专利名称：用于风力涡轮机构件的无线信息系统的制作方法
技术领域：
本公开大体涉及风场构件识别，且尤其涉及用于风场的构件的无线识别的方法和
系统。
背景技术：
目前，作为环境安全且相对较廉价的替代能源，风力涡轮机受到了越来越多的关 注。随着关注的不断增加，已做出了大量努力来发展可靠且高效的风力涡轮机。
通常，风力涡轮机包括通过轮毂联接到转子上的多个叶片。转子安装在定位于管 状塔筒或基座的顶部上的壳体或机舱内。公用级风力涡轮机(即设计成为公共电网提供电 功率的风力涡轮机)可具有大型转子(例如直径为三十米或更大)。这些转子上的叶片将 风能转换成驱动转子的旋转扭矩或力。转子旋转地联接到一个或多个发电机或液压系统 上，发电机或液压系统是将机械能转换成电的主功率变换系统中的构件。在风力涡轮机使 用液压系统来进行功率变换的情况下，液压系统包括用于驱动马达和辅助装备的油路。风 力涡轮机还可包括另外的系统，例如齿轮箱、主轴承、辅助功率变换器和制动系统，其也可 包括用于润滑和冷却的油路。 在风力涡轮机的服务和维护期间，希望能够识别风力涡轮机构件，包括主要构件， 以便执行正确的动作。通过材料清单来识别构件以及确定部件序列号的当前方法是非常耗 时的，且可能会由于材料清单中的错误和操作员失误而产生错误信息。 此外，希望使诸如启用日期、使用寿命和维护说明的相关信息可靠地与特定构件 相关联。 此外，希望可靠地远程地对安装在特定风力涡轮机中的风力涡轮机构件建立目录。 因此，需要允许操作员远程地确定特定风力涡轮机构件和相关联的数据的、用于 以电子的方式给风力涡轮机构件加标签的方法和系统。
发明内容
本公开的目的是要提供一种允许操作员远程地获取特定风力涡轮机构件信息和 相关联的数据的电子无线信息系统和方法。 根据本公开的第一个实施例，公开了一种包括附连到至少一个风力涡轮机构件上 的至少一个RFID标签的风力涡轮机。该至少一个RFID标签配置成在被询问时将构件信息 提供给RFID阅读器。 根据本公开的第二个实施例，公开了一种风力涡轮机构件信息系统，该风力涡轮 机构件信息系统包括配置成以便提供构件信息的至少一个RFID标签，以及配置成以便询 问该至少一个RFID标签且从该至少一个RFID标签接收构件信息的RFID阅读器。
根据本公开的第三个实施例，公开了一种识别风力涡轮机的构件的方法，该方法 包括将至少一个RFID标签固定到风力涡轮机构件上，以及用RFID阅读器询问该至少一个RFID标签以获得构件信息。 本文公开了该方法和系统的其它方面。根据以下详细描述和附图，本领域技术人
员将了解和理解本公开的上述特征以及其它特征和优点。 附图简述
图1显示了示例性风力涡轮机的侧视图的图示。 图2是根据本公开的、具有RFID标签的风力涡轮机发电系统的一个示例性实施例 的图示。 图3A是图2的RFID标签的一个示例性实施例的正视图。 图3B是图2的RFID标签的一个示例性实施例的后视图。 在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同参考标号来引用相同或类似的部 件。 部件列表 100风力涡轮机 101传动系统 102机舱 104塔筒 106转子 108转子叶片 110旋转的轮毂 116主转子轴 118齿轮箱 120发电机 122联接件 124偏航驱动器 126偏航板 128风速计 130主轴承 132发电机框架 200RFID标签 210签条信息 220条形码
具体实施例方式
现将在下文中参看附图对本公开进行更全面的描述，在附图中显示了本公开的优 选实施例。然而，本公开可实施为许多不同的形式，且本公开不应理解为限于本文阐述的实 施例；相反，提供这些实施例使本公开将全面和完整，且将对本领域技术人员完整地传达本 公开的范围。 图1显示了根据本公开的示例性风力涡轮机100。风力涡轮机100包括安装在塔 筒104顶部的机舱102和转子106。机舱102容纳用于将由转子106捕获的风能转换成电的传动系统101 (图2)。机舱102可进一步容纳用于控制和操作风力涡轮机100的其它装 备。转子106包括附连到旋转的轮毂110上的转子叶片108。旋转的轮毂110连接到风力 涡轮机传动系统101上，且构造成以便将机械能提供给风力涡轮机传动系统101。在此示例 性实施例中，风力涡轮机100包括三个转子叶片108。在另一个实施例中，风力涡轮机可包 含一个或多个转子叶片108。塔筒104的高度是基于本领域已知的因素和条件来选择的，且 可延伸到高达60米或更高的高度。风力涡轮机100可安装在提供对具有合乎需要的风力 条件的区域的接近的任何地带上。该地带可以有很大的变化，且可包括但不限于山区地带 或近海位置。 在一些构造中，且参看图2，显示了容纳于塔筒104顶部的机舱102中的风力涡轮 机传动系统101的示例性构造。风力涡轮机传动系统101包括构件，所述构件包括主转子 轴116(也称为"低速轴")，主转子轴116连接到旋转的轮毂IIO上且由主轴承130支承， 且在轴116的相对端部处连接到齿轮箱118上。齿轮箱118使用双路径几何结构来驱动被 封起来的高速轴(未示出)。高速轴通过联接件122驱动发电机120。发电机120安装在 主框架或发电机框架132上。发电机120可为任何合适的类型，例如绕线转子感应发电机。
偏航驱动器124和偏航板126为风力涡轮机100提供偏航定向系统。风力测定 数据为偏航定向系统提供信息，包括在风力涡轮机处测得的瞬时的和时间平均的风向和风 速。风力测定数据可由风向标和风速计128提供。在一些构造中，偏航轴承系统安装在提 供于塔筒104顶部的固定凸缘(未示出)上。包括主轴承130、偏航板126、发电机框架132 以及相关联的支承结构的结构通常称为"底座"或"底座框架"。 RFID标签法是某些领域中的已知的标识方法。特别地，当被询问场激活时，传统 的RFID阅读器会以特定的频率产生和发射无线电磁询问场。RFID标签通常包括具有RF 电路、逻辑电路和存储器以及天线的半导体芯片。该装置响应于经编码的射频(酌询问场 信号来起作用。如果该装置定位在询问场内足够的时间，则RFID标签将被激活，且将传送 经唯一地编码的信号，该信号由阅读器或单独的接收天线接收。对RF载波信号解调，以恢 复存储在RFID标签中的信息。多种结构、电路和编程协议在本领域是已知的。在美国专利 No. 5， 682， 143和No. 5， 444， 223中描述了实例，这两个专利都通过引用而结合在本文中。
在另一种已知的RFID系统，使用了无芯片RFID标签(也称为RF光纤)。无芯片 RFID标签不使用任何集成电路技术来存储信息。无芯片RFID标签使用光纤或将阅读器的 信号的一部分反射回来的材料，且唯一的返回信号可用作标识符。 RFID标签可从商业上获得，且本质上不能体现本发明。RFID标签的特征在于它们 是薄的、平的且其通常为柔性的装置，它们合乎需要地层压在标签的外部薄片或层之间，从 而保护电子特征不受周围环境的影响，更具体地，不受它们被施用于其上的构件可能遇到 的湿气和/或热暴露的影响。 另外，RFID阅读器可从商业上获得，且本质上不能体现本发明。RFID阅读器可为 发射RF询问信号以及从RFID标签接收返回的RF信号的永久性的或可移动的手持单元。在 美国专利No. 7， 161， 470中描述了手持RFID阅读器的实例，该专利通过引用而结合在本文 中。 根据本公开，且如在图2中可看到的，射频识别(RFID)标签200设置在主转子轴 116上。RFID标签200可在安装在机舱102中之前和之后固定到主转子轴116上。在另一个实施例中，RFID标签200可设置在传动系统构件101中的一个或多个上，例如但不限于 齿轮箱118和主轴承130。另外，RFID标签200可设置在其它风力涡轮机构件上，例如但不 限于发电机120、旋转的轮毂110和叶片108。 图3A和3B示出了根据本公开的示例性RFID标签200。 RFID标签200容许对RFID 标签200附连到其上的任何构件进行识别和跟踪。RFID标签200进一步包括用于存储和处 理信息、调制和解调(RF)信号以及其他专门的功能的集成电路230。第二个是用于接收和 传输信号的天线240。在另一个实施例中，无芯片RFID标签(未示出)允许离散地识别标 签，而不需要集成电路，从而允许以比传统标签更低的成本将标签直接印刷到设备上。
如可在图3中看到的，RFID标签200包括签条信息210和条形码200。 RFID标签 200可进一步包括任何人类可读的或机器可读的标记，以有利于风力涡轮机运行。
RFID标签200可为包括RFID标签200和RFID阅读器的风力涡轮机构件信息系统 的一部分。该风力涡轮机构件信息系统可包括另外的构件，包括但不限于发送应答器和继 电器，以有利于RFID标签200和RFID阅读器之间的访问。 RFID标签200可由邻近风力涡轮机100 (图1)的操作员通过便携式手持RFID阅 读器(未示出)来读取。在另一个实施例中，RFID阅读器可永久地安装在风力涡轮机100 的附近，以便由操作员访问RFID信息。 在一个实施例中，RFID阅读器询问至少一个RFID标签200，以便为服务技术员提 供服务和维护信息。RFID标签200可编程有以其它方式称为"只读"信息的不变的预编程 的信息。在一个实施例中，RFID标签200编程为提供存在该构件的指示。在另一个实施例 中，RFID标签200编程为提供标识信息。在另一个实施例中，RFID标签200可编程为以便 访问动态信息，例如但不限于构件和/或风力涡轮机系统信息，且在被询问时将该信息提 供给RFID阅读器。 在另一个实施例中，RFID阅读器询问至少一个RFID标签200，以提供关于涡轮机 的构造的信息，以对备件编制正确的计划。在又一个实施例中，RFID阅读器询问至少一个 RFID标签200，以提供构件信息，包括但不限于构件标识、启用日期、使用寿命以及服务过 程说明。在再一个实施例中，RFID标签200是提供构件标识符信息的无芯片RFID标签。
尽管已经参照优选实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将理解的 是，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种改变，且可用等效物来代替其元件。另外， 在不脱离本发明的实质范围的情况下，可进行许多修改来使特定的情况或材料适应本发明 的教导。因此，意图的是本发明不限于作为所构思的用来实施本发明的最佳模式而公开的 特定实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求书的范围内的所有实施例。
权利要求
一种风力涡轮机(100)，包括附连到至少一个风力涡轮机构件上的至少一个RFID标签(200)；其中，所述至少一个RFID标签(200)配置成在被询问时将构件信息提供给RFID阅读器。
2. 根据权利要求l所述的风力涡轮机(100)，其特征在于，所述RFID标签(200)设置在传动系统构件(101)上。
3. 根据权利要求l所述的风力涡轮机(100)，其特征在于，所述构件信息选自包括构件标识、服务和维护信息的组。
4. 根据权利要求l所述的风力涡轮机(100)，其特征在于，所述RFID标签(200)包括半导体芯片和天线。
5. 根据权利要求l所述的风力涡轮机(100)，其特征在于，所述RFID标签(200)是无芯片RFID标签。
6. 根据权利要求1所述的风力涡轮机(100)，其特征在于，所述RFID标签(200)包括人类可读的标记。
7. 根据权利要求l所述的风力涡轮机(100)，其特征在于，所述风力涡轮机(100)进一步包括手持RFID阅读器。
8. 根据权利要求l所述的风力涡轮机(100)，其特征在于，所述RFID标签(200)设置在主转子轴(116)上。
9. 根据权利要求l所述的风力涡轮机(100)，其特征在于，所述风力涡轮机(100)进一步包括配置成以便传输所述RFID标签构件信息的发送应答机。
10. 根据权利要求l所述的风力涡轮机(ioo)，其特征在于，所述构件信息包括构件标识。
全文摘要
本发明涉及用于风力涡轮机构件的无线信息系统。公开了一种用于风力涡轮机(100)的风力涡轮机构件的无线信息系统。该无线信息系统包括附连到风力涡轮机构件上的射频识别(RFID)标签(200)。该RFID标签(200)包含诸如标识、启用日期以及维护信息的构件信息。该系统允许技术员识别和/或验证构件。技术员可使用允许在多种位置处读取RFID标签的手持装置。
文档编号F03D1/00GK101725461SQ200910207609
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月16日 优先权日2008年10月17日
发明者P·W·程 申请人:通用电气公司