DK58998A - Vindmølle - Google Patents

Description

Opfindelsen angår en vindmølle med et antal vinger, hvor derved mindst én af vingerne er anbragt en transducer.

Fra WO 83/01490 kendes en vindmølle, hvor der er anbragtspændingsfølere forskellige steder på møllen. Eksempelvis erder i standeren indrettet en indikator til at registrere vib¬rationer, idet for store vibrationer vil kunne ødelægge møl¬len. En ulempe ved en sådan indikator er, at den ikke giveret tilstrækkelig detaljeret billede af vindmøllens tilstand.

Formålet med opfindelsen er derfor at anvise, hvorledes dervil kunne opnås mere detaljeret information om møllens til¬stand.

En vindmølle af den indledningsvis nævnte art er ifølge op¬findelsen ejendommelig ved, at transduceren ved den enkeltevinge er 3-akset og fortrinsvis udgøres af et 3-akset acce¬lerometer til angivelse af de kraftpåvirkninger vingen harværet udsat for. Derved får man et detaljeret billede af bådekantvise og flapvise svingninger af vingen således, at manmed større sikkerhed vil kunne fastslå vingens tilstand. Vedhjælp af en regneenhed vil man desuden kunne beregne vingenskantvise egenfrekvens og vingens flapvise egenfrekvens. Hvisen af disse frekvenser ændres væsentligt eller brat, tyderdet på, at vingen har lidt overlast.

Fremdeles kan ifølge opfindelsen de af accelerometeret af¬givne signaler føres til en signalbehandlingsenhed, hvor desammenlignes med kendte referencer eller kendte signalmønstrefor angivelse af eventuelle afvigelser derfra.

Endvidere kan ifølge opfindelsen signalbehandlingsenheden ·være indrettet til at udsende et advarselssignal i tilfældeaf, at afvigelserne fra de kendte referencer eller kendtesignalmønstre overstiger en forudbestemt tærskel.

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under hen¬visning til tegningen, hvor fig. 1 viser en vindmøllevinge, idet man ser de svingningervingen kan udsættes for, fig. 2 et diagram over et anlæg til behandling af signalerfra et accelerometer i vingen, fig. 3 og 4 en illustration af små kantvise svingninger, somoverlejrer rotorens omdrejningsfrekvens, som er ca. en sjet¬tedel af vingens kantvise egenfrekvenser, fig. 5-9 eksempler på frekvensanalyser, som viser diverseegenfrekvenser, idet man genfinder vingernes egenfrekvenser,og fig. 10-12 et eksempel på sammenhørende værdier af vind¬hastighed, transducersignal og fourietransformeret transdu¬cersignal.

Den enkelte vinge af en vindmølle kan udsættes for hhv. kant-vise og flapvise svingninger - se fig. 1. Til detektion afdisse svingninger er der i den enkelte vinge anbragt enblackbox til at detektere og registrere forskellige påvirk¬ninger af vingen. Påvirkningerne måles ved hjælp af følere iform af transducere. Målesignalerne fra transducerne kan be¬handles i selve blackboxen. Man kan så efterfølgende ud frade behandlede og registrerede signaler undersøge, om mølle¬vingen er blevet uhensigtsmæssigt overbelastet.

Blackboxen indeholder en selvstændig strømforsyning, der fungerer i et roteren¬de system, et antal dedikerede følere i form af accelerometre til angivelse af de påvirkninger vingen er blevet udsat for, en datalogger, hvor signalerne fra accelerometrene be¬handles efter dedikerede principper og gemmes, og en radiosender for overførsel af nøgleparametre fra sig¬nalbehandlingen til en modtager.

Blackboxen er monteret i vingen, på en sådan måde, at ved¬ligehold er mulig. Placeringen i vingen er desuden afpassetefter at følerne skal kunne fungere optimalt.

Blackboxens energiforsyning består af en oplader og et bat¬teri . Opladeren kan udformes på flere forskellige måder ogkan f.eks. udnytte vingens rotation som energikilde. Den kanalternativt udnytte solpaneler der er monteret på vingensoverflade, eller den kan udnytte luftstrømninger omkring vin¬gen ved hjælp af en lille turbine, eller der kan overføreselektrisk strøm fra den af møllen drevne generator.

Dataloggeren i blackboxen omfatter en dataopsamlingsenhed medanaloge og digitale indgange/udgange, en signalkonditione-ringsenhed med antialiasingfilter og en databehandlingsenhed.Da tabe handlings enheden tjener til at sortere opsamlede dataefter forudbestemte kriterier, såsom indlagte grænseværdier.Dataene gemmes i dataloggeren således at der efterfølgende ermulighed for at vurdere det tidsmæssige forløb. Ved et even¬tuelt haveri af møllen vil dataloggeren indstille al logningfor ikke at slette dataene, der muligvis vil kunne angiveårsagen til at havariet har fundet sted.

Dataloggeren har desuden en kommunikationsport, der kan væreforbundet med et trådløst sende/mpdtageudstyr, eksempelvis enGSM telefon med datakommunikatio.nshastighed. Efter forudbe¬stemte regler kan senderen aktiveres og give besked til enforudbestemt modtager, eksempelvis et forudbestemt telefon¬nummer. Endvidere giver sende/modtageudstyret mulighed for remote data udveksling evt. med henblik på omprogrammering afdataopsamlingsenheden.

Modtageren kan stå i forbindelse med en styrecomputer formøllen, idet styrecomputeren derved kan få informationer omeventuelle overbelastninger af dén enkelte vinge og evt. rea¬gere derpå. Modtageren kan alternativt stå i forbindelse meden central overvågningsenhed eller en serviceafdeling, derevt. kan tilkaldes.

Triaxialt accelerometer.

Ved at måle accelerationerne i vingens kantvise retning kankantvise svingninger, for hård opbremsning samt generator¬kortslutninger indikeres. Som følge af at vingen kører rundt,vil der altid være et acceleratiqnssignal på ± l g, som vari¬erer med omløbsfrekvensen. Dette accelerationssignal kan an¬vendes til enten at kalibrere målingen og løbende foretage enautomatisk justering af nulpunktet eller til at kalibrere deopsamlede måledata. Databehandlingsenheden beregner vingenskantvise egenfrekvens og tjekker, at denne ikke ændres dra¬stisk i løbet af kort tid. Hvis egenfrekvensen ændres hur¬tigt, er dette et tegn på, at en vinge har været overbelastetog muligvis er revnet. Endvidere vil en ubalance i rotorenevt. på grund af overisning kunne registreres med henblik påaktivering af et afisningssystem.

Accelerationerne måles ligeledes i vingens flapvise retning.En overbelastning i vingens flapvise retning tyder på, at derer sket en overskridelse af den maksimale effekt eller - hvismøllen står stille - overlevelsesvindhastigheden. Det er ogsåmuligt at kalibrere signaler £or; måling af accelerationer iflapretningen, hvis accelerometret er placeret således, atdet påvirkes af en komponent af tyngdekraften svarende til ataccelerometeret er anbragt en lille smule skævt. Også i flap¬retningen vil databehandlingsenheden løbende kunne beregneden flapvise egenfrekvens.

Endvidere måles accelerationer i vingens længderetning. Her¬ved indikeres, hvis roteren har overskridet en maksimalt til¬ladelig omdrejningshastighed. Også denne måling kan kalibre¬res ud fra den periodiske tyngdekraftpåvirkning.

Accelerometrene kan med fordel anbringes i blackboksene.

En lynindikator kan afhjælpe udbredelse af en lynskade vedhurtig service og inspektion. Den vil også kunne afgøre entvist imellem mølleejeren og det selskab, der har forsikretmøllen.

Endvidere kan temperaturen indikeres under drift.

Endvidere kan olietrykstransducere give et billede af, hvor¬ledes tipbremsesystemet er blevet anvendt og kan derved af¬sløre, om det har lidt overlast.

Ved at montere en strain gauge i roden af møllen får man des¬uden et udtryk for de belastninger.vingen har været udsat forunder drift og i stopsituationer. Vingens egenfrekvenser ogamplituder vil også kunne aflæses.

Der kan endvidere være indrettet et anemometer til at indi¬kere vindhastigheden i den pågældende måleperiode.

Den nævnte blackbox indeholdende det treaksede accelerometerkan f.eks. være en G-LOGGER ACCELERATION-ACQUISITION SYSTEMModel 3310 fra Silicon Designs Inc., 1445-NW Mali Street,Issaquah, WA 98027-5344, USA.

Denne blackbox er batteridrevet og kan opfange data med enfrekvens op til 500 Hz. Den indeholder tre ortogonalt monte¬rede digitale kapacitive accelerotnetre af model 1010 J sammenmed mikro computer baseret datalog elektronik i en alumini-umsbox. Model 3310 logger automatisk AC/DC accelerationerefter AC hastigheder i sin flash memory. Spids accelerationer eller hastighedseksempleringer fpr hver akse kan registreresover forudvalgte tidsintervaller^ Multiple vinduer af på hin¬anden følgende accelerationseksempleringer kan også registre¬res, centertrigges ved hjælp af hændelser vedrørende spidsac¬celeration. For AC acceleration eller -hastighed kan en RMSalgorithme anvendes i forbindelse med datastrømmen. Størrel¬sen af blackboxen er 3,5"x 4,5"x 2,2" og vægten er ca. 28,5oz.

Model 3310 er let at programmere ved hjælp af et menubaseretprogram, der kører under WINDOWS; 95 på en PC. Missioner ned¬tages til 3310 via et RS-232 serielt kabel forbundet til PC'-ens serielle port. Efter programmering kan 3310 afbrydes fradet serielle kabel og føres til: dataopsamlingsstedet. En ACeffektadaptor er inkluderet for at energiforsyne 3310 undermissionsprogrammering og datanedtagning. Missioner kan pro¬grammeres med enten umiddelbar, absolut tid/data eller for¬sinkede startpunker med sekventielle programmerbare datatyperog uafhængige tidsvarigheder. Dep. totale dataerhvervelsestidafhænger af de valgte erhvervelseshastigheder og varierer fra3 00 sek til 2 uger. Dataeksempleringshastigheden går fra 1pr. sek til 4000 pr. sek. Blackboxen kan evt. skrues fast tilden pågældende genstand.

Claims (5)

1. Vindmølle med et antal vinger, hvor der ved mindst én afvingerne er anbragt en transducer, kendetegnetved, at transduceren ved den enkelte vinge er 3-akset og for¬trinsvis udgøres af et 3-akset accelerometer til angivelse afde kraftpåvirkninger vingen har været udsat for.

2. Vindmølle ifølge krav 1, kendetegnet ved, atde af accelerometrene afgivne signaler føres til en signal¬behandlingsenhed, hvor de sammenlignes med kendte referencereller kendte signalmønstre for angivelse af eventuelle afvi¬gelser derfra.

3. Vindmølle ifølge krav 2, kendetegnet ved, atsignalbehandlingsenheden er indrettet til at udsende et ad¬varselssignal i tilfælde af, at afvigelserne fra de kendtereferencer eller signalmønstre overstiger en forudbestemttærskel.

4. Vindmølle ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, ataccelerometeret er anbragt ved eller i den ene ende af vin¬gen.

5. Vindmølle ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, atsignalbehandlingsenheden er centralt placeret og står i for¬bindelse med de enkelte accelerometre evt. via trådløse for¬bindelser.