本發(fā)明涉及狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)和包括該系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，并且尤其涉及監(jiān)視(配置風(fēng)力渦輪機和包括該風(fēng)力渦輪機的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的)設(shè)備的狀態(tài)的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

例如，專利文件1公開了監(jiān)視風(fēng)力渦輪機的機械元件狀況的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)(CMS)。該狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)接收設(shè)置在機械元件上的振動傳感器的信號，長時間記錄表示額定操作中的振動狀況的狀態(tài)(以下稱為診斷參數(shù))的量隨時間如何變化，并且基于診斷參數(shù)的增加率、變化特征等，判定機械元件是否具有故障(參照專利文獻(xiàn)1)。

引用列表

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利公開號2013-185507

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

如果機械元件不具有故障，則診斷參數(shù)可以相對明顯地變化。如果為了判定機械元件的故障而應(yīng)用的閾值隨著被考慮的診斷參數(shù)的此類變化而增加，則實際引起的故障的感測將被延遲。當(dāng)實際引起的故障的感測被延遲時，其他正常機械元件也被損壞，導(dǎo)致更換部件延遲等，并且風(fēng)力渦輪機的操作可能停止延長的時間段。

作為各種研究的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)獲得這樣的發(fā)現(xiàn)：當(dāng)機艙繞軸旋轉(zhuǎn)時，機械元件具有大的振動，并且診斷參數(shù)明顯變化。因此，當(dāng)基于在機艙不旋轉(zhuǎn)時獲得的診斷參數(shù)來執(zhí)行故障診斷時，可以將故障判定閾值降低到適當(dāng)水平，并且在這點上，可以抑制感測故障的延遲。

然而，在具有風(fēng)向從不固定的風(fēng)狀態(tài)的位置中，當(dāng)機艙不繞軸旋轉(zhuǎn)時的診斷參數(shù)不能被充分地收集，并且因此故障感測可能被延遲。

因此，本發(fā)明的主要目標(biāo)是提供一種狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)，其能夠快速且可靠地檢測配置風(fēng)力渦輪機以及包括該風(fēng)力渦輪機的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備的故障。

問題的解決方案

根據(jù)本發(fā)明的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)是監(jiān)視配置風(fēng)力渦輪機的設(shè)備的狀態(tài)的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)。風(fēng)力渦輪機包括可旋轉(zhuǎn)地支承在塔架頂部的機艙。狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)包括：第一檢測器，配置為檢測設(shè)備的狀態(tài)；監(jiān)視器設(shè)備，配置為基于第一檢測器的檢測結(jié)果生成診斷參數(shù)；控制器，配置為基于診斷參數(shù)診斷設(shè)備的故障；以及第二檢測器，配置為檢測機艙的旋轉(zhuǎn)速度?？刂破?，通過基于第二檢測器的檢測結(jié)果修正診斷參數(shù)以及將修正的診斷參數(shù)與預(yù)定的閾值相比較，來診斷所述設(shè)備是否有故障。

注意，機艙的旋轉(zhuǎn)速度指示機艙的旋轉(zhuǎn)的速度，并且包括每單位時間的旋轉(zhuǎn)數(shù)目和每單位時間的旋轉(zhuǎn)角度這兩者。

優(yōu)選地，控制器配置為：通過使用將機艙的旋轉(zhuǎn)速度用作變量的修正函數(shù)來修正診斷參數(shù)。修正函數(shù)是修正診斷參數(shù)以使得，當(dāng)機艙擁有更高的旋轉(zhuǎn)速度時，修正后的診斷參數(shù)與修正前的診斷參數(shù)的比變得更小的函數(shù)。

仍然優(yōu)選地，修正函數(shù)有關(guān)于通過將診斷參數(shù)除以在機艙的非旋轉(zhuǎn)期間獲得的診斷參數(shù)而獲得的無量綱診斷參數(shù)，該修正函數(shù)使用通過將機艙的旋轉(zhuǎn)速度除以其最大速度而獲得的機艙的無量綱旋轉(zhuǎn)速度作為變量。

優(yōu)選地，控制器配置為計算在診斷之前的預(yù)定的時段中的機艙的旋轉(zhuǎn)速度的平均值，并且基于該平均值使用修正函數(shù)修正診斷參數(shù)。

優(yōu)選地，監(jiān)視器設(shè)備配置為將在診斷之前的第一時段中獲得的診斷參數(shù)發(fā)送到控制器?？刂破髋渲脼?i)存儲從監(jiān)視器設(shè)備接收的數(shù)據(jù)，(ii)當(dāng)?shù)谝粫r段結(jié)束時，基于第二檢測器的檢測值修正第一時段的診斷參數(shù)，并且(iii)基于修正的診斷參數(shù)生成閾值。更具體地，當(dāng)?shù)谝粫r段結(jié)束時控制器確定診斷參數(shù)的修正函數(shù)，并且基于該修正函數(shù)和第二檢測器的檢測結(jié)果，控制器修正任何存儲的第一時段的診斷參數(shù)，并且基于修正的診斷參數(shù)生成閾值。此外，監(jiān)視器設(shè)備配置為將在第一時段過去后的第二時段期間獲得的診斷參數(shù)發(fā)送到控制器?？刂破髋渲脼椋夯谠诘诙r段中的第二檢測器的檢測結(jié)果以及當(dāng)?shù)谝粫r段結(jié)束時獲得的修正函數(shù)，修正第二時段的診斷參數(shù)，并且通過將修正的診斷參數(shù)與閾值相比較來診斷設(shè)備是否有故障。

根據(jù)本發(fā)明的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)是監(jiān)視配置風(fēng)力渦輪機的設(shè)備的狀態(tài)的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)，該狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)包括：第一檢測器，配置為檢測設(shè)備的狀態(tài)；監(jiān)視器設(shè)備，配置為基于第一檢測器的檢測結(jié)果生成診斷參數(shù)；以及控制器，配置為基于診斷參數(shù)診斷設(shè)備的故障。風(fēng)力渦輪機包括：葉片，將風(fēng)力轉(zhuǎn)換成主軸的旋轉(zhuǎn)扭矩；機艙，容納將主軸的旋轉(zhuǎn)扭矩轉(zhuǎn)換成電力的發(fā)電機；塔架，旋轉(zhuǎn)地支承所述機艙；以及驅(qū)動設(shè)備，配置為旋轉(zhuǎn)機艙以使葉片面向迎風(fēng)方向。診斷參數(shù)隨著機艙旋轉(zhuǎn)而變化。監(jiān)視器設(shè)備配置為將在診斷之前的第一時段中獲得的診斷參數(shù)發(fā)送到控制器，并且控制器配置為：基于在第一時段的有效時段中的診斷參數(shù)，生成用于診斷設(shè)備故障的閾值。監(jiān)視器設(shè)備配置為將在第一時段過去后的第二時段期間獲得的診斷參數(shù)發(fā)送到控制器，并且控制器配置為：基于在第二時段的有效時段中的診斷參數(shù)和閾值，診斷設(shè)備是否有故障。

優(yōu)選地，診斷參數(shù)的有效時段是機艙沒有旋轉(zhuǎn)的時段。優(yōu)選地，診斷參數(shù)的有效時段是每一預(yù)定時間的機艙的旋轉(zhuǎn)角速度的量值的平均值小于預(yù)定值的時段。

優(yōu)選地，狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二檢測器，配置為檢測機艙的旋轉(zhuǎn)角速度。監(jiān)視器設(shè)備配置為將第二檢測器的檢測值與診斷參數(shù)一起發(fā)送到控制器?？刂破髋渲脼椋夯诘诙z測器的檢測值，判定生成診斷參數(shù)的時段是否為有效時段。

優(yōu)選地，控制器配置為：基于從來自單獨監(jiān)視風(fēng)力渦輪機的SCADA(監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集)的信息所獲得的機艙的旋轉(zhuǎn)速度來修正診斷參數(shù)。

優(yōu)選地，第二檢測器包括方向傳感器、陀螺儀傳感器和GPS(全球定位系統(tǒng))中的至少一個。

此外，優(yōu)選地，第二檢測器包括檢測器以用于檢測驅(qū)動機艙的驅(qū)動設(shè)備的驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓中的至少一個。

此外，根據(jù)本發(fā)明，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)力渦輪機和上述的任何狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)。

發(fā)明的有益效果

在根據(jù)本發(fā)明的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)中，由于基于由第二檢測器檢測到的機艙的旋轉(zhuǎn)速度來修正診斷參數(shù)，因此能夠抑制隨著機艙繞軸旋轉(zhuǎn)而引入的診斷參數(shù)的變化的增加。因此，不必將在診斷設(shè)備是否具有故障時所應(yīng)用的閾值的設(shè)置設(shè)定不必要地大，并且沒有在感測由設(shè)定不必要地大的閾值所引入的設(shè)備的故障中引起延遲。

此外，機艙是否旋轉(zhuǎn)或停止，可以收集診斷參數(shù)并且可感測故障，所以，當(dāng)與基于僅當(dāng)機艙停止時所獲得的診斷參數(shù)來感測故障的情況作比較后，可以早期地找到設(shè)備的故障。因此，根據(jù)本發(fā)明，配置風(fēng)力渦輪機的設(shè)備的故障可以被快速和可靠地檢測。

在根據(jù)本發(fā)明的另一狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)中，風(fēng)力渦輪機停止的時段被設(shè)為診斷參數(shù)的有效時段，基于診斷前的第一時段的有效時段的診斷參數(shù)來生成閾值，并且基于隨后的第二時段的有效時段的診斷參數(shù)和該閾值，診斷設(shè)備是否具有故障。因此，可以將診斷參數(shù)的閾值設(shè)為低于常規(guī)的閾值，并且可以快速檢測風(fēng)力渦輪機的故障。

在根據(jù)本發(fā)明的又一狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)中，在預(yù)定時間內(nèi)風(fēng)力渦輪機的機艙的旋轉(zhuǎn)角速度的大小的平均值小于預(yù)定值的時段被設(shè)為診斷參數(shù)的有效時段，基于診斷前的第一時段的有效時段的診斷參數(shù)來生成閾值，并且基于隨后的第二時段的有效時段的診斷參數(shù)和該閾值，診斷設(shè)備是否具有故障。因此，可以將診斷參數(shù)的閾值設(shè)為低于常規(guī)的閾值，并且可以快速檢測風(fēng)力渦輪機的故障。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的總體配置的框圖。

圖2示出圖1所示的風(fēng)力渦輪機的主要部分。

圖3是用于說明圖2所示的傳感器和診斷參數(shù)的關(guān)系的圖。

圖4表示無量綱診斷參數(shù)與機艙的無量綱旋轉(zhuǎn)角速度之間的關(guān)系。

圖5是表示在基本數(shù)據(jù)收集時段期間的圖1所示的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的操作的流程圖。

圖6是表示在學(xué)習(xí)時段期間的圖1所示的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的操作的流程圖。

圖7是表示在服務(wù)時段期間的圖1所示的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的操作的流程圖。

圖8表示圖1所示的監(jiān)視終端的監(jiān)視器上所顯示的診斷參數(shù)的值如何隨時間變化。

圖9示出了圖1所示的監(jiān)視終端的監(jiān)視器上所顯示的某操作狀態(tài)下的頻譜。

圖10示出了圖1所示的監(jiān)視終端的監(jiān)視器上所顯示的測量數(shù)據(jù)的振動包絡(luò)譜。

圖11是用于說明本實施例效果的圖。

圖12是在學(xué)習(xí)時段期間的第一實施例的示例性變化中的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的操作的流程圖。

圖13是在基本數(shù)據(jù)收集時段期間的第二實施例中的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的操作的流程圖。

圖14是在學(xué)習(xí)時段期間的第二實施例中的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的操作的流程圖。

圖15是在服務(wù)時段期間的第二實施例中的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的操作的流程圖。

具體實施方式

以下，將參照附圖更具體地描述本發(fā)明。在附圖中，一致或?qū)?yīng)的部件被一致地標(biāo)識并不做重復(fù)描述。

第一實施例

<狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的總體配置>

圖1示意性地示出根據(jù)第一實施例的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的總體配置.參考圖1，狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)包括監(jiān)視器設(shè)備80、數(shù)據(jù)服務(wù)器(監(jiān)視側(cè)控制器)330和監(jiān)視終端340。

監(jiān)視器設(shè)備80包括稍后描述的傳感器70A-70I(參見圖2)，從傳感器的感測值計算有效值、峰值、波峰因數(shù)、包絡(luò)處理后的有效值、包絡(luò)處理后的峰值等，并且經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)320將它們發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器330。

雖然這里的監(jiān)視器設(shè)備80和數(shù)據(jù)服務(wù)器330被描述為經(jīng)由有線通信，但是這不是排他的，并且它們可以無線地通信。

數(shù)據(jù)服務(wù)器330和監(jiān)視終端340例如經(jīng)由公司LAN(局域網(wǎng))連接。提供監(jiān)視終端340以觀看由數(shù)據(jù)服務(wù)器330接收的測量數(shù)據(jù)、進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析、改變監(jiān)視器設(shè)備的設(shè)置、以及顯示風(fēng)力渦輪機的每個設(shè)備的狀態(tài)。

<風(fēng)力渦輪機的配置>

圖2是示例性示出風(fēng)力渦輪機10的配置的示圖。參考圖2，風(fēng)力渦輪機10包括主軸20、葉片30、加速齒輪40、發(fā)電機50、主軸軸承60、機艙90和塔架100。此外，風(fēng)力渦輪機10包括傳感器70A-70I和監(jiān)視器設(shè)備80。加速齒輪40、發(fā)電機50、主軸軸承60、傳感器70A-70I和監(jiān)視器設(shè)備80被容納在機艙90中，并且機艙90由塔架100支承。

主軸20插入到機艙90中，連接到加速齒輪40的輸入軸，并且由主軸軸承60旋轉(zhuǎn)地支承。并且主軸20將由接收風(fēng)力的葉片30產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩傳遞到加速齒輪40的輸入軸。葉片30設(shè)置在主軸20的端部，將風(fēng)力轉(zhuǎn)化成扭矩，并且將該扭矩傳遞到主軸20。

主軸軸承60以固定的方式設(shè)置在機艙90中并且旋轉(zhuǎn)地支承主軸20。主軸軸承60是滾動軸承，并且例如是自定心滾子軸承、錐形滾子軸承、圓柱形滾子軸承、或滾球軸承。注意，這些軸承可以是單排或雙排。

傳感器70A-70I以固定的方式設(shè)置在機艙90中的每個設(shè)備處。具體地，傳感器70A以固定的方式設(shè)置在主軸軸承60的上表面上，并且監(jiān)視主軸軸承60的狀態(tài)。傳感器70B-70D以固定的方式設(shè)置在加速齒輪40的上表面上，并且監(jiān)視加速齒輪40的狀態(tài)。傳感器70E和70F以固定的方式設(shè)置在發(fā)電機50的上表面，并且監(jiān)視發(fā)電機50的狀態(tài)。傳感器70G以固定的方式設(shè)置在主軸軸承60處，并且監(jiān)視機艙90的未對齊和異常振動。傳感器70H以固定的方式設(shè)置在主軸軸承60處，并且監(jiān)視機艙的不平衡和異常振動。傳感器70I設(shè)置在機艙90的地板上，并且感測機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度，該旋轉(zhuǎn)角速度可以是每單位時間機艙的旋轉(zhuǎn)速度。傳感器70I包括陀螺傳感器，例如，其使元件振動，并且從施加到元件的科里奧利(Coriolis)力感測角速度。

加速齒輪40設(shè)置在主軸20和發(fā)電機50之間，將主軸20的旋轉(zhuǎn)速度加速并將其輸出到發(fā)電機50。作為示例，加速齒輪40由包括行星齒輪、中間軸、高速軸等的齒輪加速機構(gòu)組成。注意，盡管圖中未示出，加速齒輪40中還設(shè)有旋轉(zhuǎn)地支承多個軸的多個軸承。發(fā)電機50連接到加速齒輪40的輸出軸，并且通過從加速齒輪40接收的旋轉(zhuǎn)扭矩生成電力。發(fā)電機50為例如感應(yīng)發(fā)電機。注意，發(fā)電機50中還設(shè)置有用于旋轉(zhuǎn)地支承轉(zhuǎn)子的軸承。

機艙旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括：附連在機艙90的側(cè)面上以用于改變機艙方向的驅(qū)動設(shè)備124，以及由固定在驅(qū)動設(shè)備124的旋轉(zhuǎn)軸上的小齒輪旋轉(zhuǎn)的環(huán)齒輪126。環(huán)齒輪126固定到塔架100并由此附連。

機艙旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)機艙90以改變或調(diào)整機艙90方向。注意，用于支承機艙的軸承122設(shè)置在機艙90和塔架100的邊界處。機艙90由軸承122支承并且繞軸承122的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。機艙90圍繞塔架100的中心軸的旋轉(zhuǎn)被稱為偏航(yaw)移動或偏航。

監(jiān)視器設(shè)備80設(shè)置在機艙90內(nèi)部，并且接收由傳感器70A-70I感測的每個設(shè)備的振動、聲音和聲發(fā)射(acoustic emission；AE)、機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度等的數(shù)據(jù)。注意，盡管在圖中未示出，但是傳感器70A-70I和監(jiān)視器設(shè)備80由電纜連接。

監(jiān)視終端340具有之前存儲在其中的程序，以至少觀看存儲在數(shù)據(jù)服務(wù)器330中的測量數(shù)據(jù)、進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析、改變監(jiān)視器設(shè)備80的設(shè)置、以及顯示風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備的狀態(tài)。在監(jiān)視終端340的屏幕上顯示關(guān)于風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備的數(shù)據(jù)，這對于風(fēng)力渦輪機10的專家來做出決定是有用的。

注意，監(jiān)視終端340的每個組件是通用部件。因此，可以說本發(fā)明的必要部分是上述存儲在存儲介質(zhì)中的軟件(或程序)。

<診斷參數(shù)和故障模式之間的關(guān)系>

圖3是用于說明在第一實施例中使用的各種類型的數(shù)據(jù)的關(guān)系的圖。圖3示出了風(fēng)力渦輪機10的一部分(或部件)、故障模式、傳感器和從傳感器的測量數(shù)據(jù)計算的診斷參數(shù)之間的關(guān)系。

具體地說，如圖2和3所示，對于主軸軸承60，使用由設(shè)置在主軸軸承60的高頻振動傳感器70A測量的數(shù)據(jù)，來允許監(jiān)視設(shè)備80計算作為診斷參數(shù)的有效值，并且當(dāng)所計算出的有效值超過對應(yīng)的閾值時，監(jiān)視終端340顯示主軸軸承60具有損壞。

此外，對于主軸軸承60，使用設(shè)置來測量主軸軸承60的徑向振動的低頻振動傳感器70H所測量的數(shù)據(jù)，來允許監(jiān)視設(shè)備80計算作為診斷參數(shù)的第一階旋轉(zhuǎn)頻率分量、第二階旋轉(zhuǎn)頻率分量和第三階旋轉(zhuǎn)頻率分量，并且當(dāng)每個所計算的值超過對應(yīng)的閾值時，監(jiān)視終端340顯示主軸軸承60不平衡。

此外，對于主軸軸承60，使用設(shè)置來測量主軸軸向振動的低頻振動傳感器70G所測量的數(shù)據(jù)，來允許監(jiān)視設(shè)備80計算作為診斷參數(shù)的第一階旋轉(zhuǎn)頻率分量、第二階旋轉(zhuǎn)頻率分量和第三階旋轉(zhuǎn)頻率分量，并且當(dāng)每個所計算的值超過對應(yīng)的閾值時，監(jiān)視終端340顯示主軸軸承60未對齊。

對于加速齒輪40，由高頻振動傳感器70B-70D測量的數(shù)據(jù)用于允許監(jiān)視設(shè)備80計算作為診斷參數(shù)的有效值，并且當(dāng)所計算的有效值超過對應(yīng)的閾值時，監(jiān)視終端340顯示加速齒輪40具有損壞的軸承。

此外，對于加速齒輪40，使用由高頻振動傳感器70B-70D測量的數(shù)據(jù)，來允許監(jiān)視設(shè)備80計算作為診斷參數(shù)的齒輪的第一階嚙合頻率分量、第二階嚙合頻率分量和第三階嚙合頻率分量，并且當(dāng)每個所計算的值超過對應(yīng)的閾值時，監(jiān)視終端340顯示加速齒輪40具有損壞的齒輪。

對于發(fā)電機50，由高頻振動傳感器70E-70F所測量的數(shù)據(jù)用于允許監(jiān)視設(shè)備80計算作為診斷參數(shù)的有效值，并且當(dāng)所計算的有效值超過對應(yīng)的閾值時，監(jiān)視終端340顯示發(fā)電機50具有損壞的軸承。

對于機艙90，使用設(shè)置用于測量主軸的徑向振動的低頻振動傳感器70H所測量的數(shù)據(jù)，來允許監(jiān)視設(shè)備80計算作為診斷參數(shù)的低頻振動分量，并且當(dāng)所計算的值超過相應(yīng)的閾值時，監(jiān)視終端340顯示機艙90異常振動。

此外，對于機艙90，使用設(shè)置用于測量主軸的軸向振動的低頻振動傳感器70G所測量的數(shù)據(jù)，來允許監(jiān)視設(shè)備80計算作為診斷參數(shù)的低頻振動分量，并且當(dāng)所計算的值超過相應(yīng)的閾值時，監(jiān)視終端340顯示機艙90異常振動。

注意，在根據(jù)第一實施例的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)角度傳感器70I感測機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度ω(rad/s)。并且隨著機艙90繞軸旋轉(zhuǎn)，傳感器70A-70H的測量數(shù)據(jù)變化，并且在該狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)中，基于機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度ω來修正診斷參數(shù)。具體地，當(dāng)機艙90具有較高的旋轉(zhuǎn)角速度ω時，傳感器70A-70H的測量數(shù)據(jù)和基于該測量數(shù)據(jù)的診斷參數(shù)顯著地變化。因此，為了抑制由于機艙90繞軸旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的診斷參數(shù)的變化，修正診斷參數(shù)以使得當(dāng)機艙90具有較高的旋轉(zhuǎn)角速度ω時，修正后的診斷參數(shù)與修正前的診斷參數(shù)比值較小。該修正診斷參數(shù)的方法將在稍后更具體地描述。

注意，為了便于理解，上述測量項目被部分地提取，并且不是排他的?？梢允褂谜駝觽鞲衅鳌E傳感器、溫度傳感器和聲音傳感器的測量數(shù)據(jù)來計算有效值、峰值、平均值、波峰因數(shù)、包絡(luò)處理后的有效值、以及通過使用統(tǒng)計方法的包絡(luò)處理后的峰值，并且可以將所計算的值與對應(yīng)的閾值進(jìn)行比較，以理解風(fēng)力渦輪機10的設(shè)備狀態(tài)，并使監(jiān)視終端340顯示設(shè)備的狀態(tài)。

<狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的操作>下面將要描述根據(jù)第一實施例的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的操作。狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)包括：用于設(shè)定風(fēng)力渦輪機10的診斷操作狀態(tài)的基本數(shù)據(jù)收集時段中的處理(見圖5)；在基本數(shù)據(jù)收集時段之后的學(xué)習(xí)時段中的處理，以生成閾值，該閾值應(yīng)用于確定滿足診斷操作狀態(tài)的操作測量數(shù)據(jù)是否異常(見圖6)；以及在學(xué)習(xí)時段之后的服務(wù)時段中的處理，以實際操作服務(wù)中的風(fēng)力渦輪機10，并且使用學(xué)習(xí)時段中生成的閾值，以監(jiān)視風(fēng)力渦輪機10的狀態(tài)(見圖7)。

注意，在上述每個處理中，使用從各種傳感器的測量數(shù)據(jù)計算的診斷參數(shù)(將要在下文描述的)，并且在根據(jù)第一實施例的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)中基于機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度ω修正診斷參數(shù)(如上文已經(jīng)描述的)。下文中，首先描述診斷參數(shù)修正處理。

(診斷參數(shù)修正處理)在數(shù)據(jù)服務(wù)器330(見圖1)中執(zhí)行診斷參數(shù)修正處理。數(shù)據(jù)服務(wù)器330從傳感器70I接收機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度ω(rad/s)的感測值，并且基于下列表達(dá)式(1)計算旋轉(zhuǎn)角速度ω的絕對值的平均值ωa：

其中t表示時間，T1和T2分別表示測量開始時間和測量結(jié)束時間，并且時間(T2-T1)被設(shè)置為預(yù)定時間。注意，可以根據(jù)診斷目標(biāo)(主軸軸承、加速齒輪等)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定時間(T2-T1)。此外，數(shù)據(jù)服務(wù)器330將值ωa除以旋轉(zhuǎn)角速度ω的最大值ωaMax，以計算機艙90的無量綱旋轉(zhuǎn)角速度Ω。

注意，最大值ωaMax可以是風(fēng)力渦輪機10的規(guī)格的設(shè)定值，或者可以是在下述基本數(shù)據(jù)收集時段中所收集的旋轉(zhuǎn)角速度ω的實際測量值的最大值。

當(dāng)通過將從每種類型的傳感器的測量數(shù)據(jù)計算出的診斷參數(shù)Vm除以機艙90不旋轉(zhuǎn)時獲得的診斷參數(shù)的平均值Vm0而獲得的無量綱診斷參數(shù)(Vm/Vm0)相對于上述機艙90的無量綱旋轉(zhuǎn)角速度Ω而被排列(marshal)時，觀察無量綱診斷參數(shù)(Vm/Vm0)和機艙90的無量綱旋轉(zhuǎn)角速度Ω之間的關(guān)系，如圖4所示。

圖4表示無量綱診斷參數(shù)(Vm/Vm0)與機艙90的無量綱旋轉(zhuǎn)角速度Ω之間的關(guān)系。注意，圖4中的數(shù)據(jù)是當(dāng)每個設(shè)備沒有故障時(即，在正常操作中)所收集的數(shù)據(jù)。參考圖4，Vm0表示當(dāng)機艙90不旋轉(zhuǎn)時所獲得的診斷參數(shù)的值，相應(yīng)地，當(dāng)旋轉(zhuǎn)角速度Ω為0時，無量綱診斷參數(shù)(Vm/Vm0)具有值1。并且，隨著旋轉(zhuǎn)角速度Ω增加，無量綱診斷參數(shù)(Vm/Vm0)的值增加。

此圖4示出了，以當(dāng)機艙90不旋轉(zhuǎn)時所獲得的診斷參數(shù)的值Vm0為參照，診斷參數(shù)Vm達(dá)到機艙90的最大旋轉(zhuǎn)角速度(Ω＝1)的向上趨勢。通過修正診斷參數(shù)以消除在機艙90繞軸旋轉(zhuǎn)時引起的診斷參數(shù)的變化增量，可以精確地估計由設(shè)備故障引起的診斷參數(shù)的變化。

因此，在根據(jù)第一實施例的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)中，基于圖4所示的數(shù)據(jù)，計算表示無量綱診斷參數(shù)(Vm/Vm0)與機艙90的無量綱旋轉(zhuǎn)角速度Ω之間的關(guān)系的近似函數(shù)L(修正函數(shù))。并且通過依據(jù)實際測量的旋轉(zhuǎn)角速度Ω將診斷參數(shù)Vm除以近似函數(shù)L(或修正函數(shù))的值，修正診斷參數(shù)。

這抑制了機艙90的繞軸旋轉(zhuǎn)對診斷參數(shù)的影響，并且可以設(shè)置用于執(zhí)行故障診斷的閾值，而不考慮隨著機艙90繞軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的振動參數(shù)的變化。更具體地，考慮到隨著機艙90繞軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的振動參數(shù)的變化，不必將閾值設(shè)定為不必要的大的值。這允許將用于故障診斷的閾值降低到適當(dāng)水平，因此允許在故障診斷中進(jìn)行早期故障檢測。

注意，各種函數(shù)可以適用于表示無量綱診斷參數(shù)(Vm/Vm0)與機艙90的無量綱旋轉(zhuǎn)角速度Ω之間的關(guān)系的近似函數(shù)(修正函數(shù))L。在第一實施例中，使用以下功能作為示例。

其中Vm1表示當(dāng)機艙90的無量綱旋轉(zhuǎn)角速度Ω為1(即，ωa＝ωaMax)時的診斷參數(shù)Vm的值，且α是常數(shù)?；趯嶋H測量的診斷參數(shù)Vm值來確定常數(shù)α，并且例如，基于圖4中所示的數(shù)據(jù)的回歸公式來確定常數(shù)α。

并且使用由表達(dá)式(3)表示的修正函數(shù)來修正診斷參數(shù)Vm，如下：

Vrec表示基于機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度ω而被修正的診斷參數(shù)。并且在第一實施例中，在學(xué)習(xí)時段結(jié)束以及在服務(wù)時段中所執(zhí)行的處理中，執(zhí)行用于修正診斷參數(shù)Vm的處理，并且基于修正診斷參數(shù)Vrec來執(zhí)行每個處理。以下，將描述基本數(shù)據(jù)收集時段、學(xué)習(xí)時段和服務(wù)時段中的每個處理。

(基本數(shù)據(jù)收集時段中的處理)

基本數(shù)據(jù)收集時段是用來收集確定風(fēng)力渦輪機10的診斷操作狀態(tài)中所需的基本數(shù)據(jù)的時段。將描述在基本數(shù)據(jù)收集時段中完成的處理。

圖5是用來說明基本數(shù)據(jù)收集時段中的處理的流程圖。參考圖5，當(dāng)風(fēng)力渦輪機10的操作開始并且負(fù)責(zé)人操作監(jiān)視終端340以向數(shù)據(jù)服務(wù)器330發(fā)送命令來收集基本數(shù)據(jù)(步驟S1)時，用來收集基本數(shù)據(jù)的命令經(jīng)由數(shù)據(jù)服務(wù)器330被發(fā)送到監(jiān)視設(shè)備80(步驟S2)。監(jiān)視器設(shè)備80接收用來收集基本數(shù)據(jù)的命令，并且作為響應(yīng)，同時地收集諸如風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備的振動(以下稱為測量數(shù)據(jù))的各種類型的數(shù)據(jù)，以及諸如葉片30的旋轉(zhuǎn)速度、機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度ω和發(fā)電電流(以下稱為操作狀態(tài)數(shù)據(jù))的各種類型的數(shù)據(jù)(步驟S3)，從諸如振動的各種類型的測量數(shù)據(jù)計算診斷參數(shù)Vm(步驟S4)，并將診斷參數(shù)Vm、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器330(步驟S5)。

數(shù)據(jù)服務(wù)器330將診斷參數(shù)Vm、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲到存儲單元(步驟S6)。繼續(xù)測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)的測量的處理(步驟S3)、診斷參數(shù)的計算(步驟S4)、向數(shù)據(jù)服務(wù)器330的發(fā)送(步驟S5)、以及存儲到數(shù)據(jù)服務(wù)器330的存儲單元(步驟S6)，直到步驟S7，在步驟S7中監(jiān)視器設(shè)備80接收來自監(jiān)視終端340的命令來結(jié)束收集基本數(shù)據(jù)(步驟S7；否)。

注意，操作狀態(tài)數(shù)據(jù)不限于轉(zhuǎn)速和發(fā)電電流，還包括表征風(fēng)力渦輪機10的操作狀態(tài)的物理量，諸如風(fēng)速、發(fā)電機的軸的扭矩等。

此外，測量數(shù)據(jù)不限于振動，還包括表示設(shè)備狀態(tài)的物理量，例如AE、溫度和聲音。

當(dāng)負(fù)責(zé)人操作監(jiān)視終端340以發(fā)出結(jié)束收集基本數(shù)據(jù)的指令時(步驟S91；是)，結(jié)束收集基本數(shù)據(jù)的命令從監(jiān)視終端340發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器330(步驟S9)。作為響應(yīng)，如上所述，監(jiān)視器設(shè)備80結(jié)束收集基本數(shù)據(jù)，并且處理結(jié)束(步驟S7；是)。同時，數(shù)據(jù)服務(wù)器330將在基本數(shù)據(jù)收集時段收集的所有診斷參數(shù)、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)視終端340(步驟S10)。注意，當(dāng)負(fù)責(zé)人沒有經(jīng)由監(jiān)視終端340發(fā)出指令以結(jié)束收集基本數(shù)據(jù)(步驟S91；否)時，處理按原樣結(jié)束。

監(jiān)視終端340顯示診斷參數(shù)、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)(步驟S11)，并且負(fù)責(zé)人看到診斷參數(shù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)并指定診斷操作狀態(tài)(步驟S12)。注意，診斷操作狀態(tài)是狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行診斷的操作狀態(tài)。例如，當(dāng)診斷操作狀態(tài)被指定為使得主軸的旋轉(zhuǎn)速度為12rpm至17rpm并且發(fā)電電流為300A至1000A時，旋轉(zhuǎn)速度和發(fā)電電流的各種類型的數(shù)據(jù)(即，操作狀態(tài)數(shù)據(jù))被測量，并且如果風(fēng)力渦輪機10的主軸具有在12至17rpm的范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速并且發(fā)電電流在300A至1000A的范圍內(nèi)，則操作狀態(tài)滿足診斷操作狀態(tài)，因此，從同時測量的測量數(shù)據(jù)計算診斷參數(shù)并將其與對應(yīng)于診斷參數(shù)的閾值進(jìn)行比較以進(jìn)行診斷。注意，當(dāng)操作狀態(tài)不滿足診斷操作狀態(tài)時，不診斷風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備的狀態(tài)。注意，可以指定多個診斷操作狀態(tài)。

在監(jiān)視終端340中，指定的診斷操作狀態(tài)被發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器330(步驟S13)，并且數(shù)據(jù)服務(wù)器330將該診斷操作狀態(tài)存儲到存儲單元(步驟S14)。因此，基本數(shù)據(jù)收集時段中的監(jiān)視終端340和數(shù)據(jù)服務(wù)器330中的處理結(jié)束。

(學(xué)習(xí)時段中的處理)

學(xué)習(xí)時段是在如上所述確定風(fēng)力渦輪機10的診斷操作狀態(tài)所需的基本數(shù)據(jù)收集時段已經(jīng)過去之后，用于確定渦輪機10的每個設(shè)備的狀態(tài)的閾值被生成的時段。將要描述在此學(xué)習(xí)時段中的處理。

圖6是用于說明風(fēng)力渦輪機10的學(xué)習(xí)時段中的處理的流程圖。參考圖6，當(dāng)負(fù)責(zé)人操作監(jiān)視終端340以發(fā)出開始學(xué)習(xí)的指令時，從監(jiān)視終端340向數(shù)據(jù)服務(wù)器330發(fā)送開始學(xué)習(xí)的命令(步驟S15)。數(shù)據(jù)服務(wù)器330接收開始學(xué)習(xí)的命令，并且作為響應(yīng)，讀取存儲在存儲單元中的診斷操作狀態(tài)，并將其發(fā)送到監(jiān)視器設(shè)備80(步驟S16)。監(jiān)視器設(shè)備80接收診斷操作狀態(tài)(步驟S17)，并且作為響應(yīng)，同時測量測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)(步驟S18)。并且，監(jiān)視器設(shè)備80從作為諸如振動的各種類型數(shù)據(jù)的測量數(shù)據(jù)來計算診斷參數(shù)Vm(步驟S19)。

當(dāng)前操作狀態(tài)滿足診斷操作狀態(tài)時，監(jiān)視器設(shè)備80將診斷參數(shù)Vm、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器330(步驟S20)。數(shù)據(jù)服務(wù)器330接收診斷參數(shù)Vm、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且將其存儲到存儲單元(步驟S22)。繼續(xù)測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)的測量的處理(步驟S18)、診斷參數(shù)的計算(步驟S19)、向數(shù)據(jù)服務(wù)器330的發(fā)送(步驟S20)、以及存儲到存儲服務(wù)器330的存儲單元(步驟S22)，直到步驟S21，在步驟S21中監(jiān)視器設(shè)備80接收來自監(jiān)視終端340的命令來結(jié)束學(xué)習(xí)(步驟S21；否)。

當(dāng)負(fù)責(zé)人操作監(jiān)視終端340以發(fā)出結(jié)束學(xué)習(xí)的指令時(步驟S241；是)，結(jié)束學(xué)習(xí)的命令從監(jiān)視終端340發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器330(步驟S24)。數(shù)據(jù)服務(wù)器330向監(jiān)視器設(shè)備80發(fā)送結(jié)束學(xué)習(xí)的命令(步驟S23)，并且監(jiān)視器設(shè)備80結(jié)束測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)的收集，并且處理結(jié)束(步驟S21；是)。同時，數(shù)據(jù)服務(wù)器330確定由上述表達(dá)式(3)表示的修正函數(shù)。具體地，數(shù)據(jù)服務(wù)器330在感興趣的操作狀態(tài)下確定ωaMax、Vm0和Vm1，并且最后計算修正函數(shù)的常數(shù)α。

并且，數(shù)據(jù)服務(wù)器330使存儲在存儲單元中的各種診斷參數(shù)Vm根據(jù)上述表達(dá)式(4)經(jīng)歷修正處理，以生成修正的診斷參數(shù)Vrec，并將其存儲到存儲單元(步驟S231)。通過存儲在存儲單元中的診斷參數(shù)Vrec的統(tǒng)計操作，數(shù)據(jù)服務(wù)器330自動地生成用于每個診斷操作狀態(tài)的診斷參數(shù)的閾值(步驟S25)。該閾值被存儲到數(shù)據(jù)服務(wù)器330的存儲單元，并被發(fā)送到監(jiān)視終端340(步驟S26)。監(jiān)視終端340接收閾值并將其顯示在監(jiān)視器等的顯示單元上(步驟S27)，并且負(fù)責(zé)人可以確認(rèn)閾值。因此，學(xué)習(xí)時段中的數(shù)據(jù)服務(wù)器330和監(jiān)視器設(shè)備80中的處理結(jié)束。注意，當(dāng)負(fù)責(zé)人沒有經(jīng)由監(jiān)視終端340發(fā)出指令以結(jié)束學(xué)習(xí)(步驟S241；否)時，處理按原樣結(jié)束。

注意，用于生成閾值的基本數(shù)據(jù)收集和學(xué)習(xí)時段可以根據(jù)需要改變。

使用在風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備處于正常狀態(tài)時獲得的測量數(shù)據(jù)，為用于每個診斷操作狀態(tài)的風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備生成閾值。

這里，為了便于理解，作為具體示例，將在下文中更具體地描述在某個診斷操作狀態(tài)下為單個風(fēng)力渦輪機10的一個設(shè)備生成兩個階段的閾值的情況。

假設(shè)在步驟S22中，診斷參數(shù)Vrec具有存儲在存儲單元中的多個值，并且多個診斷參數(shù)具有平均值μ0和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ0。例如，假設(shè)第一閾值CT為μ₀+3σ₀，第二閾值WN為第一閾值的3倍。第一閾值CT和第二閾值WN分別由下面的表達(dá)式(5)和(6)表示：

CT＝μ₀+3σ₀…(5)；和

WN＝3(μ₀+3σ₀)…(6)。

使用閾值CT和WN，使用稍后描述的服務(wù)時段的診斷參數(shù)Vrec，以允許數(shù)據(jù)服務(wù)器330確定風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備的狀態(tài)是否處于故障狀態(tài)，并且其結(jié)果被顯示在監(jiān)視終端340上。例如，當(dāng)超過閾值CT時，監(jiān)視終端340顯示諸如“注意”的指示，以指示相應(yīng)的設(shè)備處于異常狀態(tài)。此外，當(dāng)超過閾值WN時，監(jiān)視終端340顯示諸如“警告”的指示，以指示相應(yīng)的設(shè)備處于具有大程度的故障的狀態(tài)。

被分為兩個階段的閾值允許容易地進(jìn)行分類，使得對于小于閾值CT的測量數(shù)據(jù)，不需要專家的決定，而對于大于閾值WN的測量數(shù)據(jù)，有必要讓專家仔細(xì)地確定風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備的狀態(tài)，并且例如當(dāng)測量數(shù)據(jù)落在閾值CT和閾值WN之間時，可以在觀察風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備的狀況的同時確定是否讓專家做出診斷。

這樣的配置可以省去駐留專家并因此降低成本。

注意，雖然閾值被描述為具有被分成兩個階段的水平，但是閾值的水平不限于此，并且可以具有更多水平。

(服務(wù)時段中的處理)

服務(wù)時段是在學(xué)習(xí)時段過去之后的時段，在該時段中，風(fēng)力渦輪機10實際上處于服務(wù)操作中，并且在學(xué)習(xí)時段中生成的閾值用于監(jiān)視風(fēng)力渦輪機10的狀態(tài)。將要描述在服務(wù)時段中的處理。

圖7是用來說明服務(wù)時段中的處理的流程圖。參考圖7，負(fù)責(zé)人從監(jiān)視終端340向數(shù)據(jù)服務(wù)器330發(fā)送開始風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備的狀態(tài)的診斷的命令(開始診斷的命令)(步驟S30)。數(shù)據(jù)服務(wù)器330接收開始診斷的命令，并將診斷操作狀態(tài)發(fā)送到監(jiān)視器設(shè)備80(步驟S31)。

監(jiān)視器設(shè)備80接收診斷操作狀態(tài)(步驟S32)，并且同時測量風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備中的諸如振動數(shù)據(jù)的測量數(shù)據(jù)，以及諸如主軸20的旋轉(zhuǎn)速度、機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度ω和發(fā)電電流的操作狀態(tài)數(shù)據(jù)(步驟S33)。

監(jiān)視器設(shè)備80判定當(dāng)前的操作狀態(tài)是否滿足診斷操作狀態(tài)(步驟S34)。并且在當(dāng)前的操作狀態(tài)滿足診斷操作狀態(tài)時(步驟S34；是)，監(jiān)視器設(shè)備80從測量數(shù)據(jù)計算診斷參數(shù)(步驟S35)，并且將診斷參數(shù)、測量數(shù)據(jù)、操作狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器330(步驟S36)。相反，如果當(dāng)前操作狀態(tài)不滿足診斷操作狀態(tài)(步驟S34；否)，則控制返回到步驟S33以再次測量測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)。

因此，僅當(dāng)前操作狀態(tài)滿足診斷操作狀態(tài)時，監(jiān)視器設(shè)備80將診斷參數(shù)Vm、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器330。

數(shù)據(jù)服務(wù)器330接收診斷參數(shù)Vm、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且根據(jù)上述表達(dá)式(4)使診斷參數(shù)Vm經(jīng)歷修正處理。

然后，數(shù)據(jù)服務(wù)器330基于修正的診斷參數(shù)Vrec和在學(xué)習(xí)時段期間生成的閾值來確定風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備的狀態(tài)。例如，當(dāng)修正的診斷參數(shù)Vrec超過第二閾值WN時，數(shù)據(jù)服務(wù)器330提供WN的診斷結(jié)果，而當(dāng)修正的診斷參數(shù)Vrec超過第一閾值CT時，數(shù)據(jù)服務(wù)器330提供CT的診斷結(jié)果(步驟S38)。數(shù)據(jù)服務(wù)器330將該診斷結(jié)果、修正的診斷參數(shù)Vrec、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲到存儲單元，并將這些數(shù)據(jù)片發(fā)送到監(jiān)視終端340(步驟S39)。

監(jiān)視終端340接收診斷結(jié)果、診斷參數(shù)值、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)(步驟S40)，并顯示診斷結(jié)果。當(dāng)診斷結(jié)果為WN時，顯示“警告”，而當(dāng)診斷結(jié)果為CT時，顯示“注意”，否則顯示“滿意”(步驟S41)。

此外，當(dāng)診斷結(jié)果是WN或CT時，可以向負(fù)責(zé)人發(fā)送電子郵件，以確保他/她被通知異常狀態(tài)。

當(dāng)風(fēng)力渦輪機10以不同的方法操作時，有必要改變診斷操作狀態(tài)、閾值等。這種情況也可以通過遵循圖5的從步驟S1的過程來處理，以改變診斷操作狀態(tài)來設(shè)置新的閾值。注意，閾值可以由負(fù)責(zé)人經(jīng)由監(jiān)視終端340來改變。

注意，由于在圖7的步驟S40中，監(jiān)視終端340接收診斷結(jié)果并且與之一起接收診斷參數(shù)值和測量數(shù)據(jù)，監(jiān)視終端340可以容易地向?qū)＜姨峁┛捎蓪＜以u估和分析的最新和最佳測量數(shù)據(jù)等，此外，終端340可以提供允許測量數(shù)據(jù)等和與其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)同時在監(jiān)視器(未示出)上顯示的環(huán)境。

因此，專家可以基于來自監(jiān)視器的圖像容易地判定是否需要詳細(xì)診斷。

(在監(jiān)視終端的監(jiān)視器上顯示的測量結(jié)果)

圖8表示在監(jiān)視終端340的監(jiān)視器上所顯示的診斷參數(shù)的值如何隨時間變化。參考圖8，縱軸表示有效值，橫軸表示過去60天的日期。此外，波形W1表示診斷參數(shù)的示例性時間變化，實線L1和L2表示閾值，在這些閾值處每個設(shè)備分別具有與波形W1一起指示的第一狀態(tài)(上述“注意”狀態(tài))和第二狀態(tài)(上述“警告”狀態(tài))。

例如，使監(jiān)視終端340的顯示單元(未示出)隨時間顯示診斷參數(shù)的值允許專家理解有效值在9月20日左右增加，以及在9月30日之前，對應(yīng)設(shè)備的有效值超過“注意”狀態(tài)，并確定對于此設(shè)備需要進(jìn)一步詳細(xì)診斷。

注意，即使沒有超過這些閾值，可以做出這樣的估計：診斷參數(shù)的最新值具有向上趨勢，盡管該值具有向上的趨勢但在閾值下具有一些余量等。

圖9示出在特定操作狀態(tài)下在監(jiān)視終端340的監(jiān)視器上顯示的頻譜。

在圖9中，波形W2表示最新的測量數(shù)據(jù)，并且波形W3表示(過去的)任意日期和時間的正常數(shù)據(jù)頻譜。注意，在一致的操作狀態(tài)下測量波形W2和W3。為了準(zhǔn)確地理解由波形W2表示的設(shè)備的情況，監(jiān)視終端340同時顯示波形W2和波形W3以用于比較。這允許專家將波形W2與波形W3進(jìn)行比較，以容易地理解要監(jiān)視的設(shè)備是否處于接近正常狀態(tài)或異常狀態(tài)的狀態(tài)，并且因此在短時間段內(nèi)評估測量數(shù)據(jù)。

圖10示出了監(jiān)視終端340的監(jiān)視器上所顯示的測量數(shù)據(jù)的振動包絡(luò)譜。參考圖10，頻域A1到A5(斜線部分)表示包含第一到第五階的缺陷頻率(外環(huán)缺陷頻率)的區(qū)域，其中每一階具有5％的容許范圍，并且這些缺陷頻率與波形W4一起顯示。

設(shè)置這樣的容許范圍是因為，當(dāng)測量旋轉(zhuǎn)速度的時間和測量振動的時間偏移，或者旋轉(zhuǎn)速度在測量振動的開始和測量振動的結(jié)束等之間變化時，測量的頻譜與先前計算的缺陷頻率不同，并且即便在這種情況下，可以檢測具有故障的風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備的狀態(tài)。

這種先前計算的具有容許范圍的缺陷頻率有助于檢測風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備的故障(或缺陷)。特別地，風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)速變化，因此，當(dāng)設(shè)置容許范圍時，優(yōu)選地根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度的變化來設(shè)置。

注意，上述缺陷頻率例如包括當(dāng)外環(huán)具有缺陷(外環(huán)缺陷頻率Fo)時產(chǎn)生的頻率，當(dāng)內(nèi)環(huán)具有缺陷(內(nèi)環(huán)缺陷頻率Fi)時產(chǎn)生的頻率，以及當(dāng)滾動元件具有缺陷(球缺陷頻率Fb)時產(chǎn)生的頻率，并且這些頻率可以通過下面的表達(dá)式(7)至(9)預(yù)先計算：

Fo＝(Fr/2)x(1-(d/D)x cosα)x z…(7)，

Fi＝(Fr/2)x(1+(d/D)x cosα)x z…(8)，和

Fb＝(Fr/2)x(D/d)(1-(d/D)2x cos2α)…(9)，

其中，“Fr”表示旋轉(zhuǎn)頻率(Hz)，“d”表示滾動元件的直徑(mm)，“D”表示節(jié)徑(pitch diameter)(mm)，“α”表示接觸角，“z”表示滾動元件的數(shù)目。此外，通過計算n x Fo，n x Fi和n x Fb，可以獲得n階的缺陷頻率，其中n表示自然數(shù)。

圖11示出了第一實施例的效果。該圖表示診斷參數(shù)Vm(未根據(jù)機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度ω來修正)隨時間的變化和常規(guī)閾值VTHA，以及診斷參數(shù)Vrec(根據(jù)機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度ω被修正)隨時間的變化和在第一實施例中設(shè)定的常規(guī)閾值VTHA的診斷參數(shù)Vrec的變化。作為診斷參數(shù)，從傳感器70A的測量數(shù)據(jù)計算出的主軸軸承60的振動加速度的有效值(m/s2)作為示例被指示。

常規(guī)地，診斷參數(shù)Vm已經(jīng)被記錄，而不考慮伴隨機艙90的旋轉(zhuǎn)的測量數(shù)據(jù)的變化，因此，即使在正常時間，診斷參數(shù)具有大的變化。用于判定診斷參數(shù)是否異常的閾值VTHA需要設(shè)定為比在正常時獲得的診斷參數(shù)的峰值高的值，因此，常規(guī)地，將其設(shè)定為相對較高的值。結(jié)果，感測機械元件的故障的定時趨于被延遲，和當(dāng)引入該延遲時另一正常機械元件被損壞或者采購更換部件延遲等，以及風(fēng)力渦輪機不能操作的時間段被延長等。

相反，在第一實施例中，基于機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度ω修正診斷參數(shù)Vm，并且修正診斷參數(shù)Vrec用于執(zhí)行學(xué)習(xí)時段和服務(wù)時段中的每個處理，因此，隨著機艙90旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的診斷參數(shù)的變化的增加被抑制。因此，不必使在診斷設(shè)備是否具有故障時所應(yīng)用的閾值的設(shè)置設(shè)定不必要地大，并且閾值VTH可以被設(shè)定為相對低的值，因此，在通過將閾值設(shè)定為不必要地大而引入的感測設(shè)備的故障中不會引起延遲。此外，無論機艙是否可旋轉(zhuǎn)或停止，可以收集診斷參數(shù)并且感測故障，從而使得，當(dāng)與基于僅當(dāng)機艙停止時所獲得的診斷參數(shù)來感測故障的情況作比較后，可以早期地找到設(shè)備的故障。因此，根據(jù)第一實施例，配置風(fēng)力渦輪機10的設(shè)備的故障可以被快速和可靠地檢測。

注意，雖然在第一實施例中，在學(xué)習(xí)時段生成用于診斷風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備是否具有故障的閾值，但是可以省去如上所述的學(xué)習(xí)時間段，并且可以基于通過實驗等獲得的診斷參數(shù)單獨地設(shè)置閾值。換句話說，不需要在學(xué)習(xí)時段自動地生成閾值，并且可以使用通過實驗等獲得的診斷參數(shù)Vm來從中導(dǎo)出上述表達(dá)式(4)，該表達(dá)式可以依次用于計算修正診斷參數(shù)Vrec，并且可以基于此確定閾值VTH。

示例性變化的第一實施例在示例性變化的第一實施例中，根據(jù)下述表達(dá)式(10)修正診斷參數(shù)，使得根據(jù)機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度的診斷參數(shù)的變化量較小。

V_rec＝V_mesmin[1,(ωa-ωa0)-B]…(10)，

其中Vrec表示要記錄的修正診斷參數(shù)，Vmes表示實際測量、未修正的診斷參數(shù)，min[1,(ωa-ωa0)-B]表示返回1和(ωa-ωa0)–B中的較小的那個，以及A和B表示常數(shù)。需要設(shè)置A和B以允許Vrec具有響應(yīng)于ωa的變化的盡可能不變的值。

ωa是由上述表達(dá)式(1)計算的值，以及ωa0是預(yù)定值。ωa0的值可以通過類似于在第一實施例中所做的實驗獲得，或者可以從實際風(fēng)力渦輪機的狀態(tài)來確定。

根據(jù)類似于圖5所示的第一實施例的流程圖，執(zhí)行示例性變化的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)中的基本數(shù)據(jù)收集時段中的處理。注意，然而，在步驟S6中，根據(jù)上述表達(dá)式(10)對診斷參數(shù)進(jìn)行修正處理。

圖12是用于描述與圖6相比的示例性變化的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)中的學(xué)習(xí)時段中的處理的流程圖。圖12與圖6的不同是步驟S22被替換為步驟S22A，以及此外，步驟S231被刪除。在步驟S22A中，數(shù)據(jù)服務(wù)器330接收診斷參數(shù)、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)上述表達(dá)式(10)使診斷參數(shù)經(jīng)歷修正處理，并且將所修正的診斷參數(shù)、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲到存儲單元。

根據(jù)類似于圖7所示的第一實施例的流程圖，執(zhí)行示例性變化的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)中的服務(wù)時段中的處理。注意，在步驟S37中，根據(jù)上述表達(dá)式(10)對診斷參數(shù)進(jìn)行修正處理。

配置和操作中的其余部分與第一實施例的相同，因此不再重復(fù)描述。在示例性變化的第一實施方式中，能夠減少伴隨著機艙90的旋轉(zhuǎn)的診斷參數(shù)的變化量，能夠設(shè)定在早期故障檢測中有利的臨界閾值。因此，同樣在第一實施例中，可以快速檢測風(fēng)力渦輪機10的故障。

第二實施例在第一實施方式中，描述了如下情況的示例：其中，為了抑制診斷參數(shù)的變化，基于機艙的旋轉(zhuǎn)角速度ω修正診斷參數(shù)，并且使用修正后的診斷參數(shù)來執(zhí)行處理。

在第二實施例中，將描述如下情況的示例：其中，通過僅記錄針對規(guī)定時段(以下也稱為“有效時段”)獲得的診斷參數(shù)，將診斷參數(shù)的變化抑制得較小。注意，第二實施例還提供了具有與第一實施例類似的基本配置的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)，因此，將不再重復(fù)描述類似的配置。

與圖5所示的第一實施例相比，圖13是用于描述在根據(jù)第二實施例的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)中的基本數(shù)據(jù)收集時段中的處理的流程圖。圖13與圖5的不同是步驟S6被替換為步驟S6B。

在步驟S6B中，數(shù)據(jù)服務(wù)器330接收診斷參數(shù)、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將其在有效時段中獲得的部分存儲到存儲單元。本文中，有效時段是旋轉(zhuǎn)角傳感器70I感測到機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度ω(rad/s)為0(即機艙90不旋轉(zhuǎn))的時段。

與圖6所示的第一實施例相比，圖14是用于描述在根據(jù)第二實施例的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)中的學(xué)習(xí)時段中的處理的流程圖。圖14與圖6的不同是步驟S22被替換為步驟S22B，以及此外，步驟S231被刪除。

在步驟S22B中，數(shù)據(jù)服務(wù)器330接收診斷參數(shù)、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將其在有效時段(即，機艙90不旋轉(zhuǎn)的時段)中獲得的部分存儲到存儲單元。當(dāng)從監(jiān)視終端340向數(shù)據(jù)服務(wù)器330發(fā)送結(jié)束學(xué)習(xí)的命令時(步驟S24)，數(shù)據(jù)服務(wù)器330將該命令發(fā)送到監(jiān)視器設(shè)備80以結(jié)束學(xué)習(xí)(步驟S23)，并且同時，通過存儲在存儲單元中的診斷參數(shù)的統(tǒng)計操作，數(shù)據(jù)服務(wù)器330自動地生成用于每個診斷操作狀態(tài)的診斷參數(shù)的閾值(步驟S25)。

與圖7所示的第一實施例相比，圖15是用于描述在根據(jù)第二實施例的狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)中的服務(wù)時段中的處理的流程圖。圖15與圖7的不同是步驟S37和步驟S38分別替換為步驟S37B和步驟S38B。

在步驟S37B中，數(shù)據(jù)服務(wù)器330從監(jiān)視器設(shè)備接收診斷參數(shù)、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)。然后，在步驟S38B中，數(shù)據(jù)服務(wù)器330隨后基于所接收的在有效時段中獲得的診斷參數(shù)和在學(xué)習(xí)時段期間生成的閾值來確定風(fēng)力渦輪機10的每個設(shè)備的狀態(tài)。例如，當(dāng)在有效時段中獲得的診斷參數(shù)值超過第二閾值WN時，數(shù)據(jù)服務(wù)器330提供WN的診斷結(jié)果，而當(dāng)在有效時段中獲得的診斷參數(shù)值超過第一閾值CT時，數(shù)據(jù)服務(wù)器330提供CT的診斷結(jié)果。該診斷結(jié)果，在有效時段中獲得的診斷參數(shù)值、測量數(shù)據(jù)和操作狀態(tài)數(shù)據(jù)被存儲到數(shù)據(jù)服務(wù)器330的存儲單元，并且這些數(shù)據(jù)片被發(fā)送到監(jiān)視終端340(步驟S39)。

因此，在第二實施例中，將機艙90不旋轉(zhuǎn)的時段設(shè)定為診斷參數(shù)的有效時段，僅在有效時段記錄診斷參數(shù)，因此將診斷參數(shù)的變化抑制得較小。因此，可以將閾值VTH設(shè)置為相對低的值，并且可以在早期感測機械元件的故障。

注意，在上述例子中，將機艙90不旋轉(zhuǎn)的時段設(shè)定為有效時段，例如，由表達(dá)式(1)在第一實施例中所指示的在預(yù)定時段內(nèi)的機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度ω的絕對值(或大小)的平均值ωa小于預(yù)定值ωa0的時段可以是診斷參數(shù)的有效時段。

雖然在第一和第二實施例中，包括陀螺儀傳感器的傳感器701感測機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度，并且基于感測結(jié)果修正診斷參數(shù)，但這不是排他的，并且機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度可以通過任何方式被感測。

例如，測量地磁的方向傳感器可以用于測量方位隨時間的變化，并且方位角可以被時間微分以獲得機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度。

此外，可以使用通過利用衛(wèi)星來測量位置的GPS(全球定位系統(tǒng))傳感器?？梢韵驒C艙90提供間隔開規(guī)定距離的兩個GPS傳感器，以從兩個GPS傳感器的相對位置獲得機艙90的方位，并且該方位可以被時間微分以獲得機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度。

此外，可以使用單個GPS傳感器來在機艙90旋轉(zhuǎn)一次時記錄機艙90的軌跡，并且可以使用該記錄的軌跡和當(dāng)前位置信息以計算機艙90的方位角，其可以進(jìn)而被時間微分以獲得旋轉(zhuǎn)角速度。

此外，可以使用視頻記錄器記錄機艙90周圍的場景，并且根據(jù)場景如何改變，可以獲得旋轉(zhuǎn)角速度。

此外，可以測量用于旋轉(zhuǎn)機艙90的驅(qū)動設(shè)備124的驅(qū)動電流和驅(qū)動電壓中的至少一個，并且可以使用該測量值以計算機艙90的旋轉(zhuǎn)速度。

此外，可以使用非接觸式位移計以測量旋轉(zhuǎn)機艙90的齒輪的旋轉(zhuǎn)，并且可以使用該測量值以計算機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度。

此外，可以使用來自分別監(jiān)視風(fēng)力渦輪機的SCADA(監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)獲取)的信息以獲得機艙90的旋轉(zhuǎn)角速度。

注意，在上述實施例中，傳感器70A到70H各自對應(yīng)于本發(fā)明中的“第一檢測器”的一個實施例，旋轉(zhuǎn)角傳感器70I對應(yīng)于本發(fā)明中的“第二檢測器”的一個實施例。此外，數(shù)據(jù)服務(wù)器330對應(yīng)于本發(fā)明中的“控制器”的一個實施例。

應(yīng)該明白的是本文公開的實施例僅為說明目的而描述，而不在任何方面限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求的各項而不是由以上描述所限定，且旨在包括等同于權(quán)利要求的各項的意義和范圍內(nèi)的任何變形。

附圖標(biāo)記列表

10：風(fēng)力渦輪機；20：主軸；30：葉片；40：加速齒輪；50：發(fā)電機；60：主軸軸承；70A-70I：傳感器；80：監(jiān)視器設(shè)備；90：機艙；100：塔架；122：軸承；124：驅(qū)動設(shè)備；126：環(huán)齒輪；320：互聯(lián)網(wǎng)；330：數(shù)據(jù)服務(wù)器；340：監(jiān)視終端。