or the output power P of the generator of the wind turbine, are anyway already determined in wind turbines in connection with the control of the system.
  • the particle detector in a preferred embodiment of the invention has at least one of the other functions: collecting particles (for example by generating magnetic fields) and / or evaluating the particle geometry (with respect to wear, pitting , Etc.).
  • a plurality of measurements of particles contained in the transmission fluid of different gear positions are carried out, the measurements being weighted in the evaluation.
  • this weighting is selected as a function of the current operating state.
  • this weighting also includes those weightings in which, for example, the results determined in one of the possible operating states remain unconsidered on at least one gearbox position. The corresponding weighting factor would therefore be zero. It is advantageously provided that a location of wear causing the particles in the transmission is localized by evaluating the multiplicity of measurements, or a plurality of wear points in the transmission causing the particles are localized by evaluating the multiplicity of measurements.
  • the flow form (laminar flow or turbulent flow) of the transmission fluid during operation in at least one first of the gear positions by means of at least one fluidic structure specifically deviating from the flow shape of the flow of the transmission fluid during operation in at least a second of the gear positions is held.
  • the structure is, for example, a baffle or the like.
  • existing flows are used selectively and / or flows are selectively influenced or generated.
  • Laminar flows are directed, for example, through baffles, to the appropriate gear position.
  • the laminar flows are prevented by guide plates from coming off, so that the gear position is reached.
  • Dead zones that arise due to detached laminar and turbulent flows are used as a gear position.
  • the separation of the flow or the formation of dead zones is generated, for example, targeted by baffles.
  • baffles By any shaped baffles can regulate the flow rates.
  • flow rates can be selectively changed by the transmission fluid circuit. The targeted use and / or influencing of the flow leads to accumulation points of particles in the transmission.
  • the different flow type and flow velocity collecting structures such as, for example, depressions in the gear housing or collecting plates are fastened in order to accumulate particles.
  • collecting structures such as, for example, depressions in the gear housing or collecting plates are fastened in order to accumulate particles.
  • the flow velocity of the transmission fluid in operation in at least one of the gear positions is higher than in at least one other of the gear positions, as in the other gear position.
  • the flow rates can be regulated.
  • flow velocities can be selectively changed by the transmission fluid circuit.
  • At least one of the gear positions is formed in a collecting structure formed in the gearbox for collecting particles contained in the geared fluid.
  • collecting structures such as, for example, depressions in the housing or collecting trays, are fastened in order to accumulate particles.
  • the at least one of the operating parameters is selected from the group of the following operating parameters:
  • a plurality of operating parameters are determined, by means of which the current operating state of the wind energy plant and / or the current operating state of the transmission is determined at the time of the measurement or the measurements.
  • the transmission fluid circuit has a particle filter and an evaluation of the measurements also takes place as a function of a current loading state of the particle filter.
  • the at least one measurement takes place in the transmission fluid circuit upstream of the particulate filter.
  • the at least one measurement takes place within a transmission housing.
  • a message is output and / or the speed is reduced or increased and / or a flow course of the transmission fluid in the transmission fluid circuit is controlled and / or regulated.
  • the message is for example a warning to the operator of the wind turbine or a control room, from which the operation of the wind turbine is monitored.
  • operating parameters such as the generator torque and the generator speed may be changed or a braking procedure initiated by changing a rotor blade pitch (a "turn out of the wind" rotor blades of a wind turbine) and / or a mechanical brake and / or regulation of the flow path of the transmission fluid in the transmission fluid circuit is, for example, a connection or disconnection of bypass flow paths, etc.
  • the invention further relates to a computer program product, which is designed to carry out an above-mentioned method for monitoring a transmission of a wind turbine having this transmission and a transmission fluid circuit.
  • the monitoring system according to the invention for monitoring a transmission of a wind turbine having this transmission and at least one transmission fluid circuit has at least one particle detector, at least one device for determining an operating parameter and an evaluation and / or control and / or regulating device.
  • the evaluation, control and / or regulating device preferably comprises a data processing device and is designed to carry out a monitoring method mentioned above by means of this data processing device.
  • the data processing device is in particular configured to carry out the method by means of the computer program product.
  • the particle detector is a detector for determining at least one particle parameter, in particular the number and / or the size and / or the type of particles contained in the transmission fluid, by measurement. In particular, several measuring positions are provided.
  • the at least one particle detector is arranged in an assigned measuring position within the transmission fluid circuit.
  • a particle detector is provided at the measuring position or each of the measuring positions.
  • at least one connectable path of the transmission fluid circuit connects at least one of the transmission positions with the at least one particle detector, wherein a valve in this path for connecting and disconnecting this path from the evaluation, control and / or or control device can be controlled via a signaling connection.
  • the evaluation, control and / or regulating device is used to control (open / close) control commands to the valve.
  • the at least one transmission position is formed in a collecting structure formed in the transmission fluid circuit for accumulating particles contained in the transmission fluid.
  • the invention relates to a wind energy plant with a transmission fluid circuit having a gearbox and an aforementioned monitoring system.
  • FIG. 1 shows a wind turbine with transmission, transmission fluid circuit and a monitoring system for monitoring the transmission according to a first preferred embodiment of the invention
  • a drive train 10 of a wind turbine (WEA) 12 is shown schematically.
  • the drive train comprises a rotor 14 with rotor shaft 16, a transmission device 18 with a gear 20 and a gear fluid circuit 22, and a generator 24 with Generator shaft 26.
  • the rotor shaft 16 is connected via the gear 20 to the generator shaft 26 of the downstream generator 24.
  • the transmission fluid in the circuit 22 is a transmission oil for lubricating and cooling the moving parts in the transmission 20.
  • the transmission fluid circuit 22 has a line system 28 for the transmission fluid designed as transmission oil, a fluid pump 30 designed as an oil pump and a particle filter 32.
  • a liquid reservoir or (oil) pan are not shown, but may be present. In the example shown in FIG.
  • a particle detector (particle counter) 34 is arranged between the liquid pump 30 and the particle filter 32 in which wear particles are filtered out of the circuit 20 from the transmission 20, in which particles in the transmission fluid circuit 22 are counted before they be filtered out of the transmission fluid circuit 22 by means of the particulate filter 32.
  • the transmission 20 itself forms part of the transmission circuit 22, the transmission fluid being removed from the transmission 20 at at least one transmission position 36 and being transferred to the remainder of the transmission circuit.
  • the particle detector 34 disposed in the remainder of the transmission circuit 22 may be the only particle detector or one among many particle detectors 34 that determines the number and / or size and / or nature of the particles at a single or different gear positions in the transmission 20. determine. Details can be found in particular Figures 2 and 3.
  • the term "gear position" here does not necessarily refer to the place where the actual measurement takes place (ie the measuring location), but to the position within the transmission 20, from which a fluid sample is taken, in the means of the particle detector 34, the particle data
  • the gear position 36 may coincide with the measuring location, but the gear position 36 may also be a removal location, from which the transmission fluid sample is transported to the measuring location within the remainder of the gear train 22.
  • the particle detector 34 is in particular an inductive particle counter. By means of this inductive particle counter, the number and / or the size and / or the type of metallic or magnetizable particles are determined by inductive measurement. Alternatively, an optical particle detector or a combination of one or more optical and inductive particle detectors can also be provided.
  • the measurement data of the particle detector 34 which may be either a digital or an analog signal, are transmitted via a data line 38 shown in dashed lines to an evaluation device 40.
  • Operating characteristics (speed n, generator output power P, transmission fluid temperature T, etc.) of the wind turbine 12 and / or the transmission 20 are determined by means of corresponding devices, such as measuring devices (shown in FIG. 3), by means of which a current operating state of the wind turbine 12 and / or the transmission 20 at the time of measurement of the particle detector 34 can be determined.
  • the data of the operating parameters n, P, T are also transmitted to the evaluation device 40 as a digital or analog signal via a data line 42 shown in dashed lines. From these operating parameters or a part of these operating parameters, the evaluation device 40 determines a current operating state of the wind turbine 12 and / or the gear 20 at the respective time of measurement of the measured data of the particle sensor 34. A subsequent evaluation of the measured data also takes place as a function of the operating state thus determined in the evaluation device 40.
  • Operating states could be, for example, "out of service", partial load operation (low wind operation) and full load operation.
  • a loading state of the particulate filter 32 is also determined.
  • the corresponding data of this loading state like the data of the operating parameters, is transmitted to the evaluation device 40 via a data line 44.
  • the evaluation device 40 the cumulative number of particles, the number of particles per unit time or their change, the size of the particles, the size distribution Analysis of the particle size, the change in the size distribution of the particles, the types of particles, the distribution of particle types and / or their temporal change evaluated and analyzed for the presence of transmission damage or to the general gear state of the transmission 20 down.
  • the measured value or the measured values are compared with limit values stored in the evaluation device 40. These limits are dependent on the current operating state of the transmission 20 and / or the entire wind turbine 12. Optionally, the limit is also dependent on the data of the load state of the particulate filter 32.
  • the evaluation device 40 in particular has a data memory in which the limits in dependence the operating conditions and, if appropriate, the loading state of the particulate filter 32 are stored.
  • the evaluation device 40 sends a status message to a display device 48 or another output device via a further data line 46 shown in dashed lines.
  • the status message may include a message about the current transmission state, an alarm message, a message about a change in at least one operating parameter of the wind turbine 12 and / or a notification that a maintenance measure is being set.
  • the display device 48 is arranged, for example, in a remote monitoring center for a wind farm with multiple wind turbines 12.
  • the display device 48 can also be a computer monitor, which is signal-connected to the evaluation device 40 at the location of the evaluation device 40, wherein the evaluation device 40 is embodied, for example, as a computer.
  • the evaluation device 40 may be arranged, for example, in a nacelle of the wind power plant 12 or in the remote monitoring center. It can also be provided both in the nacelle of a wind turbine 12 and in a remote monitoring center, a display device 48. Via a data line 50 shown in dashed lines, the evaluation device 40 controls a control device 52 which, depending on the type of signal, can change various operating parameters n, P, T.
  • the control device 52 changes the generator torque T via a control signal line 54 on the generator 24.
  • the generator torque can be set to zero in extreme cases.
  • the load on the transmission 20 can also be reduced via the rotor blade pitch angle .alpha.
  • the Rotorblatteinstellwinkel ⁇ can be changed so far that in the flag position of the rotor 14 is no longer rotating and the wind turbine 12 is set still.
  • gear positions 36, 36 ', 36 “, 36”' are provided in the gearbox 20 than shown in FIG.
  • These gear positions 36, 36 ', 36 “, 36”' or at least some of these gear positions 36, 36 ', 36 “, 36”' are / is arranged distributed over the actual gear 20 extending part of the transmission fluid circuit 22.
  • At least one gear position 36 is located in the main flow of the gear fluid circuit 22.
  • In the secondary flow can be z. B. significantly reduce the flow velocity of the particles relative to the main stream, creating a more accurate analysis of the particles, eg. B. regarding the particle size or the composition can be performed.
  • the transmission 20 has three gear stages 58, 60, 62 connected in series.
  • the first two gear stages 58, 60 are formed as planetary gear stages. They each have a ring gear 64, a sun gear 66, with the sun gear 66 meshing tarpaulin. tennd 68 and a planet carrier 70 carrying the planet gears.
  • the rotor shaft 16 is connected to the input of the transmission 20 with the planet carrier 64 of the first gear stage 58.
  • the sun gear 66 of the first gear stage 58 is connected to the planet carrier 64 of the second gear stage 60 and the sun gear 66 of the second gear stage 60 is connected to a first gear 72 of the third gear stage 62.
  • This first gear 72 meshes with a second gear 74 of the third gear stage 62, which in turn is rotatably connected to the generator shaft 26.
  • the diameter of the first gear 72 is greater than that of the second gear 74 of the third gear stage 62.
  • All three gear stages 58, 60, 62 are housed in a gear housing 76.
  • the first gear stage 58 is a (relatively) slow-moving stage and the other stages 60, 62 (ie in particular the third stage 62) fast-moving stages.
  • the transmission housing 76 is flushed by the transmission fluid circuit 22 by transmission fluid. Via a drain 78 of the transmission 20, a main flow of the transmission fluid is transferred to the rest of the transmission fluid circuit 22.
  • the measuring point or the corresponding particle detector 34 is located in the remainder of the gear fluid circuit 22 outside the gear housing 76.
  • a further gear position 36 ' is for example located near the outlet 78 in a collecting structure 80 for collecting fluid contained in the geared fluid Particles, so in the side stream. This arranged in the transmission 20 collecting structure 80 is formed, for example, basin-like.
  • Other gear positions 36 ", 36"' are in the immediate vicinity of slow moving gear parts (gear position 36 ") and / or of faster moving gear parts (gear position 36 "') and / or in the vicinity of known and / or critical wear regions.
  • FIG. 3 shows the transmission 20 of FIG. 2 together with a partial region of the transmission fluid circuit 22 and the evaluation device 40 of a monitoring system for monitoring the transmission 20.
  • the particle filter 32 is attached directly to the transmission 20 as an attachment, but arranged in the transmission fluid circuit 22.
  • the line system 28 of the transmission fluid circuit 22 further comprises bypass lines 84 in addition to a main line 82.
  • the main line 82 connects the (main) drain 78 with a valve 86 (valves or components for controlling a transmission fluid circuit), the bypass lines 84 connect the other gear positions with this valve 86.
  • this valve 86 the individual bypass lines can be switched on, in particular be switched on separately.
  • the particle sensor 34 arranged downstream of the valve 86 in the transmission fluid circuit 22 can thus measure and transmit the individual particle data to the evaluation device 40, which uses the measured data to determine the number of particles per unit volume of the transmission fluid and / or the size and / or type of transmission Particles determined for the individual gear positions.
  • the monitoring system comprises at least one operating parameter determining device 88.
  • the data of at least one operating parameter n, P, T are determined and transmitted to the evaluating device via the data line 42.
  • the evaluation device 40 has a data processing device (not shown) by means of which the evaluation device 40 determines a current operating state of the wind energy plant 12 as a whole and / or of the transmission 20 at the time of the at least one measurement. The determination can also be a rough estimate.
  • the valve 86 can be controlled by the evaluation device via a further control signal line 90. An evaluation of the at least one measurement takes place as a function of the thus determined operating state of the wind turbine 12 and / or the transmission 20. The measurements are weighted in the evaluation, this weight is selected or changed depending on the currently determined operating condition.
  • a message is output via one of the further data lines 46 and the display device 48 or another output device and / or the control device 52 is actuated via one of the further data lines 50 which, depending on the type of signal, have different operating parameters ⁇ , M of the wind turbine changed.
  • messages and / or countermeasures can be automatically generated by means of such a monitoring method, more precisely by means of the evaluation of the at least one measurement as a function of the operating state determined in this way, and these countermeasures preferably also be introduced automatically.

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Abstract

The invention relates to a method for monitoring a gearbox (20) of a wind energy installation (12) comprising said gearbox (20) and at least one gearbox fluid circuit (22), in which method at least one particle characteristic variable of particles contained in the gearbox fluid, in particular the quantity and/or the size and/or the type of these particles, is determined by measurement on at least one gearbox position (36, 36', 36'', 36''') in the gearbox (20) and/or by fluid sampling on at least one such gearbox position (36, 36', 36'', 36'''), and a subsequent measurement of the particle characteristic variable of the particles contained in the gearbox fluid is determined in a path of the gearbox fluid circuit (22). Furthermore, at least one operating characteristic variable (n, P, T) is determined, by means of which a current operating state of the wind energy installation (12) and/or of the gearbox (20) at the moment of the at least one measurement is determined, the at least one measurement being evaluated according to the operating state thus determined. The invention further relates to a corresponding computer program product, a corresponding monitoring system for monitoring a gearbox (20) of a wind energy installation (12) and a corresponding wind energy installation (12).

Description

VERFAHREN UND SYSTEM ZUR ÜBERWACHUNG EINES GETRIEBES EINER WINDENERGIEANLAGE UND ENTSPRECHENDE WINDENERGIEANLAGE  METHOD AND SYSTEM FOR MONITORING A TRANSMISSION OF A WIND ENERGY SYSTEM AND CORRESPONDING WIND ENERGY SYSTEM
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überwachung eines Getriebes einer dieses Getriebe und mindestens einen Getriebeflüssigkeitskreislauf aufweisenden Windenergieanlage. Bei dem Getriebe wird mindestens eine Partikelkenngröße von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln, insbesondere die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Art dieser Partikel, durch Messung an mindestens einer Getriebeposition im Getriebe und/oder durch Flüssigkeitsentnahme an mindestens einer Getriebeposition im Getriebe und anschließender Messung der in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikel in einem Pfad des Getriebeflüssigkeitskreislaufs ermittelt. Die Erfindung geht weiterhin aus von einem entsprechenden Computerprogrammprodukt, einem entsprechenden Überwachungssystem zum Überwachen einer ein Getriebe und einen Getriebeflüssigkeitskreislauf aufweisenden Windenergieanlage und einer entsprechenden Windenergieanlage. The invention is based on a method for monitoring a transmission of a wind turbine having this transmission and at least one transmission fluid circuit. In the transmission, at least one particle parameter of particles contained in the transmission fluid, in particular the number and / or the size and / or the nature of these particles, by measuring at least one gear position in the transmission and / or by fluid removal at least one gear position in the transmission and subsequent measurement of the particles contained in the transmission fluid in a path of the transmission fluid circuit determined. The invention is further based on a corresponding computer program product, a corresponding monitoring system for monitoring a wind turbine having a transmission and a transmission fluid circuit and a corresponding wind energy plant.
Ein derartiges Verfahren ist als Verfahren zur Überwachung des Getriebeverschleißes und zum Erkennen von Abnutzungserscheinungen innerhalb des Getriebes einer Windenergieanlage (WEA) bekannt. Weiterhin können mittels eines solchen Überwachungsverfahrens auch Meldungen und/oder Gegenmaßnahmen automatisch generiert und eingeleitet werden. Such a method is known as a method for monitoring transmission wear and for detecting signs of wear within the transmission of a wind energy plant (WEA). Furthermore, messages and / or countermeasures can also be automatically generated and initiated by means of such a monitoring method.
In vielen Windenergieanlagen wird die Rotation des Rotors über ein Getriebe an einen Generator weitergeleitet. Dabei wirken auf das Getriebe der Windenergieanlage starke Momente, die zu Verschleiß und Abrieb an beweglichen Bauteilen des Getriebes führen. Vor allem die bei extremen Windböen auf das Getriebe einwirkenden Momente können zu schwerwiegenden Getriebeschäden führen. Für einen einwandfreien und sicheren Betrieb der Windenergieanlage ist es somit notwendig zu überwachen, dass sich das Getriebe in einem ordnungsgemäßen und betriebsbereiten Zustand befindet und der Verschleiß nicht zu Schäden im Getrie- be führt, die sicherheitsrelevant sind oder zu unnötigen Stillstandzeiten der Windenergieanlage führen. In many wind turbines, the rotation of the rotor is transmitted via a transmission to a generator. This act on the transmission of the wind turbine strong moments that lead to wear and abrasion of moving components of the transmission. Especially the Torques acting on the gearbox during extreme gusts of wind can lead to serious gearbox damage. For a flawless and safe operation of the wind turbine, it is thus necessary to monitor that the gear is in a proper and operational condition and the wear does not lead to damage in the gear that are safety-relevant or lead to unnecessary downtime of the wind turbine.
Die DE 10 2008 048 956 AI beschreibt ein Verfahren zum Überwachen eines Getriebes einer Windenergieanlage mit einem Getriebeflüssigkeitskreislauf, bei dem die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Art von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln durch Messung bestimmt wird. Bei Überschreiten wenigstens eines, insbesondere ersten, Grenzwertes durch einen Messwert wird eine Statusmitteilung erzeugt und/oder ein Betriebsparameter der Windenergieanlage verändert. Es ist Aufgabe der Erfindung ein Überwachungsverfahren und ein Überwachungssystem anzugeben, die eine genauere Überwachung erlauben. DE 10 2008 048 956 A1 describes a method for monitoring a transmission of a wind energy plant with a transmission fluid circuit, in which the number and / or the size and / or the type of particles contained in the transmission fluid is determined by measurement. When at least one, in particular first, limit value is exceeded by a measured value, a status message is generated and / or an operating parameter of the wind energy plant is changed. It is an object of the invention to provide a monitoring method and a monitoring system which allow more accurate monitoring.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Bei dem erfindungsgemäßen Überwachungsverfahren ist vorgesehen, dass weiterhin mindestens eine Betriebskenngröße ermittelt wird, mittels derer ein aktueller Betriebszustand der Windenergieanlage und/oder des Getriebes zum Zeitpunkt der mindestens einen Messung bestimmt wird und wobei eine Bewertung der mindestens einen Messung der in Abhängigkeit des so bestimmten Betriebszustands erfolgt. Das Getriebe ist bei einer Windenergieanlage in der Regel zwischen den Rotor und den Generator zwischengeschaltet. Die Getriebeflüssigkeit ist ein Getriebeschmiermittel und/oder Getriebekühlmittel, insbesondere ein Getriebeöl. Zumindest einige der für das Überwachungsverfahren interessante Betriebskenngrößen, wie zum Beispiel die Drehzahl n des Rotors und/oder die abgegebene Leistung P des Generators der Windenergieanlage, werden bei Windenergieanlagen im Zusammenhang mit der Regelung der Anlage sowieso schon ermittelt. Mittels der in die Überwachung eingehenden Betriebskenngrößen kann zumindest grob zwischen unterschiedlichen Betriebszuständen unterschie- den werden. Mit dem Wissen um den aktuellen Betriebszustand beziehungsweise um den aktuellen Betriebspunkt der Windenergieanlage und/oder dessen Getriebes kann aus dem Messergebnis oder den Messergebnissen eine wesentlich exaktere Verschleiß- und Abriebanalyse erfolgen. Neben der Ermittlung von Partikelkenngrößen der in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikel hat der Partikeldetektor in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zumindest eine der weiteren Funktionen: Sammeln von Partikeln (zum Beispiel durch Erzeugung von Magnetfeldern) und/oder Bewerten der Partikelgeometrie ( in Bezug auf Verschleiß, Pitting, etc.). In the monitoring method according to the invention, it is provided that at least one operating parameter is determined by means of which a current operating state of the wind turbine and / or the transmission is determined at the time of the at least one measurement and wherein an evaluation of the at least one measurement of the operating state determined in this way he follows. The gearbox is usually interposed between the rotor and the generator in a wind turbine. The transmission fluid is a transmission lubricant and / or transmission coolant, in particular a transmission oil. At least some of the interesting operating parameters for the monitoring process, such as Example, the speed n of the rotor and / or the output power P of the generator of the wind turbine, are anyway already determined in wind turbines in connection with the control of the system. By means of the operating parameters entering into the monitoring, it is at least possible to roughly differentiate between different operating states. With the knowledge of the current operating state or the current operating point of the wind power plant and / or its transmission can be made of the measurement result or the measurement results a much more accurate wear and abrasion analysis. In addition to the determination of particle characteristics of the particles contained in the gear fluid, the particle detector in a preferred embodiment of the invention has at least one of the other functions: collecting particles (for example by generating magnetic fields) and / or evaluating the particle geometry (with respect to wear, pitting , Etc.).
Die Begriffe aktueller Betrieb, aktueller Betriebszustand, etc. sind im Zusammenhang mit der Erfindung bei einer Windenergieanlage und deren Getriebe mit den sich in der Regel ständig ändernden Betriebsparametern und dem damit verbundenen Betriebspunkt, in dem sich die WEA bzw. deren Getriebe aktuell befindet, verbunden. The terms current operation, current operating state, etc. are in connection with the invention in a wind turbine and its transmission with the usually constantly changing operating parameters and the associated operating point in which the WEA or the transmission is currently connected ,
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Messungen von in der Getriebeflüssigkeit unterschiedlicher Getriebepositionen enthaltenen Partikeln durchgeführt werden, wobei die Messungen gewichtet in die Bewertung eingehen. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass diese Gewichtung in Abhängigkeit von dem aktuellen Be- triebszustand gewählt wird. Diese Gewichtung schließt insbesondere auch solche Gewichtungen ein, bei denen zum Beispiel die in einem der möglichen Betriebszustände ermittelten Ergebnisse an zumindest einer Getriebeposition unberücksichtigt bleiben. Der entsprechende Gewichtungsfaktor wäre also Null. Mit Vorteil ist vorgesehen, dass ein die Partikel verursachender Verschleißort im Getriebe durch Auswertung der Vielzahl von Messungen lokalisiert wird beziehungsweise mehrere die Partikel verursachende Verschleißorte im Getriebe durch Auswertung der Vielzahl von Mes- sungen lokalisiert werden. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that a plurality of measurements of particles contained in the transmission fluid of different gear positions are carried out, the measurements being weighted in the evaluation. In particular, it is provided that this weighting is selected as a function of the current operating state. In particular, this weighting also includes those weightings in which, for example, the results determined in one of the possible operating states remain unconsidered on at least one gearbox position. The corresponding weighting factor would therefore be zero. It is advantageously provided that a location of wear causing the particles in the transmission is localized by evaluating the multiplicity of measurements, or a plurality of wear points in the transmission causing the particles are localized by evaluating the multiplicity of measurements.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strömungsform (laminare Strömung oder turbulente Strömung) der Strömung der Getriebeflüssigkeit im Betrieb in mindestens einer ersten der Getriebepositionen mittels mindestens einer strömungstechnischen Struktur gezielt abweichend von der Strömungsform der Strömung der Getriebeflüssigkeit im Betrieb in mindestens einer zweiten der Getriebepositionen gehalten wird. Die Struktur ist beispielsweise ein Leitblech oder ähnliches. According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the flow form (laminar flow or turbulent flow) of the transmission fluid during operation in at least one first of the gear positions by means of at least one fluidic structure specifically deviating from the flow shape of the flow of the transmission fluid during operation in at least a second of the gear positions is held. The structure is, for example, a baffle or the like.
Insbesondere ist vorgesehen, dass vorhandene Strömungen gezielt genutzt werden oder / und Strömungen gezielt beeinflusst oder erzeugt werden. Laminare Strömungen werden zum Beispiel durch Leitbleche definiert zu der entsprechenden Getriebeposition geleitet. Alternativ oder zusätzlich werden die laminaren Strömungen durch Leitbleche abgehalten sich abzulösen, damit die Getriebeposition erreicht wird. Totbereiche die durch abgelöste laminare und turbulente Strömungen entstehen werden definiert als Getriebeposition genutzt. Die Ablösung der Strömung bzw. die Bildung von Totbereichen wird zum Beispiel gezielt durch Leitbleche erzeugt. Durch beliebige geformte Leitbleche lassen sich die Strömungsgeschwindigkeiten regulieren. Des Weiteren können Strömungsgeschwindigkeiten gezielt durch den Getriebeflüssigkeitskreislauf geändert werden. Durch die gezielte Nutzung und/oder Beeinflussung der Strömung kommt es zu Ansammlungspunkten von Partikeln im Getriebe. Entsprechend dem Totbereich, der unterschiedlichen Strömungsart und Strömungsgeschwindigkeit werden Sammelstrukturen wie zum Beispiel Mulden im Getriebegehäuse oder Auffangbleche befestigt um Partikel anzusammeln. Bevor- zugt ist vorgesehen, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Getriebeflüssigkeit im Betrieb in mindestens einer der Getriebepositionen höher ist als in mindestens einer anderen der Getriebepositionen, wie in der anderen Getriebeposition. Durch beliebige geformte Leitbleche oder andere Strukturen lassen sich die Strömungsgeschwindigkeiten regulieren. Des Weiteren kön- nen Strömungsgeschwindigkeiten gezielt durch den Getriebeflüssigkeitskreislauf geändert werden. In particular, it is provided that existing flows are used selectively and / or flows are selectively influenced or generated. Laminar flows are directed, for example, through baffles, to the appropriate gear position. Alternatively or additionally, the laminar flows are prevented by guide plates from coming off, so that the gear position is reached. Dead zones that arise due to detached laminar and turbulent flows are used as a gear position. The separation of the flow or the formation of dead zones is generated, for example, targeted by baffles. By any shaped baffles can regulate the flow rates. Furthermore, flow rates can be selectively changed by the transmission fluid circuit. The targeted use and / or influencing of the flow leads to accumulation points of particles in the transmission. Depending on the dead zone, the different flow type and flow velocity, collecting structures such as, for example, depressions in the gear housing or collecting plates are fastened in order to accumulate particles. Before- zugt is provided that the flow velocity of the transmission fluid in operation in at least one of the gear positions is higher than in at least one other of the gear positions, as in the other gear position. By any shaped baffles or other structures, the flow rates can be regulated. Furthermore, flow velocities can be selectively changed by the transmission fluid circuit.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine der Getriebepositionen in einer im Getriebe ausgebildeten Sammelstruktur zum Ansammeln von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln ausgebildet. Entsprechend dem Totbereichen, der unterschiedlichen Strömungsarten und Strömungsgeschwindigkeit werden Sammelstrukturen wie zum Beispiel Mulden im Gehäuse oder Auffangbleche befestigt um Partikel anzusammeln. Mit Vorteil ist die mindestens eine der Betriebskenngrößen aus der Gruppe der folgenden Betriebskenngrößen gewählt: According to yet another preferred embodiment of the invention, at least one of the gear positions is formed in a collecting structure formed in the gearbox for collecting particles contained in the geared fluid. Depending on the dead zones, the different types of flow and the flow velocity, collecting structures, such as, for example, depressions in the housing or collecting trays, are fastened in order to accumulate particles. Advantageously, the at least one of the operating parameters is selected from the group of the following operating parameters:
Drehzahl am Eingang des Getriebes,  Speed at the input of the gearbox,
Drehmoment am Eingang des Getriebes,  Torque at the input of the gearbox,
Leistung eines Generators der Windenergieanlage,  Power of a generator of the wind energy plant,
- Windgeschwindigkeit im Bereich eines Rotors der Windenergieanlage, Wind speed in the region of a rotor of the wind energy plant,
Umgebungstemperatur des Getriebes,  Ambient temperature of the gearbox,
Anzahl der bisherigen Bremsprozeduren zum Bremsen des Rotors,  Number of previous braking procedures for braking the rotor,
Betriebsstunden des Getriebes und/oder Generators,  Operating hours of the gearbox and / or generator,
Getriebeflüssigkeitstemperatur,  Transmission fluid temperature,
- Serviceintervalle, - service intervals,
Volumenstrom in der Flüssigkeitspumpe und  Volume flow in the liquid pump and
Körperschallschwingungen vom Getriebe. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass neben der mindestens einen Partikelkenngröße weiterhin auch mindestens eine chemische und/oder physikalische Eigenschaft und/oder ein chemischer und/oder physikalischer Zustand der Getriebeflüssigkeit detektiert wird. Dies schließt auch Größen wie die relative Feuchte, die relative Dielektrizi- tätskonstante, die Leitfähigkeit und die Temperatur der Getriebeflüssigkeit ein. Structure-borne sound vibrations from the gearbox. According to a further embodiment of the invention it is provided that, in addition to the at least one particle parameter, at least one chemical and / or physical property and / or a chemical and / or physical condition of the transmission fluid is also detected. This also includes variables such as the relative humidity, the relative dielectric constant, the conductivity and the temperature of the transmission fluid.
Bevorzugt werden mehrere Betriebskenngrößen ermittelt, mittels derer der aktuelle Betriebszustand der Windenergieanlage und/oder der aktuelle Betriebszustand des Getriebes zum Zeitpunkt der Messung beziehungsweise der Messungen bestimmt wird. Preferably, a plurality of operating parameters are determined, by means of which the current operating state of the wind energy plant and / or the current operating state of the transmission is determined at the time of the measurement or the measurements.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Getriebeflüssigkeitskreislauf einen Partikelfilter aufweist und eine Bewertung der Messungen auch in Abhängigkeit eines aktuellen Beladungszustands des Partikelfilters erfolgt. Vorteilhafterweise findet die mindestens eine Messung im Getriebeflüssigkeitskreislauf stromaufwärts des Partikelfilters statt. Insbesondere findet die mindestens eine Messung innerhalb eines Getriebegehäuses statt. According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the transmission fluid circuit has a particle filter and an evaluation of the measurements also takes place as a function of a current loading state of the particle filter. Advantageously, the at least one measurement takes place in the transmission fluid circuit upstream of the particulate filter. In particular, the at least one measurement takes place within a transmission housing.
Insbesondere wird in Abhängigkeit von der Bewertung eine Meldung ausgegeben und/oder die Drehzahl reduziert oder erhöht und/oder ein Strömungsverlauf der Getriebeflüssigkeit im Getriebeflüssigkeitskreislauf gesteuert und/oder geregelt. In particular, depending on the evaluation, a message is output and / or the speed is reduced or increased and / or a flow course of the transmission fluid in the transmission fluid circuit is controlled and / or regulated.
Die Meldung ist zum Beispiel eine Warnmeldung an den Betreiber der Windenergieanlage beziehungsweise eine Leitwarte, aus der der Betrieb der Windenergieanlage überwacht wird. Abhängig von der Warnmeldung lassen sich Betriebsparameter wie zum Beispiel das Generatormoment und die Generatordrehzahl ändern oder eine Bremsprozedur durch Änderung eines Rotorblatteinstellwinkels (ein „aus dem Wind drehen" der Rotorblätter eines Rotors der Windenergieanlage) und/oder durch eine mechanischen Bremse einleiten. Die Steuerung und/oder Regelung des Strömungsverlaufs der Getriebeflüssigkeit im Getriebeflüssigkeitskreislauf ist beispielsweise ein Zu- oder Abschalten von Bypass-Strömungspfaden, etc. The message is for example a warning to the operator of the wind turbine or a control room, from which the operation of the wind turbine is monitored. Depending on the warning message, operating parameters such as the generator torque and the generator speed may be changed or a braking procedure initiated by changing a rotor blade pitch (a "turn out of the wind" rotor blades of a wind turbine) and / or a mechanical brake and / or regulation of the flow path of the transmission fluid in the transmission fluid circuit is, for example, a connection or disconnection of bypass flow paths, etc.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogrammprodukt, das ausgebildet ist, um ein vorstehend genanntes Verfahren zur Überwachung eines Getriebes einer dieses Getriebe und einen Getriebeflüssigkeitskreislauf aufweisenden Windenergieanlage auszuführen. The invention further relates to a computer program product, which is designed to carry out an above-mentioned method for monitoring a transmission of a wind turbine having this transmission and a transmission fluid circuit.
Das erfindungsgemäße Überwachungssystem zum Überwachen eines Getriebes einer dieses Getriebe und mindestens einen Getriebeflüssigkeitskreislauf aufweisenden Windenergieanla- ge weist mindestens einen Partikeldetektor, mindestens eine Einrichtung zur Ermittlung von einer Betriebskenngröße und eine Auswerte- und/oder Steuer- und/oder Regelvorrichtung auf. Dabei umfasst die Auswerte-, Steuer- und/oder Regelvorrichtung bevorzugt eine Datenverarbeitungseinrichtung und ist zur Durchführung eines vorstehend genannten Überwachungsverfahrens mittels dieser Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet. Die Datenverarbeitungsein- richtung ist insbesondere eingerichtet, das Verfahren mittels des Computerprogrammprodukts durchzuführen. Der Partikeldetektor ist ein Detektor zur Ermittlung mindestens einer Partikelkenngröße, insbesondere der Anzahl und/oder der Größe und/oder der Art von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln, durch Messung. Insbesondere sind mehrere Messpositionen vorgesehen. The monitoring system according to the invention for monitoring a transmission of a wind turbine having this transmission and at least one transmission fluid circuit has at least one particle detector, at least one device for determining an operating parameter and an evaluation and / or control and / or regulating device. In this case, the evaluation, control and / or regulating device preferably comprises a data processing device and is designed to carry out a monitoring method mentioned above by means of this data processing device. The data processing device is in particular configured to carry out the method by means of the computer program product. The particle detector is a detector for determining at least one particle parameter, in particular the number and / or the size and / or the type of particles contained in the transmission fluid, by measurement. In particular, several measuring positions are provided.
Im einfachsten Fall ist der mindestens eine Partikeldetektor in einer zugeordneten Messposition innerhalb des Getriebeflüssigkeitskreislaufs angeordnet. In diesem Fall ist an der Messposition oder jeder der Messpositionen ein Partikeldetektor vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich zu diesem Fall ist vorgesehen, dass mindestens ein zuschaltbarer Pfad des Getriebeflüssigkeitskreislaufs mindestens eine der Getriebepositionen mit dem mindestens einen Partikeldetektor strömungstechnisch verbindet, wobei ein Ventil in diesem Pfad zum Zu- und Abschalten dieses Pfades von der Auswerte-, Steuer- und/oder Regelvorrichtung über eine signaltechnische Verbindung ansteuerbar ist. Mittels dieser signaltechnischen Verbindung gibt die Auswerte-, Steuer- und/oder Regelvorrichtung zu dessen Ansteuerung (auf/zu) Steuerbefehle an das Ventil. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Getriebepositionen in einer im Getriebeflüssigkeitskreislauf ausgebildeten Sammelstruktur zum Ansammeln von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln ausgebildet. In the simplest case, the at least one particle detector is arranged in an assigned measuring position within the transmission fluid circuit. In this case, a particle detector is provided at the measuring position or each of the measuring positions. As an alternative or in addition to this case, it is provided that at least one connectable path of the transmission fluid circuit connects at least one of the transmission positions with the at least one particle detector, wherein a valve in this path for connecting and disconnecting this path from the evaluation, control and / or or control device can be controlled via a signaling connection. By means of this signaling connection, the evaluation, control and / or regulating device is used to control (open / close) control commands to the valve. According to a preferred embodiment of the invention, the at least one transmission position is formed in a collecting structure formed in the transmission fluid circuit for accumulating particles contained in the transmission fluid.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Windenergieanlage mit einem einen Getriebeflüssig- keitskreislauf aufweisenden Getriebe und einem vorgenannten Überwachungssystem. Finally, the invention relates to a wind energy plant with a transmission fluid circuit having a gearbox and an aforementioned monitoring system.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Windenergieanlage mit Getriebe, Getriebeflüssigkeitskreislauf und einem Überwachungssystem zum Überwachen des Getriebes gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. 1 shows a wind turbine with transmission, transmission fluid circuit and a monitoring system for monitoring the transmission according to a first preferred embodiment of the invention,
Fig. 2 ein Getriebe in detaillierter Schnittdarstellung und darin eingezeichneten Getriebeposi- tionen, aus denen für Messungen Getriebeflüssigkeit entnommen wird und 2 shows a transmission in a detailed sectional illustration and gear positions shown therein, from which transmission fluid is taken for measurements, and
Fig. 3 das in Fig. 2 gezeigte Getriebe, ein entsprechender Getriebeflüssigkeitskreislauf und ein Überwachungssystem zum Überwachen des Getriebes gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 2, a corresponding transmission fluid circuit and a monitoring system for monitoring the transmission according to a second preferred embodiment of the invention.
In Fig. 1 ist schematisch ein Triebstrang 10 einer Windenergieanlage (WEA) 12 dargestellt. Der Triebstrang umfasst einen Rotor 14 mit Rotorwelle 16, eine Getriebeeinrichtung 18 mit einem Getriebe 20 und einem Getriebeflüssigkeitskreislauf 22, sowie einen Generator 24 mit Generatorwelle 26. Dabei ist die Rotorwelle 16 über das Getriebe 20 an die Generatorwelle 26 des nachgeschalteten Generators 24 angeschlossen. Die Getriebeflüssigkeit im Kreislauf 22 ist ein Getriebeöl zur Schmierung und zur Kühlung der bewegten Teile im Getriebe 20. Der Getriebeflüssigkeitskreislauf 22 weist ein Leitungssystem 28 für die als Getriebeöl ausgebil- dete Getriebeflüssigkeit, eine als Ölpumpe ausgebildete Flüssigkeitspumpe 30 und einen Partikelfilter 32 auf. Ein Flüssigkeitsreservoir oder eine (Öl-)Wanne sind nicht dargestellt, können aber vorhanden sein. Im gezeigten Beispiel der Fig. 1 ist zwischen der Flüssigkeitspumpe 30 und dem Partikelfilter 32, in dem Verschleißpartikel aus dem Getriebe 20 aus dem Kreislauf 22 herausgefiltert werden, ein Partikeldetektor (Partikelzähler) 34 angeordnet, in dem Partikel im Getriebeflüssigkeitskreislauf 22 gezählt werden, bevor sie aus dem Getriebe- flüssigkeitskreislauf 22 mittels des Partikelfilters 32 herausgefiltert werden. Das Getriebe 20 selbst bildet einen Teil des Getriebekreislaufs 22, wobei die Getriebeflüssigkeit an mindestens einer Getriebeposition 36 aus dem Getriebe 20 entnommen und dem Rest des Getriebekreislaufs übergeben wird. Der im Rest des Getriebekreislaufs 22 angeordnete Partikeldetektor 34 kann der einzige Partikeldetektor oder einer unter vielen Partikeldetektoren 34 sein, der/die die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Art der Partikel an einer einzelnen oder an unterschiedlichen Getriebepositionen im Getriebe 20 bestimmt/bestimmen. Details dazu sind insbesondere den Figuren 2 und 3 zu entnehmen. Der Begriff„Getriebeposition" bezieht sich hier nicht unbedingt auf den Ort, an dem die eigentliche Messung stattfindet (also den Messort), sondern auf die Position innerhalb des Getriebes 20, aus der eine Flüssigkeitsprobe entnommen wird, bei der mittels des Partikeldetektors 34 die Partikeldaten bestimmt werden. Die Getriebeposition 36 kann dabei mit dem Messort zusammenfallen, die Getriebeposition 36 kann aber auch ein Entnahmeort sein, von dem aus die Getriebeflüssigkeitsprobe zum Messort innerhalb des Rests des Getriebekreislaufs 22 transportiert wird. Der Partikeldetektor 34 ist insbesondere ein induktiver Partikelzähler. Mittels dieses induktiven Partikelzählers werden die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Art von metallischen bzw. magnetisierbaren Partikel durch induktive Messung bestimmt. Alternativ kann auch ein optischer Partikeldetektor oder eine Kombination eines oder mehrerer optischer und indukti- ver Partikeldetektoren vorgesehen sein. Die Messdaten des Partikeldetektors 34, die entweder ein digitales oder ein analoges Signal sein können, werden über eine gestrichelt dargestellte Datenleitung 38 an eine Auswertevorrichtung 40 übermittelt. In Fig. 1, a drive train 10 of a wind turbine (WEA) 12 is shown schematically. The drive train comprises a rotor 14 with rotor shaft 16, a transmission device 18 with a gear 20 and a gear fluid circuit 22, and a generator 24 with Generator shaft 26. In this case, the rotor shaft 16 is connected via the gear 20 to the generator shaft 26 of the downstream generator 24. The transmission fluid in the circuit 22 is a transmission oil for lubricating and cooling the moving parts in the transmission 20. The transmission fluid circuit 22 has a line system 28 for the transmission fluid designed as transmission oil, a fluid pump 30 designed as an oil pump and a particle filter 32. A liquid reservoir or (oil) pan are not shown, but may be present. In the example shown in FIG. 1, a particle detector (particle counter) 34 is arranged between the liquid pump 30 and the particle filter 32 in which wear particles are filtered out of the circuit 20 from the transmission 20, in which particles in the transmission fluid circuit 22 are counted before they be filtered out of the transmission fluid circuit 22 by means of the particulate filter 32. The transmission 20 itself forms part of the transmission circuit 22, the transmission fluid being removed from the transmission 20 at at least one transmission position 36 and being transferred to the remainder of the transmission circuit. The particle detector 34 disposed in the remainder of the transmission circuit 22 may be the only particle detector or one among many particle detectors 34 that determines the number and / or size and / or nature of the particles at a single or different gear positions in the transmission 20. determine. Details can be found in particular Figures 2 and 3. The term "gear position" here does not necessarily refer to the place where the actual measurement takes place (ie the measuring location), but to the position within the transmission 20, from which a fluid sample is taken, in the means of the particle detector 34, the particle data The gear position 36 may coincide with the measuring location, but the gear position 36 may also be a removal location, from which the transmission fluid sample is transported to the measuring location within the remainder of the gear train 22. The particle detector 34 is in particular an inductive particle counter. By means of this inductive particle counter, the number and / or the size and / or the type of metallic or magnetizable particles are determined by inductive measurement. Alternatively, an optical particle detector or a combination of one or more optical and inductive particle detectors can also be provided. The measurement data of the particle detector 34, which may be either a digital or an analog signal, are transmitted via a data line 38 shown in dashed lines to an evaluation device 40.
Mittels entsprechender Einrichtungen wie zum Beispiel Messeinrichtungen (in Fig. 3 gezeigt), werden Betriebskenngrößen (Drehzahl n, Generatorausgangsleistung P, Getriebeflüssigkeitstemperatur T, etc.) der Windenergieanlage 12 und/oder des Getriebes 20 ermittelt, mittels derer ein aktueller Betriebszustand der Windenergieanlage 12 und/oder des Getriebes 20 zum Zeitpunkt der Messung des Partikeldetektors 34 bestimmt werden kann. Die Daten der Betriebskenngrößen n, P, T werden als digitales oder analoges Signal über eine gestrichelt dar- gestellte Datenleitung 42 ebenfalls an die Auswertevorrichtung 40 übermittelt. Aus diesen Betriebskenngrößen oder einem Teil dieser Betriebskenngrößen bestimmt die Auswertevorrichtung 40 ein aktueller Betriebszustand der Windenergieanlage 12 und/oder des Getriebes 20 zum jeweiligen Zeitpunkt der Messung der Messdaten des Partikelsensors 34. Eine anschließende Bewertung der Messdaten erfolgt in Abhängigkeit des so bestimmten Betriebszu- Stands ebenfalls in der Auswertevorrichtung 40. Betriebszustände könnten zum Beispiel„außer Betrieb", Teillastbetrieb (Schwachwindbetrieb) und Vollastbetrieb sein. Operating characteristics (speed n, generator output power P, transmission fluid temperature T, etc.) of the wind turbine 12 and / or the transmission 20 are determined by means of corresponding devices, such as measuring devices (shown in FIG. 3), by means of which a current operating state of the wind turbine 12 and / or the transmission 20 at the time of measurement of the particle detector 34 can be determined. The data of the operating parameters n, P, T are also transmitted to the evaluation device 40 as a digital or analog signal via a data line 42 shown in dashed lines. From these operating parameters or a part of these operating parameters, the evaluation device 40 determines a current operating state of the wind turbine 12 and / or the gear 20 at the respective time of measurement of the measured data of the particle sensor 34. A subsequent evaluation of the measured data also takes place as a function of the operating state thus determined in the evaluation device 40. Operating states could be, for example, "out of service", partial load operation (low wind operation) and full load operation.
Weiterhin wird auch ein Beladungszustand des Partikelfilters 32 bestimmt. Die entsprechenden Daten dieses Beladungszustands werden wie die Daten der Betriebskenngrößen über eine Datenleitung 44 an die Auswertevorrichtung 40 übertragen. Furthermore, a loading state of the particulate filter 32 is also determined. The corresponding data of this loading state, like the data of the operating parameters, is transmitted to the evaluation device 40 via a data line 44.
In der Auswertevorrichtung 40 werden die kumulative Anzahl von Partikeln, die Anzahl von Partikeln pro Zeiteinheit oder deren Veränderung, die Größe der Partikel, die Größenvertei- lung der Partikel, die Änderung der Größenverteilung der Partikel, die Arten der Partikel, die Verteilung der Partikelarten und/oder deren zeitliche Veränderung ausgewertet und auf das Vorliegen von Getriebeschäden bzw. auf den allgemeinen Getriebezustand des Getriebes 20 hin analysiert. Zur Bewertung wird der Messwert oder werden die Messwerte mit in der Aus- Wertevorrichtung 40 gespeicherten Grenzwerten verglichen. Diese Grenzwerte sind abhängig vom aktuellen Betriebszustand des Getriebes 20 und/oder der gesamten Windenergieanlage 12. Optional ist der Grenzwert weiterhin auch abhängig von den Daten des Beladungszustands des Partikelfilters 32. Die Auswertevorrichtung 40 weist insbesondere einen Datenspeicher auf, in dem die Grenzwerte in Abhängigkeit von den Betriebszuständen und gegebe- nenfalls dem Beladungszustand des Partikelfilters 32 abgespeichert sind. In the evaluation device 40, the cumulative number of particles, the number of particles per unit time or their change, the size of the particles, the size distribution Analysis of the particle size, the change in the size distribution of the particles, the types of particles, the distribution of particle types and / or their temporal change evaluated and analyzed for the presence of transmission damage or to the general gear state of the transmission 20 down. For evaluation, the measured value or the measured values are compared with limit values stored in the evaluation device 40. These limits are dependent on the current operating state of the transmission 20 and / or the entire wind turbine 12. Optionally, the limit is also dependent on the data of the load state of the particulate filter 32. The evaluation device 40 in particular has a data memory in which the limits in dependence the operating conditions and, if appropriate, the loading state of the particulate filter 32 are stored.
Als Ergebnis der Überwachung ist es möglich, dass die Auswertevorrichtung 40 über eine gestrichelt dargestellte weitere Datenleitung 46 eine Statusmitteilung an eine Anzeigevorrichtung 48 oder eine sonstige Ausgabevorrichtung sendet. Die Statusmitteilung kann eine Mittei- lung über den momentanen Getriebezustand, eine Alarmmitteilung, eine Nachricht über eine Änderung mindestens eines Betriebsparameters der Windenergieanlage 12 und/oder eine Mitteilung aufweisen, dass eine Instandhaltungsmaßnahme angesetzt wird. As a result of the monitoring, it is possible that the evaluation device 40 sends a status message to a display device 48 or another output device via a further data line 46 shown in dashed lines. The status message may include a message about the current transmission state, an alarm message, a message about a change in at least one operating parameter of the wind turbine 12 and / or a notification that a maintenance measure is being set.
Die Anzeigevorrichtung 48 ist beispielsweise in einer Fernüberwachungszentrale für einen Windpark mit mehreren Windenergieanlagen 12 angeordnet. Bei der Anzeigevorrichtung 48 kann es sich aber auch um einen Computermonitor handeln, der am Ort der Auswertevorrichtung 40 mit der Auswertevorrichtung 40 signaltechnisch verbunden ist, wobei die Auswertevorrichtung 40 zum Beispiel als Computer ausgebildet ist. Die Auswertevorrichtung 40 kann beispielsweise in einer Gondel der Windenergieanlage 12 oder in der Fernüberwachungszent- rale angeordnet sein. Es kann auch sowohl in der Gondel einer Windenergieanlage 12 als auch in einer Fernüberwachungszentrale eine Anzeigevorrichtung 48 vorgesehen sein. Über eine gestrichelt dargestellte Datenleitung 50 steuert die Auswertevorrichtung 40 eine Steuervorrichtung 52 an, die, abhängig von der Art des Signals, verschiedene Betriebsparameter n, P, T verändern kann. Es ist in Fig. 1 dargestellt, dass die Steuervorrichtung 52 über eine Steuersignalleitung 54 am Generator 24 das Generatormoment T verändert. So kann das Ge- neratormoment in Extremfällen auf null gesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Steuervorrichtung 52 über eine weitere Steuersignalleitung 56 den Rotorblatt- einstellwinkel α steuert. Auch über den Rotorblatteinstellwinkel α kann die Belastung des Getriebes 20 vermindert werden. Der Rotorblatteinstellwinkel α kann soweit verändert werden, dass in Fahnenstellung der Rotor 14 sich nicht mehr dreht und die Windenergieanlage 12 still gesetzt wird. The display device 48 is arranged, for example, in a remote monitoring center for a wind farm with multiple wind turbines 12. However, the display device 48 can also be a computer monitor, which is signal-connected to the evaluation device 40 at the location of the evaluation device 40, wherein the evaluation device 40 is embodied, for example, as a computer. The evaluation device 40 may be arranged, for example, in a nacelle of the wind power plant 12 or in the remote monitoring center. It can also be provided both in the nacelle of a wind turbine 12 and in a remote monitoring center, a display device 48. Via a data line 50 shown in dashed lines, the evaluation device 40 controls a control device 52 which, depending on the type of signal, can change various operating parameters n, P, T. It is shown in FIG. 1 that the control device 52 changes the generator torque T via a control signal line 54 on the generator 24. Thus, the generator torque can be set to zero in extreme cases. Alternatively or additionally, it is possible for the control device 52 to control the rotor blade setting angle α via a further control signal line 56. The load on the transmission 20 can also be reduced via the rotor blade pitch angle .alpha. The Rotorblatteinstellwinkel α can be changed so far that in the flag position of the rotor 14 is no longer rotating and the wind turbine 12 is set still.
Mit Vorteil sind jedoch -anders als in Fig. 1 dargestellt- mehrere Getriebepositionen 36, 36', 36", 36" ' im Getriebe 20 vorgesehen. Diese Getriebepositionen 36, 36', 36", 36"' oder zumindest einige dieser Getriebepositionen 36, 36', 36", 36" ' sind/ist über den am eigentlichen Getriebe 20 verlaufenden Teil des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22 verteilt angeordnet. Einige dieser Getriebepositionen 36 befinden sich im Bereich bekannter verschleißreicher Teile des Getriebes 20. Zumindest eine Getriebeposition 36 befindet sich im Hauptstrom des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22. Vorteilhafterweise befindet sich eine Getriebeposition 36' in einem Nebenstrom des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22. Im Nebenstrom lässt sich z. B. die Strömungsgeschwindigkeit der Partikel gegenüber dem Hauptstrom deutlich reduzieren, wodurch eine genauere Analyse der Partikel, z. B. bzgl. der Partikelgröße oder der Zusammensetzung durchgeführt werden kann. Natürlich sind die Grenzwerte für eine Auswertung im Nebenstrom an die Gegebenheiten anzupassen, d. h. in der Regel erheblich zu reduzieren. Fig. 2 zeigt eine detaillierte Schnittdarstellung durch eine vorteilhafte Ausführungsform des Getriebes 20. Das Getriebe 20 weist drei hintereinandergeschaltete Getriebestufen 58, 60, 62 auf. Die ersten beiden Getriebestufen 58, 60 sind als Planetengetriebe-Stufen ausgebildet. Sie weisen jeweils ein Hohlrad 64, ein Sonnenrad 66, mit dem Sonnenrad 66 kämmende Plane- tenräder 68 und einen die Planetenräder tragenden Planetenträger 70 auf. Die Rotorwelle 16 ist am Eingang des Getriebes 20 mit dem Planetenträger 64 der ersten Getriebestufe 58 verbunden. Das Sonnenrad 66 der ersten Getriebestufe 58 ist mit dem Planetenträger 64 der zweiten Getriebestufe 60 verbunden und das Sonnenrad 66 der zweiten Getriebestufe 60 ist mit einem ersten Zahnrad 72 der dritten Getriebestufe 62 verbunden. Dieses erste Zahnrad 72 kämmt mit einem zweiten Zahnrad 74 der dritten Getriebestufe 62, das seinerseits drehfest mit der Generatorwelle 26 verbunden ist. Dabei ist der Durchmesser des ersten Zahnrades 72 größer als der des zweiten Zahnrades 74 der dritten Getriebestufe 62. Alle drei Getriebestufen 58, 60, 62 sind in einem Getriebegehäuse 76 eingehaust. With advantage, however, different gear positions 36, 36 ', 36 ", 36"' are provided in the gearbox 20 than shown in FIG. These gear positions 36, 36 ', 36 ", 36"' or at least some of these gear positions 36, 36 ', 36 ", 36"' are / is arranged distributed over the actual gear 20 extending part of the transmission fluid circuit 22. At least one gear position 36 is located in the main flow of the gear fluid circuit 22. Advantageously, there is a gear position 36 'in a sidestream of the gear fluid circuit 22. In the secondary flow can be z. B. significantly reduce the flow velocity of the particles relative to the main stream, creating a more accurate analysis of the particles, eg. B. regarding the particle size or the composition can be performed. Of course, the limits for an evaluation in the secondary flow to adapt to the circumstances, ie, to reduce significantly in the rule. 2 shows a detailed sectional view through an advantageous embodiment of the transmission 20. The transmission 20 has three gear stages 58, 60, 62 connected in series. The first two gear stages 58, 60 are formed as planetary gear stages. They each have a ring gear 64, a sun gear 66, with the sun gear 66 meshing tarpaulin. tenräder 68 and a planet carrier 70 carrying the planet gears. The rotor shaft 16 is connected to the input of the transmission 20 with the planet carrier 64 of the first gear stage 58. The sun gear 66 of the first gear stage 58 is connected to the planet carrier 64 of the second gear stage 60 and the sun gear 66 of the second gear stage 60 is connected to a first gear 72 of the third gear stage 62. This first gear 72 meshes with a second gear 74 of the third gear stage 62, which in turn is rotatably connected to the generator shaft 26. In this case, the diameter of the first gear 72 is greater than that of the second gear 74 of the third gear stage 62. All three gear stages 58, 60, 62 are housed in a gear housing 76.
Durch die resultierende Übersetzung des Getriebes 20 wird eine relativ langsame Drehbewegung der Rotorwelle 16 in eine deutlich schnellere Drehbewegung der Generatorwelle 26 übertragen. Somit ist die erste Getriebestufe 58 eine (verhältnismäßig) langsam laufende Stufe und die anderen Stufen 60, 62 (also insbesondere die dritte Stufe 62) schnell laufende Stufen. Due to the resulting translation of the gear 20, a relatively slow rotational movement of the rotor shaft 16 is transmitted in a much faster rotational movement of the generator shaft 26. Thus, the first gear stage 58 is a (relatively) slow-moving stage and the other stages 60, 62 (ie in particular the third stage 62) fast-moving stages.
Das Getriebegehäuse 76 wird mittels des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22 von Getriebeflüs- sigkeit durchspült. Über einen Abfluss 78 des Getriebes 20 wird ein Hauptstrom der Getriebeflüssigkeit in den Rest des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22 überführt. An dieser Stelle befindet sich eine der Getriebepositionen 36 bei der die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Art von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln durch Messung bestimmt wird. Die Messstelle bzw. der entsprechende Partikeldetektor 34 befindet sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel im Rest des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22 außerhalb des Getriebegehäuses 76. Eine weitere Getriebeposition 36' befinden sich zum Beispiel in der Nähe des Abflusses 78 in einer Sammelstruktur 80 zum Ansammeln von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln, also im Nebenstrom. Diese im Getriebe 20 angeordnete Sammelstruktur 80 ist beispielsweise beckenartig geformt. Andere Getriebepositionen 36", 36" ' befinden sich in der direkten Umgebung von sich langsam bewegenden Getriebeteilen (Getriebeposition 36") und/oder von sich schneller bewegenden Getriebeteilen (Getriebeposition 36"') und/oder in der Umgebung von bekannten und/oder kritischen Verschleißregionen. The transmission housing 76 is flushed by the transmission fluid circuit 22 by transmission fluid. Via a drain 78 of the transmission 20, a main flow of the transmission fluid is transferred to the rest of the transmission fluid circuit 22. At this point is one of the gear positions 36 in which the number and / or size and / or the type of particles contained in the transmission fluid is determined by measurement. In the embodiment shown, the measuring point or the corresponding particle detector 34 is located in the remainder of the gear fluid circuit 22 outside the gear housing 76. A further gear position 36 'is for example located near the outlet 78 in a collecting structure 80 for collecting fluid contained in the geared fluid Particles, so in the side stream. This arranged in the transmission 20 collecting structure 80 is formed, for example, basin-like. Other gear positions 36 ", 36"'are in the immediate vicinity of slow moving gear parts (gear position 36 ") and / or of faster moving gear parts (gear position 36 "') and / or in the vicinity of known and / or critical wear regions.
Fig. 3 zeigt das Getriebe 20 der Fig. 2 nebst einem Teilbereich des Getriebeflüssigkeitskreis- laufs 22 und der Auswertevorrichtung 40 eines Überwachungssystems zum Überwachen des Getriebes 20. Der Partikelfilter 32 ist als Anbauteil direkt am Getriebe 20 befestigt, jedoch im Getriebeflüssigkeitskreislauf 22 angeordnet. Das Leitungssystem 28 des Getriebeflüssigkeitskreislaufs 22 weist neben einer Hauptleitung 82 weiterhin noch Bypassleitungen 84 auf. Die Hauptleitung 82 verbindet den (Haupt-)Abfluss 78 mit einem Ventil 86 (Ventile oder zur Komponenten zur Steuerung eines Getriebesflüssigkeitskreislaufes), die Bypassleitungen 84 verbinden die anderen Getriebepositionen mit diesem Ventil 86. Mittels dieses Ventils 86 können die einzelnen Bypassleitungen zugeschaltet werden, insbesondere separat zugeschaltet werden. Der im Getriebeflüssigkeitskreislauf 22 strömungstechnisch hinter dem Ventil 86 angeordnete Partikelsensor 34 kann so die einzelnen Partikeldaten messen und an die Auswer- tevorrichtung 40 übermitteln, die aus den Messdaten die Anzahl der Partikel pro Volumeneinheit der Getriebeflüssigkeit und/oder deren Größe und/oder die Art der Partikel für die einzelnen Getriebepositionen bestimmt. FIG. 3 shows the transmission 20 of FIG. 2 together with a partial region of the transmission fluid circuit 22 and the evaluation device 40 of a monitoring system for monitoring the transmission 20. The particle filter 32 is attached directly to the transmission 20 as an attachment, but arranged in the transmission fluid circuit 22. The line system 28 of the transmission fluid circuit 22 further comprises bypass lines 84 in addition to a main line 82. The main line 82 connects the (main) drain 78 with a valve 86 (valves or components for controlling a transmission fluid circuit), the bypass lines 84 connect the other gear positions with this valve 86. By means of this valve 86, the individual bypass lines can be switched on, in particular be switched on separately. The particle sensor 34 arranged downstream of the valve 86 in the transmission fluid circuit 22 can thus measure and transmit the individual particle data to the evaluation device 40, which uses the measured data to determine the number of particles per unit volume of the transmission fluid and / or the size and / or type of transmission Particles determined for the individual gear positions.
Weiterhin umfasst das Überwachungssystem mindestens eine Betriebskenngrößen- Ermittlungseinrichtung 88. Mittels dieser Einrichtung 88 werden die Daten mindestens einer Betriebskenngröße n, P, T ermittelt und an die Auswertevorrichtung über die Datenleitung 42 übertragen. Die Auswertevorrichtung 40 weist eine Datenverarbeitungseinrichtung (nicht gezeigt) auf, mittels derer die Auswertevorrichtung 40 einen aktuellen Betriebszustand der Windenergieanlage 12 insgesamt und/oder des Getriebes 20 zum Zeitpunkt der mindestens einen Messung bestimmt wird. Die Bestimmung kann dabei auch eine grobe Abschätzung sein. Das Ventil 86 ist über eine weitere Steuersignalleitung 90 von der Auswerteeinrichtung ansteuerbar. Eine Bewertung der mindestens einen Messung erfolgt in Abhängigkeit des so bestimmten Betriebszustands der Windenergieanlage 12 und/oder des Getriebes 20. Dabei gehen die Messungen gewichtet in die Bewertung ein, wobei diese Gewichtung in Abhängigkeit von dem aktuell bestimmten Betriebszustand gewählt beziehungsweise verändert wird. Furthermore, the monitoring system comprises at least one operating parameter determining device 88. By means of this device 88, the data of at least one operating parameter n, P, T are determined and transmitted to the evaluating device via the data line 42. The evaluation device 40 has a data processing device (not shown) by means of which the evaluation device 40 determines a current operating state of the wind energy plant 12 as a whole and / or of the transmission 20 at the time of the at least one measurement. The determination can also be a rough estimate. The valve 86 can be controlled by the evaluation device via a further control signal line 90. An evaluation of the at least one measurement takes place as a function of the thus determined operating state of the wind turbine 12 and / or the transmission 20. The measurements are weighted in the evaluation, this weight is selected or changed depending on the currently determined operating condition.
In Abhängigkeit von der Bewertung wird über eine der weiteren Datenleitungen 46 und die Anzeigevorrichtung 48 oder ein anderes Ausgabegerät eine Meldung ausgegeben und/oder über eine der weiteren Datenleitungen 50 die Steuervorrichtung 52 angesteuert, die, abhängig von der Art des Signals, verschiedene Betriebsparameter α, M der Windenergieanlage verän- dert. Depending on the evaluation, a message is output via one of the further data lines 46 and the display device 48 or another output device and / or the control device 52 is actuated via one of the further data lines 50 which, depending on the type of signal, have different operating parameters α, M of the wind turbine changed.
Allgemeiner formuliert sind mittels eines solchen Uberwachungsverfahrens, genauer gesagt mittels der Bewertung der mindestens einen Messung in Abhängigkeit des so bestimmten Betriebszustands, Meldungen und/oder Gegenmaßnahmen automatisch generierbar und diese Gegenmaßnahmen bevorzugt auch automatisch einleitbar. More generally, messages and / or countermeasures can be automatically generated by means of such a monitoring method, more precisely by means of the evaluation of the at least one measurement as a function of the operating state determined in this way, and these countermeasures preferably also be introduced automatically.
Bezugszeichenliste : List of reference numbers:
10 Triebstrang 10 powertrain
12 Windenergieanlage (WEA) 12 wind energy plant (WEA)
14 Rotor 14 rotor
16 Rotorwelle  16 rotor shaft
18 Getriebeeinrichtung  18 transmission device
20 Getriebe  20 gears
22 Getriebeflüssigkeitskreislauf 22 Transmission fluid circuit
24 Generator 24 generator
26 Generatorwelle  26 generator shaft
28 Leitungssystem  28 pipe system
30 Flüssigkeitspumpe  30 liquid pump
32 Partikelfilter  32 particle filter
34 Partikeldetektor  34 particle detector
36, 36', 36", 36" ' Getriebeposition  36, 36 ', 36 ", 36"' gear position
38 Datenleitung  38 data line
40 Auswertevorrichtung 40 evaluation device
42 Datenleitung 42 data line
44 Datenleitung  44 data line
46 Datenleitung  46 data line
48 Anzeigevorrichtung  48 display device
50 Datenleitung  50 data line
52 Steuervorrichtung  52 control device
54 Steuersignalleitung  54 control signal line
56 Steuersignalleitung  56 control signal line
58 erste Getriebestufe  58 first gear stage
60 zweite Getriebestufe dritte Getriebestufe60 second gear stage third gear stage
Hohlrad ring gear
Sonnenrad  sun
Planetenrad  planet
Planetenträger erstes Zahnrad zweites Zahnrad Planet carrier first gear second gear
Getriebegehäusegearbox
Abfluss outflow
Sammelstruktur collecting structure
Hauptleitung main
Bypassleitung  bypass line
Ventil  Valve
Ermittlungseinrichtung determining device
Steuersignalleitung Control signal line

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Überwachung eines Getriebes (20) einer dieses Getriebe (20) und mindestens einen Getriebeflüssigkeitskreislauf (22) aufweisenden Windenergieanlage (12), bei dem mindestens eine Partikelkenngröße von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln, insbesondere die Anzahl und/oder die Größe und/oder die Art dieser Partikel, durch Messung an mindestens einer Getriebeposition (36, 36', 36", 36" ') im Getriebe (20) und/oder durch Flüssigkeitsentnahme an mindestens einer solchen Getriebeposition (36, 36', 36", 36" ') und eine anschließende Messung der Partikelkenngröße der in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikel in einem Pfad des Getriebeflüssigkeitskreislaufs (22) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin mindestens eine Betriebskenngröße (n, P, T) ermittelt wird, mittels derer ein aktueller Betriebszustand der Windenergieanlage (12) und/oder des Getriebes (20) zum Zeitpunkt der mindestens einen Messung bestimmt wird und wobei eine Bewertung der mindestens einen Messung in Abhängigkeit des so bestimmten Betriebszustands erfolgt. Anspruch [en] A method of monitoring a transmission (20) of a wind turbine (12) having a transmission (20) and at least one transmission fluid circuit (22), wherein at least one particle parameter of particles contained in the transmission fluid, in particular the number and / or the size and or the nature of these particles, by measurement at at least one gear position (36, 36 ', 36 ", 36"') in the gearbox (20) and / or by fluid removal at at least one such gear position (36, 36 ', 36 ", 36 "') and a subsequent measurement of the particle characteristic of the particles contained in the transmission fluid in a path of the transmission fluid circuit (22) is determined, characterized in that further at least one operating characteristic (n, P, T) is determined, by means of which a current operating state the wind turbine (12) and / or the transmission (20) is determined at the time of the at least one measurement and wherein a movement tion of the at least one measurement depending on the thus determined operating state takes place.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei mehrere Messungen von in der Getriebeflüssigkeit unterschiedlicher Getriebepositionen (36, 36', 36", 36" ') enthaltenen Partikeln durchgeführt werden, wobei die Messungen gewichtet in die Bewertung eingehen. The method of claim 1, wherein a plurality of measurements are made of particles contained in the transmission fluid of different gear positions (36, 36 ', 36 ", 36"'), the measurements being weighted in the evaluation.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei diese Gewichtung in Abhängigkeit von dem aktuell bestimmten Betriebszustand gewählt wird. 3. The method of claim 2, wherein said weighting is selected in dependence on the currently determined operating condition.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Strömungsform der Strömung der Getriebeflüssigkeit im Betrieb in mindestens einer ersten der Getriebepositionen (36") mittels mindestens einer strömungstechnischen Struktur gezielt abweichend von der Strömungsform der Strömung der Getriebeflüssigkeit im Betrieb in mindestens einer zweiten der Getriebepositionen (36"') gehalten wird. 4. The method of claim 2 or 3, wherein the flow shape of the flow of the transmission fluid in operation in at least a first of the transmission positions (36 ") by means of at least one fluidic structure specifically deviating from the flow shape of the flow of the transmission fluid during operation in at least a second of the transmission positions (36 "') is held.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein Totbereich, der durch abgelöste laminare und/oder turbulente Strömung entsteht, definiert als zumindest eine der Getriebepositionen genutzt wird. 5. The method according to any one of claims 2 to 4, wherein a dead zone, which results from detached laminar and / or turbulent flow defined as at least one of the gear positions is used.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei mindestens eine der Getriebepositionen (36') in einer im Getriebe (20) ausgebildeten Sammelstruktur (80) zum Ansammeln von in der Getriebeflüssigkeit enthaltenen Partikeln ausgebildet ist. 6. The method according to any one of claims 2 to 5, wherein at least one of the gear positions (36 ') in a gear (20) formed collecting structure (80) is formed for accumulating particles contained in the transmission fluid.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Betriebskenngröße aus der Gruppe folgender Betriebskenngrößen gewählt ist: 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the at least one operating parameter is selected from the group of the following operating parameters:
Drehzahl (n) am Eingang des Getriebes (20),  Speed (s) at the input of the transmission (20),
Drehmoment am Eingang des Getriebes (20),  Torque at the input of the transmission (20),
Leistung (P) eines Generators (24) der Windenergieanlage (12),  Power (P) of a generator (24) of the wind turbine (12),
Windgeschwindigkeit im Bereich eines Rotors (14) der Windenergieanlage (12), Umgebungstemperatur des Getriebes (20),  Wind speed in the region of a rotor (14) of the wind energy plant (12), ambient temperature of the transmission (20),
Anzahl der bisherigen Bremsprozeduren zum Bremsen des Rotors (14),  Number of previous brake procedures for braking the rotor (14),
Betriebsstunden des Getriebes (20) und/oder Generators (24),  Operating hours of the transmission (20) and / or generator (24),
Getriebeflüssigkeitstemperatur (T),  Transmission fluid temperature (T),
Serviceintervalle,  Service intervals,
Volumenstrom durch die Flüssigkeitspumpe (30) und  Volume flow through the liquid pump (30) and
Körperschallschwingungen vom Getriebe.  Structure-borne sound vibrations from the gearbox.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei neben der mindestens einen Partikelkenngröße weiterhin auch mindestens eine chemische und/oder physikalische Eigenschaft und/oder ein chemischer und/oder physikalischer Zustand der Getriebeflüssigkeit durch Messung ermittelt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein in addition to the at least one particle characteristic further also at least one chemical and / or physical property and / or a chemical and / or physical state of the transmission fluid is determined by measurement.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Getriebeflüssigkeitskreislauf (22) einen Partikelfilter (32) aufweist und eine Bewertung der Messungen auch in Abhängigkeit eines aktuellen Beladungszustands des Partikelfilters (32) erfolgt. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the transmission fluid circuit (22) has a particle filter (32) and an evaluation of the measurements also takes place as a function of a current loading state of the particulate filter (32).
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit von der Bewertung eine Meldung ausgegeben wird und/oder die Drehzahl reduziert oder erhöht wird und/oder ein Strömungsverlauf der Getriebeflüssigkeit im Getriebeflüssigkeitskreislauf (22) gesteuert und/oder geregelt wird. 10. The method according to any one of the preceding claims, wherein depending on the evaluation, a message is output and / or the speed is reduced or increased and / or a flow pattern of the transmission fluid in the transmission fluid circuit (22) controlled and / or regulated.
11. Computerprogrammprodukt, das ausgebildet ist, um ein Verfahren zur Überwachung eines Getriebes (20) einer dieses Getriebe (20) und einen Getriebeflüssigkeitskreislauf (22) aufweisenden Windenergieanlage (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen. A computer program product configured to carry out a method of monitoring a transmission (20) of a wind turbine (12) having said transmission (20) and a transmission fluid circuit (22) according to any one of claims 1 to 10.
12. Überwachungssystem zum Überwachen eines Getriebes (20) einer dieses Getriebe (20) und mindestens einen Getriebeflüssigkeitskreislauf (22) aufweisenden Windenergieanlage (12), mit mindestens einem Partikeldetektor (34), mindestens einer Einrichtung zur Ermittlung von mindestens einer Betriebskenngröße (n, P, T) und einer Auswerte-, Steuer- und/oder Regelvorrichtung (40, 52), wobei die Auswerte-, Steuer- und/oder Regelvorrichtung (40, 52) eine Datenverarbeitungseinrichtung aufweist und zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mittels dieser Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist. 12. Monitoring system for monitoring a transmission (20) of a transmission (20) and at least one transmission fluid circuit (22) having wind turbine (12), with at least one particle detector (34), at least one device for determining at least one operating characteristic (n, P , T) and an evaluation, control and / or regulating device (40, 52), wherein the evaluation, control and / or regulating device (40, 52) comprises a data processing device and for carrying out a method according to one of claims 1 to 8 is formed by means of this data processing device.
13. System nach Anspruch 12, wobei mindestens ein zuschaltbarer Pfad des Getriebe- flüssigkeitskreislaufs (22) mindestens eine der Getriebepositionen (36, 36') mit dem mindestens einen Partikeldetektor (34) strömungstechnisch verbindet, wobei ein Ventil (86) in die- sem Pfad zum Zu- und Abschalten dieses Pfades von der Auswerte-, Steuer- und/oder Regelvorrichtung (40, 52) ansteuerbar ist. Windenergieanlage (12) mit einem Getriebe (20), einem Getriebeflüssigkeitskreislauf und einem Überwachungssystem nach Anspruch 12 oder 13. 13. The system of claim 12, wherein at least one switchable path of the transmission fluid circuit (22) fluidly connects at least one of the transmission positions (36, 36 ') with the at least one particle detector (34), wherein a valve (86) in this Path for connecting and disconnecting this path of the evaluation, control and / or regulating device (40, 52) can be controlled. A wind turbine (12) comprising a transmission (20), a transmission fluid circuit and a monitoring system according to claim 12 or 13.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013008739B3 (en) * 2013-05-23 2014-09-04 Audi Ag Method for operating an oil filter system
DE102013226744A1 (en) 2013-12-19 2015-06-25 Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e.V. Method for controlling an oil pump by means of a frequency converter upstream of the oil pump and control system
CN106194594A (en) * 2016-07-11 2016-12-07 上海电力学院 A kind of sustainable work and the low offshore wind farm speeder of maintenance cost
CN107356447B (en) * 2017-07-19 2019-10-11 京东方科技集团股份有限公司 A kind of equipment attrition abnormality diagnostic method, system and device
US11300106B2 (en) * 2018-07-18 2022-04-12 Poseidon Systems, LLC System and method for utilizing wear debris sensor to reduce damage and extend remaining useful life of gearboxes
DE102018216618A1 (en) 2018-09-27 2020-04-02 Zf Friedrichshafen Ag Measuring arrangement for lubricant
JP7388886B2 (en) * 2019-11-13 2023-11-29 株式会社日立製作所 Lubricating oil diagnostic system
CN113984611B (en) * 2021-10-27 2024-07-26 中国兵器装备集团上海电控研究所 Electric rotation transmission device with self-diagnosis function and self-checking method thereof
US11499621B1 (en) * 2022-03-18 2022-11-15 Metis Design Corporation Systems and methods for in-situ monitoring of gearbox

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10343457C5 (en) * 2003-09-19 2012-01-12 Hydac Filtertechnik Gmbh Device for particle measurement
DE60311271T2 (en) * 2003-11-14 2007-08-30 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Unipersonal Wind turbine monitoring and data processing unit and wind turbine preventive maintenance system
DE102006005956A1 (en) * 2006-02-02 2007-08-16 Hydac Filtertechnik Gmbh Device for detecting particles in a fluid flow, in particular inductive particle counter, as well as associated system for cooling and / or lubricating components of a drive unit
DE102008048956A1 (en) * 2008-09-25 2010-04-01 Repower Systems Ag Method for monitoring a transmission of a wind energy plant
US7895016B2 (en) * 2009-08-31 2011-02-22 General Electric Company System and method for wind turbine health management
US8082115B2 (en) * 2009-11-16 2011-12-20 Nrg Systems, Inc. Data acquisition system for condition-based maintenance
US20120025526A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 General Electric Company System and method for monitoring wind turbine gearbox health and performance
CN201843730U (en) * 2010-09-25 2011-05-25 上海宝钢工业检测公司 State on-line monitoring device of wind generating set
US8190394B2 (en) * 2011-05-31 2012-05-29 General Electric Company System and methods for monitoring oil conditions of a wind turbine gearbox

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2013083716A1 *

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