专利名称：使用横向塔架加速度检测非对称积冰的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉舰轮机转子叶片上出现的》MR聚，更具体的涉及到检测不对称 积冰的方法和系统。
技术背景m机一般安装在允许冰积聚(以下称为积冰)的气候斜牛下。发生在转 子叶片(以下称为叶片)上的积冰通常会导致一些问题，包括功率输出减小和几个部件上的更高应力。积冰分为两种形式对称(在所有叶片上都积冰)和非对称(只在一些叶片上积冰)。非对称积》Jcil加了M^机塔架的振动，并且增 加了横向塔架加速度。非对称积冰也会导致转子质量的不平衡从而产生更高的 疲劳载荷，因此需要更为牢固和更昂贵的m机部件。目前检测非对称积冰的系统通常包括如传感器、Mii计、压电变换器之类 的附加硬件。此外，风轮^UI营商通常必须购买并安装这些附加硬件。当前用于定位积冰的系统和方法存在一些问题。所需的额夕顺件增加了风 轮机的安装和运营成本。此外，对于年平均气温高于冰点地理区域，这些检测 非对称积冰的额外^不利于M^机的运行。系统。该方法无、须^^额外5更件。此外，该方法结合横向塔架力:，数据来检测非对称积冰。发明内容根据本发明的一个实施例， 一种检测m机非对称积冰的方fe^括提供 横向塔架加速度监控系统；由横向塔架加3IM控系统确定横向塔架加速度是 否高于加速度极限；确定是否存在转子质量不平衡状况；并且确定横向塔架加 皿是否与转子上的积冰相符。根据本发明的另一实施例， 一种检测m机非对称积冰的系统包括横向 塔架加速度监控系统；用于由横向塔架加速度监控系统确定横向塔架加速度是 否高于加速度极限的装置；用于确定是否存在转子质量不平衡状况的装置和用于确定横向塔架加速度是否和转子上的积冰相符的装置。
根据本发明的另一实施例， 一种m机包括塔架；吊舱；横向塔架加速 度监控系统；用于接收塔架振动数据的装置和用于由横向塔架加^ 控系统 确定横向塔架加速度是否高于加速度极限的装置；用于确定是否存在转子质量 不平衡状况的體，其包括接收转预度的錢和确定横向塔架加速度频率 是否大致为转子频率的装置，或接收转子位置的装置和确定最大塔架加速度是 否重复出现在紧接的在前最大塔架加iUt所出现的转子位置附近的装置；用于 确定横向塔架加M是否与转子上的积冰相符的體，其中转賴括多个叶片; 用于接收至少一个环境天气状况的装置和用于确定该多个叶片上的至少一个叶 片是否具有积冰的潜力的装置；用于确定该多个叶片中哪个叶片正经历积冰的 装置；和用于告知该多个叶片中哪个叶片正经历积冰的装置。
根据本发明的另一实施例，提供一种确定风轮机上非对称积冰的方法，该 方法包括提供横向塔架加3IM控系统；接收塔架振动娜和确定横向塔架 加速度是否超出加速度极限；确定是否存在转子质量不平衡状况，其包括接 收转T3I度并且确定横向塔架加速度频率是否大致为转子频率，或接收转子位 置并且确定最大塔架加速度是否重复出现在紧接的在前最大塔架加速度所出现 的转子位置附近；确定横向塔架加速度是否与转子上的积冰相符，其中转子包 括多个叶片；接收至少一个环境天气状况并确定该多个叶片上的至少一个叶片 是否具有积冰的潜力；和确定该多个叶片中哪个叶片正经历积冰；和告知该多 个叶片中哪个叶片正经历积冰。
图1是示出本发明的实施例的运行环境的示意图。
图2A和2B (统称为图2)为^f呈图，示出根据本发明实施例的检测非对 称积冰的方法的例子。
图3是流程图，示出根据本发明的实施例响应检测非对称积冰方法的例子。 图4是方框图，示出根据本发明的实施例的用于检测非对称积冰的系统的例子。
具体实施例方式
如本领域技术人员所理解的，本发明可以方法、系统或计^mi歸产品的 方式实施。因此，本发明可采用纯硬件的实施方式、纯软件(包括固件、常驻软件、微代码等)的实施方式皿硬件结合的实施方式，通常称为"电路"、"模 块"或"系统"。此外，本发明可采用存储在计算机可旨储介质上的计穀朋呈序产品的方式，该存储介质中记录有计算3几可^^^代码。可i顿任何适合的计^n可读介质。计算机可用或计^m可读介质可以为: 例如但不限于此，电的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体的系统、仪 器、装置，或传播介质。更具体的计mn可读介质的例子(非穷举性列表)包括以下具有一个或多个线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快 闪存储器)、光纤、便携式致密盘只读存储器(CD-ROM)、光存储装置、诸如 支持因特网或内联网的那些的传输介质，或磁存fi^置。注意到计算机可用或 计算机可读介质甚至可为纸或其他将程序印刷于其上的适合介质，因为程序可 被电子捕获，i!31例如对纸或其他介质进行光学扫描，然后编译、解码，或以 其他魏方式进行处理，如果需要，然后可存储在计算机存储器中。在本文的 上下文中，计算机可用或计對几可读介质可以是任何含有、存储、转达、传播 或传输能供或者结合指令执行系统、仪器、皿置使用的程序的介质。本发明的用于执行操作的计算服1^代码可用面向对象的，设计语言写 成，例如Java7、 Smalltalk或Cw等等。然而，本发明的用于执行操作的计^m 禾Mm戈码也可用常^!3i程辦设iti吾言写成，例如"C"语言^l似语言。禾歸 代码可以独立软件包的形式完全在用户计算t;Lt执行、部分地在用户计算tUi 执行，或者部分地在用户计算机并且部分地在Sf呈计算机或完全在远程计算机 上执行。在后者情况下，远程计算机与用户计算机可通过局域网(LAN) f 域网(WAN)连接，或者舰外部计鄉连接(例如，M f顿互联剛艮务提 供商的因特网)。根据本发明的实施例，以下将参考流程图和/或方法、體(系统)和计算 机产品的方框图对本发明进行描述。应当理解，繊图和/駄框图中的^h框 图，以及流程图和/或方框图中的每个框图组合由计算棚聘指令执行。这對十 算机程序指令可设置在公用计算机、专用计算机或其他可编程 处理装置中 以产生机器，这样通过计算机或其他可编程数据,體执行附旨令，形成用 于实现流程图和/或方框图一个或多个方块中所指定的功齢动作的装置。这些计算程序指令也可存储在计^m可读存储器中，该存储器可指示计算
1. 双质量飞轮，由一个可与发动机输出轴相连接的初级质量和一 个可与变速器输入轴相连接的次级质量组成，该初级质量和该次级质 量借助于至少一个支承装置同轴心地且在轴向上彼此相对地定位并 且可抵抗一个具有能量储存器的减振装置的作用至少受限制地彼此 相对扭转，其中，这些能量储存器被接收在一个环形的、由该初级质 量的一些构件构成的并且包含粘性介质的环状的腔中，其中，构成该 腔的这些构件和该次级质量承载一些用于这些能量储存器的加载区 域，其特征在于该环状的腔至少通过两个构件限定边界，这些构件 在这些能量储存器的径向外部具有彼此对置的扁平的环状的区域，在 这些扁平的环状的区域之间夹紧有一个扁平的环状的密封装置。
2. 根据权利要求1的双质量飞轮，其特征在于这些构件通过用 钢制成的板成形件构成。
3. 根据权利要求1或2的双质量飞轮，其特征在于该环状的密 封装置在构成该环状的密封装置的材料的环宽度与厚度之间具有10 至100的比例。
4. 根据权利要求1至3中一项的双质量飞轮，其特征在于该环 状的密封装置通过一个分开的密封环构成。
5. 根据权利要求1至3中一项的双质量飞轮，其特征在于该环 状的密封装置通过所施加的密封材料构成。
6. 根据权利要求1至5中一项的双质量飞轮，其特征在于具有 这些环状的区域的构件之间的连接在该环状的密封装置的延伸区域 中进行。
7. 根据权利要求1至6中一项的双质量飞轮，其特征在于具有 这些环状的面的构件之间的连接处于一个被接收在这些环状的面之合实际的塔架振动数据来计算横向塔架加速度，然后将其与预设加速度极限进行比较。返回参考图l，本发明可从传麟190处接收实际的塔架振动娜。再 次参考步骤210,预设加職极限可以翻户设定的参数。可替换的，预设加速 度极限可由步骤210从另一个控制系统得到，例如工厂控制系统等等。如图所 示，在步骤210，方法200从步骤215接收塔架振动数据。如果横向塔架加速度 没有高于极限则方法200返回到步骤205 ，否则方法200前afj步骤220或步骤 230。本发明可用在涡轮tTLh，该涡轮机具有至少一个传感器育,供转^I度 或转子位置 给方法200。如果本发明在具有传^l供转，度的涡轮 t/Lh应用时，方法200从步骤210进行到步骤220;如果本发明在具有传繊提 供,位置的涡轮tnJl应用时，则方法200从步骤210进纟于到步骤230。在步骤220,方法200确定横向塔架加,的频率是否类似于转子频率。 步骤220将步骤210的横向塔架加速叟的频率与实际^ffilS进行比较。如图 所示，步骤220从步骤225接收转^IjS数据。如图所示，,皿可从涡轮 机上的预先存在的传 接收到。如果横向塔架加速度的频率接近实际转子速 度，则步骤200进行到步骤240;否则方法200回到步骤205。在步骤230中，方法200确定最大横向塔架加，是否周期性的发生在相 同的转子位置附近。步骤230首先确定最大横向塔架加速度的值。接着，步骤 230确定该值是否重复出现在相同的转子位置处或附近。如图所示，步骤230 从步骤235接收转子，数据。如图所示，转子位置数据可从涡轮ai:予M存 在的传感器接收到。如果最大横向塔架加速度重复出现在相同的转子位置或附 近，则步骤200进行到步骤240;否则方法200返回到步骤205。在步骤240中，方法200确定转子质量可能的不平衡^t态。方法200设置 提供转子质量可能的不平衡状况的通知。该通知可为不同形式的警报，例如但 不限于，音皿号、图形^字消息。在步骤245中，方法200确定至少一个叶片是否存在积冰的可能性。步骤245利用环境天气状况数据来确定是否会出现积冰。例如但不限于，本发明的实 施例可禾,温度、湿度和大气压来确定是否会出现积冰。如图所示，步骤245 从步骤250接收环境天气状况数据。涡轮机一般具有提供环境天气状况数据的 硬件，因lW发明不需要附加硬件。如果步骤245确定环境天气状况会导致积冰，则方法200进行到步骤255;否贝lj方法200回至l涉骤205。在步骤255中，由于至少一个叶片具有积冰，方法200确定实际塔架加速 度是否与横向塔架加速度相符。如图所示，步骤255从步骤260接收转子繊 (如转子位置或转子鹏)，并且从步骤265接收塔架振动数据。接着，步骤255 利用接收到的数据计算横向塔架加速度的范围，其可由至少一个叶片上的积冰 产生。接着，在步骤255中将计算出的横向塔架加鹏与实际横向塔架加鹏 相比较。替换的，本发明的实施例可将实际横向塔架加速度与先前存储或估计 的值进行比较。如果步骤255确定实P示横向塔架加速度与计算出的横向塔架力口 繊相符，则方法200进行到步骤270;否贝仿法200返回至陟骤205。替换的， 如果步骤255确定实际横向塔架加速度与先前存储或估计的值相符，则方法200 进行到步骤270;否则方法200返回到步骤205 。在步骤270中，方法200确定哪个或者哪些叶片正在经历积冰。例如，但 不限于，方法200在步骤270中可确定积冰是否出现在叶片K或叶片2、或叶 片3或其任何和所有组合上。此外，在步骤275中，方法200可提供哪个或哪 些叶片正在积冰的通知。与步骤240對以，鄉知可为不同形式的警报，例如 但不限于，音频信号、图形或文字消息。此外，步骤200可将积冰状况传^lj 其《，制系统中，例如涡轮机控制系统、工厂控制系统等等。现在参看图3，其是流程图，示出根据本发明的实施例的响应检测非对称 积冰方法的例子。在步骤310中，方法300从方法200中接收至少一个叶片积冰的通知。这 里，方法300可以采用控制系统的形式。该控制系统可包括例如，但不限于， 涡轮机控制系统、工厂控制系统等等。该通知可由控制系统接收，通过例如但 不限于，有线、无线或其他电子传鄉知的形式。在步骤320中，方法300可执行至少一个反应测量(reactive measure)来 减少或去除积冰。反应测量可包括，例如但不限于，减小转子速度、斷氏发电 设定点、制动程序等等。在步骤330中，方法300对已执行的(多个)反应测量,状态通知。该 通知可为不同形式的警报，例如但不限于，音频信号、图形或文字消息。图4是步骤图，示出根据本发明的实施例检测非对称积冰的示例性系统 200。方法200的要素可嵌入在系统400中和由其实现。系统400可包括一个或多个用户或客户通信装置402或类似系统或装置(图4中示出两个)。每1S1信 装置402可以是，例如但不限于，计穀几系统、个人数字助理、蜂窝电话、或 可传送和接收电子信息的类似装置。通信装置402可包括系统存储器404 ^地文件系统。系统存储器404可 包括，例如但不限于，只读存储，OM)和随机存取存储:^KRAM)。 ROM可包 括基本的输A/输出系统(BIOS)。BIOS可包含顿信装置402的部件航件间传 递信息的基本程序。系统存储器404可包括操作系统406 ，制通信装置402 的全部操作。系统存储器404也可包括浏览器408或网页浏览器。系统存储器 404也可包括娜结构410或计飾可执行代码来类似图2A和2B中的方法200 或包含方法200的要素那样检测非对称积冰。系统存储器404可进一步包括,高遞l冲存储器412，其可与图2A和 2B的方法200 —起^ffi从而自动存储从最新的非对称积冰检测得到的数据。通信装置402也可包括处理器或处理单元414,用来控制通信装置402的 其他部件的操作。操作系统406、浏览器408、 结构410由处理器414操作。 M器414可S31系统总线416连接存储器系统404和通信装置402的其他部 件。通信装置402也可包括多，A^置、输出装置自合输A/输出装置418。 ^^lA/输出装置418可iS31输A/输出接口(图4未显示)连接到系统总线416。 输入和输出装置或组合I/0装置418允许用户操作和接口连接通信装置402并且 控制浏览器408和数据结构410的操作以访问、操作和控制软件检测非对称积 冰。I/O装置418可包括键盘和计算机指点设备等等以执行这里所述的操作。1/0装置418也可包括，例如但不限于，磁盘驱动器、光学、机械、磁性或 红外输鳩出装置、调制解调器等等。1/0體418可用来访问介质420。介质 420可包含、存储、传送或传输供或结合诸如通信装置402的系统使用的计, 可读或计嶽几可执行指令或其他信息。通信装置402也可包括或连接到其他装置，例如显示器皿视器422。监 视器422可允许用户界面连接通信装置402。通信装置402也可包括^^:驱动器424。硬盘驱动器424可ffiili，驱动 接口 (图4中未显示)耦合至系统总线416。硬盘驱动器424也可形成本地文件 系统或系统存储器404的一部分。程序、软件和 可在系统存储器404和硬盘驱动器424之间传输和交换用以操作通信^S402。通信装置402可 1网络428与远端服务器426进ffil信并访问其働艮务 器或其他与通信装置402相类似的通信装置。系统总线416可皿网络接口 430 耦合至网络428。网络接口430可以是用于耦合至网络428的调制解调器、以太 网卡、路由器、网关等。所述耦合可以是有线连接或无继接。网络428可为 因特网、专用网、内联网等等。服务器426也可包括系统存储器432,其包括文件系统、ROM、 RAM 等等。系统存储器432可包括操作系统434，其与通信装置402中的操作系统 406相似。系统存储器432也可包括繊结构436用以检测涡轮机的非对称积冰。
结构436包括的运算与前文所描述的本发明的实施例中的检测非对称积冰 的方法200类似。服务器系统存储器432也可包括其他文件438、应用程序、模 块等等。月艮务器426也可包括处理器442或处理单元来控制服务器426的其他装置 的运行。月艮务器426也可包括I/O 444。 I/O装置444可与通信^g 402的 1/0装置418相类似。月艮务器426可进一步包括其他装置446,例如监视器等等 以衝赚口使I/O體444连接到服务器426。月艮务器426也可包括石鹏驱动器 448。系统总线450可连接服务器426的不同部件。网,口452可S3i系统总 线450将服务器426耦合到网络428 。图中的流程图和步骤图示出了根据本发明的不同实施例的系统、方法和计 算机禾，产品的体系结构、功能和可能实现的操作。在这点上，流程图或步骤 图中的每个步骤可<该模块、段、或代码的一部分，其包括一个或多个用于实 现具体逻辑功能的可执行指令。也应该注意到，在一些替换实施方式中，图中 所示的步骤的功能可以与图中所示的/娇不同。例如，两个接^^出的步骤实 际上可以同时进行，或者有时候步骤可以以相反的次序进行，这取决于所含功 能。也应该注意到，方框图和流程图中的旨步骤以及方框图和流程图中的步 骤组合可以由可执行特定功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件与计算 丰几指令的组合来实施。这里所用的名称仅是为了描述具体实施例，而不能用于限带体发明的保护 范围。除非文中明示，这里所用的单数形式"一"、"一个"和"该"也包括复 数形式。进一步应该理解，术语"包括"和/或"包含"，当其在说明书4顿时用于说明所存在的确定特征、纖、步骤、操作、元件禾B/或部件，但不能排除其 另外的一个或多个特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在。
尽管这里用具体实施例进行了说明和描述，但本领域技术人员可以理解任 何预计能达到相同目的的方式都可以替换所述具体实施例，并且本发明在其他 环境条件下具有其他应用。这些应用应覆盖本发明的修改或变形。所附权利要 求决不会打算将本发明的范围限定为这里所述的具体实施例。
部件列表
涡轮机 100
塔架 110
吊舱 120
纖 130
多个叶片 140
齿鄉 150
发电机 160
传动列 170
非对称积冰检测系统 180
传 190
系统 400
通信装置 402
系统存储器 404
操作系统 406
浏览器 408
结构 410
高速缓冲存储器 412
处理单元 414
系统总线 416
输A/li出装置 418
介质 420
监控器 422硬盘驱动器424服务器426网络428网織口430存储器432操作系统434数据结构436其他文件438鹏器4421/0装置444其他装置446硬盘驱动器448系统总线450网络接口45权利要求
1、一种检测风轮机上非对称积冰的方法(200)，该方法包括提供横向塔架加速度监控系统；由横向塔架加速度监控系统确定横向塔架加速度是否高于加速度极限(210)；确定是否存在转子质量不平衡状况(220，230)；以及确定横向塔架加速度是否与转子上的积冰相符，包括接收转子位置(255)。
2、 如权利要求1所述的方法，其中确定横向塔架加速度是否高于加速度极 限包括接收塔架振动数据(215)，所述塔架振动数据将用于确定横向塔架加速 度是否高于加速度极限的步骤(210)。
3、 如权利要求l所述的方法，其中确定是否存在转子质量不平衡^l^况包括 确定横向塔架加速度频率是否大致为转子频率(220)。
4、 如权利要求3所述的方法，进一步包括接收转子繊的步骤(225)。
5、 如权利要求1所述的方法，其中确定是否^转子质量不平衡状况包括 确定最大横向塔架加速度是否重复出现在紧接的在前最大塔架加，所出现的 转子位置附近(230)。
6、 如权利要求5所述的方法，进一步包括接收转子位置的步骤(235)。
7、 如权利要求l所述的方法，其中转子包括多个叶片(140)，该方法进一 步包括确定该多个叶片(140)中的至少一个叶片是否具有积冰的潜力(245)。
8、 如权利要求7所述的方法，其中确定该多个叶片(140)中的至少一个 叶片是否具有积冰的潜力的步骤进一步包括接收至少一个环境天气状况的步骤 (250)。
9、 如权利要求7所述的方法，进一步包括 确定该多个叶片(140)中的明P个叶片正经历积冰(270);以及 对该多个叶片(140)中的哪个叶片正乡预积冰提供通知。
10、 一种,几(動，包括塔架(110); 吊舱(120);横向塔架加皿监控系统；用于接收塔架振动数据的^S和用来由横向塔架加速度监控系统确定横向塔架加速度是否高于加,极限的^S;用于确定是否存在軒质量不平衡状况的縫，其包括用于接收转T^度的装置和用于确定横向塔架加速度频率是否大致为 转子频率的装置；或用于接收转子位置的装置和用于确定最大塔架加速度是否重复出现在 紧接的在前最大塔架加iijS^出现的转子位置P(銜的装置；用于确定横向塔架加iUS是否与转子上的积冰相符的装置，其中转子包括 多个叶片(140);用于接收至少一个环境天气状况的装置和用于确定该多个叶片O40)中的 至少一个叶片是否具有积冰的潜力的装置；用于确定该多个叶片(140)中的哪个叶片正经历积冰的装置；和 用于对该多个叶片(140)中的哪个叶片正经历积冰提供通知的装置。
全文摘要
使用横向塔架加速度检测非对称积冰的方法和系统，可以包括提供横向塔架加速度监控系统；由横向塔架加速度监控系统确定横向塔架加速度是否高于加速度极限；确定是否存在转子质量不平衡状况；并且确定横向塔架加速度是否与转子上的积冰相符。
文档编号G01M1/22GK101221083SQ200710306169
公开日2008年7月16日 申请日期2007年12月21日 优先权日2006年12月21日
发明者B·森德尔曼, C·休茨, H·奥英 申请人:通用电气公司