專利名稱：調(diào)整風力渦輪機葉片的槳距的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制風力渦輪機使用的葉片的槳距的方法。
背景技術(shù)：
作用于額定功率以下的漿距控制型風力渦輪機的風載荷取決于理想 的槳距策略。而且，額定功率以下的槳距控制型風力渦輪機的電力生產(chǎn) 也取決于最佳槳距策略。風力渦輪機的葉片為該槳距策略而設(shè)計，而葉
片的型面為理想的Cp值而設(shè)計，而Cp是"功率系數(shù)"。這是由風力提取的 功率與風力中可用的總功率之比。理想風力渦輪機的Cp的理論最大值是 "貝茨極限"，值為16/27，即大約59%。
GB 2067247A描述了一種槳距控制，其中安裝在轉(zhuǎn)子葉片表面處的 壓力探針用于調(diào)整葉片漿距。壓力探針安裝在葉片的末端部分附近。
風力渦輪機的功率來確定槳;巨角。一 '' " '
如果局部風切變是已知的，那么就可能優(yōu)化取決于方位角的槳距控
制策略，從而增加關(guān)于載荷和功率的風力渦輪機效率。
因此這種調(diào)節(jié)必須依賴于風切變是已知的假定。如果有關(guān)風切變的
假定是錯誤的，那么調(diào)節(jié)就會失敗。
風切變?nèi)Q于風力渦輪機的環(huán)境并且也隨時間變化。因此對某一風
切變的假定會導(dǎo)致錯誤的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進的控制或調(diào)整風力渦輪機葉片的槳距 的方法和裝置。
該目的由權(quán)利要求1和權(quán)利要求5的特征實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中描 述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
根據(jù)本發(fā)明，對風力渦輪機使用的葉片的槳距進行調(diào)整。在葉片的 壓力側(cè)和吸力側(cè)測量壓力。測得的壓力用于確定作用于葉片的風的實際 攻角。該攻角用于調(diào)整葉片的槳距，以優(yōu)化風力渦輪機的性能。本發(fā)明的槳距控制基于對局部攻角的確定。由于流入條件的隨機性， 作用于葉片的實際風切變是未知的，但是通過跟蹤風力渦輪機掃掠區(qū)域 內(nèi)的攻角，能夠確定實際風切變曲線。
關(guān)于風切變的信息用作風力渦輪機控制器的附加輸入。此時該控制 器能夠優(yōu)化葉片的槳距和偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致改進的風力渦輪機的電力生產(chǎn)。
在一個優(yōu)選實施例中，改進的槳距控制也基于對葉片處的空氣失速 的才企測。
"空氣失速"的意思是作用于葉片的空氣在葉片的某些區(qū)域中斷。因 為例如湍流、污物、水、冰等環(huán)境條件而可能引起空氣失速。
因此，如果^f全測到開始空氣失速，那么該信息就附加地用于通過控 制器優(yōu)化葉片的槳距和偏轉(zhuǎn)。
因此，控制器獲得更有用的信息來保持葉片不失速，從而獲得優(yōu)化 的電力生產(chǎn)。
在一個優(yōu)選實施例中，使用附加的傳感器，該傳感器指示葉片是否 不清潔或者覆蓋有鹽等。該附加信息也被槳距控制所考慮，因為污物、 鹽等也影響空氣失速和攻角。
該傳感器可以是用于檢測測試裝置的電導(dǎo)率的傳感器。如果測試裝 置覆蓋有污物或鹽等，那么電導(dǎo)率將會變化。
根據(jù)本發(fā)明，在翼片或葉片的表面上設(shè)置有壓力傳感器。利用這些 傳感器能夠檢測作用于葉片的空氣的局部攻角。
也能夠檢測到在葉片的一部分上發(fā)生的空氣失速。
因為所述附加信息，所以能夠掃描方位角速度場，因此能夠估計風
切變并且利用相應(yīng)的槳距控制方案。
壓力傳感器設(shè)置在葉片翼型面的前半部的吸力側(cè)和壓力側(cè)上。 根據(jù)壓力信號并且根據(jù)風力渦輪機的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度的信息，能夠
確定實際攻角。此外，能夠檢測翼片是否處于失速狀態(tài)或者接近于失速。


借助于附圖更詳細地示出本發(fā)明。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器的位置，
圖2示出根據(jù)本發(fā)明待檢測和使用的攻角，
圖3示出根據(jù)本發(fā)明檢測的壓力和攻角之間的線性關(guān)系，圖4示出空氣失速的翼型面，
圖5在第一示例中示出根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器的可能位置，以及 圖6在第二示例中示出根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器的可能位置。
具體實施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的四個壓力傳感器PS1-PS4的位置。 葉片被顯示為翼型面，在第一側(cè)具有前緣，在第二側(cè)具有后緣。壓
力傳感器PS1-PS4位于前緣附近。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的待檢測和使用的攻角a。
參照圖1 ，在葉片的前緣附近有四個壓力傳感器PS 1-PS4。
風作用于翼型面，因此假定因為此原因而將壓力傳感器PS1和PS2設(shè)
置在壓力側(cè)。相應(yīng)地，壓力傳感器PS3和PS4設(shè)置在吸力側(cè)。
壓力傳感器PS 1和PS2檢測到的壓力將高于壓力傳感器PS3 、 PS4檢測
到的壓力。
因此能夠確定壓力側(cè)和吸力側(cè)之間的壓力差，并且使用這些值來確 定作用于葉片的風的攻角a。
作用于葉片的風的流線在該圖中用線條標出。
圖3示出由壓力傳感器PS1 -PS4檢測的壓力與攻角a之間的線性關(guān)系。 水平軸線示出攻角AoA,而豎直軸線示出所測得壓力的函數(shù)f。 圖4示出關(guān)于圖1和圖2的空氣失速的葉片的翼型面。 因為空氣失速，在翼片的吸力側(cè)檢測到的壓力受到顯著地影響，而 在翼片的壓力側(cè)檢測到的壓力在很大程度上不受影響。
與圖2所示的流線相比，這種影響可以容易地由風的流線看出。
圖5在第 一 示例中示出;艮據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器的可能位i 。 在此狀況下，風力渦輪機的葉片在上風向，因此給出承載葉片的機 艙的后視圖。
風力渦輪機塔架1承載機艙2，而機艙2通常承載三個葉片3。借助于 單個葉片3示出了前緣4和后緣5。
根據(jù)本發(fā)明，在葉片3的前緣4附近設(shè)置了多個壓力傳感器6。 圖6在第二示例中示出根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器的可能位置。 在此狀況下，風力渦輪機的葉片在下風向，因此給出承載葉片的機艙的正視圖。該一見圖以導(dǎo)流罩7標出。
風力渦輪機塔架1承載機艙2，而機艙2通常承載三個葉片3。借助于
單個葉片3示出了前緣4和后緣5。
根據(jù)本發(fā)明，在葉片3的前緣4附近設(shè)置了多個壓力傳感器6。
權(quán)利要求
1.一種調(diào)整風力渦輪機使用的葉片的漿距的方法，其中，-在葉片的壓力側(cè)和吸力側(cè)測量壓力，-測得的壓力用于確定作用于葉片的風的實際攻角，-所述攻角用于調(diào)整葉片的槳距以優(yōu)化風力渦輪機的性能。
2. 根椐權(quán)利要求l所述的方法，-其中所測得的壓力用于檢測葉片處的失速或近失速狀況， -其中所檢測到的狀況用于附加地調(diào)整葉片的槳距。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，完成優(yōu)化以調(diào)整風力渦輪 機的輸出功率或者調(diào)整作用于風力渦輪機的葉片上的風載荷。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，-其中覆蓋部分葉片的污物或鹽作為 一種狀況由傳感器檢測， -其中所檢測到的狀況用于附加地調(diào)整葉片的槳距。
5. —種調(diào)整葉片(3)的槳距來執(zhí)行根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述 的方法的裝置，-具有風力渦輪機(1、 2)的葉片(3),所述葉片被控制槳距以優(yōu) 化風力渦輪機(1、 2)的性能，-具有作用于葉片(3)上的槳距控制以進行優(yōu)化，-其中葉片(3)具有多個壓力傳感器(PS1,…，PS4) (6),所 述壓力傳感器用于測量葉片(3)的壓力側(cè)和吸力側(cè)的壓力，-其中測得的壓力由槳距控制用于確定作用于葉片(3)上的風的實 際攻角(a)，并且該攻角(a)用于調(diào)整葉片(3)的槳距。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述壓力傳感器(PS1，…， PS4)沿著葉片(3)的前緣(4)設(shè)置，以檢測葉片(3)的壓力側(cè)和 吸力側(cè)的壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種調(diào)整風力渦輪機(1、2)使用的葉片(3)的槳距的方法和裝置。在葉片(3)的壓力側(cè)和吸力側(cè)測量壓力。測得的壓力用于確定作用于葉片(3)的風的實際攻角(α)。所述攻角(α)用于調(diào)整葉片(3)的槳距以優(yōu)化風力渦輪機(1、2)的性能。
文檔編號F03D7/00GK101672247SQ200910152190
公開日2010年3月17日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月22日
發(fā)明者D·E·尼爾森 申請人:西門子公司