CN113153635B 用于操作风力涡轮的系统和方法 （通 用电气可再生能源西班牙有限公司）

US2013214534A1,2013.08.22US2014289852A1,2014.提供一种用于操作和维护风力涡轮的系统2利用所述控制器组合所述齿轮箱的所述多个构件中的特定构件的多个不同的监测属性来针对所述齿轮箱的所述多个构件中的每一者计算针对所述特定构件的单个综合风险利用所述控制器针对所述齿轮箱的所述多个构件中的每一者预测在所限定的多个构利用所述控制器基于针对所述齿轮箱的所述多个构件中的每一者的所述损坏潜势和如果针对所述齿轮箱的所述多个构件中的至少一者的所述剩余使用寿命分布低于停利用所述控制器向下选择所述多个时间序列数据输入以建立所述多个不同的监测属利用所述控制器将上常态界限和下常态界限应用于所述多个不同的监测属性中的每上常态界限和所述下常态界限基于历史机组涡轮数利用所述控制器检测所述不同的监测属性中的至少一个与由所述上常态界限和下常个构件中的一个或多个构件的上常态界限和下常限定风险指数阈值，其中限定所述风险指数阈值使早期故在预测所述潜在风险指数范围之前，检测所述风险指数在所限定的多个构件周期内为多个风力涡轮中的每者从历史机组涡轮数据集选择历3利用所述控制器确定关于所述多个风力涡轮中的每个的历史风险指数数据集相对于利用所述控制器对关于所述齿轮箱的所述多个构件中的每一者的潜在风险指数范围利用所述控制器确定关于所述齿轮箱的所述多个构件中的每一者的最佳拟合风险指利用所述控制器经由损坏与风险指数的相关性将所述潜在风险指数范围转换为所述基于其中所述齿轮箱的所述多个构件中的每一者的故障或对所述风力涡轮的二次损坏的可能性超过可接受限度的损坏水平来建立所述寿命利用所述控制器确定对达到关于采样的每个样本的所述寿命终止损坏阈值所需要的利用所述控制器组合关于每个样本的所确定利用所述控制器基于关于所述风力涡轮的历史操作数据集来确定构件周期对指定时利用所述控制器确定所述损坏等级与基于所述风险指数的所预测的损坏水平之间的利用所述控制器改进用于预测相对于所述限定的多个构件周期的潜在风险指数范围4利用所述场控制器基于在指定的时间区间内的关于所述多个风力涡轮中的每个的剩利用所述场控制器将功率生成需求的至少一部分从所述风力涡轮重新分配给所述风使关于所述风力涡轮的空转时段与有功功率生成时段交替，以便减多个传感器，所述多个传感器可操作地联接到所从所述多个传感器接收多个数据输入，所述多个数据输入表示所述齿经由风险指数模块组合所述齿轮箱的所述多个构件的特定构件的多个不同的监测属性中的每一者来针对所述齿轮箱的所述多个构件中的每一者计算关于所述特定构件的单经由预测模块针对所述齿轮箱的所述多个构件中的每一者预测在所限定的多个构件基于针对所述齿轮箱的所述多个构件中的每一者的所述损坏潜势和寿命终止损坏阈如果针对所述齿轮箱的所述多个构件中的至少一者的所述剩余使用寿命分布低于停从所述多个传感器接收多个时间序列数据输入，所述多个传感器被经由滤波模块向下选择多个时间序列数据输入以建立所经由所述滤波模块将上常态界限和下常态界限应用于所述多个不同的监测属性中的述上常态界限和所述下常态界限基于历史机组涡轮数经由所述风险指数模块检测所述多个不同的监测属性中的至少一个与由所述上常态经由所述风险指数模块限定关于所述多个不同的监测属性中的每5所述预测误差反映相应监测属性与相应常态界及经由所述风险指数模块对关于所述多个不同的监测属性中的每个的平方预测误差求示在关于所述齿轮箱的所述多个构件中的每在所限定的多个构件周期内为所述多个风力涡轮中的每者从历史机组涡轮数据集选确定关于所述多个风力涡轮中的每个的历史风险指数数据集相对于所述平均机组风对关于所述齿轮箱的所述多个构件中的每一者的潜在风险指数范经由损坏与风险指数的相关性将所述潜在风险指数范围转换史机组涡轮故障数据集描绘由检查给定的损坏值以及在检查时关于所述构件的所记录的基于其中所述齿轮箱的所述多个构件中的每一者的故障或对所述风力涡轮的二次损坏的可能性超过可接受限度的损坏水平来建立所述寿命利用所述控制器组合关于每个样本的所确定基于关于所述风力涡轮的历史操作数据集来确定构件周期对指定时6位于机舱内的台板支承框架上。一个或多个转子叶片使用已知的翼型原理来获得风的动[0005]因此，本领域不断寻求使用预测方法来操作和维护风力涡轮的新的且改进的系7包括利用控制器检测所监测属性中的至少一个与由常态界限所限定的范围的偏差。另外，确定关于多个风力涡轮中的每个的历史风险指数数据集相对于平均机组风险指数的协方方法可包括利用控制器确定该预测的95%置或对风力涡轮的二次损坏的可能性超过可接受限度的损坏水平来建立寿命终止损坏阈值。该方法可包括利用控制器确定对达到关于采样的每个样本的寿命终止损坏阈值所需要的8级的观察到的损坏程度与基于风险指数的所预测的损坏潜势之间所确成关于风场的维护计划。可计算维护计划以最大限度地增加在维护操作期间执行的维护，包括通信地联接到传感器的控制器。控制器可包括配置成执行多个操作的至少一个处理[0025]利用所述控制器预测在所限定的多个构件周期内的从所述综合风险指数发展的9[0026]利用所述控制器基于所述损坏潜势和寿命终止损坏阈值来确定剩余使用寿命分[0032]利用所述控制器将上常态界限和下常态界限应用于所述态界限和所述下常态界限基于历史机组涡轮数[0033]利用所述控制器检测所述监测属性中的至少一个与由所述常态界限所限定的范[0040]技术方案5.根据技术方案1所述的方法，其中预测所述潜在风险指数范围还包[0041]在所限定的多个构件周期内为多个风力涡轮中的每者从历史机组涡轮数据集选[0043]利用所述控制器确定关于所述多个风力涡轮中的每个的历史风险指数数据集相[0049]利用所述控制器经由损坏与风险指数的相关性将所述潜在风险指数范围转换为[0050]技术方案8.根据技术方案1所述的方法，其中确定所述剩余使用寿命分布还包[0051]基于其中所述构件的故障或对所述风力涡轮的二次损坏的可能性超过可接受限[0052]利用所述控制器确定对达到关于采样的每个样本的所述寿命终止损坏阈值所需[0055]利用所述控制器基于关于所述风力涡轮的历史操作数据集来确定构件周期对指[0063]利用所述控制器确定所述损坏等级与基于所述风险指数的所预测的损坏水平之[0064]利用所述控制器改进用于预测相对于所述限定的多个构件周期的潜在风险指数[0067]利用所述场控制器基于在指定的时间区间内的关于所述多个风力涡轮中的每个[0070]利用所述场控制器将功率生成需求的至少一部分从所述风力涡轮重新分配给所[0076]经由风险指数模块使用所述多个监测属性来确定关于所[0077]经由预测模块预测在所限定的多个构件周期内的从所述综合风险指数发展的潜[0082]经由所述滤波模块将上常态界限和下常态界限应用于所述多个监测属性中的每上常态界限和所述下常态界限基于历史机组涡轮数[0083]经由所述风险指数模块检测所述监测属性中的至少一个与由所述常态界限所限[0086]经由所述风险指数模块对关于所述多个监测属性中的每[0088]在所限定的多个构件周期内为所述多个风力涡轮中的每者从历史机组涡轮数据[0090]确定关于所述多个风力涡轮中的每个的历史风险指数数据集相对于所述平均机述历史机组涡轮故障数据集描绘由检查给定的损坏值以及在检查时关于所述构件的所记[0097]基于其中所述构件的故障或对所述风力涡轮的二次损坏的可能性超过可接受限[0098]确定对达到关于采样的每个样本的所述寿命终止损坏阈值所[0101]基于关于所述风力涡轮的历史操作数据集来确定构件周期对指定时间区间的插[0105]针对本领域普通技术人员的本发明的完整且开放(enabling)的公开内容(包括其[0110]图5示出根据本公开内容的用于操作和维护风力涡轮的系统的控制逻辑的一个实[0111]图6示出根据本公开内容的用于操作和维护风场的系统的控制逻辑的另一实施例[0114]图9示出根据本公开内容的在更换时的构件损坏和构件风险指数的相关性的图形[0116]本说明书和图中参考符号的重复使用意在表示本发明的相同或相似的特征或元本发明覆盖如归于所附权利要求书和其等同物的范围内的此类修改近似语言可对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造构件和/或系统的方法或内容可包括一旦检测到问题的第一征兆可预测构件的剩余使用寿命的系统和方法。特别箱126可旋转地联接到发电机118的高速轴124，该齿轮箱126通过一个或多个转矩臂142连[0127]每个转子叶片112还可包括桨距控制机构120，该桨距控制机构120配置成使每个地联接到控制器200的一个或多个偏航驱动机构138，其中每个偏航驱动机构138配置成改152可包括任何其它数量的风力涡轮100，诸如少于十二个风力涡轮100或大于十二个风力可在转子108的顺风位置处安装到机舱106。应了解的是，环境传感器156可包括传感器网轮机控制器200单独地监测且由场控制器200共[0131]现在参照图4-10，示出根据本公开内容的用于操作和维护风力涡轮的系统300的外，通信模块210还可以可操作地联接到配置成改变至少一个风力涡轮操作状态的操作状个监测属性304。控制器200可在306处经由风险指数模块203使用多个监测属性304来确定可在310处经由预测模块204预测相对于限定的多个构件周期314的潜在风险指数312的范围。潜在风险指数312的范围可与历史机组涡轮数据集相关且限定在上置信区间与下置信监测属性304中的每个。上常态界限328和下常态界限330可限定与健康构件的基线一致的[0137]在实施例中，控制器200可在332处检测至少一个监测属性304偏差由常态界限阈值342时，组成多个历史风力涡轮数据集的对风力涡轮所记录的构件周期数对于多个风例中，可通过确定在所限定的多个构件周期314内具有非零风险指数的涡轮机组中的哪些个的历史风险指数数据集相对于平均机组风险指数350的协方[0146]在实施例中，可通过经由例如马尔可夫链蒙特卡洛采样来确定最佳拟合级数358等式的回归线374可提供损坏与风险指数的相关性。损坏与风险指数的相关性可在记录的经由损坏与风险指数相关性将潜在风险指数范围转换在该损坏水平处，构件的灾难性故障或对风力涡轮100的二次损坏的可能性超过可接受限小于30%来以更频繁地更换构件为代价选择降低灾[0150]如318处还描绘的，控制器200可在382处确定置信带362的上置信区间364与下置信区间366之间的马尔可夫链蒙特卡洛采样的每个样本达到寿命终止损坏阈值322所需要分布320。剩余使用寿命分布320因此可指示在给定数量的周期内达到寿命终止损坏阈值期内有50%的概率达到寿命终止阈值322。类似地，相同的剩余使用寿命分布320还可指示在实施例中，其中剩余使用寿命分布320指示在一个月内该构件达到使用寿命终止损坏阈提供损坏等级。控制器200可确定损坏等级与基于风险指数的所预测的损坏等级之间的差的时间区间内的每个风力涡轮100的剩余使用寿命分布320来对关于风力涡轮100中的每个将空转时段与风力涡轮100的有功功率产生的时段交替，以便减少每单位时间的构件周期的各种方法步骤和特征以及用于每种此类方法和特征的其它已知等同物可由该领域普通[0160]条款2.任何前述条款的方法，关于多个监测属性中的每个的平方预测误差求和，以便计算关于该构件的综合风险指数，风险指数阈值由关于该构件的综合风险指数个构件周期内为多个风力涡轮中的每者从历史机组涡轮数据集选择历史风险指数数据集；[0164]条款6.任何前述条款的方法，其中的故障或对风力涡轮的二次损坏的可能性超过可接受限度的损坏水平来建立寿命终止损关于多个风力涡轮中的每个的剩余使用寿命分布来对关于风力涡轮中的每个的维护活动的多个监测属性；经由风险指数模块使用多个监测属性来确定关于该构件的综合风险指[0175]条款17.任何前述条款的系统，其中经由预测模块预测潜在风险指数范围还包件的故障或对风力涡轮的二次损坏的可能性超过可接受限度的损坏水平来建立寿命终止