专利名称：功能性测试方法
技术领域：
本发明总的来说涉及一种对技术系统中的技术部件执行功能性测试的方法。
背景技术：
技术系统通常包括多个单独的技术部件。为了获得该技术系统无故障的操作，或为了检测部件的故障或磨损，需在固定的时间间隔内对部件执行功能性测试。这些功能性测试对与技术系统例如紧急事件停机系统的操作安全有关的部件尤为重要。在一定时间间隔内还存在合法指令规定的功能性测试。
然而，由于功能性测试的性质，不得不停止技术系统的正常运行。因此，在技术元件的测试程序持续期间中，不能运行技术系统。例如，为了进行部件测试而不得不停机的发电系统在测试过程中不能发电，因此降低了发电系统的效率。
而且，技术系统通常是复杂的，因为它们包括多个不同的技术部件。典型的是，对于每一种类型的部件，两个连续的测试之间的固定时间间隔不同，从而技术系统的功能性测试的总数将会很多。然而，这就缩短了两个连续的测试之间技术系统正常运行的平均时间。因此，降低了系统效率。
以上问题尤其与风力涡轮机相关。典型的是，风力涡轮机位于远地并遭受严寒气候。因此，对风力涡轮机部件的功能性测试对于保证可靠的运行很重要。而且，远地涡轮机的维护成本相对较高，从而希望减少这种维护程序的频率。
发明内容
考虑到以上问题，提供一种用于技术系统的功能性测试方法。该系统包括至少一个定期被测的技术部件。该方法包括以下步骤，通过设定技术部件的两个连续测试之间的最小时间间隔和最大时间间隔来定义测试时间间隔；设定判定参数的测试范围；检测判定参数的真实值；以及如果已经经过了技术部件的两个连续测试之间的最小时间间隔、并且检测到的判定参数的真实值位于预定测试范围内，或者如果已经经过了技术部件的两个连续测试之间的最大时间间隔，那么执行技术部件的功能性测试。
图1为根据本发明一个实施例的功能性测试程序的时间示意图；图2为根据本发明又一实施例的功能性测试程序的时间示意图；图3为根据本发明另一实施例的功能性测试程序的时间示意图；图4为根据本发明一个实施例的功能性测试程序的流程图；图5为根据本发明另一方面的风力涡轮机的示意图；图6为根据本发明又一实施例的风力涡轮机的示意图。
具体实施例方式
图1为根据本发明一个实施例的功能性测试程序的时间示意图。其中，示出了相对于时间的判定参数值。作为举例，选择风力涡轮机的输入功率作为判定参数。而且，作为举例，被测的技术部件为用于紧急事件间距驱动的电池，并且选择输入到发电机的机械功率作为判定参数。然而，应该理解，以下的解释并不限于风力涡轮机、电池测试或输入功率。对于本领域的技术人员来说如何将以下的解释应用到其它技术系统和/或部件和/或其它判定参数是显而易见的。而且，图4示出了功能性测试方法的流程图，并在阅读以下解释时参考该图。
首先，限定两个连续测试之间的最大时间间隔，其相当于这种情况下的固定时间间隔。而后，设定最小时间，其限定了能够执行连续功能性测试的最早时间。因此，由作为下限的最小时间和作为上限的最大时间限定执行功能性测试的测试间隔。而且，选择判定参数，例如输入功率，并且由上限和下限限定测试范围。在示范性的实施例中，上限和下限具有相同的值，从而只限定一个用于释放测试程序的门限值。
随后的举例用于举例说明根据本测试方法的系统的工作情况。当然，风力涡轮机的实际工作情况取决于实际的风力条件，并且可以与图1所示的举例不同。然而，从图1中可以明显看出本发明的基本原理。最初，执行测试1，然后判定参数，即输入功率升高，直至达到额定的运行值。在最小时间处，已经经过了从测试1开始的最小时间间隔。然而，输入功率判定参数具有一个大于测试范围的上限的值，从而不启动功能性测试。在某些时间，输入功率下降，并且当它达到测试范围的上限时，同时满足时间和参数条件，从而启动连续的功能性测试的测试2。因而，在具有低的或较低的输入功率的运行条件下执行功能性测试。据此，由测试期间的下降时间引起的效率损失比在最大输入功率期间执行测试时的效率损失小。
图1以虚点线示出了可替换的情形。在这种可替换的情形中，输入功率不会下降，而是保持在最大值。因此，在测试间隔内不执行功能性测试，并且仅当最大时间间隔过后，即在最大时间处才进行功能性测试。这个测试的执行对判定参数无任何限制条件，即不依赖于判定参数。因此，不会超过两个连续功能性测试之间的最大时间间隔。
每次良好的功能性测试之后，进行时间复位，并且以上所述的检测和比较周期重新开始。如果测试不成功，即检测到部件故障，则至少一个系统停机被启动，向操作者发送警报，或进行其它适当的测试。
虽然已参考风力涡轮机和输入功率描述了该测试方法，但在可替换实施例中从技术系统的功率输出、力矩、速度、振动状态、风速、结冰、转子叶片的间距角度中的至少一个中选择判定参数。在其它实施例中，技术系统为任何包括被测部件的其它合适的系统。
现参考图2描述本发明的又一实施例。因为基本原理与上述的相同，省略了多余的特征。一处不同就是测试范围是依赖于时间的，也就是图2中的动态扩展的。然而，应理解测试范围的时间依赖性可以具有任何合适的形状，即平滑的渐减部分。而且，在本实施例中，测试范围起始于从判定参数的最小可能的值即零输入功率的最小时间，并且在最大时间处扩展到可能的判定参数的整个范围。换句话说，如果没有功率输入到系统那么仅在最小时间处启动功能性测试，但是当达到最大时间时可在任意实际输入功率处启动功能性测试。
因此，在最小时间处、例如本实施例中判定参数范围的0％，是否启动功率测试的判定标准很严格，以及逐渐达到最大时间处即本实施例中判定参数范围的100％，其中功能性测试的启动不依赖于系统的操作状态。因此，要在适时促进执行功能性测试和因测试造成的效率损失之间进行折衷。因此，技术系统的效率得以进一步提高。
参考图3描述本发明的另一实施例。如图3所示，示出了用于包括两种不同技术部件的技术系统的测试方法的时间图表。部件的测试间隔、判定参数和/或测试范围取决于部件规格，并因此对于部件1和2来说是不同的。如果对于部件的一个或多个特征相同，则该方法还是可以实施的。
如图3所示，部件1的最小时间位于部件2的min.time2之前，而部件1的最大时间位于部件2的max.time2之前。然而，部件2的最小时间(min.time2)位于部件1的测试间隔内，从而部件1和2的测试间隔之间存在时间重叠。在图3所示的实施例中，采用布尔与运算将两部件的边界状态结合起来。因此，当判定参数1跨越测试范围1的上限(虚点线)时，不启动部件1的功能性测试。只有当判定参数2跨越测试范围2的上限时，才启动两部件的连续测试，从而两部件同时被测试。因而，由于对于系统只需要一个下降时间，而不是两个下降时间，效率得以再次提高。作为又一选项，如果达到部件1的最大时间，而在部件1的测试间隔内不执行功能性测试，则可以启动部件2的功能性测试.
根据本发明的又一实施例，可接受技术部件的成功使用作为成功的功能性测试。该选项可应用到上述实施例的任意一个。部件的成功使用意味着已经使用的部件无传承的误差。如果成功使用部件被解释为成功的功能性测试，则在本测试周期不再对部件进行测试。因此，对技术部件进行时间复位，重新启动测试周期。重要的是理解，不但要考虑在部件的相应测试间隔内成功使用部件，还要考虑成功使用每个部件，例如发生在部件的最小时间之前的成功使用。举例来说，如果由于风力涡轮机的故障状态而启动间距驱动电池而且电池系统没有发生误差，那么考虑电池的成功使用作为成功的功能性测试，即使在最小测试间隔下降之前发生故障状态。因此，由于明显增加了功能性测试之间的时间间隔，效率得以进一步提高。
根据本发明的另一方面，提供一种与风力涡轮机管理系统(WTMS)相连的风力涡轮机，其中，WTMS适于执行如上所述的功能性测试方法。
在图5中示出了这种风力涡轮机的一个举例。其中风力涡轮机100包括塔110和其上安装轮毂130的发动机舱120。转子叶片140安装到轮毂130上。间距驱动系统150设置在轮毂130内，并连接到风力涡轮机管理系统160。典型的是，间距驱动系统150包括电池驱动的紧急事件驱动系统，其在固定时间间隔内必须进行功能性测试，因为紧急事件间距驱动的故障可导致损失，或者甚至是破坏风力涡轮机。在风力涡轮机100中，WTMS160适于对电池驱动的紧急事件间距驱动150执行上述的功能性测试方法之一。从而，风力涡轮机100相对于传统风力涡轮机的效率提高。
图6中示出了应用上述功能性测试方法之一的风力涡轮机的又一个举例。其中，多个风力涡轮机100被组合到一起形成风力农场。风力农场中的每个涡轮机被连接到中心风力农场管理系统200(WFMS)，该管理系统适于执行上述功能性测试方法。特别是，该WFMS可适于调整包括在风力农场中的风力涡轮机100的功能性测试，从而由于测试引起的时间下降和/或功率损失得以调整和/或在涡轮机上均匀分配。因此，整个风力农场的效率就提高了。
这样已经详细描述了本发明，对于本领域技术人员来说，在不脱离随后权利要求的主旨和范围的情况下对本发明进行不同的修改是显而易见的。尤其是，尽管相对于发电系统，象风力或水力涡轮机描述了本发明，但对本领域技术人员显而易见的是，在两个持续部件之间模糊固定时间间隔、并在固定日期之前对于测试部件限定判定标准还可应用于各类其它技术系统中。
虽然依据不同的特定实施例描述了本发明，但本领域的技术人员还是能认识到在不脱离权利要求主旨和范围的情况下可通过修改实施本发明。
零件列表
权利要求
1.一种用于技术系统的功能性测试方法，该系统包括至少一个被定期检测的技术部件(1)，该方法包括以下步骤通过设定技术部件的两个连续测试之间的最小时间间隔和最大时间间隔来定义测试时间间隔；设定判定参数的测试范围；检测判定参数的真实值；以及如果已经经过了技术部件的两个连续测试之间的最小时间间隔、并且检测到的判定参数的真实值位于预定测试范围内，或者如果已经经过了技术部件的两个连续测试之间的最大时间间隔，那么执行技术部件的功能性测试。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其中判定参数选自技术系统的功率输入、技术系统的功率输出、力矩、速度、振动状态、电力网故障、电力网过电压、以及电力网欠电压中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的测试方法，其中判定参数的测试范围依赖于时间。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其中在测试间隔内测试范围连续增加。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其中在测试间隔内测试范围从判定参数的0％增加到100％。
6.根据权利要求1所述的测试方法，其中接受技术部件的成功使用作为技术部件的成功的功能性测试，并进行时间复位。
7.根据权利要求1所述的测试方法，其中技术系统包括至少另一个被测的技术部件，所述方法还包括以下步骤检查技术部件的测试间隔是否重叠；以及在技术部件的测试间隔的重叠区段内对功能性测试进行时序安排。
8.根据权利要求1所述的测试方法，其中技术系统为风力涡轮机(100)。
9.根据权利要求8所述的测试方法，其中判定参数为风速、结冰、以及转子叶片螺旋角中的至少一个。
10.一种连接到风力涡轮机管理系统(160)的风力涡轮机(100)，其适于执行如权利要求1所述的功能性测试方法。
全文摘要
一种技术系统的功能性测试方法，该系统包括至少一个定期被测的技术部件(1)。该方法包括以下步骤，通过设定技术部件的两个连续测试之间的最小时间间隔和最大时间间隔来定义测试时间间隔；设定判定参数的测试范围；检测判定参数的真实值；以及如果已经经过了技术部件的两个连续测试之间的最小时间间隔、并且检测到的判定参数的真实值位于预定测试范围内，或者如果已经经过了技术部件的两个连续测试之间的最大时间间隔，那么执行技术部件的功能性测试。
文档编号G01M99/00GK101021428SQ20061017238
公开日2007年8月22日 申请日期2006年11月17日 优先权日2005年11月18日
发明者J·米登多夫, R·哈格多恩 申请人:通用电气公司