ES2877143T3 - Método, aparato y sistema para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica - Google Patents
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Abstract
Un método para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica, que comprende: adquirir ángulos de inclinación que satisfagan una condición predeterminada, en el que la condición predeterminada comprende un intervalo de ángulo de inclinación predeterminado y el intervalo de ángulo de inclinación predeterminado comprende ángulos de inclinación en los que cambia una señal retroalimentada por un interruptor de proximidad; adquirir valores característicos de la señal correspondientes a los ángulos de inclinación; seleccionar, de los ángulos de inclinación, ángulos de inclinación en los que cambia el valor característico de la señal, de acuerdo con una secuencia de tiempo de adquisición de los valores característicos de la señal; realizar estadísticas características sobre los ángulos de inclinación seleccionados para adquirir un valor estadístico característico; y determinar si la correa dentada está en estado de fatiga, comparando el valor estadístico característico con un umbral predeterminado.
Description
DESCRIPCIÓN
Método, aparato y sistema para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica
Campo técnico
La presente divulgación se refiere al campo técnico de la generación de energía eólica y, en particular, a un método, un aparato y un sistema para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica.
Antecedentes
El conjunto generador de energía eólica puede transferir energía eólica en energía eléctrica para generar potencia eléctrica. Cuando el conjunto alcanza un estado de plena capacidad, es necesario variar la inclinación para lograr un control constante de la velocidad de rotación. En la variación de la inclinación, un sistema de variación de inclinación acciona una correa dentada a través de un motor de variación de inclinación para accionar un rodamiento de variación de inclinación, para cambiar un ángulo de una pala al viento y lograr que la inclinación varíe.
La correa dentada sirve como mecanismo de accionamiento del sistema de variación de inclinación del conjunto generador de energía eólica, y soporta una carga de fatiga muy grave y una carga alterna bajo los requisitos de variación de inclinación a largo plazo del conjunto. Si la correa dentada se rompe o falla, la pala estará fuera de control, amenazando gravemente de este modo la seguridad del conjunto. Por lo tanto, se requiere que se detecte la correa dentada, para advertir temprano sobre los riesgos antes de que la correa dentada se rompa o falle, garantizando operaciones seguras del conjunto. El documento US 2015/176570 A1 divulga un método para detectar un fallo de ajuste del ángulo de inclinación de la pala del rotor de una pala del rotor de una turbina eólica, incluyendo el método medir la velocidad del ángulo de inclinación de la pala del rotor; predecir, basándose en una velocidad real del rotor, una velocidad del ángulo de inclinación de la pala del rotor; indicar un fallo si se cumple un primer criterio, en el que el primer criterio se satisface si la desviación entre la velocidad del ángulo de inclinación de la pala del rotor medida y la velocidad del ángulo de inclinación de la pala del rotor predicha excede un umbral de velocidad.
Sumario
En vista de lo anterior, se proporciona un método para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la presente divulgación, para detectar el estado de fatiga de la correa dentada en servicio a bajo coste. De forma adicional, un aparato y un sistema para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica se proporcionan también de acuerdo con la presente divulgación, para asegurar la aplicación e implementación del método en la práctica.
Para lograr los objetivos anteriores, las soluciones técnicas de acuerdo con la presente divulgación son como sigue. Se proporciona un método para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica, que incluye:
adquirir ángulos de inclinación que satisfagan una condición predeterminada;
adquirir valores característicos de la señal correspondientes a los ángulos de inclinación;
seleccionar, de los ángulos de inclinación, ángulos de inclinación en los que cambia el valor característico de la señal, de acuerdo con una secuencia de tiempo de adquisición de los valores característicos de la señal; realizar estadísticas características sobre los ángulos de inclinación seleccionados para adquirir un valor estadístico característico; y
determinar si la correa dentada está en estado de fatiga, comparando el valor estadístico característico con un umbral predeterminado.
Se proporciona un aparato para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica, que incluye:
una unidad de adquisición de ángulos de inclinación, configurada para adquirir ángulos de inclinación que satisfacen una condición predeterminada;
una unidad de adquisición de valores característicos de la señal, configurada para adquirir valores característicos de la señal correspondientes a los ángulos de inclinación;
una unidad de cálculo de valores estadísticos característicos, configurada para seleccionar, de los ángulos de inclinación, ángulos de inclinación en los que cambia el valor característico de la señal, de acuerdo con una secuencia de tiempo de adquisición de los valores característicos de la señal, y realizar estadísticas características en los ángulos de inclinación seleccionados para adquirir un valor estadístico característico; y
una unidad de determinación de fatiga, configurada para determinar si la correa dentada está en el estado de fatiga, comparando el valor estadístico característico con un umbral predeterminado.
Se proporciona un sistema para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica, que incluye un sensor, un interruptor de proximidad, y cualquiera de los aparatos anteriores para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica, donde
el sensor está configurado para enviar ángulos de inclinación detectados en tiempo real a cualquiera de los aparatos anteriores para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica; y el interruptor de proximidad está configurado para retroalimentar los valores característicos de la señal correspondientes a los ángulos de inclinación que cumplen la condición predeterminada, a cualquiera de los aparatos anteriores para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica.
Breve descripción de los dibujos
Para una ilustración más clara de las soluciones técnicas de acuerdo con realizaciones de la presente divulgación o técnicas convencionales, a continuación se describen brevemente los dibujos que se aplicarán en realizaciones de la presente divulgación o técnicas convencionales. Evidentemente, los dibujos de las siguientes descripciones son solo algunas realizaciones de la presente divulgación, y los expertos en la técnica pueden obtener otros dibujos basándose en los dibujos proporcionados sin esfuerzos creativos.
La figura 1 es un diagrama de flujo de una primera realización de un método para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 2 es un diagrama esquemático de una señal de nivel retroalimentada por un interruptor de proximidad proporcionado de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 3A es un diagrama esquemático de una distribución de ángulos de inversión entre ángulos de inclinación en un estado anormal proporcionado de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 3B es un diagrama esquemático de una distribución de ángulos de inversión entre ángulos de inclinación en un estado normal proporcionado de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 4A es un diagrama esquemático de una distribución de valores de diferencia entre un valor más grande y un valor más pequeño entre los ángulos de inclinación en un estado anormal proporcionado de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 4B es un diagrama esquemático de una distribución de valores de diferencia entre un valor más grande y un valor más pequeño entre los ángulos de inclinación en un estado normal proporcionado de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 5 es un diagrama de flujo de una segunda realización de un método para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 6 es un diagrama estructural esquemático de una primera realización de un aparato para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 7 es un diagrama estructural esquemático de una segunda realización de un aparato para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la presente divulgación; y
La figura 8 es un diagrama estructural esquemático de un sistema para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la presente divulgación;
Descripción detallada de las realizaciones
En lo sucesivo, las soluciones técnicas en las realizaciones de la presente divulgación se describen clara y completamente junto con los dibujos en las realizaciones de la presente divulgación. La invención se define por las reivindicaciones adjuntas.
Cuando se requiere que un conjunto generador de energía eólica (puede abreviarse como un conjunto) varíe la
inclinación, un sistema de variación de inclinación acciona una correa dentada a través de un motor de variación de inclinación para accionar un rodamiento de variación de inclinación, para cambiar un ángulo de una pala al viento y lograr que la inclinación varíe.
La correa dentada tiene el riesgo de romperse o fallar en un estado de fatiga como resultado de una operación a largo plazo. Un método para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica, proporcionado de acuerdo con la presente divulgación, está configurado para detectar el estado de fatiga de la correa dentada en funcionamiento.
El estado de fatiga de la correa dentada puede ser una abrasión por fatiga de un diente engranado de la correa dentada, un cambio en la longitud de la correa dentada durante un funcionamiento a largo plazo, un cambio en la tensión de la correa dentada durante un funcionamiento a largo plazo. Se entiende que, el estado de fatiga de la correa dentada en la presente divulgación no se limita a las manifestaciones anteriores.
La figura 1 muestra un diagrama de flujo de una primera realización de un método para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica. Como se muestra en la figura 1, una realización incluye la etapa S101 a la etapa S105.
En la etapa S101, se determina que el conjunto se encuentra en un estado de variación de inclinación.
Si el conjunto se encuentra en el estado de variación de inclinación se determina de acuerdo con un parámetro de estado de funcionamiento del conjunto. A continuación, se realiza la etapa S102 si el conjunto está en el estado de variación de inclinación.
Específicamente, el parámetro de estado de funcionamiento del conjunto puede ser un ángulo de inclinación, en concreto, se determina si el ángulo de inclinación actual del conjunto es mayor que un ángulo de inclinación mínimo predeterminado. En respuesta a una determinación positiva, se determina que el conjunto está en el estado de variación de inclinación. Se entiende que se pueden aplicar otras soluciones técnicas para determinar si el conjunto está en el estado de variación de inclinación, no limitado al ángulo de inclinación.
En la etapa 102, se adquieren ángulos de inclinación que satisfacen una condición predeterminada.
En un caso de que el conjunto esté en el estado de variación de inclinación, se adquiere un grupo de ángulos de inclinación del conjunto. Por ejemplo, los ángulos de inclinación se recopilan por segundo, y se obtienen 100 ángulos de inclinación mediante recopilación 100 veces.
Los ángulos de inclinación que satisfacen una condición predeterminada se extraen del grupo de ángulos de inclinación. Específicamente, la condición predeterminada puede ser un intervalo del ángulo de inclinación, tal como [3,5, 6,5] grados (grado de ángulo). El intervalo del ángulo de inclinación se puede determinar a partir del intervalo de funcionamiento de un interruptor de proximidad en la etapa S103. De este modo, los ángulos de inclinación dentro del intervalo del ángulo de inclinación se extraen del grupo de ángulos de inclinación, y estos ángulos de inclinación son los ángulos de inclinación que satisfacen la condición predeterminada.
Se entiende que se pueden aplicar otros intervalos del ángulo de inclinación, no limitados a los anteriores.
En la etapa S103, se adquieren los valores característicos de la señal correspondientes a los ángulos de inclinación, y los ángulos de inclinación en los que cambia el valor característico de la señal se seleccionan a partir de los ángulos de inclinación de acuerdo con una secuencia de tiempo de adquisición de los valores característicos de la señal.
El conjunto generador está provisto de un interruptor de proximidad. Antes de la implementación, el intervalo de funcionamiento del interruptor de proximidad, en concreto, el intervalo del ángulo de inclinación en el que se retroalimenta una señal de nivel, se puede configurar. Se supone que el intervalo del ángulo de inclinación se establece en [A, B] en una aplicación práctica, y el interruptor de proximidad detecta, de una manera física, si el ángulo de inclinación está dentro del intervalo. Si el ángulo de inclinación está dentro del intervalo, el interruptor de proximidad se enciende y retroalimenta la señal de nivel correspondiente al ángulo de inclinación; y si el ángulo de inclinación está fuera del intervalo, el interruptor de proximidad ya no retroalimenta la señal de nivel. La señal de nivel retroalimentada por el interruptor de proximidad puede entenderse como una forma del valor característico de la señal.
La señal de nivel retroalimentada por el interruptor de proximidad es como se muestra en la figura 2.
En la figura 2, el intervalo del ángulo de inclinación se establece en [A, B], y una relación entre los grados A, B y C de los ángulos de inclinación es A > C > B, donde C es un ángulo de inversión (el ángulo de inclinación en el que cambia la señal retroalimentada por el interruptor de proximidad), en concreto, en el caso de que el ángulo de inclinación sea menor que A y mayor que C, la señal retroalimentada por el interruptor de proximidad es un nivel bajo, y en el caso de que el ángulo de inclinación sea menor que C y mayor que B, la señal retroalimentada por el interruptor de proximidad es de alto nivel. Por lo tanto, cuando el ángulo de inclinación cambia de A grados a B grados, la señal retroalimentada
por el interruptor de proximidad cambia del nivel bajo al nivel alto cuando el ángulo alcanza C. A la inversa, cuando el ángulo de inclinación cambia de B grados a A grados, la señal retroalimentada por el interruptor de proximidad cambia del nivel alto al nivel bajo.
Considerando un error de ajuste, los ángulos primarios cercanos a C son los ángulos primarios que satisfacen el requisito. Por ejemplo, todos los ángulos de inclinación dentro de un intervalo C ± 0,5 grados satisfacen el requisito. A partir de la figura 2, se puede ver que el ángulo de inclinación dentro del intervalo [A, B] grados tiene un intervalo correspondiente de la señal de retroalimentación, donde el intervalo de la señal de retroalimentación se puede llamar como un intervalo de inversión de estado, y el intervalo se puede entender como el intervalo C ± 0,5 grados.
En un estado de funcionamiento normal, el ángulo de inversión del ángulo de inclinación es fijo, tal como C ± 0,5 grados, excluyendo una influencia del propio interruptor de proximidad y otras influencias de los cables de conexión. Se entiende que los valores fijos pueden ser diferentes para diferentes conjuntos. Sin embargo, en funcionamiento práctico, la correa dentada puede deformarse debido a la carga de fatiga a largo plazo y la carga alterna, y en tal caso, el ángulo de inversión se desplaza.
En la figura 3A y la figura 3B se muestran las distribuciones de los ángulos de inversión entre los ángulos de inclinación, bajo un estado anormal y un estado normal, respectivamente. A partir de una comparación entre la figura 3A y la figura 3B, se puede observar que, bajo el estado anormal, la fluctuación de los ángulos de inclinación correspondientes a los ángulos de inversión entre los ángulos de inclinación es mayor, en concreto, existen situaciones en las que la señal retroalimentada por el interruptor de proximidad cambia fuera del intervalo de 5 ± 0,5 grados.
Por lo tanto, el estado de fatiga de la correa dentada puede detectarse mediante una relación entre la señal retroalimentada por el interruptor de proximidad y el ángulo de inclinación.
Específicamente, al adquirir los ángulos de inclinación en las etapas anteriores, las señales retroalimentadas por el interruptor de proximidad, correspondiente a los ángulos de inclinación, se pueden adquirir de manera correspondiente. La señal retroalimentada por el interruptor de proximidad es un valor digital retroalimentado por hardware, donde solo hay dos estados, 0 y 1, representando el nivel bajo y el nivel alto, respectivamente. La señal retroalimentada por el interruptor de proximidad es una forma del valor característico de la señal correspondiente al ángulo de inclinación.
La señal retroalimentada por el interruptor de proximidad y el ángulo de inclinación son sincrónicos en la secuencia de tiempo, en concreto, el ángulo de inclinación en un momento corresponde a la señal retroalimentada por el interruptor de proximidad en ese momento. Es decir, con la correspondencia, la señal de retroalimentación en un momento se puede encontrar mediante el ángulo de inclinación en ese momento dentro del intervalo [A, B], o el ángulo de inclinación en un momento dentro del intervalo [A, B] se puede encontrar a través de la señal de retroalimentación correspondiente en ese momento. Sin embargo, la correspondencia no se puede utilizar en el caso de que el ángulo de inclinación esté fuera del intervalo [A, B], porque el interruptor de proximidad solo retroalimenta la señal cuando el ángulo de inclinación está dentro del intervalo [A, B]. Por lo tanto, los ángulos de inclinación satisfacen la condición predeterminada, adquiridos en la etapa S102, tienen las señales correspondientes retroalimentadas por el interruptor de proximidad.
Los ángulos de inclinación que satisfacen la condición predeterminada son múltiples, entonces las señales retroalimentadas por el interruptor de proximidad son múltiples, y las señales retroalimentadas por el interruptor de proximidad se secuencian de acuerdo con la secuencia de tiempo (un orden temporal de retroalimentación de las señales). De acuerdo con la secuencia de tiempo de las múltiples señales retroalimentadas por el interruptor de proximidad, se puede determinar si cambia la señal retroalimentada por el interruptor de proximidad. Luego, de acuerdo con los tiempos de retroalimentación de la señal de las señales cambiantes retroalimentadas por el interruptor de proximidad y la correspondencia anterior en la secuencia de tiempo, los ángulos de inclinación correspondientes a las señales cambiantes retroalimentadas por el interruptor de proximidad se pueden encontrar a partir de los ángulos de inclinación que satisfacen la condición predeterminada adquirida en la etapa S102.
Por ejemplo, un grupo de señales retroalimentadas por el interruptor de proximidad es 1001011, incluyendo cuatro señales cambiantes retroalimentadas por el interruptor de proximidad, en concreto, 0 en el segundo bit, 1 en el cuarto bit, 0 en el quinto bit y 1 en el sexto bit. Los ángulos de inclinación correspondientes al grupo de señales 1001011 retroalimentadas por el interruptor de proximidad son respectivamente: 5,3, 5,0, 4,7, 6,3, 4,2, 5,7 y 5,5. Por lo tanto, de acuerdo con las señales cambiantes retroalimentadas por el interruptor de proximidad, los ángulos de inclinación seleccionados son 5,0, 6,3, 4,2 y 5,7.
En la etapa S104, las estadísticas características se realizan en los ángulos de inclinación seleccionados y se adquiere un valor de estadística característico.
En una aplicación práctica, las estadísticas características pueden estar midiendo, por ejemplo, un valor medio de los ángulos de inclinación seleccionados, una desviación estándar de los ángulos de inclinación seleccionados, o un valor de diferencia entre un valor más grande y un valor más pequeño entre los ángulos de inclinación seleccionados. Se
entiende que las estadísticas características pueden presentarse en otras formas, no limitadas a los anteriores.
En la figura 4A se muestra un resultado estadístico del valor de diferencia entre el valor más grande y el valor más pequeño en un estado anormal, y en la figura 4B se muestra un resultado estadístico de la diferencia entre el valor más grande y el valor más pequeño en un estado normal.
En la etapa S105, se determina si la correa dentada está en el estado de fatiga, de acuerdo con una relación de magnitud entre el valor estadístico característico y un umbral característico predeterminado.
La forma de las estadísticas características en la etapa S104 corresponde al umbral característico predeterminado (puede abreviarse como umbral predeterminado). Por ejemplo, si la estadística característica mide la desviación estándar, el umbral característico predeterminado es el umbral predeterminado correspondiente a la desviación estándar. Si la estadística característica mide el valor de diferencia entre el valor más grande y el valor más pequeño, el umbral característico predeterminado es el umbral predeterminado correspondiente al valor de diferencia entre el valor más grande y el valor más pequeño. Si la estadística característica mide el valor medio, el umbral característico predeterminado es el umbral predeterminado correspondiente al valor medio.
En el caso de que el valor de la estadística característica sea mayor que el umbral de característica predeterminado, se puede determinar que la correa dentada está en el estado de fatiga, y en el caso de que el valor estadístico característico sea menor o igual al umbral característico predeterminado, se puede determinar que la correa dentada no está en el estado de fatiga. Se entiende que lo anterior también puede ser válido a la inversa, basado en una situación práctica.
A partir de la solución técnica anterior, el método para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica se proporciona de acuerdo con una realización. En el método, se adquieren los ángulos de inclinación que satisfacen la condición predeterminada, se adquieren los valores característicos de la señal correspondientes a los ángulos de inclinación, los ángulos de inclinación a los que cambia el valor característico de la señal se seleccionan a partir de los ángulos de inclinación de acuerdo con la secuencia de tiempo de adquisición de los valores característicos de la señal, la estadística característica se realiza en los ángulos de inclinación seleccionados para adquirir el valor estadístico característico, y si la correa dentada está en la fatiga establecida se determina comparando el valor estadístico característico y el umbral predeterminado. De acuerdo con el método, la detección del estado de fatiga de la correa dentada se puede lograr sin ningún dispositivo de detección auxiliar o medida de hardware, que tiene un mejor rendimiento en tiempo real y menor coste. De forma adicional, el método es fácil de lograr y tiene un algoritmo de baja complejidad, teniendo así una mejor aplicabilidad.
Si se detecta que la correa dentada tiene un alto riesgo de estar en el estado de fatiga, se emite una señal de alarma para emitir un aviso de peligro, para proporcionar una referencia para que un mantenedor realice la verificación y el mantenimiento, evita una influencia impredecible, de una pala incontrolada en el conjunto, como resultado de una correa dentada defectuosa, y garantiza el funcionamiento normal del conjunto.
En la etapa anterior S105, el umbral característico predeterminado puede ser un umbral correspondiente a la desviación estándar, o un umbral correspondiente al valor más grande y al valor más pequeño entre los ángulos de inclinación. En una aplicación práctica, los dos tipos de umbral son valores empíricos, en concreto, resumido en función de las situaciones de variación de inclinación del conjunto. Por lo tanto, cuando se realizan estadísticas características en los ángulos de inclinación seleccionados en la etapa S104, se puede medir la desviación estándar o el valor de diferencia entre el valor más grande y el valor más pequeño entre los ángulos de inclinación.
Sin embargo, hay un caso en el que el valor medio de los ángulos de inclinación seleccionados se mide al realizar las estadísticas características sobre los ángulos de inclinación seleccionados en la etapa S104. Debido a que el ajuste y la instalación del interruptor de proximidad están influenciados por factores humanos en una aplicación práctica, los ángulos de inversión entre los ángulos de inclinación no son únicos. Por lo tanto, el valor medio de los ángulos de inclinación seleccionados se puede calcular de forma adaptativa de acuerdo con la etapa S101 a la etapa S104, y luego el valor medio se usa para generar el valor característico predeterminado.
Es decir, después de seleccionar el valor medio de los ángulos de inclinación, el valor medio o el valor medio se suma y se resta con un valor, sirve como un intervalo del valor medio (es decir, un umbral característico predeterminado). Por ejemplo, el valor medio de los ángulos de inclinación seleccionados es de 5 grados, y al sumar y restar 0,3 sobre la base de 5 grados, el intervalo adquirido del valor medio es [4,7, 5,3] grados. El intervalo del valor medio sirve como estándar de determinación siguiente para determinar si la correa dentada está en el estado de fatiga.
Una forma de determinación es comparar el ángulo de inclinación con el intervalo del valor medio después de seleccionar el ángulo de inclinación. Se determina que el ángulo de inclinación está en el estado de fatiga si el ángulo de inclinación está fuera del intervalo del valor medio, y se determina que el ángulo de inclinación no está en el estado de fatiga si el ángulo de inclinación está dentro del intervalo del valor medio.
Los ángulos de inclinación seleccionados anteriormente se pueden guardar en un archivo de registro, para
proporcionar un almacenamiento de datos para la siguiente mejora del conjunto. Se entiende que también se pueden guardar otros datos en el archivo de registro.
En la figura 5 se muestra un diagrama de flujo de una segunda realización de un método para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica proporcionado de acuerdo con la presente divulgación. Como se muestra en la figura 5, en comparación con la primera realización del método para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica, la segunda realización se diferencia en que se añade la etapa S106. A continuación, solo se ilustra la etapa S106, y las otras etapas pueden referirse a las ilustraciones de la primera realización y no se describen con más detalle aquí.
En la etapa S101, se determina que el conjunto se encuentra en un estado de variación de inclinación.
En la etapa S102, se adquieren ángulos de inclinación que satisfacen una condición predeterminada.
En la etapa S103, se adquieren los valores característicos de la señal correspondientes a los ángulos de inclinación, y los ángulos de inclinación en los que cambia el valor característico de la señal se seleccionan a partir de los ángulos de inclinación de acuerdo con una secuencia de tiempo de adquisición de los valores característicos de la señal.
En la etapa S104, las estadísticas características se realizan en los ángulos de inclinación seleccionados y se adquiere un valor de estadística característico.
En la etapa S105, se determina si la correa dentada está en el estado de fatiga, de acuerdo con una relación de magnitud entre el valor estadístico característico y un umbral característico predeterminado.
En la etapa S106, el valor estadístico de característica correspondiente se guarda en un archivo de registro, en caso de que la correa dentada esté en el estado de fatiga.
En un ejemplo, el conjunto en el estado de variación de inclinación puede realizar de la etapa S102 a la etapa S104 varias veces para adquirir los valores estadísticos característicos en diferentes puntos de tiempo de detección, y almacenar en caché el valor estadístico característico cada vez que se adquiere el valor estadístico característico. Si un volumen de datos de los valores estadísticos de características almacenados en caché alcanza un umbral de caché predeterminado, los valores estadísticos de características almacenados en caché se pueden generar en un archivo y guardar, donde el archivo puede denominarse archivo de registro. De forma adicional, datos originales de los ángulos de inclinación, en concreto, los ángulos de inclinación en la etapa S102, se pueden guardar además en el archivo de registro.
En otro ejemplo, si la correa dentada está en el estado de fatiga, el valor estadístico característico de la correa dentada en el estado de fatiga se guarda en el archivo de registro.
El archivo de registro puede evaluar un comportamiento de fatiga de la correa dentada en funcionamiento práctico, para proporcionar almacenamiento de datos para la siguiente mejora.
Los métodos anteriores para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica son soluciones que apuntan a una determinada correa dentada, en concreto, los ángulos de inclinación adquiridos que satisfacen la condición predeterminada son los ángulos de inclinación de una correa dentada, y el estado de fatiga de la correa dentada se adquiere después de analizar los ángulos de inclinación.
Sin embargo, se puede determinar además si hay una correa dentada con fatiga en varias correas dentadas de acuerdo con una relación entre los ángulos de inclinación de las correas dentadas múltiples.
Específicamente, en un estado normal, resultados de ejecución, en concreto, los ángulos de inclinación reales, de las correas dentadas múltiples deben ser iguales bajo un mismo requisito de variación de inclinación. Por lo tanto, las condiciones de fatiga de las correas dentadas pueden determinarse mediante estadísticas sobre las siguientes condiciones de los múltiples ángulos de inclinación en el estado de variación de inclinación, donde el estado de variación de inclinación puede incluir un proceso de inicio, un proceso desde la ausencia de variación de inclinación hasta la variación de inclinación, y un estado de variación de inclinación a largo plazo, del conjunto.
En primer lugar, se determina si el conjunto está en el estado de variación de inclinación. Si el aparato está en el estado de variación de inclinación, se adquieren los ángulos de inclinación de las múltiples correas dentadas, se calculan los valores de diferencia por pares entre los múltiples ángulos de inclinación, y se determina si existe un valor de diferencia que exceda un umbral de los valores de diferencia. Si existe un valor de diferencia que excede el umbral, se considera que existe una correa dentada con fatiga entre las dos correas dentadas correspondientes a ese valor de diferencia. Después de colocar las dos correas dentadas, se analizan los ángulos de inclinación de las dos correas dentadas, determinando así la correa dentada con fatiga.
En correspondencia con el método anterior para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto
generador de energía eólica, se proporciona además un aparato para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la presente divulgación.
En la figura 6 se muestra una estructura de una primera realización de un aparato para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica. Como se muestra en la figura 6, el aparato puede incluir: una unidad de adquisición de ángulos de inclinación 601, una unidad de adquisición de valores característicos de señales 602, una unidad de cálculo de valores estadísticos característicos 603 y una unidad de determinación de fatiga 604.
La unidad de adquisición de ángulos de inclinación 601 está configurada para adquirir ángulos de inclinación que satisfacen una condición predeterminada.
La unidad de adquisición de valores característicos de señales 602 está configurada para adquirir valores característicos de señales correspondientes a los ángulos de inclinación.
La unidad de cálculo de valores estadísticos característicos 603 está configurada para seleccionar, de los ángulos de inclinación, ángulos de inclinación en los que cambia el valor característico de la señal, de acuerdo con una secuencia de tiempo de adquisición de los valores característicos de la señal, y realizar estadísticas características en los ángulos de inclinación seleccionados para adquirir un valor estadístico característico.
La unidad de determinación de fatiga 604 está configurada para determinar si la correa dentada está en estado de fatiga, comparando el valor estadístico característico con un umbral predeterminado.
Como se muestra en la figura 7, sobre la base de la primera realización del aparato para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica, una unidad de almacenamiento de archivos de registro 605 y una unidad de determinación de variación de inclinación 606 configurada para determinar si el conjunto generador de energía eólica está en un estado de variación de inclinación, también se incluyen.
La unidad de almacenamiento de archivos de registro 605 está configurada para guardar el valor estadístico característico correspondiente y formar un archivo de registro, en respuesta para determinar que la correa dentada está en el estado de fatiga.
La unidad de determinación de variación de inclinación 606 está configurada para determinar si el conjunto generador de energía eólica está en el estado de variación de inclinación.
Específicamente, una forma de determinación de la unidad de determinación de variación de inclinación 606 incluye determinar si el ángulo de inclinación actual es mayor que un ángulo de inclinación mínimo predeterminado, y en respuesta a una determinación positiva, determinar que el conjunto generador de energía eólica se encuentra en el estado de variación de inclinación.
En la etapa de calcular el valor estático característico de los ángulos de inclinación seleccionados, la unidad de cálculo de valores estadísticos característicos 606 está configurada para calcular un valor medio de los ángulos de inclinación seleccionados, una desviación estándar de los ángulos de inclinación seleccionados, o un valor de diferencia entre un valor más grande y un valor más pequeño entre los ángulos de inclinación seleccionados.
Como se muestra en la figura 8, se proporciona además un sistema para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la presente divulgación. El sistema de detección incluye: un sensor 801, un interruptor de proximidad 802, y el aparato 803 para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica.
El sensor 801 está configurado para enviar ángulos de inclinación detectados en tiempo real al aparato 803 para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica.
El interruptor de proximidad 802 está configurado para retroalimentar señales de retroalimentación (es decir, valores característicos de la señal) correspondientes a los ángulos de inclinación que satisfacen una condición predeterminada, al aparato 803 para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica.
En una escena de aplicación práctica, el sensor 801 está instalado en un actuador de variación de inclinación (no mostrado en la figura 8) del conjunto generador de energía eólica, y conectado en señales al aparato 803 para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica. El actuador de variación de inclinación (tal como una placa de variación de inclinación) del conjunto generador de energía eólica está configurado para realizar una acción de variación de inclinación, cambiando así el ángulo de inclinación. Al realizar la variación de inclinación mediante el conjunto generador de energía eólica, el sensor 801 detecta el ángulo de inclinación en tiempo real y envía los ángulos de inclinación al aparato 803 para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica.
Mientras tanto, el interruptor de proximidad 802 también está instalado en el actuador de variación de inclinación del conjunto generador de energía eólica, y conectado en señales al aparato 803 para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica. El interruptor de proximidad 802 puede detectar, de una manera física, si el ángulo de inclinación actual está dentro de un intervalo establecido del ángulo de inclinación. Una vez que el ángulo de inclinación cae dentro del intervalo establecido, el interruptor de proximidad 802 comienza a encenderse y retroalimenta las señales de retroalimentación al aparato 803 para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica.
El aparato 803 para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica extrae todos los ángulos de inclinación que satisfacen la condición predeterminada de los ángulos de inclinación recibidos, selecciona los valores característicos de la señal correspondientes respectivamente a todos los ángulos de inclinación extraídos; selecciona los ángulos de inclinación en los que cambia el valor característico de la señal, de los ángulos de inclinación extraídos, de acuerdo con una secuencia de tiempo de adquisición de los valores característicos de la señal, y calcula un valor estadístico característico de los ángulos de inclinación seleccionados, y determina si la correa dentada está en el estado de fatiga, comparando el valor estadístico característico con un umbral predeterminado.
El aparato 803 para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica puede ser un controlador, y específicamente, puede ser un controlador de variación de inclinación o puede ser un controlador principal del sistema.
Cabe señalar que las realizaciones de la presente divulgación se describen de manera progresiva, y cada realización pone énfasis en la diferencia con otras realizaciones. Por lo tanto, una realización puede referirse a otras realizaciones para partes iguales o similares.
También se debe observar que, en la presente divulgación, los términos de relación, como primero y segundo, solo están destinados a distinguir una entidad u operación de otra entidad u otra operación, y no necesariamente requieren o insinúan que existe una relación o secuencia real entre estas entidades u operaciones. Adicionalmente, términos tales como "incluye", contiene o cualquier otra variante están destinados a cubrir una inclusión no exclusiva. De este modo, un proceso, un método, un objeto o un dispositivo que incluye una serie de elementos no solo incluye estos elementos, sino que también incluye otros elementos no enumerados explícitamente, o también incluye elementos inherentes en el proceso, el método, el objeto, o el dispositivo. En caso de que no haya más limitación, un elemento limitado por las palabras "incluyendo un ..." no excluye otro mismo elemento existente en el proceso, método, objeto o dispositivo que incluye el elemento.
Claims (9)
1. Un método para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica, que comprende:
adquirir ángulos de inclinación que satisfagan una condición predeterminada, en el que la condición predeterminada comprende un intervalo de ángulo de inclinación predeterminado y el intervalo de ángulo de inclinación predeterminado comprende ángulos de inclinación en los que cambia una señal retroalimentada por un interruptor de proximidad;
adquirir valores característicos de la señal correspondientes a los ángulos de inclinación;
seleccionar, de los ángulos de inclinación, ángulos de inclinación en los que cambia el valor característico de la señal, de acuerdo con una secuencia de tiempo de adquisición de los valores característicos de la señal; realizar estadísticas características sobre los ángulos de inclinación seleccionados para adquirir un valor estadístico característico; y
determinar si la correa dentada está en estado de fatiga, comparando el valor estadístico característico con un umbral predeterminado.
2. El método para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además:
guardar el valor estadístico característico y formar un archivo de registro, en respuesta para determinar que la correa dentada está en el estado de fatiga.
3. El método para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además:
determinar si el conjunto generador de energía eólica está en un estado de variación de inclinación antes de adquirir los ángulos de inclinación que satisfacen la condición predeterminada;
en donde determinar si el conjunto generador de energía eólica está en el estado de variación de inclinación comprende:
determinar si un ángulo de inclinación actual es mayor que un ángulo de inclinación mínimo predeterminado, y en respuesta a una determinación positiva, determinar que el conjunto generador de energía eólica se encuentra en el estado de variación de inclinación.
4. El método para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 1, en el que realizar estadísticas características en los ángulos de inclinación seleccionados para adquirir el valor estadístico característico, comprende:
calcular un valor medio de los ángulos de inclinación seleccionados; o
calcular una desviación estándar de los ángulos de inclinación seleccionados; o
calcular un valor de diferencia entre un valor más grande y un valor más pequeño entre los ángulos de inclinación seleccionados.
5. Un aparato para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica, que comprende:
una unidad de adquisición de ángulos de inclinación (601), configurada para adquirir ángulos de inclinación que satisfacen una condición predeterminada, en donde la condición predeterminada comprende un intervalo de ángulo de inclinación predeterminado y el intervalo de ángulo de inclinación predeterminado comprende ángulos de inclinación en los que cambia una señal retroalimentada por un interruptor de proximidad;
una unidad de adquisición de valores característicos de señales (602), configurada para adquirir valores característicos de la señal correspondientes a los ángulos de inclinación;
una unidad de cálculo de valores estadísticos característicos (603), configurada para seleccionar, de los ángulos de inclinación, ángulos de inclinación en los que cambia el valor característico de la señal, de acuerdo con una secuencia de tiempo de adquisición de los valores característicos de la señal, y realizar estadísticas características en los ángulos de inclinación seleccionados para adquirir un valor estadístico característico; y
una unidad de determinación de fatiga (604), configurada para determinar si la correa dentada está en el estado de fatiga, comparando el valor estadístico característico con un umbral predeterminado.
6. El aparato para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende, además:
una unidad de almacenamiento de archivos de registro (605), configurada para guardar el valor estadístico característico y formar un archivo de registro, en respuesta para determinar que la correa dentada está en el estado de fatiga.
7. El aparato para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende además: una unidad de determinación de variación de inclinación,
configurada para determinar si el conjunto generador de energía eólica está en un estado de variación de inclinación; en donde la unidad de determinación de variación de inclinación está configurada para:
determinar si un ángulo de inclinación actual es mayor que un ángulo de inclinación mínimo predeterminado, y en respuesta a una determinación positiva, determinar que el conjunto generador de energía eólica se encuentra en el estado de variación de inclinación.
8. El aparato para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la unidad de cálculo de valores estadísticos característicos (603) está configurada para:
calcular un valor medio de los ángulos de inclinación seleccionados; o
calcular una desviación estándar de los ángulos de inclinación seleccionados; o
calcular un valor de diferencia entre un valor más grande y un valor más pequeño entre los ángulos de inclinación seleccionados.
9. Un sistema para detectar un estado de fatiga de una correa dentada de un conjunto generador de energía eólica, que comprende: un sensor (801), un interruptor de proximidad (802) y el aparato (803) para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que
el sensor (801) está configurado para enviar ángulos de inclinación detectados en tiempo real al aparato para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8; y
el interruptor de proximidad (802) está configurado para retroalimentar los valores característicos de la señal, correspondientes a los ángulos de inclinación que cumplen la condición predeterminada, al aparato para detectar el estado de fatiga de la correa dentada del conjunto generador de energía eólica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8.
Figura 2
12
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