使用橫向塔架加速度檢測非對稱積冰的方法和系統的製作方法

2023-10-18 02:19:59 2

專利名稱：使用橫向塔架加速度檢測非對稱積冰的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉艦輪機轉子葉片上出現的》MR聚，更具體的涉及到檢測不對稱 積冰的方法和系統。
技術背景m機一般安裝在允許冰積聚(以下稱為積冰)的氣候斜牛下。發生在轉 子葉片(以下稱為葉片)上的積冰通常會導致一些問題，包括功率輸出減小和幾個部件上的更高應力。積冰分為兩種形式對稱(在所有葉片上都積冰)和非對稱(只在一些葉片上積冰)。非對稱積》Jcil加了M^機塔架的振動，並且增 加了橫向塔架加速度。非對稱積冰也會導致轉子質量的不平衡從而產生更高的 疲勞載荷，因此需要更為牢固和更昂貴的m機部件。目前檢測非對稱積冰的系統通常包括如傳感器、Mii計、壓電變換器之類 的附加硬體。此外，風輪^UI營商通常必須購買並安裝這些附加硬體。當前用於定位積冰的系統和方法存在一些問題。所需的額夕順件增加了風 輪機的安裝和運營成本。此外，對於年平均氣溫高於冰點地理區域，這些檢測 非對稱積冰的額外^不利於M^機的運行。系統。該方法無、須^^額外5更件。此外，該方法結合橫向塔架力:，數據來檢測非對稱積冰。發明內容根據本發明的一個實施例， 一種檢測m機非對稱積冰的方fe^括提供 橫向塔架加速度監控系統；由橫向塔架加3IM控系統確定橫向塔架加速度是 否高於加速度極限；確定是否存在轉子質量不平衡狀況；並且確定橫向塔架加 皿是否與轉子上的積冰相符。根據本發明的另一實施例， 一種檢測m機非對稱積冰的系統包括橫向 塔架加速度監控系統；用於由橫向塔架加速度監控系統確定橫向塔架加速度是 否高於加速度極限的裝置；用於確定是否存在轉子質量不平衡狀況的裝置和用於確定橫向塔架加速度是否和轉子上的積冰相符的裝置。
根據本發明的另一實施例， 一種m機包括塔架；吊艙；橫向塔架加速 度監控系統；用於接收塔架振動數據的裝置和用於由橫向塔架加^ 控系統 確定橫向塔架加速度是否高於加速度極限的裝置；用於確定是否存在轉子質量 不平衡狀況的體，其包括接收轉預度的錢和確定橫向塔架加速度頻率 是否大致為轉子頻率的裝置，或接收轉子位置的裝置和確定最大塔架加速度是 否重複出現在緊接的在前最大塔架加iUt所出現的轉子位置附近的裝置；用於 確定橫向塔架加M是否與轉子上的積冰相符的體，其中轉賴括多個葉片; 用於接收至少一個環境天氣狀況的裝置和用於確定該多個葉片上的至少一個葉 片是否具有積冰的潛力的裝置；用於確定該多個葉片中哪個葉片正經歷積冰的 裝置；和用於告知該多個葉片中哪個葉片正經歷積冰的裝置。
根據本發明的另一實施例，提供一種確定風輪機上非對稱積冰的方法，該 方法包括提供橫向塔架加3IM控系統；接收塔架振動娜和確定橫向塔架 加速度是否超出加速度極限；確定是否存在轉子質量不平衡狀況，其包括接 收轉T3I度並且確定橫向塔架加速度頻率是否大致為轉子頻率，或接收轉子位 置並且確定最大塔架加速度是否重複出現在緊接的在前最大塔架加速度所出現 的轉子位置附近；確定橫向塔架加速度是否與轉子上的積冰相符，其中轉子包 括多個葉片；接收至少一個環境天氣狀況並確定該多個葉片上的至少一個葉片 是否具有積冰的潛力；和確定該多個葉片中哪個葉片正經歷積冰；和告知該多 個葉片中哪個葉片正經歷積冰。


圖1是示出本發明的實施例的運行環境的示意圖。
圖2A和2B (統稱為圖2)為^f呈圖，示出根據本發明實施例的檢測非對 稱積冰的方法的例子。
圖3是流程圖，示出根據本發明的實施例響應檢測非對稱積冰方法的例子。 圖4是方框圖，示出根據本發明的實施例的用於檢測非對稱積冰的系統的例子。
具體實施例方式
如本領域技術人員所理解的，本發明可以方法、系統或計^mi歸產品的 方式實施。因此，本發明可採用純硬體的實施方式、純軟體(包括固件、常駐軟體、微代碼等)的實施方式皿硬體結合的實施方式，通常稱為"電路"、"模 塊"或"系統"。此外，本發明可採用存儲在計算機可旨儲介質上的計穀朋呈序產品的方式，該存儲介質中記錄有計算3幾可^^^代碼。可i頓任何適合的計^n可讀介質。計算機可用或計^m可讀介質可以為: 例如但不限於此，電的、磁的、光學的、電磁的、紅外的或半導體的系統、儀 器、裝置，或傳播介質。更具體的計mn可讀介質的例子(非窮舉性列表)包括以下具有一個或多個線的電連接、可攜式計算機磁碟、硬碟、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM或快 快閃記憶體儲器)、光纖、可攜式緻密盤只讀存儲器(CD-ROM)、光存儲裝置、諸如 支持網際網路或內聯網的那些的傳輸介質，或磁存fi^置。注意到計算機可用或 計算機可讀介質甚至可為紙或其他將程序印刷於其上的適合介質，因為程序可 被電子捕獲，i!31例如對紙或其他介質進行光學掃描，然後編譯、解碼，或以 其他魏方式進行處理，如果需要，然後可存儲在計算機存儲器中。在本文的 上下文中，計算機可用或計對幾可讀介質可以是任何含有、存儲、轉達、傳播 或傳輸能供或者結合指令執行系統、儀器、皿置使用的程序的介質。本發明的用於執行操作的計算服1^代碼可用面向對象的，設計語言寫 成，例如Java7、 Smalltalk或Cw等等。然而，本發明的用於執行操作的計^m 禾Mm戈碼也可用常^!3i程辦設iti吾言寫成，例如"C"語言^l似語言。禾歸 代碼可以獨立軟體包的形式完全在用戶計算t;Lt執行、部分地在用戶計算tUi 執行，或者部分地在用戶計算機並且部分地在Sf呈計算機或完全在遠程計算機 上執行。在後者情況下，遠程計算機與用戶計算機可通過區域網(LAN) f 域網(WAN)連接，或者艦外部計鄉連接(例如，M f頓互聯剛艮務提 供商的網際網路)。根據本發明的實施例，以下將參考流程圖和/或方法、體(系統)和計算 機產品的方框圖對本發明進行描述。應當理解，繊圖和/駄框圖中的^h框 圖，以及流程圖和/或方框圖中的每個框圖組合由計算棚聘指令執行。這對十 算機程序指令可設置在公用計算機、專用計算機或其他可編程 處理裝置中 以產生機器，這樣通過計算機或其他可編程數據,體執行附旨令，形成用 於實現流程圖和/或方框圖一個或多個方塊中所指定的功齢動作的裝置。這些計算程序指令也可存儲在計^m可讀存儲器中，該存儲器可指示計算
1. 雙質量飛輪，由一個可與發動機輸出軸相連接的初級質量和一 個可與變速器輸入軸相連接的次級質量組成，該初級質量和該次級質 量藉助於至少一個支承裝置同軸心地且在軸向上彼此相對地定位並 且可抵抗一個具有能量儲存器的減振裝置的作用至少受限制地彼此 相對扭轉，其中，這些能量儲存器被接收在一個環形的、由該初級質 量的一些構件構成的並且包含粘性介質的環狀的腔中，其中，構成該 腔的這些構件和該次級質量承載一些用於這些能量儲存器的加載區 域，其特徵在於該環狀的腔至少通過兩個構件限定邊界，這些構件 在這些能量儲存器的徑向外部具有彼此對置的扁平的環狀的區域，在 這些扁平的環狀的區域之間夾緊有一個扁平的環狀的密封裝置。
2. 根據權利要求1的雙質量飛輪，其特徵在於這些構件通過用 鋼製成的板成形件構成。
3. 根據權利要求1或2的雙質量飛輪，其特徵在於該環狀的密 封裝置在構成該環狀的密封裝置的材料的環寬度與厚度之間具有10 至100的比例。
4. 根據權利要求1至3中一項的雙質量飛輪，其特徵在於該環 狀的密封裝置通過一個分開的密封環構成。
5. 根據權利要求1至3中一項的雙質量飛輪，其特徵在於該環 狀的密封裝置通過所施加的密封材料構成。
6. 根據權利要求1至5中一項的雙質量飛輪，其特徵在於具有 這些環狀的區域的構件之間的連接在該環狀的密封裝置的延伸區域 中進行。
7. 根據權利要求1至6中一項的雙質量飛輪，其特徵在於具有 這些環狀的面的構件之間的連接處於一個被接收在這些環狀的面之合實際的塔架振動數據來計算橫向塔架加速度，然後將其與預設加速度極限進行比較。返回參考圖l，本發明可從傳麟190處接收實際的塔架振動娜。再 次參考步驟210,預設加職極限可以翻戶設定的參數。可替換的，預設加速 度極限可由步驟210從另一個控制系統得到，例如工廠控制系統等等。如圖所 示，在步驟210，方法200從步驟215接收塔架振動數據。如果橫向塔架加速度 沒有高於極限則方法200返回到步驟205 ，否則方法200前afj步驟220或步驟 230。本發明可用在渦輪tTLh，該渦輪機具有至少一個傳感器育,供轉^I度 或轉子位置 給方法200。如果本發明在具有傳^l供轉，度的渦輪 t/Lh應用時，方法200從步驟210進行到步驟220;如果本發明在具有傳繊提 供,位置的渦輪tnJl應用時，則方法200從步驟210進糹於到步驟230。在步驟220,方法200確定橫向塔架加,的頻率是否類似於轉子頻率。 步驟220將步驟210的橫向塔架加速叟的頻率與實際^ffilS進行比較。如圖 所示，步驟220從步驟225接收轉^IjS數據。如圖所示，,皿可從渦輪 機上的預先存在的傳 接收到。如果橫向塔架加速度的頻率接近實際轉子速 度，則步驟200進行到步驟240;否則方法200回到步驟205。在步驟230中，方法200確定最大橫向塔架加，是否周期性的發生在相 同的轉子位置附近。步驟230首先確定最大橫向塔架加速度的值。接著，步驟 230確定該值是否重複出現在相同的轉子位置處或附近。如圖所示，步驟230 從步驟235接收轉子，數據。如圖所示，轉子位置數據可從渦輪ai:予M存 在的傳感器接收到。如果最大橫向塔架加速度重複出現在相同的轉子位置或附 近，則步驟200進行到步驟240;否則方法200返回到步驟205。在步驟240中，方法200確定轉子質量可能的不平衡^t態。方法200設置 提供轉子質量可能的不平衡狀況的通知。該通知可為不同形式的警報，例如但 不限於，音皿號、圖形^字消息。在步驟245中，方法200確定至少一個葉片是否存在積冰的可能性。步驟245利用環境天氣狀況數據來確定是否會出現積冰。例如但不限於，本發明的實 施例可禾,溫度、溼度和大氣壓來確定是否會出現積冰。如圖所示，步驟245 從步驟250接收環境天氣狀況數據。渦輪機一般具有提供環境天氣狀況數據的 硬體，因lW發明不需要附加硬體。如果步驟245確定環境天氣狀況會導致積冰，則方法200進行到步驟255;否貝lj方法200回至l涉驟205。在步驟255中，由於至少一個葉片具有積冰，方法200確定實際塔架加速 度是否與橫向塔架加速度相符。如圖所示，步驟255從步驟260接收轉子繊 (如轉子位置或轉子鵬)，並且從步驟265接收塔架振動數據。接著，步驟255 利用接收到的數據計算橫向塔架加速度的範圍，其可由至少一個葉片上的積冰 產生。接著，在步驟255中將計算出的橫向塔架加鵬與實際橫向塔架加鵬 相比較。替換的，本發明的實施例可將實際橫向塔架加速度與先前存儲或估計 的值進行比較。如果步驟255確定實P示橫向塔架加速度與計算出的橫向塔架力口 繊相符，則方法200進行到步驟270;否貝仿法200返回至陟驟205。替換的， 如果步驟255確定實際橫向塔架加速度與先前存儲或估計的值相符，則方法200 進行到步驟270;否則方法200返回到步驟205 。在步驟270中，方法200確定哪個或者哪些葉片正在經歷積冰。例如，但 不限於，方法200在步驟270中可確定積冰是否出現在葉片K或葉片2、或葉 片3或其任何和所有組合上。此外，在步驟275中，方法200可提供哪個或哪 些葉片正在積冰的通知。與步驟240對以，鄉知可為不同形式的警報，例如 但不限於，音頻信號、圖形或文字消息。此外，步驟200可將積冰狀況傳^lj 其《，制系統中，例如渦輪機控制系統、工廠控制系統等等。現在參看圖3，其是流程圖，示出根據本發明的實施例的響應檢測非對稱 積冰方法的例子。在步驟310中，方法300從方法200中接收至少一個葉片積冰的通知。這 裡，方法300可以採用控制系統的形式。該控制系統可包括例如，但不限於， 渦輪機控制系統、工廠控制系統等等。該通知可由控制系統接收，通過例如但 不限於，有線、無線或其他電子傳鄉知的形式。在步驟320中，方法300可執行至少一個反應測量(reactive measure)來 減少或去除積冰。反應測量可包括，例如但不限於，減小轉子速度、斷氏發電 設定點、制動程序等等。在步驟330中，方法300對已執行的(多個)反應測量,狀態通知。該 通知可為不同形式的警報，例如但不限於，音頻信號、圖形或文字消息。圖4是步驟圖，示出根據本發明的實施例檢測非對稱積冰的示例性系統 200。方法200的要素可嵌入在系統400中和由其實現。系統400可包括一個或多個用戶或客戶通信裝置402或類似系統或裝置(圖4中示出兩個)。每1S1信 裝置402可以是，例如但不限於，計穀幾系統、個人數字助理、蜂窩電話、或 可傳送和接收電子信息的類似裝置。通信裝置402可包括系統存儲器404 ^地文件系統。系統存儲器404可 包括，例如但不限於，只讀存儲，OM)和隨機存取存儲:^KRAM)。 ROM可包 括基本的輸A/輸出系統(BIOS)。BIOS可包含頓信裝置402的部件航件間傳 遞信息的基本程序。系統存儲器404可包括作業系統406 ，制通信裝置402 的全部操作。系統存儲器404也可包括瀏覽器408或網頁瀏覽器。系統存儲器 404也可包括娜結構410或計飾可執行代碼來類似圖2A和2B中的方法200 或包含方法200的要素那樣檢測非對稱積冰。系統存儲器404可進一步包括,高遞l衝存儲器412，其可與圖2A和 2B的方法200 —起^ffi從而自動存儲從最新的非對稱積冰檢測得到的數據。通信裝置402也可包括處理器或處理單元414,用來控制通信裝置402的 其他部件的操作。作業系統406、瀏覽器408、 結構410由處理器414操作。 M器414可S31系統總線416連接存儲器系統404和通信裝置402的其他部 件。通信裝置402也可包括多，A^置、輸出裝置自合輸A/輸出裝置418。 ^^lA/輸出裝置418可iS31輸A/輸出接口(圖4未顯示)連接到系統總線416。 輸入和輸出裝置或組合I/0裝置418允許用戶操作和接口連接通信裝置402並且 控制瀏覽器408和數據結構410的操作以訪問、操作和控制軟體檢測非對稱積 冰。I/O裝置418可包括鍵盤和計算機指點設備等等以執行這裡所述的操作。1/0裝置418也可包括，例如但不限於，磁碟驅動器、光學、機械、磁性或 紅外輸鳩出裝置、數據機等等。1/0體418可用來訪問介質420。介質 420可包含、存儲、傳送或傳輸供或結合諸如通信裝置402的系統使用的計, 可讀或計嶽幾可執行指令或其他信息。通信裝置402也可包括或連接到其他裝置，例如顯示器皿視器422。監 視器422可允許用戶界面連接通信裝置402。通信裝置402也可包括^^:驅動器424。硬碟驅動器424可ffiili，驅動 接口 (圖4中未顯示)耦合至系統總線416。硬碟驅動器424也可形成本地文件 系統或系統存儲器404的一部分。程序、軟體和 可在系統存儲器404和硬碟驅動器424之間傳輸和交換用以操作通信^S402。通信裝置402可 1網絡428與遠端伺服器426進ffil信並訪問其働艮務 器或其他與通信裝置402相類似的通信裝置。系統總線416可皿網絡接口 430 耦合至網絡428。網絡接口430可以是用於耦合至網絡428的數據機、以太 網卡、路由器、網關等。所述耦合可以是有線連接或無繼接。網絡428可為 網際網路、專用網、內聯網等等。伺服器426也可包括系統存儲器432,其包括文件系統、ROM、 RAM 等等。系統存儲器432可包括作業系統434，其與通信裝置402中的作業系統 406相似。系統存儲器432也可包括繊結構436用以檢測渦輪機的非對稱積冰。
結構436包括的運算與前文所描述的本發明的實施例中的檢測非對稱積冰 的方法200類似。伺服器系統存儲器432也可包括其他文件438、應用程式、模 塊等等。月艮務器426也可包括處理器442或處理單元來控制伺服器426的其他裝置 的運行。月艮務器426也可包括I/O 444。 I/O裝置444可與通信^g 402的 1/0裝置418相類似。月艮務器426可進一步包括其他裝置446,例如監視器等等 以衝賺口使I/O體444連接到伺服器426。月艮務器426也可包括石鵬驅動器 448。系統總線450可連接伺服器426的不同部件。網,口452可S3i系統總 線450將伺服器426耦合到網絡428 。圖中的流程圖和步驟圖示出了根據本發明的不同實施例的系統、方法和計 算機禾，產品的體系結構、功能和可能實現的操作。在這點上，流程圖或步驟 圖中的每個步驟可<該模塊、段、或代碼的一部分，其包括一個或多個用於實 現具體邏輯功能的可執行指令。也應該注意到，在一些替換實施方式中，圖中 所示的步驟的功能可以與圖中所示的/嬌不同。例如，兩個接^^出的步驟實 際上可以同時進行，或者有時候步驟可以以相反的次序進行，這取決於所含功 能。也應該注意到，方框圖和流程圖中的旨步驟以及方框圖和流程圖中的步 驟組合可以由可執行特定功能或動作的基於專用硬體的系統或專用硬體與計算 豐幾指令的組合來實施。這裡所用的名稱僅是為了描述具體實施例，而不能用於限帶體發明的保護 範圍。除非文中明示，這裡所用的單數形式"一"、"一個"和"該"也包括復 數形式。進一步應該理解，術語"包括"和/或"包含"，當其在說明書4頓時用於說明所存在的確定特徵、纖、步驟、操作、元件禾B/或部件，但不能排除其 另外的一個或多個特徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其組合的存在。
儘管這裡用具體實施例進行了說明和描述，但本領域技術人員可以理解任 何預計能達到相同目的的方式都可以替換所述具體實施例，並且本發明在其他 環境條件下具有其他應用。這些應用應覆蓋本發明的修改或變形。所附權利要 求決不會打算將本發明的範圍限定為這裡所述的具體實施例。
部件列表
渦輪機 100
塔架 110
吊艙 120
纖 130
多個葉片 140
齒鄉 150
發電機 160
傳動列 170
非對稱積冰檢測系統 180
傳 190
系統 400
通信裝置 402
系統存儲器 404
作業系統 406
瀏覽器 408
結構 410
高速緩衝存儲器 412
處理單元 414
系統總線 416
輸A/li出裝置 418
介質 420
監控器 422硬碟驅動器424伺服器426網絡428網織口430存儲器432作業系統434數據結構436其他文件438鵬器4421/0裝置444其他裝置446硬碟驅動器448系統總線450網絡接口45權利要求
1、一種檢測風輪機上非對稱積冰的方法(200)，該方法包括提供橫向塔架加速度監控系統；由橫向塔架加速度監控系統確定橫向塔架加速度是否高於加速度極限(210)；確定是否存在轉子質量不平衡狀況(220，230)；以及確定橫向塔架加速度是否與轉子上的積冰相符，包括接收轉子位置(255)。
2、 如權利要求1所述的方法，其中確定橫向塔架加速度是否高於加速度極 限包括接收塔架振動數據(215)，所述塔架振動數據將用於確定橫向塔架加速 度是否高於加速度極限的步驟(210)。
3、 如權利要求l所述的方法，其中確定是否存在轉子質量不平衡^l^況包括 確定橫向塔架加速度頻率是否大致為轉子頻率(220)。
4、 如權利要求3所述的方法，進一步包括接收轉子繊的步驟(225)。
5、 如權利要求1所述的方法，其中確定是否^轉子質量不平衡狀況包括 確定最大橫向塔架加速度是否重複出現在緊接的在前最大塔架加，所出現的 轉子位置附近(230)。
6、 如權利要求5所述的方法，進一步包括接收轉子位置的步驟(235)。
7、 如權利要求l所述的方法，其中轉子包括多個葉片(140)，該方法進一 步包括確定該多個葉片(140)中的至少一個葉片是否具有積冰的潛力(245)。
8、 如權利要求7所述的方法，其中確定該多個葉片(140)中的至少一個 葉片是否具有積冰的潛力的步驟進一步包括接收至少一個環境天氣狀況的步驟 (250)。
9、 如權利要求7所述的方法，進一步包括 確定該多個葉片(140)中的明P個葉片正經歷積冰(270);以及 對該多個葉片(140)中的哪個葉片正鄉預積冰提供通知。
10、 一種,幾(動，包括塔架(110); 吊艙(120);橫向塔架加皿監控系統；用於接收塔架振動數據的^S和用來由橫向塔架加速度監控系統確定橫向塔架加速度是否高於加,極限的^S;用於確定是否存在軒質量不平衡狀況的縫，其包括用於接收轉T^度的裝置和用於確定橫向塔架加速度頻率是否大致為 轉子頻率的裝置；或用於接收轉子位置的裝置和用於確定最大塔架加速度是否重複出現在 緊接的在前最大塔架加iijS^出現的轉子位置P(銜的裝置；用於確定橫向塔架加iUS是否與轉子上的積冰相符的裝置，其中轉子包括 多個葉片(140);用於接收至少一個環境天氣狀況的裝置和用於確定該多個葉片O40)中的 至少一個葉片是否具有積冰的潛力的裝置；用於確定該多個葉片(140)中的哪個葉片正經歷積冰的裝置；和 用於對該多個葉片(140)中的哪個葉片正經歷積冰提供通知的裝置。
全文摘要
使用橫向塔架加速度檢測非對稱積冰的方法和系統，可以包括提供橫向塔架加速度監控系統；由橫向塔架加速度監控系統確定橫向塔架加速度是否高於加速度極限；確定是否存在轉子質量不平衡狀況；並且確定橫向塔架加速度是否與轉子上的積冰相符。
文檔編號G01M1/22GK101221083SQ200710306169
公開日2008年7月16日 申請日期2007年12月21日 優先權日2006年12月21日
發明者B·森德爾曼, C·休茨, H·奧英 申請人:通用電氣公司