KR20120103512A - 풍력 터빈의 회전자 블레이드 시스템의 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법 및 배열체 - Google Patents
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Abstract
회전자 블레이드 시스템이 회전자 회전축 주위를 회전하는, 풍력 터빈의 회전자 블레이드 시스템의 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법 및 배열체가 기술되는데, 상기 방법은: 상기 회전자 회전축을 횡단하는 특히 상기 회전자 회전축에 수직한, 요잉축을 중심으로 상기 회전자 회전축을 요잉시키는 단계; 상기 요잉에 기인한 부하를 나타내는 부하 신호(y)를 획득하는 단계; 상기 부하 신호의 주파수 성분(f1)에 관하여 상기 부하 신호를 분석하는 단계; 그리고 상기 분석된 부하 신호에 기초하여 상기 블레이드 피치각 불평형을 탐지하는 단계;를 포함한다.
Description
본 발명은 회전자 블레이드 시스템이 회전자 회전축 주위를 회전하는, 풍력 터빈의 회전자 블레이드 시스템의 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법 및 배열체에 관한 것이다. 특히 본 발명은 풍력 터빈 타워 최상부(tower top), 베드 프레임(bed frame), 메인 샤프트에서 그리고 회전자 블레이드들에서 피로 및 불필요한 부하를 감소시킬 수 있는, 풍력 터빈의 회전자 블레이드 시스템의 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법 및 배열체에 관한 것이다.
풍력 터빈은 풍력 터빈 타워, 및 상기 풍력 터빈 타워의 최상부 상에 장착된 기관실(nacelle)을 포함할 수 있는데, 상기 기관실은 하나 이상의 회전자 블레이드들이 장착되는 회전자 회전 샤프트를 지지한다. 나아가, 순간 풍향에 따라 회전자 블레이드들을 배향(orient)하기 위해, 회전자 회전축, 즉 회전자 회전 샤프트는, 특히 풍력 터빈 타워의 길이방향 축(longitudinal axis)을 따라 이어져서, 회전자 회전 샤프트의 회전자 회전축을 횡단할 수 있는 특히 상기 회전자 회전축에 수직할 수 있는, 요잉축(yawing axis) 주위를 또는 요잉축을 중심으로 돌 수 있다. 특히 회전자 회전 샤프트를 품거나(harbour) 지지하는 기관실은 풍력을 향하여 회전자 블레이드들을 배향시키도록 풍력 터빈 타워에 대하여 요잉축 중심으로 돌거나 회전될 수 있다.
통상적인 풍력 터빈 시스템에 있어서 회전자 회전 샤프트에 연결된 하나 이상의 회전자 블레이드들의 피치각은 몇몇 유형(some kind)의 제로 마크(zero mark)들을 사용하여 설정될 수 있다. 나아가서, 다양한 방법에 의해서 예를 들어 광학적 방법 등을 사용하여 블레이드의 템플리트(template)들을 장착하는 것에 의해서, 피치각이 측정될 수 있다.
그런데 풍력 터빈의 작동 동안 풍력 터빈 회전 샤프트의 공기역학적 불평형이 풍력 터빈 최상부(top), 베드 프레임, 메인 회전 샤프트 그리고 회전자 블레이드들에서 과다한 피로 및 극심한 부하를 생성하는 것이 관찰되었다. 이로써 풍력 터빈의 신뢰성 및 내구성에 방해가 될 수 있고 특히 상기 신뢰성 및 내구성이 감소될 수 있다.
풍력 터빈의 회전자 블레이드 시스템의 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법 및 배열체로서 회전자 블레이드 시스템 내에 포함된 회전자 블레이드들의 블레이드 피치각들의 불평형이 탐지될 수 있는, 특히 풍력 터빈의 작동 동안 탐지될 수 있는, 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법 및 배열체에 대한 요구가 있을 수 있다. 특히, 비용 효율적이고 신뢰성 있으며 또한 고가의 측정 장비를 요구하지 아니하면서도 간단한 방식으로 수행될 수 있는, 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법 및 배열체에 대한 요구가 있을 수 있다.
본 발명의 요약(
Summary
of
the
Invention
)
이러한 요구는 독립항들에 따른 특허 대상(subject matter)에 의해 충족될 수 있다. 본 발명의 이로운 실시예들이 종속항들에 의해 기술된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전자 블레이드 시스템이 회전자 회전축을 회전하는, 풍력 터빈의 (회전자 회전 샤프트에 장착되는 두 개의, 세 개의, 네 개의, 다섯 개의, 여섯 개의, 일곱 개의, 여덟 개의 또는 심지어 더 많은 수의 회전자 블레이들을 포함하는) 회전자 블레이드 시스템의 (특히, 회전자 블레이드 시스템 내에 포함된 두 개 이상의 회전자 블레이드들이 상이한 블레이드 피치각들을 가지는 상황 - 여기서 상기 블레이드 피치각은 회전자 블레이드의 길이방향 축에 따른 회전자 블레이드의 회전 시에 상응하는 회전자 블레이드의 회전 위치를 규정할 수 있음 - 인) 블레이드 피치각 불평형을 탐지하기 위한 (특히 블레이드 피치각 불평형을 식별하기 위한, 특히 블레이드 피치각 불평형의 정도를 결정하기 위한) 방법이 제공된다. 이에 의해서, 상기 방법은 상기 회전자 회전축을 횡단하는 특히 상기 회전자 회전축에 수직한, 요잉축(특히 상기 요잉축은 상기 회전자 회전축에 평행하지 아니함)을 중심으로 상기 회전자 회전축을 (특히 또한 상기 회전자 회전축을 중심으로 회전하는 회전자 회전 샤프트를 지지하는 기관실을) 요잉시키는 (특히 상기 회전자 회전축을 돌게 하거나 회전시키거나 피벗시키는) 단계; 상기 요잉(특히 상기 회전자 회전축을 돌리기 위해 힘 및/또는 토크 및/또는 전력의 인가를 필요로 하는 요잉)에 기인한 부하(특히 전력 또는 토크)를 나타내는 (전기적 부하 신호 및/또는 광학적 부하 신호와 같은) 부하 신호(y) - 상기 부하 신호는 상기 회전자 회전축을 돌리기 위한 토크, 힘 및/또는 필요한 에너지가 유도될 수 있는 임의의 신호일 수 있음 - 를 획득하는 (특히 전기 신호를 획득하는; 특히 측정하는; 특히 연산하는) 단계; 상기 부하 신호의 주파수 성분(특히 기결정된 주파수 성분, 특히 동적으로 결정된 주파수 성분)에 관하여 상기 부하 신호를 (또는 특히 상기 부하 신호로부터 유도될 수 있는 임의의 값을) 분석하는(특히 시간 거동(temporal behavior)에 관하여 또는 회전자 방위각 - 상기 회전자 방위각은 상기 회전자 회전축을 중심으로 회전할 때 상기 회전자 블레이드 시스템의 각위치를 기술함 - 에 관하여 상기 부하 신호를 분석하는) 단계(상기 부하 신호는 복수의 상이한 주파수 성분들로 구성될 수 있고 상기 부하 신호는 특히 주파수 성분에 관하여, 특히 주파수 성분의 존재, 주파수 성분의 크기 및/또는 주파수 성분의 위상을 결정하기 위해 주파수 성분에 관하여 분석됨); 그리고 상기 분석된 부하 신호에 기초하여 (특히 상기 주파수 성분의 크기 및/또는 위상이 하나 이상의 기준(criteria)을 충족하면) 상기 블레이드 피치각 불평형을 탐지하는 단계;를 포함한다.
상기 방법은 풍력 터빈의 제조 동안 또는 제조 후에, 풍력 터빈의 유지보수 동안, 풍력 터빈의 모니터링 동안 및/또는 풍력 터빈의 작동 동안 수행될 수 있다. 특히, 상기 방법은 블레이드 피치각 불평형을 탐지하기 위한 실시간 방법으로서 구현될 수 있고 이에 기초하여 상기 탐지된 블레이드 피치각 불평형은 보다 상세하게 후술하는 바와 같이 동적으로 감소될 수 있다.
특히, 상기 방법은 회전자 방위각 신호 그리고 요잉 활성화기(activator)를 활성화하기 위해 사용되는 전력 신호와 같은, 통상적인 풍력 터빈 시스템에서 가용한 신호들 및/또는 값들의 이점을 취할 수 있다. 특히, 풍력 터빈은 풍향에 대하여 정확하게 정렬되도록 빈번하게 좌측으로 및 우측으로 요잉될 수 있다. 요잉 운동 동안(즉, 요잉축을 중심으로 회전자 회전축을 회전하는 동안), 전기 모터와 같이 요잉 활성화기를 구동하기 위해 사용되는 전력은 부하 신호를 유도하기 위한 유효 지시자(effective indicator)일 수 있다. 특히, 요잉 액추에이터에 사용되는 전력을 사용하는 것은, 회전자 회전 샤프트에 장착된 회전자 블레이드들 중 하나 이상의 피치각이 교정(calibrate)될 필요가 있음을 나타내는 회전자 블레이드 피치 불균형을 탐지하기 위해 적절할 수 있다.
특히, 상기 방법을 적용하였을 때 하나 이상의 블레이드들의 정적 피치각 교정 오류(fault)가 결정될 수 있다. 이에 의해서, 하나 이상의 요잉 액추에이터들의 예를 들어 전기 및/또는 유압 작동식 모터들의 전력 측정 신호, (예를 들어 가속도계 또는 인코더에 의해 얻어지는) 회전자 방위각 및/또는 (예를 들어 풍속계를 사용한 측정에 의해 얻어지는) 풍속 신호가 사용될 수 있다. 저장되거나 연속적으로 얻어진 부하 신호들을 분석하는 것에 의해서 블레이드 피치각 불평형이, 예를 들어 블레이드 피치각들의 교정 오류가 탐지될 때, 교정 오류를 가진 블레이드들에 대하여 연속적으로 또는 모두에 대하여 한번 피치각이 보정될 수 있다.
부하 신호의 데이터 핸들링은 몇몇(several) 방식으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 요잉이 이루어지는 (특히 서로 인접하지 아니하는) 복수의 시간격들 동안 부하 신호가 저장된다. 특히, 요잉이 이루어지는 시간격들은 주어진 몇몇 예시들에 대하여 10초 내지 30초에 이를(span) 수 있다. 얻어진 부하 신호는 이후의 처리를 위하여 저장될 수 있다. 특히, 요잉 액추에이터 신호들, 방위 신호들 및 풍속 신호들 (그리고 풍력 터빈으로부터의 다른 신호들 또는 측정치들)의 저장된 데이터는 인터넷 연결, 모뎀 및/또는 예를 들어 이더넷 또는 유사한 연결과 같은 임의의 종류의 망 연결(net connection)에 의해서 접근가능할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 풍력 터빈의 작동 동안(다시 말해서, 전기 에너지의 생산 및 전기 에너지의 유틸리티 그리드로의 제공 동안) 부하 신호가 얻어진다. 특히, 블레이드 피치각 불평형을 탐지하는 것은 특히 충분한 양의 부하 신호의 데이터가 취득된 후에, 연속적으로 수행될 수 있다. 임의의 경우에 있어서, 부하 신호에 관한 데이터는 이후의 처리를 위해 저장될 수 있다. 특히, 회전자 블레이드 시스템의 완전한 일 회전에 걸쳐, 다시 말해 0°부터 360°까지의 회전자 방위각들에 걸쳐, (또는 심지어 수 회의(several) 회전에 걸쳐) 부하 신호를 획득하는 것이 필요할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 부하 신호를 분석하는 것은 주파수 성분의 크기를 결정하는 것을 포함한다. 특히, 주파수 성분의 크기는 특히 부하 신호에 포함된 다른 주파수 성분들의 하나 이상의 비중들(weights)에 대한 이러한 주파수 성분의 비중을 나타낼 수 있다. 특히, 상기 크기는 주파수 성분의 진폭으로서도 지칭될 수 있다. 특히, 상기 부하 신호를 복수의 주파수 성분들의 급수(series) 또는 적분(integral)으로 분해할 때, 복수의 주파수 성분들의 각각은 진폭 및 위상에 의해서 특징지워질 수 있다. 주파수 성분의 진폭 또는 크기를 결정하는 것에 의해서, 블레이드 피치각 불평형은 용이하게 탐지될 수 있다. 이에 의해서, 상기 방법은 단순화될 수 있고 용이하게 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 부하 신호를 얻는 것은 복수의 시점들 동안 부하 신호를 얻는 것을 포함한다. 특히, 부하 신호는 일정한 시간격만큼 이격될 수 있는 복수의 시점들에서 샘플링될 수 있다. 나아가 부하 신호를 얻는 것은 부하 신호 내 에러를 감소시키기 위한, 부하 신호의 필터링, 평균화, 또는 프로세싱을 포함할 수 있다. 나아가 저역 통과 필터링 및/또는 대역 통과 필터링이 상기 부하 신호에 적용될 수 있다. 이에 의해서, 블레이드 피치각 불평형을 탐지하는 방법이 개선될 수 있다. 특히, 회전자 블레이드 시스템의 완전한 한 번 이상의 회전이 커버되도록 복수의 시점들에 대하여 상기 부하 신호가 획득될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 블레이드 피치각 불평형을 탐지하는 방법은 회전자 블레이드 시스템의 방위각을 나타내는 (회전자 블레이드 시스템의 각위치를 나타내는, 다시 말해서 회전자 블레이드 시스템이 회전자 블레이드 시스템의 회전자 회전축 주위를 회전한 양을 나타내는) 회전자 방위 신호를 얻는 것을 더 포함하는데, 블레이드 피치 불균형을 탐지하는 것은 상기 회전자 방위 신호에 추가적으로 기초한다.
특히, 특정한 시점에서 얻어진 부하 신호는 동일한 시점에서 얻어진 회전자 방위 신호와 결부될 수 있다. 특히, 또한 부하 신호가 얻어진 복수의 시점들에 대하여 회전자 방위 신호가 얻어질 수 있다. 나아가, 복수의 시점들에서 얻어진 부하 신호가 상응하는 복수의 시점들에서 얻어진 회전자 방위 신호와 결부될 수 있다. 따라서, 부하 신호는 회전자 방위 신호에 의존하여 얻어질 수 있다. 특히, 특정한 시점에서 얻어진 각각의 부하 신호는 동일한 시점에서 얻어진 특정한 방위각에 결부될 수 있다. 이에 의해서 부하 신호를 분석하는 것 및 블레이드 피치각 불평형을 탐지하는 것이 단순화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 주파수 성분은 회전자 블레이드 시스템의 회전 주파수에 상응한다. 특히, 회전자 블레이드 시스템의 회전 주파수 및 또한 이로써 주파수 성분의 주파수는 예를 들어 풍속 변화에 따라서 시간에 따라 변화할 수 있다. 예를 들어 회전자 블레이드 시스템의 회전 주파수가 0.25 Hz이면, 부하 신호는 0.25 Hz의 주파수를 가진 주파수 성분의 크기 및/또는 위상에 관하여 분석될 수 있다. 일 실시예에 따른 탐지 방법에 대하여 다른 주파수 성분들은 무시될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분석하는 것은, 상기 회전자 블레이드 시스템에 포함된 회전자 블레이드들의 수를 회전 주파수에 곱한 것에 상응하는 (주파수 성분의 주파수와 상이한 주파수를 가지는) 추가적인 주파수 성분의 추가적인 크기를 결정하는 것을 더 포함한다. 예를 들면, 회전자 블레이드 시스템의 회전 주파수 또는 주파수 성분의 주파수가 0.25 Hz이고 회전자 블레이드들의 수가 3개이면, 추가적인 주파수 성분의 주파수는 0.75 Hz일 수 있다. 특히 회전자 블레이드 시스템에 포함된 회전자 블레이드들의 수는 두 개, 세 개, 네 개, 다섯 개, 여섯 개, 일곱 개, 또는 심지어 그보다 더 많은 개수일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 주파수 성분 및 추가적인 주파수 성분에 관하여 부하 신호가 분석되지만 다른 주파수 성분들은 무시될 수 있다. 이에 의해서, 상기 방법이 단순화되고 가속될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 블레이드 피치각 불평형을 탐지하는 방법은, 크기를 임계치와 비교하는 것 및/또는 추가적인 크기를 추가적인 임계치와 비교하는 것 및/또는 크기 및 추가적인 크기의 차이를 차이 임계치와 비교하는 것 및/또는 크기 및 추가적인 크기의 비율을 비율 임계치와 비교하는 것을 포함한다. 특히 크기 및 추가적인 크기의 차이는 크기로부터 추가적인 크기를 빼는 것에 의해서 얻어질 수 있다. 특히, 크기 및 추가적인 크기의 비율은 크기를 추가적인 크기를 나누는 것에 의해서 얻어질 수 있다. 값들을 상응하는 임계치들과 비교하는 것은 상기 방법을 단순화한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 크기가 상기 임계치를 초과하면 및/또는 상기 추가적인 크기가 상기 추가적인 임계치 아래의 값이면 및/또는 상기 크기 및 추가적인 크기의 차이가 상기 차이 임계치를 초과하면 및/또는 상기 크기 및 추가적인 크기의 비율이 상기 비율 임계치를 초과하면, 상기 블레이드 피치 불평형이 탐지된다.
다른 실시예들에 따르면, 블레이드 피치 불균형이 존재하는지를 결정하기 위한 다른 기준이 적용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 탐지하는 것은, 상기 회전자 블레이드 시스템의 회전을 야기하는 (예를 들면 측정될 수 있는) 풍속에 추가적으로 기초한다. 이에 의해서 상기 방법은 추가적으로 개선될 수 있다.
특히, 회전자 블레이드 시스템의 회전 주파수에 상응하는 주파수 성분의 크기 또는 진폭이 특히 큰 값일 때, 특히 임계치보다 큰 값일 때, 그것은 실제로 블레이드 피치각 불평형이 존재함을 나타낼 수 있다. 반대로, 회전자 블레이드 시스템의 회전 주파수에 상응하는 주파수 성분의 크기 또는 진폭이 상대적으로 작은 값일 때, 특히 다른 임계치보다 더 작은 값일 때, 그것은 블레이드 피치각 불평형이 존재하지 않거나 단지 작은 블레이드 피치각 불평형만이 존재한다는 것을 나타낼 수 있다. 나아가, 추가적인 주파수 성분의 크기 또는 진폭이 더 많이 주파수 성분의 크기 또는 진폭에 비교될수록, 블레이드 피치각들이 보다 양호하게 평형을 이룰 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 방법은 분석 단계에서 (부하 신호가 시간에 따라서 기술되었을 때) 시간에 대하여 부하 신호의 (특히 FFT(Fast Fourier Transform)을 이용하여) 푸리에 변환을 연산하는 것을 포함하지만, 및/또는 (몇몇 예시적인 실시예들을 언급하기 위하여 10°, 20°, 30°, 또는 45°인 각도 범위에 걸친(spanning) 빈들(bins)과 같은) 복수의 회전자 방위각 빈들에 회전자 방위각에 대하여 부하 신호를 묶는 것(binning)을 수행하는 것을 포함한다. 특히, 요잉이 단지 제한된 각도 범위에 걸쳐서 수행되고 10초 내지 40초와 같은 제한된 시구간(time span) 내에 얻어질 때 - 푸리에 변환의 연산은 정확한 방식으로 수행될 수 없음 - 묶음 방법이 적용가능할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 부하 신호를 분석하는 것은, (특히 회전자 방위각에 대하여 기술된 부하 신호에 사인 또는 코사인 함수를 피팅하는 것을 포함하여) 주파수 성분의 회전자 방위 위상을 결정하는 것을 더 포함하고, 상기 블레이드 피치각 불평형을 탐지하는 것은 특히 상기 결정된 회전자 방위 위상에 기초하여 상기 회전자 블레이드 시스템 내에 포함된 하나 이상의 회전자 블레이드를 식별하는 것을 더 포함하는데, 상기 하나 이상의 회전자 블레이드가 상기 회전자 블레이드 시스템 내에 포함된 하나 이상의 다른 회전자 블레이드와 상이한 블레이드 피치각을 가진다.
주파수 성분의 회전자 방위 위상은 피팅된 사인 또는 코사인 함수의 위치를 나타낼 수 있다. 특히, 주파수 성분의 회전자 방위 위상을 사용하여, 다른 회전자 블레이드들의 블레이드 피치각들에 대하여 그 블레이드 피치각의 가장 큰 차이를 가지는 회전자 블레이드가 식별될 수 있다. 나아가, 주파수 성분의 및/또는 다른 주파수 성분의 크기 및/또는 위상에 기초하여 다른 회전자 블레이드들의 블레이드 피치각들에 대한 식별된 회전자 블레이드의 블레이드 피치각의 편차의 크기 및/또는 부호가 결정되거나 연산될 수 있다. 이에 의해서, 블레이드 피치각 불평형을 줄이는 것이 단순화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 부하 신호를 획득하는 것은, 요잉을 액추에이팅하는 요잉 액추에이터에 의해 소비된 전력을 획득하는 것 및/또는 상기 요잉의 토크의 모멘텀을 획득하는 것을 포함한다. 이에 의해서 어떠한 추가적인 장비의 제공 없이도 단순한 방식으로 부하 신호가 얻어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 회전자 블레이드 시스템이 회전자 회전축 주위를 회전하는, 풍력 터빈의 회전자 블레이드 시스템의 블레이드 피치각 불평형 감소 방법이 제공된다. 이에 의해서 상기 방법은, 앞서 기술한 바와 같이 상기 블레이드 피치각 불평형을 탐지하기 위한 시스템의 일 실시예에 따른 블레이드 피치각 불평형을 탐지하는 것을 포함하고 그리고 상기 탐지된 블레이드 피치각 불평형을 감소시키기 위해서 상기 탐지된 블레이드 피치각 불평형에 기초하여 상기 회전자 블레이드 시스템 내에 포함된 하나 이상의 회전자 블레이드의 블레이드 피치각을 변화시키는 것을 포함한다.
블레이드 피치각을 변화시키는 것은 풍력 터빈의 설치 동안, 구성 동안, 유지보수 동안 및/또는 작동 동안 수동으로 또는 자동으로 수행될 수 있다. 하나 이상의 회전자 블레이드의 블레이드 피치각을 변화시키는 것의 일종은 부하 신호의 분석 결과에 의해서 특히 주파수 성분 및/또는 다른 주파수 성분의 진폭 및/또는 위상을 고려하는 것에 의해서 얻어질 수 있다. 나아가 블레이드 피치각을 변화시키는 것은 반복적인 방식으로 수행될 수 있는데, 블레이드 피치각 불평형의 탐지 시, 제1 오프셋이 블레이드 피치각에 적용되고 그 후에 블레이드 피치각 불평형이 다시 탐지된다. 그 후, 제2 블레이드 피치각 오프셋이 적용될 수 있고, 어떠한 블레이드 피치각 불평형도 더 이상 탐지되지 않을 때까지 블레이드 피치각 불평형이 다시 탐지될 수 있다. 나아가, 블레이드 피치각을 변화시키는 것의 방향 및/또는 양은 블레이트 피치각 불평형 탐지 시 적용된 블레이드 피치각 오프셋들의 데이터 세트 및 부하 신호의 데이터 세트를 포함하는 훈련 데이터(training data)로부터 학습(learn)될 수 있다.
블레이드 피치각 불평형 감소 방법은 풍력 터빈의 기대 수명, 내구성 및 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 나아가 생산 효율이 개선될 수 있다.
블레이드 피치각 불평형 탐지 방법에 대하여 또는 블레이드 피치각 불평형 감소 방법에 대하여 개시된, 기술된, 적용된, 채택된 임의의 기술적특징들이 (개별적으로 또는 임의로 조합되어) 블레이드 피치각 불평형 탐지 배열체에도 (개별적으로 또는 임의로 조합되어) 적용될 수 있음을 그리고 그 역도 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
일 실시예에 따르면, 회전자 블레이드 시스템이 회전자 회전축 주위를 회전하는, 풍력 터빈의 회전자 블레이드 시스템의 블레이드 피치각 불평형 탐지 배열체가 제공되는데, 상기 블레이드 피치각 불평형 탐지 배열체는: 상기 회전자 회전축을 횡단하는 특히 상기 회전자 회전축에 수직한, 요잉축을 중심으로 상기 회전자 회전축을 요잉시키는 것에 기인한 부하를 나타내는 부하 신호를 획득하기 위한 입력 단자; 그리고 상기 부하 신호의 주파수 성분에 관하여 상기 부하 신호를 분석하도록 그리고 상기 분석된 부하 신호에 기초하여 상기 블레이드 피치각 불평형을 탐지하도록 구성된 프로세서;를 포함한다.
특히, 블레이드 피치각 불평형 탐지 배열체는 앞서 기술한 바와 같은 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법을 수행하기 위해 구성될 수 있다.
특히, 상기 방법에 사용된 부하 신호 및 임의의 다른 신호의 데이터 핸들링은 오프라인으로 행해질 수 있거나 또는 블레이드 피치각 불평형 탐지 배열체에 의해서, 특히 풍력 터빈의 제어기 또는 컴퓨터에 의해서 직접 행해질 수 있다. 특히 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법은 풍력 터빈의 제어기 내에 실행 중인 컴퓨터 프로그램 내에 구현될 수 있다. 상기 프로그램은 연속적으로 실행될 수 있거나 또는, 필요한 저장된 신호(요잉 파워, 회전자 방위각, 풍속)를 이용하여 설치된 후에 시간격을 두고 예를 들어 풍력 터빈의 일정한 시동 주기(certain start-up period)에서 실행될 수 있다. 그러면 풍력 터빈의 제어기 또는 컴퓨터는 상태 및/또는 알람을 국소적으로 및/또는 중앙 터빈 모니터링 시스템으로 보고할 수 있다. 그러면 레포트 및/또는 알람에 기인하여 필요하다면, 서비스 기술자는 풍력 터빈의 서비스와 관련되어 하나 이상의 회전자 블레이드들의 피치 교정을 체크할 수 있다.
요잉 운동에 기인하여(다시 말해서 회전자 회전축이 도는 것에 기인하여), 요잉 액추에이터를 제어하는 제어기가 일정한 요잉 속도를 얻고자 시도할 때 요잉 부하에 따라서 요잉 액추에이터 전력 소모가 변동될 수 있다. 특히 요잉에 기인하는 부하를 나타내는 부하 신호로서 전력 소모가 사용될 수 있다.
풍력 터빈의 회전자 블레이드 시스템 내에 포함된 모든 회전자 블레이드들의 피치각들이 적절하게 연산되었다면, (부하 신호를 나타낼 수 있는) 요잉 액추에이터 신호는 (세 개의 회전자 블레이드들이 회전자 회전 샤프트에 연결될 때, 회전자 블레이드 시스템의 회전 주파수의 세 배에 해당하는 추가적인 주파수 성분을 나타내는) 3P 성분이 지배적(dominated)일 것이지만, 피치 불평형은 (회전자 블레이드 시스템의 회전 주파수에 상응하는 부하 신호의 주파수 성분의 크기를 나타내는) 1P 성분을 증가시킬 것이다. 요잉 부하(yaw load)의 간명한(clear) 표현은 일정한 양(certain amount)의 풍속을 필요로 할 수 있다. 요잉 액추에이터 신호는 요잉 시퀀스들 동안 해당(comparable) 풍속에 따라서 분할될(segmented) 수 있다. 충분한 양의 부하 신호의 데이터가 모아질 때까지 선택된 시퀀스들이 저장된다. 후-처리를 위해 요구되는 데이터는 (부하 신호를 나타내는) 요잉 액추에이터 신호, 풍속, 및 (회전자 방위 신호를 나타내는) 회전자 평면의 방위각을 포함할 수 있다. 연속적으로 또는 후-처리에 의해서, 후술하는 바와 같이 FFT 방법들에 의해서 또는 묶음 방법에 의해서 1P 및 3P 성분이 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예들이 상이한 특허 대상들과 관련하여 기술되었음을 주목해야 한다. 특히, 몇몇 실시예들은 방법 청구항들과 관련하여 기술되었지만 다른 실시예들은 장치 청구항들과 관련하여 기술되었다. 그러나 본 기술 분야의 통상의 기술자는 전술한 그리고 후술할 설명으로부터, 그렇지 않다고 통지하지 않은 한, 하나의 유형의 특허 대상에 속한 기술적 특징의 임의의 조합에 추가하여, 상이한 특허 대상들과 관련된 기술적 특징들의 임의의 조합이, 방법 청구항들의 기술적 특징들 및 장치 청구항들의 기술적 특징들 간의 임의의 조합 또한 본 문서에 의해 개시된 것으로 고려된다는 것을 알 것이다.
본 발명의 앞서 규정된 양태들 및 추가적인 양태들은 이하에서 기술될 실시예의 예시들로부터 명백할 것이고 실시예의 예시들과 관련하여 설명된다. 이하에서 본 발명을 실시예의 예시들과 관련하여 본 발명을 보다 상세하게 설명할 것이지만, 상기 예시들로 본 발명이 제한되지는 아니한다.
이제 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들과 관련하여 기술한다. 본 발명은 기술되거나 예시된 실시예들로 제한되지 아니한다.
도 1은 일 실시예에 따른 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법에서 고려되는 그래프를 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법에서 고려되는 그래프를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법에 따라 얻어진 부하 신호의 주파수 성분들을 나타내는 그래프를 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법에 따라 얻어진 부하 신호의 주파수 성분들을 나타내는 그래프를 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법을 수행할 때 얻어지는 회전자 방위각에 따른 부하 신호의 그래프를 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 따른 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법을 수행할 때 얻어지는 회전자 방위각에 따른 부하 신호의 그래프를 나타낸다.
도 2는 일 실시예에 따른 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법에서 고려되는 그래프를 나타낸다.
도 3은 일 실시예에 따른 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법에 따라 얻어진 부하 신호의 주파수 성분들을 나타내는 그래프를 나타낸다.
도 4는 일 실시예에 따른 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법에 따라 얻어진 부하 신호의 주파수 성분들을 나타내는 그래프를 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법을 수행할 때 얻어지는 회전자 방위각에 따른 부하 신호의 그래프를 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 따른 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법을 수행할 때 얻어지는 회전자 방위각에 따른 부하 신호의 그래프를 나타낸다.
도면들에서의 표현은 개략적인 형태이다. 상이한 피겨들에 있어서 유사하거나 동일한 요소들에 동일한 참조 부호가 제공되거나 또는 단지 첫 번째 아라비아 숫자(first digit) 내에서만 상응하는 참조 부호와 상이한 참조 부호가 제공되었음을 주목해야 한다.
도 1은 1 deg의 피치 불균형을 가지는 (실제 피치각 오프셋들은 세 개의 블레이드들에 대하여 각각 0.0deg, 0.7deg, 및 1.0deg이었음; 이로써 가장 큰 차이 1deg = 피치 불평형) 세 개의 회전자 블레이드들을 구비하는 2.3MW (명목 출력 전력) 풍력 터빈으로부터의 측정치들을 나타낸다.
도 1은 가로 좌표에 초 단위의 시간이 도시된(피겨들에서 시간 축들은 분:초 단위임), 회전 샤프트에 장착된 세 개의 회전자 블레이드들을 구비하는 풍력 터빈에 관한 상부 그래프, 중간 그래프, 및 하부 그래프를 나타낸다.
상부 그래프는 회전자 회전축에 수직한 수직축을 중심으로 회전자 회전축이 도는 것의 (회전) 속도인 요잉 속도(vy)를 세로 좌표에 도시한다. 도 1의 상부 그래프로부터 취해질 수 있는 바와 같이, 시작점으로부터 10분 35초까지의 시간격 내에서 요잉 속도는 0이다. 10분 35초로부터 약 11분 3초까지의 시간각(101) 내에서 요잉 속도는 회전자 회전축이 도는 것의 특정한 회전 속도 및 방향을 가리키는 약 -40에 머무른다.
이러한 시간격(101) 동안 도 1의 중간 그래프에 도시된 부하 신호(y)가 얻어지는데, 세로 좌표에 요잉 부하(y)가 표시된다. 도 1의 중간 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 요잉 부하(y)는 피크들(103)과 골들(valleys)(105)을 가지면서 변동된다. 이에 의해서, 피크들(103) 및 밸리들(105)은 약 4초에 달하는 특정한 주기성(T1)을 갖는다. 특히, 회전자 블레이드 시스템이 완전한 일 회전을 회전하는 회전 주기가 또한 시구간(T1)에 상응한다. 따라서, 주로 회전자 회전의 주파수에 상응하는 주파수를 가지면서 도 1의 중간 그래프에 도시된 요잉 부하가 변동된다. 도 1의 중간 그래프에 도시된 바와 같은 요잉 부하의 이러한 패턴은 세 개의 회전자 블레이드들을 포함하는 회전자 블레이드 시스템의 블레이드 피치각 불평형이 존재한다는 것을 가리킨다.
도 1의 하부 그래프는 중간 그래프에 도시된 요잉 부하 데이터가 획득되는 시간격(101) 동안 풍속이 상당히 변하지 않는다는 것을 나타내는 액티브 풍속(vw)을 세로 좌표에 나타낸다.
도 2는 모든 블레이드들에 관하여 동일한 피치각들로 회전자가 공기역학적으로 평형을 이룬 후에 상응하는 신호(y)를 나타낸다.
도 1의 중간 그래프에 도시된 요잉 부하 신호(y)에 기초하여 블레이드 피치각 불평형을 탐지한 후에, 회전자 블레이드 시스템에 포함된 하나 이상의 회전자 블레이드들이 식별되고 그들의 블레이드 각도들이 조정된다. 그 후에 도 2에 도시된 바와 같이 추가적인 측정이 수행된다. 특히 도 2의 상부 그래프에 도시된 바와 같이 요잉 속도가 0보다 큰 시간격(201) 동안 수직축을 중심으로 회전자 회전축이 돈다. 시간격(201) 동안 부하 신호(y), 특히 요잉 부하가 획득되는데, 상기 요잉 부하는 도 2의 중간 그래프에 도시된다. 도 2의 중간 그래프로부터 취해질 수 있는 바와 같이, 요잉 부하는 도 1의 중간 그래프로부터 결정된 바와 같은 반복 구간(T1)의 1/3인 길이의 특정한 반복 구간(T3)을 가지면서 변동된다. 따라서 블레이드 피치각들의 적응(adaptation) 후에, 요잉 부하는 블레이드 피치각들의 보정 전에 요잉 부하가 변동되는 주파수의 세 배에 해당하는 주파수를 가지고 변동된다. 나아가, T1의 반복 구간을 가지는 주파수 성분은 도 2의 중간 그래프에 도시된 요잉 부하의 감소된 진폭을 가진다. 이것은 블레이드 피치각 불평형이 도 1에서의 상황과 비교할 때 감소되었음을 나타낸다.
도 1 및 도 2를 비교하면, (a) 요잉 신호(y)가 요잉 모멘트에서의 1P 및 3P 모멘트를 반영한다는 것과 (b) 도 1의 신호의 1P 성분이 후처리 없이 용이하게 보여질 수 있음이 관찰된다.
FFT의 이전 및 이후 측정치들이 각각 도 3 및 도 4에 도시된다.
도 3은 도 1의 중간 그래프에 도시된 요잉 부하(Y)에 포함된 주파수 성분들의 진폭(A)을 세로 좌표에 그리고 헤르쯔 단위의 주파수(f)를 가로 좌표에 나타내는 도면을 도시한다. 특히, 도 3은 도 1의 중간 그래프에 도시된 부하 신호(y)에 포함된 주파수 성분들의 스펙트럼(307)을 나타낸다. 스펙트럼(307)은 약 0.25 Hz인 주파수에서 피크(309) 그리고 약 0.75 Hz인 주파수에서 더 낮은 피크(311)를 포함한다. 피크(309)의 높이(313)는 주파수(f1)을 가지고 반복 구간(T1)을 가지는 주파수 성분의 진폭을 나타낸다. 주파수(f1)는 회전자 블레이드 시스템의 회전자 회전 주파수에 상응한다. 피크(311)의 높이(315)는 주파수(f3)에 상응하는 반복 구간(T3)을 가지는 주파수 성분의 진폭을 나타낸다. 특히, 주파수(f3)는 주파수(f1)의 세 배이다. 주파수(f1)에 상응하는 주파수 성분의 높이(313)가 주파수(f3)에 상응하는 주파수 성분의 진폭(315)보다 크기 때문에, 블레이드 피치각 불평형이 지시된다.
도 4는 도 2의 중간 그래프에 도시된 요잉 부하(y)의 스펙트럼(407)을, 다시 말해서 블레이드 피치각들의 보정 후에 스펙트럼을 나타낸다. 스펙트럼(407)은 주파수(f1)에 상응하는 피크(409)와 그리고 주파수(f3)에 해당하는 훨씬 더 큰 피크(411)를 포함한다. 피크(409)의 낮은 높이(413) 및/또는 피크(411)의 높은 높이(415)는 도 3에 도시된 상황과 비교하여 블레이드 피치각 불평형이 감소되었음을 나타낸다.
따라서 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법 및 블레이드 피치각 불평형 감소 방법의 효율성이 명백해졌다.
도 4에서보다 도 3에서 피치 불평형이 존재하는 1P (0.25Hz) 레벨이 상당히 더 큰 반면 피치 불평형이 보정된 후에 3P (0.78Hz) 레벨이 지배적이고 1P 레벨이 거의 존재하는 않는다는 것을 명백하게 알 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 그래프들에서, 각각 가로 좌표는 degrees 단위의 회전자 방위각(φ)을 나타내고 세로 좌표는 블레이드 피치 불평형의 보정 전후에 요잉 부하 신호(y)를 나타낸다.
FFT를 사용하는 것에 대한 대안은 요잉 신호를 방위각으로 묶음(binning) (그리고 각각의 빈 내부에서 평균냄)이다. 아래에서 도 5는 1 deg인 피치 불균형을 가지는 결과(13m/s에서 시뮬레이션된 데이터)를 나타내고 그리고 도 6은 피치가 보정된 후에 상응하는 묶인(binned) 곡선을 나타낸다.
이들 두 개의 곡선들은 1P 성분 및 3P 성분에 대하여 매우 용이하게 ㅂ분석될 수 있다. 1P 성분은 매우 간명하게 피치 불평형을 누설한다.
도 5 및 도 6은 동일한 바람 입력에 기초한다; 단지 차이점은 도 5에 대한 터빈 모델은 1deg인 피치 불평형을 가진다는 것이다. 피치 불균형을 보정하는 것(도 6)은 대략 1200 kNm로부터 대략 500 kNm까지 부하 사이클 범위를 감소시킨다는 것이 관찰된다. 3.5인 Wohler 지수(exponent)를 가정하면, 요잉 구조 부품들의 소비 수명(consumed life)은 대략 14%로 감소된다.
도 5는 30°인 회전자 방위각 범위에 걸친 빈들 내로 묶음을 행한 후에 도 1의 중간 그래프에 도시된 요잉 부하 신호(y)를 나타내는데, 가로 좌표에 방위각(φ)이 표시된다. 특히, 묶음 후에 점들(521)이 얻어지는데 상기 점들을 통해 곡선이 피팅되었다. 곡선(523)의 형태로부터 이해할 수 있는 바와 같이 360°의 주기를 가지는 사인 함수는 곡선(523)으로 피팅될 수 있다. 따라서 도 1의 중간 그래프에 표시된 요잉 부하(y)의 변동 주파수(variation frequency)는 방위각(φ)의 변동 주파수에 상응한다.
도 6은, 블레이드 피치 불평형을 보정한 후에 그리고 도 5의 그래프를 얻기 위해 수행된 것과 유사한 방식으로 도 2의 중간 그래프에 도시된 요잉 부하 신호(y)를 묶은 후에 얻어진 그래프(623)를 나타낸다. 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 부하 신호(y)는 도 5에 도시된 곡선(523)보다 세 배 빠르게 부하 신호(y)가 변한다는 것을 나타내는 120°인 주기성을 가지면서 변동된다. 따라서, 블레이드 피치각 불평형을 보정한 후에 도 6에 도시된 결과적인 곡선(623)은 블레이드 피치각 불평형이 감소되었음을 나타낸다.
특히, 도 5 및 도 6에서 요잉 액추에이터 신호(y)는 방위 빈들 0-30, 30-60, 60-90 , ... , 330-360 degrees로 분할되고 그 후에 각각의 빈의 평균이 연산된다. 이어서 모든 빈들의 평균이 개별 빈 평균들로부터 차감되고 따라서 바이어스 또는 DC 성분이 제거된다. 이어서 묶음된 요잉 액추에이터 신호(y)의 진폭이 모든 빈들의 표준 편차를 두 배 한 것의 제곱근으로서 결정된다. 추정된 진폭, 1P 주파수 및 위상 오프셋 값에 기초한 사인 그리고 묶음된 요잉 액추에이터 신호 간의 제곱들의 합이 연산된다. 이것은 0, 90, 180, 270 degrees인 위상 오프셋 값들에 대하여 행해진다. 이어서 네 개의 합산들은 회전자 평면의 x, y 방향들로의 요잉 모멘트를 결정하기 위해 사용된다. 요잉 부하의 x,y 성분들이 결정될 때, 요잉 부하 성분의 위상 및 크기가 삼각법을 이용하여 결정된다.
이러한 결과에 의해서 본 발명의 실시예들은 1P 성분의 양과 이로써 피치 불균형의 표시를 확립한다(establish). 후처리 방법을 사용하여, 요잉 액추에이터 신호, 바람 측정 장치, 및 방위 신호를 포함하는 각각의 터빈이 정확하게 또는 부정확하게 교정된 피치각들의 그룹들로 분류될 수 있다. 요잉 부하 성분으로부터 개별적인 피치각들을 결정하는 것은 가능하지 아니하지만, 피치각들의 새로운 세트를 결정하여서 보상(compensating) 또는 중립화(neutralizing) 요잉 부하 성분을 얻고 회전자 평면 내 피치 평형을 재확립하는 것은 가능하다.
3P 요잉 부하들의 위상 및 크기가 유사한 방식으로 결정될 수 있고 앞서 기술된 바와 같은 사인 피팅은 예측을 개선하기 위하여 몇몇 방법들에 의해 최적화될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 터빈들을 이미 가용한 저장된 데이터를 사용하여 피치 불평형을 가진 그리고 피치 불평형을 가지지 아니하는 그룹들로 자동으로 분류하는 것을 가능하게 하고 이로써 피치 불평형의 수동 검사(manual inspection) 비용을 감소시킨다. 본 발명의 일 실시예에 의해서, 탐지된 피치 불평형은 탐지된 피치 불평형이 사라지는 피치각 위치로 블레이드들 중 하나 이상을 위치시키는 것(pitching)에 의해서 직접적으로 보정될 수 있다.
나아가, 대안적인 해결책들이 제공되는데:
- 풍력 터빈의 피치 불평형의 탐지 후에 각각의 블레이드의 피치각이 서비스 기술자에 의해 수동으로 교정될 수 있다.
- 예를 들어 10-12 m/s 내에서 또는 8-10 m/s 내에서 풍속이 상당하고 너무 작지 아니한(전형적으로 예를 들어 + 2 m/s 또는 이와 유사한 간격 내에서 5 m/s 이상인 풍속), 요잉 구간들(yaw periods)을 분간해 내기 위해 풍속 신호가 사용될 수 있다. (측정 및 보상이 용이하지 아니한 요잉 시스템의 마찰(friction) 및 유사한 문제에 기인하여) 요잉 모멘트가 낮은 풍속들에서의 측정들에 대하여 매우 명확하지는 아니할 수 있고 사용가능하지 않을 수 있다는 사실에 기인하여 이것이 필요할 수 있다.
- 분할(segmentation)이 풍력 터빈의 요잉 시스템이 액티브한, 특정한 시구간들을 가리키기 위해 요잉 속도 참조 신호가 사용될 수 있다.
대안적인 해결책들은 다음을 포함한다:
탐지 알고리즘은 FFT이거나 방위 묶음이거나 다른 유사한 방법들일 수 있다.
요잉 신호는 요잉 액추에이터 전력이 아닌 다른 소스들로부터 얻어질 수 있다. 상기 신호는 단지 요잉 모멘트에 대한 대용물(proxy)이어야 한다.
용어 "포함하는"은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 아니하며 용어 "하나의(a 또는 an)"은 복수를 배제하지 아니함을 주목해야 한다. 또한 상이한 실시예들과 관련하여 기술된 요소들이 결합될 수 있다. 또한 청구항들에서 참조 부호들은 청구항들의 범주를 제한하는 것으로서 구성되어서는 아니됨을 주목해야 한다.
Claims (15)
- 회전자 블레이드 시스템이 회전자 회전축 주위를 회전하는, 풍력 터빈의 회전자 블레이드 시스템의 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법으로서:
상기 회전자 회전축을 횡단하는 특히 상기 회전자 회전축에 수직한, 요잉축을 중심으로 상기 회전자 회전축을 요잉시키는 단계;
상기 요잉에 기인한 부하를 나타내는 부하 신호(y)를 획득하는 단계;
상기 부하 신호의 주파수 성분(f1)에 관하여 상기 부하 신호를 분석하는 단계; 그리고
상기 분석된 부하 신호에 기초하여 상기 블레이드 피치각 불평형을 탐지하는 단계;
를 포함하는, 블레이드 피치각 불평형 탐지 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 부하 신호를 분석하는 단계는,
상기 주파수 성분(f1)의 크기(magnitude)(313, 413)을 결정하는 것을 포함하는,
블레이드 피치각 불평형 탐지 방법.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 부하 신호(y)를 획득하는 단계는,
복수의 시점들(101, 105)에 대하여 상기 부하 신호를 획득하는 것을 포함하는,
블레이드 피치각 불평형 탐지 방법.
- 제3 항에 있어서,
상기 회전자 블레이드 시스템의 방위각(φ)을 나타내는 회전자 방위 신호를 획득하는 것을 더 포함하고,
상기 블레이드 피치 불평형을 탐지하는 단계는 상기 회전자 방위 신호에 추가적으로 기초하는,
블레이드 피치각 불평형 탐지 방법.
- 제4 항에 있어서,
상기 회전자 방위 신호를 획득하는 것은
복수의 시점들(101, 201)에 대하여 상기 회전자 방위 신호를 획득하는 것을 포함하는,
블레이드 피치각 불평형 탐지 방법.
- 제1 항 내지 제5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 주파수 성분은 상기 회전자 블레이드 시스템의 회전 주파수(f1)에 상응하는,
블레이드 피치각 불평형 탐지 방법.
- 제2 항 내지 제6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 분석하는 단계는,
상기 회전자 블레이드 시스템 내에 포함된 회전자 블레이드들의 수가 상기 회전 주파수에 곱해진 것에 상응하는 추가적인 주파수 성분(f3)의 추가적인 크기(315,415)를 결정하는 것을 더 포함하는,
블레이드 피치각 불평형 탐지 방법.
- 제1 항 내지 제7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 탐지하는 단계는,
크기를 임계치와 비교하는 것 및/또는 추가적인 크기를 추가적인 임계치와 비교하는 것 및/또는 크기 및 추가적인 크기의 차이를 차이 임계치와 비교하는 것 및/또는 크기 및 추가적인 크기의 비율을 비율 임계치와 비교하는 것을 포함하는,
블레이드 피치각 불평형 탐지 방법.
- 제8 항에 있어서,
상기 크기가 상기 임계치를 초과하면 및/또는 상기 추가적인 크기가 상기 추가적인 임계치 아래의 값이면 및/또는 상기 크기 및 추가적인 크기의 차이가 상기 차이 임계치를 초과하면 및/또는 상기 크기 및 추가적인 크기의 비율이 상기 비율 임계치를 초과하면, 상기 블레이드 피치 불평형이 탐지되는,
블레이드 피치각 불평형 탐지 방법.
- 제1 항 내지 제9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 탐지하는 단계는,
상기 회전자 블레이드 시스템의 회전을 야기하는 풍속(vw)에 추가적으로 기초하는,
블레이드 피치각 불평형 탐지 방법.
- 제1 항 내지 제10 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 분석하는 단계는,
시간(t)에 대하여 상기 부하 신호(y)의 푸리에 변환을 연산하는 것 및/또는 복수의 회전자 방위각 빈들(bins)에 회전자 방위각(φ)에 대하여 상기 부하 신호(y)의 묶음(binning)을 수행하는 것을 더 포함하는,
블레이드 피치각 불평형 탐지 방법.
- 제1 항 내지 제11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 분석하는 단계는,
주파수 성분(309, f1)의 회전자 방위 위상(azimuthal phase)을 결정하는 것을 더 포함하고,
상기 블레이드 피치각 불평형을 탐지하는 단계는 특히 상기 결정된 회전자 방위 위상에 기초하여 상기 회전자 블레이드 시스템 내에 포함된 하나 이상의 회전자 블레이드를 식별(identify)하는 것을 더 포함하고,
상기 하나 이상의 회전자 블레이드가 상기 회전자 블레이드 시스템 내에 포함된 하나 이상의 다른 회전자 블레이드와 상이한 블레이드 피치각을 가지는,
블레이드 피치각 불평형 탐지 방법.
- 제1 항 내지 제12 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 부하 신호(y)를 획득하는 단계는
요잉을 액추에이팅하는 요잉 액추에이터에 의해 소비된 전력을 획득하는 것 및/또는 상기 요잉의 토크의 모멘텀을 획득하는 것을 포함하는,
블레이드 피치각 불평형 탐지 방법.
- 회전자 블레이드 시스템이 회전자 회전축 주위를 회전하는, 풍력 터빈의 회전자 블레이드 시스템의 블레이드 피치각 불평형 감소 방법으로서:
제1 항 내지 제12 항 중의 어느 한 항에 따른 방법에 따라서 상기 블레이드 피치각 불평형을 탐지하는 단계; 그리고
상기 탐지된 블레이드 피치각 불평형을 감소시키기 위해서 상기 탐지된 블레이드 피치각 불평형에 기초하여 상기 회전자 블레이드 시스템 내에 포함된 하나 이상의 회전자 블레이드의 블레이드 피치각을 변화시키는 단계;
를 포함하는, 블레이드 피치각 불평형 감소 방법.
- 회전자 블레이드 시스템이 회전자 회전축 주위를 회전하는, 풍력 터빈의 회전자 블레이드 시스템의 블레이드 피치각 불평형 탐지 배열체로서:
상기 회전자 회전축을 횡단하는 특히 상기 회전자 회전축에 수직한, 요잉축을 중심으로 상기 회전자 회전축을 요잉시키는 것에 기인한 부하를 나타내는 부하 신호(y)를 획득하기 위한 입력 단자; 그리고
상기 부하 신호(y)의 주파수 성분(f1)에 관하여 상기 부하 신호를 분석하도록 그리고 상기 분석된 부하 신호에 기초하여 상기 블레이드 피치각 불평형을 탐지하도록 구성된 프로세서;
를 포함하는, 블레이드 피치각 불평형 탐지 배열체.
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