專(zhuān)利名稱(chēng)：用于確定風(fēng)力渦輪機(jī)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域大體涉及風(fēng)力渦輪機(jī)操作的控制，且更具體而言涉及基于測(cè)得的 大氣條件來(lái)確定風(fēng)力渦輪機(jī)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。
背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)使用風(fēng)能來(lái)產(chǎn)生電功率。風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)典型地包括具有 多個(gè)葉片的風(fēng)力轉(zhuǎn)子，葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)軸繼而用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電 機(jī)的轉(zhuǎn)子，以產(chǎn)生電功率。大氣條件(例如風(fēng)速)的變化可顯著地影響由風(fēng)力渦輪機(jī) 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的功率。風(fēng) 力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的功率輸出隨著風(fēng)速的增大而增大，直到風(fēng)速達(dá)到渦輪機(jī)的額定風(fēng)速為 止。在額定風(fēng)速處以及在額定風(fēng)速以上，渦輪機(jī)以額定功率操作。額定功率是預(yù)定的輸 出功率，在該預(yù)定的輸出功率處，風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)可以以渦輪機(jī)構(gòu)件的預(yù)定為可接受 的疲勞水平操作。在高于某個(gè)速度(典型地稱(chēng)為“斷開(kāi)(trip)極限”或“監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極 限”)的風(fēng)速處，風(fēng)力渦輪機(jī)可停機(jī)，或者可通過(guò)調(diào)節(jié)葉片的槳距或?qū)D(zhuǎn)子制動(dòng)來(lái)減小負(fù) 載，以便保護(hù)渦輪機(jī)構(gòu)件不受損。在風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)階段期間典型地確定靜態(tài)斷開(kāi)極 限，并且因此靜態(tài)斷開(kāi)極限不依賴于可在風(fēng)力渦輪機(jī)的操作期間存在的變化的條件。典 型地，風(fēng)力渦輪機(jī)停機(jī)是代價(jià)高的?？梢鹁S護(hù)成本，以便重新啟動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)，而且 在風(fēng)力渦輪機(jī)保持停機(jī)的同時(shí)損失了能量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，提供了一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的操作的方法。風(fēng)力渦輪機(jī)包括具 有多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子。該方法包括測(cè)量與風(fēng)力渦輪機(jī)周?chē)沫h(huán)境相關(guān)聯(lián)的大氣條件， 將測(cè)得的大氣條件提供給處理器，以及至少部分地基于測(cè)得的大氣條件來(lái)確定至少一個(gè) 監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。該方法還包括將至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)操作。在另一方面，提供了一種用于組裝構(gòu)造成以至少一個(gè)可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限操 作的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。該風(fēng)力渦輪機(jī)包括系統(tǒng)控制器。該方法包括將大氣條件傳感器 定位在風(fēng)力渦輪機(jī)上或者定位成緊鄰該風(fēng)力渦輪機(jī)，將大氣條件傳感器聯(lián)接到系統(tǒng)控制 器上，以及將系統(tǒng)控制器配置成以便至少部分地基于由大氣條件傳感器測(cè)得的大氣條件 來(lái)確定至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。在又一方面，提供了一種用于有利于操作具有至少一個(gè)可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限 的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。該風(fēng)力渦輪機(jī)包括系統(tǒng)控制器。該方法包括將大氣條件傳感器配 置成為系統(tǒng)控制器提供至少一個(gè)大氣條件測(cè)量值。該方法還包括將系統(tǒng)控制器配置成以 便接收至少一個(gè)大氣條件測(cè)量值，以至少部分地基于該至少一個(gè)大氣條件測(cè)量值來(lái)確定 至少一個(gè)可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，以及將該至少一個(gè)可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限應(yīng)用于風(fēng)力 渦輪機(jī)操作。在又一方面，提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)。該風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)包括定
3位在風(fēng)力渦輪機(jī)的主體上或定位成緊鄰該主體的大氣條件傳感器。大氣條件傳感器配置 成測(cè)量至少一個(gè)大氣條件。該系統(tǒng)還包括聯(lián)接到大氣條件傳感器上的處理器。處理器配 置成接收來(lái)自大氣條件傳感器的至少一個(gè)大氣條件測(cè)量值，以及至少部分地基于該至少 一個(gè)大氣條件測(cè)量值來(lái)確定至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。在又一方面，提供了一種用于確定風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限的、 包含在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序。該程序包括至少一個(gè)代碼段，該至少一個(gè)代碼 段接收由大氣條件傳感器提供的測(cè)得的大氣條件數(shù)據(jù)，以及至少部分地基于接收到的大 氣條件數(shù)據(jù)來(lái)確定風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。


圖1是示例性風(fēng)力渦輪機(jī)的透視圖。圖2是圖1所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分的局部剖面透視圖。圖3是示例性風(fēng)力渦輪機(jī)的示意圖。圖4是用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的操作的示例性方法的流程圖。圖5是用于組裝構(gòu)造成以可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限操作的風(fēng)力渦輪機(jī)的示例性方 法的流程圖。圖6是用于有利于具有可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限的風(fēng)力渦輪機(jī)的操作的示例性方 法的流程圖。圖7是由圖2所示的風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)執(zhí)行的示例性過(guò)程的流程圖。部件列表10風(fēng)力渦輪機(jī)12 主體12 機(jī)艙14制動(dòng)轉(zhuǎn)子16 塔架20旋轉(zhuǎn)軸線22 輪轂24 葉片26發(fā)電機(jī)28轉(zhuǎn)子軸30發(fā)電機(jī)軸32齒輪箱34變頻器36盤(pán)式制動(dòng)器38偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)39旋轉(zhuǎn)軸線40系統(tǒng)控制器46轉(zhuǎn)子控制器48傳感器
50傳感器52傳感器54傳感器56傳感器58大氣條件傳感器62 總線64處理器66隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)68儲(chǔ)存裝置70只讀存儲(chǔ)器(R0m)72輸入輸出裝置(一個(gè)或多個(gè))74傳感器接口76變槳系統(tǒng)100流程圖102 方法110測(cè)量與風(fēng)力渦輪機(jī)周?chē)沫h(huán)境相關(guān)聯(lián)的大氣條件112將測(cè)得的大氣條件提供給處理器114至少部分地基于測(cè)得的大氣條件來(lái)確定至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限120將至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)操作140流程圖142 方法150將大氣條件傳感器定位在風(fēng)力渦輪機(jī)的主體的外部的位置處152將大氣條件傳感器聯(lián)接到處理器上154將處理器配置成至少部分地基于由大氣條件傳感器測(cè)得的大氣條件來(lái)確定至 少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限170流程圖172 方法180將大氣條件傳感器配置成為系統(tǒng)控制器提供至少一個(gè)大氣條件測(cè)量值，將系 統(tǒng)控制器配置成以便188接收該至少一個(gè)大氣條件測(cè)量值190至少部分地基于測(cè)得的大氣條件來(lái)確定至少一個(gè)可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限192應(yīng)用至少一個(gè)可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限194確定用于風(fēng)力渦輪機(jī)的可調(diào)構(gòu)件的操作指令，以應(yīng)用監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限196將操作指令提供給風(fēng)力渦輪機(jī)的可調(diào)構(gòu)件250流程圖260接收由大氣條件傳感器提供的測(cè)得的大氣條件數(shù)據(jù)262至少部分地基于接收到的大氣條件數(shù)據(jù)來(lái)確定風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè) 定點(diǎn)極限264確定用于風(fēng)力渦輪機(jī)的可調(diào)構(gòu)件的操作指令
266將操作指令提供給風(fēng)力渦輪機(jī)的可調(diào)構(gòu)件
具體實(shí)施例方式如本文所用，術(shù)語(yǔ)“葉片”意在表示在相對(duì)于周?chē)牧黧w運(yùn)動(dòng)時(shí)提供反作用力 的任何裝置。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“風(fēng)力渦輪機(jī)”意在表示從風(fēng)能中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)能且更具體 而言將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的任何裝置。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“風(fēng)力發(fā)電機(jī)”意在表示 從由風(fēng)能產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能中產(chǎn)生電功率且更具體而言將從風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化 成電功率的任何風(fēng)力渦輪機(jī)。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“風(fēng)車(chē)”意在表示這樣的任何風(fēng)力渦輪 機(jī)其使用從風(fēng)能中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能(更具體而言，從風(fēng)的動(dòng)能中轉(zhuǎn)化而來(lái)的機(jī)械能)，以 用于除產(chǎn)生電功率之外的預(yù)定目的，例如但不限于泵送流體和/或研磨物質(zhì)。圖1是示例性風(fēng)力渦輪機(jī)10的透視圖。圖2是風(fēng)力渦輪機(jī)10的一部分的局部 剖面透視圖。本文描述和說(shuō)明的風(fēng)力渦輪機(jī)10是用于從風(fēng)能中產(chǎn)生電功率的風(fēng)力發(fā)電 機(jī)。但是，在一些實(shí)施例中，除了風(fēng)力發(fā)電機(jī)之外或者作為其備選方案，風(fēng)力渦輪機(jī)10 可為任何類(lèi)型的風(fēng)力渦輪機(jī)，例如但不限于風(fēng)車(chē)(未顯示)。另外，本文描述和說(shuō)明的風(fēng) 力渦輪機(jī)10包括水平軸構(gòu)造。但是，在一些實(shí)施例中，除了水平軸構(gòu)造之外或者作為其 備選方案，風(fēng)力渦輪機(jī)10可包括豎直軸構(gòu)造(未顯示)。風(fēng)力渦輪機(jī)10可聯(lián)接到電氣 負(fù)載(未顯示)(例如但不限于電網(wǎng)(未顯示))上，以從中接收電功率來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī) 10和/或其相關(guān)聯(lián)的構(gòu)件的操作，以及/或者將風(fēng)力渦輪機(jī)10產(chǎn)生的電功率供應(yīng)到電氣 負(fù)載。雖然圖1-3中顯示了僅一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)10，但是在一些實(shí)施例中，多個(gè)風(fēng)力渦輪 機(jī)10可組合在一起，有時(shí)稱(chēng)為“風(fēng)場(chǎng)”。風(fēng)力渦輪機(jī)10包括主體12 (有時(shí)稱(chēng)為“機(jī)艙”)，以及聯(lián)接到主體12上以繞著 旋轉(zhuǎn)軸線20相對(duì)于主體12旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(大體由14指示)。在該示例性實(shí)施例中，機(jī)艙 12安裝在塔架16上。但是，在一些實(shí)施例中，除了安裝在塔架上的機(jī)艙12之外或者作 為其備選方案，風(fēng)力渦輪機(jī)10包括鄰近地面和/或水面的機(jī)艙12。塔架16的高度可為 使得風(fēng)力渦輪機(jī)10能夠如本文描述的那樣起作用的任何適當(dāng)?shù)母叨?。轉(zhuǎn)子14包括輪轂 22，以及用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)能的、從輪轂22沿徑向向外延伸的多個(gè)葉片24(有時(shí)稱(chēng) 為“翼型件”)。雖然轉(zhuǎn)子14在本文中描述和說(shuō)明成具有三個(gè)葉片24，但是轉(zhuǎn)子14可 具有任何數(shù)量的葉片24。葉片24各自可具有允許風(fēng)力渦輪機(jī)10如本文描述的那樣起作 用的任何長(zhǎng)度。例如，在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片24約半米長(zhǎng)，而在一些實(shí) 施例中，一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片24約50米長(zhǎng)。葉片24長(zhǎng)度的其它實(shí)例包括十米或更短， 約二十米、約三十七米，以及約四十米。另外的其它實(shí)例包括介于約五十米和約一百米 長(zhǎng)之間的轉(zhuǎn)子葉片。不管在圖1中如何示出了轉(zhuǎn)子葉片24，轉(zhuǎn)子14均可具有任何形狀的葉片24，并 且可具有任何類(lèi)型和/或任何構(gòu)造的葉片24，不管是否在本文中描述和/或說(shuō)明了這種 形狀、類(lèi)型和/或構(gòu)造。轉(zhuǎn)子葉片24的另一種類(lèi)型、形狀和/或構(gòu)造的一個(gè)實(shí)例是具有 容納在管道(未顯示)內(nèi)的渦輪機(jī)(未顯示)的管道式轉(zhuǎn)子(未顯示)。轉(zhuǎn)子葉片24的 另一種類(lèi)型、形狀和/或構(gòu)造的另一個(gè)實(shí)例是darrieus風(fēng)力渦輪機(jī)，有時(shí)稱(chēng)為“打蛋器” 式渦輪機(jī)。轉(zhuǎn)子葉片24的另一種類(lèi)型、形狀和/或構(gòu)造的又一個(gè)實(shí)例是savonious風(fēng)力 渦輪機(jī)。轉(zhuǎn)子葉片24的另一種類(lèi)型、形狀和/或構(gòu)造的再一個(gè)實(shí)例是用于泵送水的傳統(tǒng)風(fēng)車(chē)，例如但不限于具有木制擋板和/或織物篷的四葉片轉(zhuǎn)子。另外，在一些實(shí)施例 中，風(fēng)力渦輪機(jī)10可為其中轉(zhuǎn)子14大體面向上風(fēng)向以利用風(fēng)能的風(fēng)力渦輪機(jī)，以及/或 者可為其中轉(zhuǎn)子14大體面向下風(fēng)向以利用能量的風(fēng)力渦輪機(jī)。當(dāng)然，在實(shí)施例的任何一 個(gè)中，轉(zhuǎn)子14可不正好面向上風(fēng)向和/或面向下風(fēng)向，但是轉(zhuǎn)子14可相對(duì)于風(fēng)向大體面 向任何角度(該角度可為可變的)，以從中利用能量?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，風(fēng)力渦輪機(jī)10包括聯(lián)接到轉(zhuǎn)子14上以從由轉(zhuǎn)子14產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能 中產(chǎn)生電功率的發(fā)電機(jī)26。發(fā)電機(jī)26可為任何適當(dāng)類(lèi)型的發(fā)電機(jī)，例如但不限于繞線轉(zhuǎn) 子感應(yīng)發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)26包括定子(未顯示)和轉(zhuǎn)子(未顯示)。轉(zhuǎn)子14包括聯(lián)接到 轉(zhuǎn)子輪轂22上以隨其旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子軸28。發(fā)電機(jī)26聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸28上，從而使得轉(zhuǎn)子軸 28的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，并且因此驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)26的操作。在該示例性實(shí)施例 中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子具有聯(lián)接到其上且聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸28上的發(fā)電機(jī)軸30，從而使得轉(zhuǎn)子軸28 的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。在其它實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子直接聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸28上， 有時(shí)稱(chēng)為“直驅(qū)式風(fēng)力渦輪機(jī)”。在該示例性實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)軸30通過(guò)齒輪箱32聯(lián) 接到轉(zhuǎn)子軸28上，但是在其它實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)軸30直接聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸28上。轉(zhuǎn)子14的扭矩驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，從而從轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生可變頻率的AC電 功率。發(fā)電機(jī)26具有對(duì)抗轉(zhuǎn)子14的扭矩的、在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間的空氣間隙扭矩。 變頻器34聯(lián)接到發(fā)電機(jī)26上，以將可變頻率的AC轉(zhuǎn)換成固定頻率的AC，以輸送到聯(lián) 接到發(fā)電機(jī)26上的電氣負(fù)載(未顯示)，例如但不限于電網(wǎng)(未顯示)。變頻器34可位 于風(fēng)力渦輪機(jī)10內(nèi)或遠(yuǎn)離風(fēng)力渦輪機(jī)10的任何地方。例如，變頻器34可位于塔架16 的基部(未顯示)內(nèi)。在一些實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10可包括轉(zhuǎn)子限速器，例如但不限于盤(pán)式制動(dòng)器 36。盤(pán)式制動(dòng)器36對(duì)轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)制動(dòng)，以(例如)減慢轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)、克服滿風(fēng)力 扭矩對(duì)轉(zhuǎn)子14制動(dòng)，以及/或者減少?gòu)陌l(fā)電機(jī)26中產(chǎn)生的電功率。此外，在一些實(shí)施 例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10可包括用于使機(jī)艙12繞著旋轉(zhuǎn)軸線39旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)38，以用于 改變轉(zhuǎn)子14的偏轉(zhuǎn)，更具體而言改變轉(zhuǎn)子14所面向的方向，以(例如)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子14所 面向的方向和風(fēng)向之間的角度。圖3是風(fēng)力渦輪機(jī)10的一個(gè)示例性實(shí)施例的簡(jiǎn)圖。在該示例性實(shí)施例中，風(fēng)力 渦輪機(jī)10包括聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機(jī)10的一些或全部構(gòu)件上的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)控制器40，以 大體控制風(fēng)力渦輪機(jī)10的操作和/或控制風(fēng)力渦輪機(jī)10的一些構(gòu)件或全部構(gòu)件的操作， 不管本文中是否描述和/或說(shuō)明了這種構(gòu)件。例如，在該示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器 40聯(lián)接到轉(zhuǎn)子控制器46上，以大體控制轉(zhuǎn)子14。在該示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器40 安裝在機(jī)艙12(在圖2中顯示)內(nèi)。但是，另外或備選地，一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)控制器40可 遠(yuǎn)離風(fēng)力渦輪機(jī)10的機(jī)艙12和/或其它構(gòu)件。系統(tǒng)控制器40可用于(但不限于)進(jìn) 行整體的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和控制，包括例如槳距和速度調(diào)節(jié)、高速軸和偏轉(zhuǎn)制動(dòng)器應(yīng)用、偏轉(zhuǎn) 和泵送馬達(dá)應(yīng)用和/或故障監(jiān)測(cè)?？稍谝恍?shí)施例中使用備選的分布式或集中式控制構(gòu)造。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10包括多個(gè)傳感器，例如傳感器48、50、 52、54、56和58。傳感器48、50、52、54、56和58測(cè)量各種各樣的參數(shù)，包括但不限 于操作條件和大氣條件。傳感器48、50、52、54、56和58中的各個(gè)可為單獨(dú)的傳感器或多個(gè)傳感器。傳感器48、50、52、54、56和58可為具有在風(fēng)力渦輪機(jī)10內(nèi)或遠(yuǎn)處的、 允許風(fēng)力渦輪機(jī)10如本文描述的那樣起作用的任何適當(dāng)?shù)奈恢玫娜魏芜m當(dāng)?shù)膫鞲衅?。?一些實(shí)施例中，傳感器48、50、52、54、56和58聯(lián)接到系統(tǒng)控制器40上，以將測(cè)量值 傳送到系統(tǒng)控制器40，以對(duì)該測(cè)量值進(jìn)行處理。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器40包括用以傳輸信息的總線62或其它通訊裝置。 一個(gè)或多個(gè)處理器64聯(lián)接到總線62上以處理信息，包括來(lái)自傳感器48、50、52、54、56 和58和/或其它傳感器(一個(gè)或多個(gè))的信息。系統(tǒng)控制器40還可包括一個(gè)或多個(gè)隨 機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 66和/或其它儲(chǔ)存裝置68 ( 一個(gè)或多個(gè))。RAM66 ( 一個(gè)或多個(gè)) 和儲(chǔ)存裝置68 ( —個(gè)或多個(gè))聯(lián)接到總線62上，以儲(chǔ)存和傳送待由處理器64 ( —個(gè)或多 個(gè))執(zhí)行的信息和指令。RAM66(—個(gè)或多個(gè))(和/或還有儲(chǔ)存裝置68 (—個(gè)或多個(gè))， 如果包括的話)還可用來(lái)在處理器64 (—個(gè)或多個(gè))執(zhí)行指令期間儲(chǔ)存臨時(shí)變量或其它中 間信息。系統(tǒng)控制器40還可包括聯(lián)接到總線62上的一個(gè)或多個(gè)只讀存儲(chǔ)器(ROM) 70 和/或其它靜態(tài)儲(chǔ)存裝置，以儲(chǔ)存靜態(tài)(即不變的)信息和指令以及將它們提供給處理器 64(—個(gè)或多個(gè))。系統(tǒng)控制器40還可包括或者可聯(lián)接到輸入/輸出裝置72 ( 一個(gè)或多個(gè))上。輸 入/輸出裝置72(—個(gè)或多個(gè))可包括本領(lǐng)域已知的任何裝置，以對(duì)系統(tǒng)控制器40提供輸 入數(shù)據(jù)，以及/或者提供輸出，例如但不限于偏轉(zhuǎn)控制輸出和/或槳距控制輸出?？赏ㄟ^(guò) 遠(yuǎn)程連接(其為對(duì)一個(gè)或多個(gè)可以以電子的方式訪問(wèn)的介質(zhì)提供訪問(wèn)的有線或無(wú)線連接 等)將指令從儲(chǔ)存裝置68 (例如但不限于磁盤(pán)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)集成電路、CD-ROM 和/或DVD)提供給存儲(chǔ)器66。在一些實(shí)施例中，可代替軟件指令或者與軟件指令結(jié)合 起來(lái)使用硬連線電路。因此，指令序列的執(zhí)行不限于硬件電路和軟件指令的任何特定的 組合，不管在本文中是否描述和/或說(shuō)明過(guò)。系統(tǒng)控制器40還可包括允許系統(tǒng)控制器40 與傳感器48、50、52、54、56和58和/或其它傳感器(一個(gè)或多個(gè))通訊的傳感器接 口 74。傳感器接口 74可包括一個(gè)或多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成可由處理器 64 (—個(gè)或多個(gè))使用的數(shù)字信號(hào)。風(fēng)力渦輪機(jī)10大體構(gòu)造成以便在額定功率設(shè)定點(diǎn)處操作。額定功率設(shè)定點(diǎn)是預(yù) 定的輸出功率，風(fēng)力渦輪機(jī)10可在該預(yù)定的輸出功率處以預(yù)定為可接受的關(guān)于渦輪機(jī)構(gòu) 件的疲勞水平來(lái)操作。典型地，額定功率設(shè)定點(diǎn)是靜態(tài)的。此外，監(jiān)測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)10的 某些操作條件，并且將這些操作條件與儲(chǔ)存的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限(即斷開(kāi)極限)比較。典 型地，監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限是靜態(tài)的預(yù)設(shè)極限。典型地，如果測(cè)得的操作條件違背儲(chǔ)存的監(jiān) 測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限(例如達(dá)到或超過(guò)儲(chǔ)存的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限)，風(fēng)力渦輪機(jī)10就停機(jī)。監(jiān)測(cè) 設(shè)定點(diǎn)極限的實(shí)例包括但不限于發(fā)電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)速度監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限、發(fā)電機(jī)軸扭矩監(jiān)測(cè) 設(shè)定點(diǎn)極限、葉片槳距不對(duì)稱(chēng)性監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限、電功率輸出監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限、風(fēng)力渦 輪機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，以及風(fēng)力渦輪機(jī)構(gòu)件溫度監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。更具體而言，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，傳感器48、50、52、54和56測(cè)量風(fēng)力 渦輪機(jī)10的操作條件。傳感器48可包括多個(gè)傳感器，各個(gè)傳感器聯(lián)接到對(duì)應(yīng)的葉片24 上，以測(cè)量各個(gè)葉片24的槳距，或者更具體而言測(cè)量各個(gè)葉片24相對(duì)于風(fēng)向和/或相對(duì) 于轉(zhuǎn)子輪轂22的角度。一個(gè)葉片24的測(cè)得的槳距與另一個(gè)葉片24的測(cè)得的槳距比較， 以確定槳距不對(duì)稱(chēng)性。典型地，如果確定槳距不對(duì)稱(chēng)性大于靜態(tài)的預(yù)設(shè)葉片槳距不對(duì)稱(chēng)性監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，風(fēng)力渦輪機(jī)10就停機(jī)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)傳感器50聯(lián)接到發(fā)電機(jī)軸30上，以測(cè)量發(fā) 電機(jī)軸30上的旋轉(zhuǎn)速度和/或扭矩。此外，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)傳感器 52聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸28上，以測(cè)量轉(zhuǎn)子軸28的旋轉(zhuǎn)速度和/或轉(zhuǎn)子軸28上的扭矩。典型 地，如果轉(zhuǎn)子軸28和/或發(fā)電機(jī)軸30的測(cè)得的旋轉(zhuǎn)速度大于靜態(tài)的預(yù)設(shè)軸旋轉(zhuǎn)速度監(jiān)測(cè) 設(shè)定點(diǎn)極限，風(fēng)力渦輪機(jī)10就停機(jī)。軸旋轉(zhuǎn)速度監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限在本文中也可稱(chēng)為超速 監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。此外，在該示例性實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)傳感器54聯(lián)接到發(fā)電機(jī)26上，以測(cè)量 發(fā)電機(jī)26的電功率輸出。典型地，如果發(fā)電機(jī)26的測(cè)得的電功率輸出達(dá)到或超過(guò)靜態(tài) 的預(yù)設(shè)電功率輸出監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，風(fēng)力渦輪機(jī)10就停機(jī)。在該示例性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10還包括通過(guò)傳感器接口 74聯(lián)接到系統(tǒng)控制 器40上的傳感器56。在該示例性實(shí)施例中，傳感器56在風(fēng)力渦輪機(jī)10的操作期間測(cè) 量風(fēng)力渦輪機(jī)10內(nèi)的構(gòu)件或材料的溫度和振動(dòng)水平。典型地，如果測(cè)得的操作溫度或操 作振動(dòng)水平超過(guò)靜態(tài)的預(yù)設(shè)溫度或振動(dòng)水平監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，風(fēng)力渦輪機(jī)10就停機(jī)。例 如，如果測(cè)得的齒輪箱油溫超過(guò)預(yù)設(shè)的操作溫度監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，風(fēng)力渦輪機(jī)10就可停 機(jī)。在該示例性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10還包括通過(guò)傳感器接口 74聯(lián)接到系統(tǒng)控 制器40上的大氣條件傳感器58。大氣條件傳感器58可包括配置成以便測(cè)量風(fēng)力渦輪機(jī) 10周?chē)沫h(huán)境的狀況(例如但不限于周?chē)諝鉁囟?、周?chē)諝鈮毫Α⒅車(chē)諝饷芏?、風(fēng) 速、風(fēng)切變和空氣紊流強(qiáng)度)的一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的傳感器。將傳感器58測(cè)得的大氣條件 提供給系統(tǒng)控制器40，且該大氣條件可由系統(tǒng)控制器40單獨(dú)使用，或者與儲(chǔ)存在例如儲(chǔ) 存裝置68中的環(huán)境條件數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)使用。在該示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器40至少部 分地基于測(cè)得的大氣條件和/或儲(chǔ)存的環(huán)境條件數(shù)據(jù)來(lái)確定至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。風(fēng)對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)10所具有的影響取決于風(fēng)力渦輪機(jī)10定位于其中的環(huán)境的大氣 條件。例如，相對(duì)低的空氣壓力的時(shí)間段典型地對(duì)應(yīng)于具有高風(fēng)速的時(shí)間段。而且，空 氣壓力對(duì)應(yīng)于空氣密度，因此，相對(duì)低的空氣壓力時(shí)間段對(duì)應(yīng)于相對(duì)低的空氣密度?？?氣密度影響風(fēng)力渦輪機(jī)10的負(fù)載范圍。更高的空氣密度產(chǎn)生更高的風(fēng)力渦輪機(jī)負(fù)載。例 如，更稠密的空氣在相同的風(fēng)速下與較不稠密的空氣相比對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片24賦予更大 的力。此外，由于賦予葉片24的更大的力，驟風(fēng)在相對(duì)高的空氣密度的時(shí)段期間對(duì)風(fēng)力 渦輪機(jī)10具有更大的影響。在該示例性實(shí)施例中，當(dāng)與應(yīng)用靜態(tài)的預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限相比時(shí)，應(yīng)用可 變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限有利于減少風(fēng)力渦輪機(jī)10的不必要的停機(jī)。在該示例性實(shí)施例中， 可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限至少部分地基于測(cè)得的大氣條件和/或測(cè)得的操作條件。如上所 述，在至少一些實(shí)施例中，測(cè)得的操作條件可包括但不限于風(fēng)力渦輪機(jī)10內(nèi)的構(gòu)件或材 料的溫度和/或振動(dòng)水平。而且，在至少一些實(shí)施例中，測(cè)得的大氣條件可包括但不限 于周?chē)諝鉁囟?、周?chē)諝鈮毫Α⒅車(chē)諝饷芏?、風(fēng)速、風(fēng)切變和空氣紊流強(qiáng)度。例如，在相對(duì)低的風(fēng)切變的時(shí)間段期間，可確定應(yīng)用經(jīng)修改的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限 不會(huì)使風(fēng)力渦輪機(jī)10上的應(yīng)力增大到超過(guò)在靜態(tài)的預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限處、在正常風(fēng) 切變條件期間存在于風(fēng)力渦輪機(jī)10上的應(yīng)力水平。更具體而言，在相對(duì)低的風(fēng)切變的時(shí)間段期間，可確定應(yīng)用比靜態(tài)的預(yù)設(shè)偏轉(zhuǎn)誤差監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限更高的偏轉(zhuǎn)誤差監(jiān)測(cè)設(shè)定 點(diǎn)極限不會(huì)使風(fēng)力渦輪機(jī)10上的應(yīng)力增大到超過(guò)在靜態(tài)的預(yù)設(shè)偏轉(zhuǎn)誤差監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限 處、在正常的風(fēng)切變條件期間存在于風(fēng)力渦輪機(jī)10上的應(yīng)力水平。在該示例性實(shí)施例中，大氣條件傳感器58還測(cè)量空氣紊流強(qiáng)度，以及為系統(tǒng)控 制器40提供紊流強(qiáng)度數(shù)據(jù)。然后系統(tǒng)控制器40可至少部分地基于空氣紊流強(qiáng)度來(lái)確定可 變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。在一個(gè)備選實(shí)施例中，紊流強(qiáng)度值儲(chǔ)存在儲(chǔ)存裝置68中。例如， 紊流強(qiáng)度值是基于在風(fēng)力渦輪機(jī)10所定位的位置處執(zhí)行的風(fēng)紊流估計(jì)而確定的。在一段 時(shí)間里執(zhí)行風(fēng)紊流估計(jì)，以確定定位在特定位置處的風(fēng)力渦輪機(jī)的靜態(tài)紊流強(qiáng)度值。雖 然紊流強(qiáng)度值是靜態(tài)值，但是可使用來(lái)自大氣條件傳感器58的數(shù)據(jù)來(lái)周期性地重新確定 紊流強(qiáng)度值，而且該紊流強(qiáng)度值也可儲(chǔ)存在例如儲(chǔ)存裝置68中。在至少一些實(shí)施例中，可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限至少部分地基于周?chē)諝鉁囟取?在一個(gè)實(shí)施例中，大氣條件傳感器58測(cè)量空氣溫度，而系統(tǒng)控制器40至少部分地基于測(cè) 得的空氣溫度來(lái)確定至少一個(gè)可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。在至少一些實(shí)施例中，可變的監(jiān) 測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限至少部分地基于周?chē)諝饷芏?。大氣條件傳感器58可直接測(cè)量風(fēng)力渦輪機(jī) 10定位于其中的環(huán)境的空氣密度。備選地，可使用測(cè)得的數(shù)據(jù)和儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)的組合來(lái)確 定空氣密度。例如，已知空氣溫度與空氣密度相反地相關(guān)。在給定高度處，空氣在更低 的溫度處將具有比空氣在更高的溫度處將具有的(空氣密度)更大的空氣密度。相反， 在給定的高度處，空氣在更高的溫度處將具有比空氣在更低的溫度處將具有的(空氣密 度)更低的空氣密度。在備選的示例性實(shí)施例中，大氣條件傳感器58可測(cè)量周?chē)諝鉁?度(例如干球溫度)，該周?chē)諝鉁囟鹊湫偷貙㈦S著時(shí)間而改變。風(fēng)力渦輪機(jī)10典型地 安裝在固定的高度處，該固定的高度可儲(chǔ)存在儲(chǔ)存裝置68中。除了塔架16 (在圖1中顯 示)的長(zhǎng)度之外，風(fēng)力渦輪機(jī)10安裝所處的高度包括風(fēng)力渦輪機(jī)10安裝在其上的地面的 高。高度也可稱(chēng)為“輪轂高”，其為旋轉(zhuǎn)軸線20 (在圖1中顯示)的高度?？諝饷芏瓤?由系統(tǒng)控制器40使用測(cè)得的空氣溫度和儲(chǔ)存的高度來(lái)計(jì)算。此外，在至少一些實(shí)施例中，還可至少部分地基于測(cè)得的大氣條件來(lái)確定可變 的額定功率設(shè)定點(diǎn)。例如，系統(tǒng)控制器40可至少部分地基于來(lái)自大氣條件傳感器58的 數(shù)據(jù)來(lái)確定可變的額定功率設(shè)定點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，可至少部分地基于測(cè)得的空氣壓 力水平來(lái)確定額定功率設(shè)定點(diǎn)。測(cè)得的空氣壓力水平可與儲(chǔ)存的空氣壓力水平和對(duì)應(yīng)的 額定功率設(shè)定點(diǎn)相比較。備選地，系統(tǒng)控制器40可基于測(cè)得的大氣條件來(lái)修改預(yù)設(shè)的額 定功率設(shè)定點(diǎn)。例如，在風(fēng)力渦輪機(jī)10的制造期間，可針對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)10來(lái)確定預(yù)設(shè) 的額定功率設(shè)定點(diǎn)，并且可將該設(shè)定點(diǎn)編程到系統(tǒng)控制器40中。備選地，在風(fēng)力渦輪機(jī) 10的測(cè)試期間，可針對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)10來(lái)確定預(yù)設(shè)的額定功率設(shè)定點(diǎn)，并且可將該設(shè)定點(diǎn) 編程到系統(tǒng)控制器40中。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10包括可變的葉片變槳系統(tǒng)76，以控制包 括但不限于改變轉(zhuǎn)子葉片24(在圖1-3中顯示)相對(duì)于風(fēng)向的槳距角。變槳系統(tǒng)76可 聯(lián)接到系統(tǒng)控制器40(在圖2中顯示)上，以由系統(tǒng)控制器40進(jìn)行控制。變槳系統(tǒng)76 聯(lián)接到輪轂22和葉片24上，以通過(guò)使葉片24相對(duì)于輪轂22旋轉(zhuǎn)來(lái)改變?nèi)~片24的槳距 角。變槳促動(dòng)器可包括任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)、構(gòu)造、布置、機(jī)構(gòu)和/或構(gòu)件，不管是否在本 文中描述和/或說(shuō)明過(guò)，例如但不限于電馬達(dá)、液壓缸、彈簧和/或伺服機(jī)構(gòu)。另外，變槳促動(dòng)器可由任何適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，不管是否在本文中描述和/或說(shuō)明過(guò)，例如但不 限于液壓流體、電功率、電化學(xué)動(dòng)力和/或機(jī)械動(dòng)力，例如但不限于彈簧力。圖4是用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)(例如風(fēng)力渦輪機(jī)10(在圖1中顯示))的操作的示例 性方法102的流程圖100。方法102包括測(cè)量110與風(fēng)力渦輪機(jī)10周?chē)沫h(huán)境相關(guān)聯(lián)的 大氣條件。如上所述，大氣條件可包括周?chē)諝鉁囟?、周?chē)諝鈮毫?、周?chē)諝饷芏取?風(fēng)速和/或風(fēng)紊流強(qiáng)度。該方法還包括將測(cè)得的大氣條件提供112給處理器，例如系統(tǒng) 控制器40的處理器64(在圖3中顯示)。該方法還包括至少部分地基于測(cè)量110到的大 氣條件來(lái)確定114至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。在一些示例性實(shí)施例中，確定114監(jiān)測(cè)設(shè) 定點(diǎn)極限包括將測(cè)量110到的大氣條件與儲(chǔ)存的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限/潛在大氣條件組合相比 較。在一些實(shí)施例中，可基于測(cè)得的大氣條件來(lái)確定114超速設(shè)定點(diǎn)極限、葉片槳 距不對(duì)稱(chēng)性設(shè)定點(diǎn)極限、操作溫度設(shè)定點(diǎn)極限和/或操作振動(dòng)水平設(shè)定點(diǎn)極限。例如， 處理器64可接收測(cè)得的空氣密度，以及基于測(cè)得的空氣密度來(lái)確定超速設(shè)定點(diǎn)極限。備 選地，如上所述，處理器64可結(jié)合儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)使用任何測(cè)得的大氣條件來(lái)確定超速設(shè)定 點(diǎn)極限。更具體而言，處理器64可使用測(cè)量110出的空氣溫度以及儲(chǔ)存的氣壓和儲(chǔ)存的 紊流強(qiáng)度值中的至少一個(gè)來(lái)確定空氣密度。如上所述，風(fēng)力渦輪機(jī)10周?chē)目諝獾臍鈮?對(duì)應(yīng)于風(fēng)力渦輪機(jī)10定位所處的高度。如同樣在以上描述的那樣，紊流強(qiáng)度值是在風(fēng)紊 流估計(jì)之后確定的固定值。因此，可基于固定的氣壓和紊流強(qiáng)度值以及測(cè)量110到的空 氣溫度來(lái)確定空氣密度。由于在相同的風(fēng)速處更稠密的空氣與較不稠密的空氣相比對(duì)風(fēng) 力渦輪機(jī)葉片賦予更大的力，所以當(dāng)溫度是有益的時(shí)，可應(yīng)用更高的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。在一些實(shí)例性實(shí)施例中，至少部分地基于測(cè)量110到的大氣條件來(lái)確定114監(jiān)測(cè) 設(shè)定點(diǎn)極限還包括基于測(cè)量110到的大氣條件來(lái)修改預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。例如，在 風(fēng)力渦輪機(jī)10的制造期間，可針對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)10確定預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，并且將其 編程到系統(tǒng)控制器40中。備選地，在風(fēng)力渦輪機(jī)10的測(cè)試期間，可針對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)10 確定預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，并且將其編程到系統(tǒng)控制器40中。如上所述，監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn) 極限是當(dāng)被違背時(shí)表示風(fēng)力渦輪機(jī)10應(yīng)當(dāng)停機(jī)的斷開(kāi)極限。在該示例性實(shí)施例中，大氣 條件傳感器58 (在圖3中顯示)有利于至少部分地基于測(cè)量110到的大氣條件來(lái)修改預(yù)設(shè) 的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。在該示例性實(shí)施例中，修改預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限包括當(dāng)測(cè)量110到的大氣條 件超過(guò)預(yù)定水平時(shí)，使預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限增大預(yù)定量。如上所述，相對(duì)而言，當(dāng)在 給定的高度處溫度高時(shí)，空氣密度低。因此，風(fēng)將賦予到轉(zhuǎn)子葉片(例如轉(zhuǎn)子葉片24(在 圖1中顯示))上的力也低于空氣溫度更低時(shí)(賦予的力)。而且，當(dāng)空氣溫度高且對(duì)應(yīng) 的空氣密度低時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)10將受強(qiáng)驟風(fēng)的較小影響，因?yàn)槟切?qiáng)驟風(fēng)不會(huì)對(duì)風(fēng)力轉(zhuǎn) 子葉片24 (在圖1中顯示)賦予像同等水平的驟風(fēng)在更低的空氣溫度條件下將對(duì)風(fēng)力轉(zhuǎn)子 葉片24賦予的(力)那么大的力。對(duì)系統(tǒng)控制器40提供112測(cè)得的大氣條件以及至少 部分地基于該測(cè)量110到的(即測(cè)得的)大氣條件來(lái)確定114監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，有利于在 空氣密度條件是有益的時(shí)增大監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，并且因此在不引起損害風(fēng)力渦輪機(jī)10的 風(fēng)險(xiǎn)或不對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)10操作增加疲勞的情況下，潛在地防止風(fēng)力渦輪機(jī)10的不必要的 停機(jī)。
方法102還包括將至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限應(yīng)用120于風(fēng)力渦輪機(jī)操作。應(yīng)用 120可包括在違背了監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限時(shí)使風(fēng)力渦輪機(jī)10停機(jī)。在該示例性實(shí)施例中，監(jiān) 測(cè)與風(fēng)力渦輪機(jī)10的操作相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)操作條件。例如，可測(cè)量軸(例如在圖2 中顯示的軸30)的旋轉(zhuǎn)速度、振動(dòng)水平、風(fēng)力渦輪機(jī)10的水平平面和豎直平面上的風(fēng)變 化、構(gòu)件的操作溫度、葉片角度和/或偏轉(zhuǎn)誤差。如果測(cè)得的操作條件達(dá)到或超過(guò)監(jiān)測(cè) 設(shè)定點(diǎn)極限，風(fēng)力渦輪機(jī)10就停機(jī)。例如，應(yīng)用120可包括確定用于風(fēng)力渦輪機(jī)10的可 調(diào)構(gòu)件的操作指令，該操作指令有利于風(fēng)力渦輪機(jī)10的停機(jī)。更具體而言，確定用于風(fēng) 力渦輪機(jī)10的可調(diào)構(gòu)件的操作指令可包括但不限于包括確定用于轉(zhuǎn)子限速系統(tǒng)(例如 但不限于盤(pán)式制動(dòng)器36(在圖2中顯示))的操作指令，以及用于轉(zhuǎn)子葉片變槳系統(tǒng)(例 如轉(zhuǎn)子葉片變槳系統(tǒng)76(在圖2中顯示))的操作指令。因此，應(yīng)用120可包括控制盤(pán)式 制動(dòng)器36 (在圖2中顯示)，以及控制轉(zhuǎn)子葉片變槳系統(tǒng)76 (在圖2中顯示)。圖5是用于組裝構(gòu)造成以便以至少一個(gè)可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限操作的風(fēng)力渦輪 機(jī)(例如風(fēng)力渦輪機(jī)10 (在圖1中顯示))的示例性方法142的流程圖140。方法142包 括將大氣條件傳感器定位150在風(fēng)力渦輪機(jī)的主體外部的位置處。例如，大氣條件傳感 器58 (在圖3中顯示)可定位在風(fēng)力渦輪機(jī)10 (在圖1中顯示)的主體12 (在圖1中顯 示)的外部。大氣條件傳感器58還可定位150在主體12或塔架16 (在圖1中顯示)的 外表面上，定位成遠(yuǎn)離風(fēng)力渦輪機(jī)10，或者定位在允許確定風(fēng)力渦輪機(jī)10安裝在其中的 環(huán)境的大氣條件的任何其它位置處。在該示例性實(shí)施例中，方法142還包括將大氣條件 傳感器58聯(lián)接152到處理器(例如處理器64(在圖3中顯示))上。在該示例性實(shí)施例中，方法142還包括將處理器64配置154成以便至少部分地 基于由大氣條件傳感器測(cè)得的大氣條件來(lái)確定至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。在一些實(shí)施例 中，處理器64配置154成以便以預(yù)定的時(shí)間間隔周期性地確定監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。例如， 處理器64可配置154成以便每隔一分鐘確定一次風(fēng)力渦輪機(jī)10的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。在 另一個(gè)實(shí)例中，處理器64可配置154成以便每隔五分鐘確定一次風(fēng)力渦輪機(jī)10的監(jiān)測(cè)設(shè) 定點(diǎn)極限。在又一實(shí)例中，處理器64可配置154成以便至少部分地基于測(cè)得的大氣條件 來(lái)持續(xù)地確定風(fēng)力渦輪機(jī)10的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。如上所述，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，處理器64包括在系統(tǒng)控制器40 (在圖3中 顯示)內(nèi)。在一些實(shí)例性實(shí)施例中，處理器64配置成以便將測(cè)得的大氣條件與儲(chǔ)存的大 氣條件相比較，以確定對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。而且，在一些實(shí)施例中，處理器64進(jìn)一 步配置成以便將預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限修改通過(guò)將測(cè)得的大氣條件與儲(chǔ)存的大氣條件和 對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限相比較而確定的量。方法142有利于組裝風(fēng)力渦輪機(jī)10，以包括 大氣條件傳感器58，大氣條件傳感器58有利于以可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限來(lái)操作風(fēng)力渦輪 機(jī)10。雖然描述成用于組裝風(fēng)力渦輪機(jī)10的方法，但是圖5示出的方法142還有利于將 目前工作的風(fēng)力渦輪機(jī)改型成具有大氣條件傳感器58，以及至少部分地基于測(cè)得的大氣 條件來(lái)計(jì)算可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限的能力。圖6是用于有利于操作具有至少一個(gè)可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限的風(fēng)力渦輪機(jī)(例 如風(fēng)力渦輪機(jī)10 (在圖1中顯示))的示例性方法172的流程圖170。在該示例性實(shí)施例 中，方法172包括將大氣條件傳感器(例如大氣條件傳感器58 (在圖3中顯示))配置180 成以便為風(fēng)力渦輪機(jī)10提供至少一個(gè)大氣條件測(cè)量值。更具體而言，大氣條件傳感器58配置180成以便為風(fēng)力渦輪機(jī)10的系統(tǒng)控制器(例如系統(tǒng)控制器40 (在圖3中顯示))提 供大氣條件測(cè)量值。方法172還包括將系統(tǒng)控制器40配置成以便接收188大氣條件測(cè)量 值，以至少部分地基于測(cè)得的大氣條件來(lái)確定190至少一個(gè)可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，以 及將該至少一個(gè)可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限應(yīng)用192于風(fēng)力渦輪機(jī)10的操作。在一些實(shí)施例 中，應(yīng)用192至少一個(gè)可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限包括確定194用于風(fēng)力渦輪機(jī)10的可調(diào)構(gòu) 件的操作指令，以及對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)10的可調(diào)構(gòu)件提供196該操作指令。將系統(tǒng)控制器40配置成以便至少部分地基于測(cè)得的大氣條件來(lái)確定190監(jiān)測(cè) 設(shè)定點(diǎn)極限可包括將預(yù)定的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限和對(duì)應(yīng)的潛在大氣條件儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器(例如 R()M70(在圖3中顯示))中。將系統(tǒng)控制器40配置成以便確定190監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限還 可包括將測(cè)得的大氣條件與儲(chǔ)存的潛在大氣條件和對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限相比較。在一 些實(shí)例性實(shí)施例中，將系統(tǒng)控制器40配置成以便至少部分地基于測(cè)得的大氣條件來(lái)確定 190監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限還包括基于測(cè)得的大氣條件來(lái)修改預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。例如， 在風(fēng)力渦輪機(jī)10的制造期間，可針對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)10確定監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，并且將其編程 到系統(tǒng)控制器40中。備選地，在風(fēng)力渦輪機(jī)10的測(cè)試期間，可針對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)10確定 監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，并且將其編程到系統(tǒng)控制器40中。如上所述，監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限是當(dāng)被 違背時(shí)表示風(fēng)力渦輪機(jī)10應(yīng)當(dāng)停機(jī)的斷開(kāi)極限。在該示例性實(shí)施例中，大氣條件傳感器 58 (在圖3中顯示)有利于至少部分地基于接收188到的大氣條件測(cè)量值來(lái)修改預(yù)設(shè)的監(jiān) 測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。如以上關(guān)于圖4中示出的方法102所描述的那樣，修改預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限包 括在測(cè)得的大氣條件高于預(yù)定水平時(shí)，使預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限增大預(yù)定量。將系統(tǒng)控 制器40配置成以便至少部分地基于測(cè)得的空氣溫度來(lái)確定190監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限以及確定 194用于風(fēng)力渦輪機(jī)的可調(diào)構(gòu)件的操作指令以應(yīng)用監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，有利于在不引起損害 風(fēng)力渦輪機(jī)10的風(fēng)險(xiǎn)或不對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)10操作增加疲勞的情況下防止不必要的風(fēng)力渦輪 機(jī)停機(jī)。圖7是由風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)控制器(例如風(fēng)力渦輪機(jī)10 (在圖2中顯示)的系統(tǒng)控 制器40 (在圖2中顯示))執(zhí)行的示例性過(guò)程的流程圖250。流程圖250示出了包含在計(jì) 算機(jī)可讀介質(zhì)上、用于確定風(fēng)力渦輪機(jī)10的至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限的示例性計(jì)算機(jī)程 序的步驟。流程圖250中示出的計(jì)算機(jī)程序包括至少一個(gè)代碼段，該代碼段接收260由大 氣條件傳感器(例如大氣條件傳感器58 (在圖3中顯示))提供的大氣條件數(shù)據(jù)。流程圖 250中示出的計(jì)算機(jī)程序還包括至少一個(gè)代碼段，該代碼段至少部分地基于接收到的大氣 條件數(shù)據(jù)來(lái)確定262風(fēng)力渦輪機(jī)10的至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。此外，流程圖250中示 出的計(jì)算機(jī)程序還可包括至少一個(gè)代碼段，該代碼段確定264用于風(fēng)力渦輪機(jī)10的可調(diào) 構(gòu)件的操作指令，以及將該操作指令提供266給風(fēng)力渦輪機(jī)10的可調(diào)構(gòu)件。如以上關(guān)于 流程圖100、140和170所描述的那樣，流程圖250中示出的過(guò)程有利于至少部分地基于 測(cè)得的大氣條件來(lái)改變風(fēng)力渦輪機(jī)10的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。用于操作風(fēng)力渦輪機(jī)的上述系統(tǒng)和方法有利于風(fēng)力渦輪機(jī)的成本有效和高度可 靠的操作。本文描述的系統(tǒng)和方法的技術(shù)效果包括以下中的至少一個(gè)至少部分地基于 測(cè)得的大氣條件來(lái)確定風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限，以及將可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定 點(diǎn)極限應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)的操作。確定取決于大氣條件的可變的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限的能力有利于減少風(fēng)力渦輪機(jī)的不必要的停機(jī)，同時(shí)維持對(duì)渦輪機(jī)構(gòu)件的疲勞保護(hù)。更具體而 言，上述系統(tǒng)和方法有利于在大氣條件(例如空氣密度)有益于更高的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限操 作時(shí)以限制性較小的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限來(lái)操作風(fēng)力渦輪機(jī)。以上對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的示例性實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。風(fēng)力渦輪機(jī)和包括在該風(fēng) 力渦輪機(jī)內(nèi)的組件不限于本文描述的具體實(shí)施例，而是相反，各個(gè)構(gòu)件可獨(dú)立地且與本 文描述的其它構(gòu)件分開(kāi)來(lái)使用。本書(shū)面描述使用實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人 員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā) 明的可授予專(zhuān)利的范圍由權(quán)利要求書(shū)限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。 如果這種其它實(shí)例具有不異于權(quán)利要求書(shū)的字面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果這種其它實(shí) 例包括與權(quán)利要求書(shū)的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則這種其它實(shí)例意圖處 于權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，包括定位在風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的主體上或定位成緊鄰所述主體的大氣條件傳感器(58)，所 述大氣條件傳感器配置成測(cè)量至少一個(gè)大氣條件；以及聯(lián)接到所述大氣條件傳感器上的處理器(64)，所述處理器配置成接收來(lái)自所述大氣條件傳感器的至少一個(gè)大氣條件測(cè)量值；以及至少部分地基于所述至少一個(gè)大氣條件測(cè)量值來(lái)確定至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)控制系 統(tǒng)進(jìn)一步包括聯(lián)接到所述處理器(64)上的存儲(chǔ)裝置，所述存儲(chǔ)裝置配置成以便將潛在大 氣條件和對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器(64)進(jìn)一 步配置成以便基于所述至少一個(gè)大氣條件測(cè)量值和儲(chǔ)存在所述存儲(chǔ)裝置中的數(shù)據(jù)來(lái)修改 預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器(64)進(jìn)一 步配置成在以下中的至少一種情況時(shí)，使所述預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限增大預(yù)定量空氣紊流強(qiáng)度低于預(yù)定水平； 周?chē)諝鉁囟雀哂陬A(yù)定水平； 周?chē)諝饷芏鹊陀陬A(yù)定水平；以及 周?chē)諝鈮毫Φ陀陬A(yù)定水平。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器(64)進(jìn)一 步配置成以便將所述至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)(10)操作。
6.—種用于確定風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限的、包含在計(jì)算機(jī)可讀 的介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序，所述程序包括這樣的至少一個(gè)代碼段，該至少一個(gè)代碼段接收由大氣條件傳感器(58)提供的測(cè)得的大氣條件數(shù)據(jù)；以及 至少部分地基于接收到的大氣條件數(shù)據(jù)來(lái)確定所述風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定 點(diǎn)極限。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序進(jìn)一步包括將潛 在大氣條件和對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的至少一個(gè)代碼段。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序進(jìn)一步包括使由 所述大氣條件傳感器(58)提供的測(cè)得的大氣條件數(shù)據(jù)與儲(chǔ)存的大氣條件和對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè) 定點(diǎn)極限相比較的至少一個(gè)代碼段。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于確定風(fēng)力渦輪機(jī)的監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限的系統(tǒng)和方法。提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)。該風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)包括定位在風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的主體上或定位成緊鄰該主體的大氣條件傳感器(58)，該大氣條件傳感器配置成測(cè)量至少一個(gè)大氣條件；以及聯(lián)接到大氣條件傳感器上的處理器(64)，該處理器配置成接收來(lái)自大氣條件傳感器的至少一個(gè)大氣條件測(cè)量值，以及至少部分地基于該至少一個(gè)大氣條件測(cè)量值來(lái)確定至少一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)極限。
文檔編號(hào)F03D7/02GK102022265SQ20101028903
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者L·維特金德, R·維里普蘭, T·艾登菲爾德, U·阿曼, V·S·喬罕 申請(qǐng)人:通用電氣公司