專利名稱：風(fēng)力渦輪機和相應(yīng)的偏航控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙葉片風(fēng)力渦輪機和相應(yīng)的控制該風(fēng)力渦輪機的偏航動作的方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪機運行過程中，風(fēng)力渦輪機結(jié)構(gòu)常常會經(jīng)受各種不同的應(yīng)力和應(yīng)變。風(fēng)力渦輪機設(shè)計過程中必須考慮這種應(yīng)力的疲勞影響，以確保風(fēng)力渦輪機本身能夠抵御這種應(yīng)變，而不經(jīng)受災(zāi)難性的結(jié)構(gòu)破壞。這關(guān)系到設(shè)計出具有相當(dāng)大的結(jié)構(gòu)加固的風(fēng)力渦輪機，以防止由于這種力而使得結(jié)構(gòu)破壞或破裂。
因此，需要開發(fā)運轉(zhuǎn)風(fēng)力渦輪機的方法，以減小這些運轉(zhuǎn)應(yīng)力的大小和/或影響，從而降低風(fēng)力渦輪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，并相應(yīng)節(jié)省風(fēng)力渦輪機制造精力和成本。風(fēng)力渦輪機經(jīng)受相當(dāng)大的力的區(qū)域之一是在風(fēng)力渦輪機的機艙和轉(zhuǎn)子偏航面向渦輪機處的風(fēng)向的過程中。當(dāng)風(fēng)力渦輪機偏航時，由于風(fēng)力渦輪機葉片運動時的偏航或轉(zhuǎn)動機艙的影響，風(fēng)力渦輪機機構(gòu)經(jīng)受偏航力矩。這種力矩在風(fēng)力渦輪機葉片中產(chǎn)生力，要求設(shè)計該葉片的尺寸以抵御這些力的影響。此外，重要的是，由于渦輪機處的風(fēng)向和風(fēng)力渦輪機葉片當(dāng)前面對的方向之間的偏航誤差的存在，任何偏航動作以快速有效的方式進行，以減少能量損失。已知的針對偏航力問題的解決方案是在風(fēng)力渦輪機上使用咬牙輪轂(t e e therhubs)，其允許風(fēng)力渦輪機機艙上的轉(zhuǎn)子輪轂的相對運動。然而，在風(fēng)力渦輪機上使用這種咬牙輪轂涉及到設(shè)計階段相當(dāng)多的技術(shù)問題，并增加了復(fù)雜的維護操作。EP2314869描述了一種風(fēng)力渦輪機發(fā)電機的偏航控制系統(tǒng)，其在發(fā)電和偏航過程中，通過在風(fēng)向改變的初期進行偏航轉(zhuǎn)動，將風(fēng)力渦輪機的磨損最小化。該偏航控制系統(tǒng)采用一組條件，用于探測在兩個臨界值中的一個臨界值以上的時間期限內(nèi)風(fēng)向的過渡變化，因此，該探測的變化快于公稱的風(fēng)向測量。本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)力渦輪機和相應(yīng)的控制方法，該方法減小了偏航動作過程中經(jīng)受的力，使風(fēng)力渦輪機降低設(shè)計要求和相關(guān)成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供一種控制雙葉片風(fēng)力渦輪機的偏航運動的方法，該風(fēng)力渦輪機包括可偏航的機艙，風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動地安裝于所述機艙，所述轉(zhuǎn)子具有第一和第二轉(zhuǎn)子葉片，所述方法包括以下步驟以偏航速度偏航風(fēng)力渦輪機機艙，隨著風(fēng)力渦輪機處的即將來臨的風(fēng)調(diào)整風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片的方位，其中，所述方法進一步包括以下步驟基于所述渦輪機轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動位置，調(diào)整所述偏航速度。風(fēng)力渦輪機葉片經(jīng)受的偏航力，根據(jù)雙葉片風(fēng)力渦輪機的葉片的轉(zhuǎn)動角而變化。因此，基于葉片的轉(zhuǎn)動位置改變偏航動作(或偏航速度)意味著，可以更有效地管理風(fēng)力渦輪機經(jīng)受的力。(例如，當(dāng)偏航力矩最小時，偏航速率可針對這些轉(zhuǎn)動角增大。)以這種方式有效控制偏航系統(tǒng)使得葉片力最小化，同樣降低了對控制這種偏航的偏航發(fā)動機的要求(由于偏航發(fā)動機在應(yīng)對減小的力)。因此，風(fēng)力渦輪機設(shè)計可調(diào)整為應(yīng)對減小的載荷，并且在這種風(fēng)力渦輪機結(jié)構(gòu)中可作出相應(yīng)的節(jié)省。優(yōu)選地，所述方法包括當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片大致垂直對齊時，增加所述偏航速度至基本偏航速度之上的步驟。當(dāng)葉片大致垂直對齊時，葉片偏航力矩減小至最小。因此，此時偏航風(fēng)力渦輪機會導(dǎo)致葉片主體中產(chǎn)生的力減小。當(dāng)葉片大致垂直時，增加的偏航速率于是導(dǎo)致在風(fēng)力渦輪機的壽命中，葉片中的力減小。附加地或可選擇地，所述方法包括當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片大致水平對齊時，降低所述偏航速度至基本偏航速度之下的步驟。 類似地，當(dāng)葉片大致水平時，偏航過程中，葉片經(jīng)受的偏航力矩和作用于葉片主體上的力都最大。因此，通過減小這種水平位置的葉片的偏航速率，使葉片結(jié)構(gòu)上的這種力的影響最小化。優(yōu)選地，所述基本偏航速度約為O. 5-1度/秒。優(yōu)選地，所述偏航速度與所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動角成比例。一個實施例中，偏航速度隨著葉片的轉(zhuǎn)動位置而變化,使得特定的轉(zhuǎn)動角可能導(dǎo)致與該角度有關(guān)的特定偏航速度。優(yōu)選地，所述偏航速度的增加與風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片從垂直軸線的轉(zhuǎn)動距離成反t匕。這意味著當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片從水平位置移動至垂直位置，該偏航速度增加。優(yōu)選地，當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動角在與水平軸成第一角度和與水平軸成90度之間變化時，所述偏航速度呈線性變化。這個實施例中，在風(fēng)力渦輪機的偏航速度調(diào)整之前，葉片的轉(zhuǎn)動位置必須超過臨界角度。附加地或可選擇地，當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動角在與水平軸成第二角度和與水平軸成0/180度之間變化時，所述偏航速度呈線性減小。這個實施例中，在風(fēng)力渦輪機的偏航速度減小之前，葉片的轉(zhuǎn)動位置必須在水平軸的臨界角度以內(nèi)。可以理解的是，所提及的角度可以是+/-180度，使得不管雙葉片風(fēng)力渦輪機的葉片的角度向上指向，可進行偏航速度的調(diào)整。進一步，可以理解的是，第一臨界角度可等于第二臨界角度。優(yōu)選地，當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片垂直對齊時，所述偏航速度最大，當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片水平對齊時，所述偏航速度最小。優(yōu)選地，所述方法包括當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片大致水平對齊時，維持最小偏航速度。優(yōu)選地，所述最小偏航速度為O. 5-1度/秒。根據(jù)渦輪機結(jié)構(gòu)，當(dāng)有偏航誤差時，甚至當(dāng)偏航力矩在其峰值時，優(yōu)選地是不斷地偏航渦輪機。然而，由于為葉片的垂直對齊而增加偏航速率，總偏航時間將減少，導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機葉片處于應(yīng)變下的時間變少。優(yōu)選地，所述方法包括當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片在轉(zhuǎn)動角的第一范圍內(nèi)時，以第一偏航速度偏航所述機艙的步驟，以及當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片在轉(zhuǎn)動角的第二范圍內(nèi)時，以第二偏航速度偏航所述機艙的步驟。
優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)動角的第一范圍是從與水平軸線成+45度至與水平軸線成+135度，所述轉(zhuǎn)動角的第二范圍是從與水平軸線成-45度至與水平軸線成+45度。優(yōu)選地，所述第一偏航速度在1-4度/秒之間。優(yōu)選地，所述第二偏航速度約O度/秒。當(dāng)葉片大致垂直時，以增加的偏航速度偏航渦輪機，并且當(dāng)葉片大致水平時阻止偏航，本發(fā)明的方法提供一種風(fēng)力渦輪機的控制計劃，其在偏航過程中，減小葉片經(jīng)受的力，并且確保偏航誤差對風(fēng)力渦輪機能量產(chǎn)生的影響最小化。優(yōu)選地，所述方法包括接收渦輪機處的即將來臨的風(fēng)的預(yù)報風(fēng)向的步驟，其中，執(zhí)行所述偏航步驟，以響應(yīng)所述預(yù)報風(fēng)向。風(fēng)力渦輪機可連接至風(fēng)力預(yù)報系統(tǒng)，以預(yù)報風(fēng)向變化，和/或可設(shè)于風(fēng)力渦輪機 結(jié)構(gòu)的探測裝置，以在這種變化的風(fēng)到達(dá)渦輪機之前，探測到風(fēng)向的變化，例如，探測風(fēng)向的LIDAR (光探測和測距)系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述風(fēng)力渦輪機包括具有至少一個偏航制動器和偏航盤的偏航系統(tǒng)，當(dāng)所述偏航制動器對著所述偏航盤接合時，其可阻止所述風(fēng)力渦輪機機艙的偏航，其中，所述方法包括釋放所述偏航制動器脫離與所述偏航盤的接合的步驟，以偏航所述風(fēng)力渦輪機機艙。優(yōu)選地，偏航制動器完全從偏航系統(tǒng)中的偏航盤脫離，這意味著，用于偏航系統(tǒng)中的偏航發(fā)動機可實現(xiàn)最大的節(jié)省。還提供一種雙葉片風(fēng)力渦輪機，包括風(fēng)力渦輪機塔架；設(shè)于所述塔架頂部的可偏航的機艙；轉(zhuǎn)子輪轂，其包括可轉(zhuǎn)動的安裝在所述機艙上的第一和第二轉(zhuǎn)子葉片；和控制裝置，其用于控制所述機艙的偏航，以隨著風(fēng)力渦輪機處的即將來臨的風(fēng)調(diào)整所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片的方位，其中，所述控制裝置用于執(zhí)行上述方法所述的步驟。用于執(zhí)行這種方法的風(fēng)力渦輪機可被設(shè)計尺寸以抵御較小的葉片力，以及減小用于偏航風(fēng)力渦輪機機艙和轉(zhuǎn)子的偏航發(fā)動機的尺寸和成本。


現(xiàn)在將描述本發(fā)明的實施例，僅通過舉例的方式，并參考相應(yīng)的附圖，其中圖I是適用于使用本發(fā)明方法的雙葉片風(fēng)力渦輪機的透視圖；圖2是風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動過程中雙葉片風(fēng)力渦輪機經(jīng)受的偏航力矩的圖表；和圖3根據(jù)本發(fā)明方法的三種不同的實施例，示出了考慮到風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動角的偏航速度的變化率。
具體實施例方式參見圖1，部分變槳距雙葉片風(fēng)力渦輪機總體上用10指示。風(fēng)力渦輪機10包括風(fēng)力渦輪機塔架12，設(shè)于塔架頂部的機艙14，設(shè)于所述機艙14處的轉(zhuǎn)子輪轂16。第一和第二部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片18，20設(shè)于所述轉(zhuǎn)子輪轂16相對的兩側(cè)。機艙14聯(lián)接至偏航系統(tǒng)(未示出)，該偏航系統(tǒng)用于相對于塔架12偏航機艙14 (以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)子輪轂16和葉片18，20)，使得轉(zhuǎn)子葉片18，20面向風(fēng)力渦輪機10處的風(fēng)向。圖I中，示出的塔架12設(shè)于風(fēng)力渦輪機基體22上，該基體22可包括任何合適的風(fēng)力渦輪機基座?？梢岳斫獾氖牵m然示出的實施例描述了本發(fā)明用于岸上風(fēng)力渦輪機，可以理解的是，本發(fā)明同樣可應(yīng)用于離岸環(huán)境的風(fēng)力渦輪機。類似地，本發(fā)明不限于用于部分變槳距風(fēng)力渦輪機設(shè)計，并且可用于任何合適的雙葉片風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)。第一和第二部分變槳距轉(zhuǎn)子葉片18，20各自包括葉片主體，該葉片主體具有安裝于所述轉(zhuǎn)子輪轂16的根末端18a，20a和遠(yuǎn)部尖端18b，20b。轉(zhuǎn)子葉片18，20包括設(shè)于所述根末端18a，20a的各自的內(nèi)葉片段24，26，以及設(shè)于所述尖端18b，20b的各自的外葉片段28,30o轉(zhuǎn)子葉片18，20進一步包括槳距系統(tǒng)(未示出)，該槳距系統(tǒng)設(shè)于每個葉片的內(nèi)葉片段24，26和外葉片段28，30之間的連接位處。槳距系統(tǒng)用于相對于內(nèi)葉片段24，26俯仰外葉片段28，30。圖I中，示出的轉(zhuǎn)子葉片18未俯仰(也就是，外葉片段28，30以O(shè)度的槳距角俯仰)。 參見圖2，當(dāng)描繪對風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動角(用方位角φ表示)時，示出了樣本雙葉片風(fēng)力渦輪機經(jīng)受的偏航力矩?？梢?，當(dāng)葉片在大致垂直位置(也就是，與垂直方向成0，180，360度)時，偏航力矩最小化(示出的樣本渦輪機的力矩大約為1000ΚΝΜ)。類似地，當(dāng)葉片在大致水平位置(也就是，與垂直方向成90，270度)時，偏航力矩最大(樣本渦輪機的力矩約7000ΚΝΜ)。(通過比較，樣本三葉片渦輪機的偏航力矩也示出，該力矩在約5500ΚΝΜ的平均值附近波動)。偏航力矩很大程度上是由于當(dāng)風(fēng)撞擊風(fēng)力渦輪機葉片時，風(fēng)向偏離水平軸引起的。如果風(fēng)從稍微負(fù)向于水平方向的角度(也就是，風(fēng)從表面水平區(qū)域向上朝風(fēng)力渦輪機機艙吹，例如，上升氣流)接近，可產(chǎn)生偏航力矩。這種偏離可由于地面水平相關(guān)的渦輪機等等而產(chǎn)生。這種情況下，雙葉片的前緣將以不同角度有效地見到即將來臨的風(fēng)。這是由于兩個風(fēng)力渦輪機葉片垂直對齊時，對于所有遠(yuǎn)離的葉片的轉(zhuǎn)動角度，一個前緣大致面朝表面水平，而另一個前緣大致遠(yuǎn)離表面水平?？梢岳斫獾氖牵绻L(fēng)力渦輪機在向下的氣流情形中運轉(zhuǎn)，也就是，風(fēng)從稍微正向于水平方向的角度接近，應(yīng)用同樣的情形。因此，由于其轉(zhuǎn)動，葉片上經(jīng)受不同的力，這種力作用為風(fēng)力渦輪機結(jié)構(gòu)上的偏航力矩。雖然現(xiàn)有技術(shù)中已示出，考慮到風(fēng)向和力的不同，偏航和/或俯仰風(fēng)力渦輪機，但是不可能傾斜風(fēng)力渦輪機機艙和轉(zhuǎn)子，以針對這種風(fēng)向偏離調(diào)整，而無需復(fù)雜昂貴的鉸接或搖擺型結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的方法試圖處理這個問題，通過當(dāng)這種偏航力矩最大時，最小化偏航動作，和/或當(dāng)這種偏航力矩最小時，增加偏航動作。因此，風(fēng)力渦輪機10進一步包括用于調(diào)整渦輪機偏航系統(tǒng)速度的控制裝置(未示出)。由于風(fēng)力渦輪機10經(jīng)受的偏航力矩(以及相應(yīng)的葉片襟翼力矩)因轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動角而變化，控制裝置基于轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動角，改變偏航系統(tǒng)的偏航速率，使得渦輪機經(jīng)受的偏航力矩減小。由于渦輪機運轉(zhuǎn)可用這種方式調(diào)節(jié)，渦輪機經(jīng)受的疲勞載荷和應(yīng)力可被減小，渦輪機部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求也相應(yīng)的降低，和/或在渦輪機中執(zhí)行的偏航系統(tǒng)也考慮到偏航運轉(zhuǎn)中減小的載荷而重新設(shè)計。
參見圖3，示出控制方法的三個不同實施例中偏航速度與轉(zhuǎn)子葉片方位角或轉(zhuǎn)動角之間的關(guān)系圖(示出的方位角的值參見圖2示出的圖表，其中，轉(zhuǎn)子葉片在O度垂直對齊，以及在90度水平對齊等等)?？梢岳斫獾氖?，當(dāng)渦輪機處有偏航誤差時，也就是，當(dāng)風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片未與渦輪機處的風(fēng)向?qū)R時，執(zhí)行本發(fā)明的方法。(圖3示出的圖表不是按比例的。)圖3 (a)中可以見到，當(dāng)具有偏航誤差時 ，渦輪機的偏航系統(tǒng)總是以等于基本偏航速度Yl的速率運轉(zhuǎn)。然而，在風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片大致垂直對齊的情形下，偏航速率增加至較高的偏航速度Y2。圖3 (a)中，可以見到，在轉(zhuǎn)子葉片大致垂直的角度范圍內(nèi)，也就是，與垂直軸線成O至45度，與垂直軸線成135至225度，以及與垂直軸線成315至360度，執(zhí)行相對快的偏航動作。這種較快的偏航速度Y2確保當(dāng)葉片大致垂直時，執(zhí)行大多數(shù)偏航動作，因此導(dǎo)致在偏航動作過程中風(fēng)力渦輪機葉片經(jīng)受較小的力。進一步，由于相對較快的偏航速度(相對于現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)，其在恒定的Yl速率偏航)，這種方法可減少風(fēng)力渦輪機在偏航誤差條件下運轉(zhuǎn)的總時間(在例如20年的壽命中)，因此，改進了渦輪機的能量產(chǎn)生效率。參見圖3 (b)，示出本發(fā)明方法的第二實施例。與圖3 (a)類似，當(dāng)風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片大致垂直對齊時，偏航系統(tǒng)在較高的偏航速度Y2運轉(zhuǎn)。然而，當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片大致水平對齊時，控制裝置用于減小偏航系統(tǒng)的偏航速率至基本偏航速度Yl以下，至相對低的偏航速度Y3。在圖3(b)示出的實施例中，當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片與垂直軸線成45-135度以及與垂直軸線成225-315度時，激活較低的偏航速度。這個方法的優(yōu)點是，雖然偏航動作不像本發(fā)明的第一實施例一樣快速執(zhí)行，由于偏航系統(tǒng)較慢的運行，同時偏航力矩相對較高，總體的偏航載荷減小。可以理解的是，雖然圖3(b)示出的實施例示出，在增加的偏航速度Y2和較低的偏航速度Y3之間有單一階躍，可用到其他的替代執(zhí)行。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片與垂直軸線成+/-20度的角度時，可僅選擇增加的偏航速度Y2，當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片與水平軸線成+/-20度的角度時，選擇較低的偏航速度，對于在這些角度范圍外的任何轉(zhuǎn)動角，選擇基本偏航速度Yl。這將導(dǎo)致圖3 (b)的圖表中呈階躍的方波圖像。本發(fā)明方法的第三實施例在圖3 (C)中示出。這里，偏航速率與轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動角成比例，特別地，偏航速率與從轉(zhuǎn)子葉片至水平軸線的角距離成正比(或者與從轉(zhuǎn)子葉片至垂直軸線的角距離成反比)。這里，偏航速度逐漸改變?yōu)槿遣ㄐ蔚囊徊糠?，從最大偏航速度Y2 (當(dāng)葉片垂直對齊時)至最小偏航速度Y3 (當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片水平對齊時)。由于偏航系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)動角不斷的改變速度，在Y2和Y3之間的偏航速度之間具有相對平滑的斜坡，應(yīng)用至偏航系統(tǒng)的速度中沒有突然跳躍，這減小了偏航系統(tǒng)部件的磨損。這可減少偏航系統(tǒng)的維護、修理和/或更換操作的需要，因此，提高渦輪機裝置的整體效率?？梢岳斫獾氖?，偏航速度關(guān)于葉片轉(zhuǎn)動角的變化率可在轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動周期上變化，導(dǎo)致取決于轉(zhuǎn)動角的圖表具有不同斜坡。這種偏航速度的變化率的改變進一步有助于偏航系統(tǒng)的平滑運轉(zhuǎn)，將較小的應(yīng)力和應(yīng)變應(yīng)用至偏航系統(tǒng)。雖然可以理解的是，選擇用于本發(fā)明方法的偏航速度取決于使用的渦輪機的結(jié)構(gòu)限制，上述的優(yōu)選的實施例中，Yl等于約O. 5-1度/秒的偏航速率，Y2等于約3-4度/秒的偏航速率，Y3等于約O度/秒的偏航速率。本發(fā)明的進一步的增強例中，渦輪機10可包括風(fēng)向探測系統(tǒng)，其中，風(fēng)力渦輪機10通信聯(lián)接至預(yù)報系統(tǒng)，該預(yù)報系統(tǒng)用于探測渦輪機處的風(fēng)向的未來變化。因此，預(yù)料到風(fēng)向的這種未來改變時，控制裝置進一步用于偏航風(fēng)力渦輪機，以減少渦輪機花費在偏航誤差條件下的時間。這種探測系統(tǒng)可包括基于遠(yuǎn)程的天氣預(yù)報站，和/或設(shè)于風(fēng)力渦輪機結(jié)構(gòu)(例如，在風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子輪轂中)的LIDAR (光探測和測距)系統(tǒng)?？梢岳斫獾氖牵景l(fā)明的系統(tǒng)適用于任何風(fēng)力渦輪機的偏航系統(tǒng)。一種構(gòu)造中，偏航系統(tǒng)包括偏航制動器，其永久的應(yīng)用于偏航系統(tǒng)的圓盤，因此防止風(fēng)力渦輪機結(jié)構(gòu)的不需要的偏航。這種情況下，偏航發(fā)動機用于應(yīng)用偏航力以克服制動器的靜摩擦力，以相對彼此移動偏航盤，并且偏航風(fēng)力渦輪機。雖然上述方 法用于這種偏航系統(tǒng)構(gòu)造中可導(dǎo)致偏航發(fā)動機設(shè)計的節(jié)省，這種構(gòu)造中，必須克服約2000kN的靜摩擦力，這意味著必須應(yīng)用基本偏航力，以偏航渦輪機，不考慮風(fēng)力渦輪機葉片的轉(zhuǎn)動位置。在替代的構(gòu)造中，當(dāng)需要偏航風(fēng)力渦輪機時，偏航系統(tǒng)可用于釋放偏航制動器，完全不接觸偏航盤。這種情況下，偏航發(fā)動機應(yīng)用的力完全用于偏航風(fēng)力渦輪機，因此，通過使用上述方法，由于包含在偏航動作中的減小的力，偏航動作要求的發(fā)動機的尺寸和成本可大大降低。上述控制方法和執(zhí)行這種控制方法的風(fēng)力渦輪機，使得風(fēng)力渦輪機部件的設(shè)計要求和的成本降低，與風(fēng)力渦輪機性能的改進平衡。本發(fā)明不限于本文描述的實施例，可在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)修改和適用。
權(quán)利要求
1.一種控制雙葉片風(fēng)力渦輪機的偏航運動的方法，所述風(fēng)力渦輪機包括可偏航的機艙，風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動地安裝于所述機艙，所述轉(zhuǎn)子具有第一和第二轉(zhuǎn)子葉片，所述方法包括以下步驟 以偏航速度偏航風(fēng)力渦輪機機艙，以隨著風(fēng)力渦輪機處的即將來臨的風(fēng)，調(diào)整風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片的方位，其中，所述方法進一步包括以下步驟 基于所述渦輪機轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動位置，調(diào)整所述偏航速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片大致垂直對齊時，增加所述偏航速度至基本偏航速度之上的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法包括當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉 片大致水平對齊時，降低所述偏航速度至基本偏航速度之下的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述偏航速度與所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動角成比例。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片垂直對齊時，所述偏航速度最大，并且當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片水平對齊時，所述偏航速度最小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片大致水平對齊時，維持最小偏航速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片在轉(zhuǎn)動角的第一范圍內(nèi)時，以第一偏航速度偏航所述機艙的步驟，以及當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片在轉(zhuǎn)動角的第二范圍內(nèi)時，以第二偏航速度偏航所述機艙的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動角的第一范圍是從與水平軸線成+45度至與水平軸線成+135度，并且，所述轉(zhuǎn)動角的第二范圍是從與水平軸線成-45度至與水平軸線成+45度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括接收渦輪機處的即將來臨的風(fēng)的預(yù)報風(fēng)向的步驟，其中，執(zhí)行所述偏航步驟，以響應(yīng)所述預(yù)報風(fēng)向。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機包括具有偏航制動器和偏航盤的偏航系統(tǒng)，當(dāng)所述偏航制動器對著所述偏航盤接合時，所述偏航制動器阻止所述風(fēng)力渦輪機機艙的偏航，其中，所述方法包括釋放所述偏航制動器脫離與所述偏航盤的接合的步驟，以偏航所述風(fēng)力渦輪機機艙。
11.雙葉片風(fēng)力渦輪機，包括 風(fēng)力渦輪機塔架； 設(shè)于所述塔架頂部的可偏航的機艙； 轉(zhuǎn)子輪轂，其包括可轉(zhuǎn)動地安裝在所述機艙上的第一和第二轉(zhuǎn)子葉片；和 控制裝置，其用于控制所述機艙的偏航，以隨著風(fēng)力渦輪機處的即將來臨的風(fēng)調(diào)整所述風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片的方位，其中，所述控制裝置用于執(zhí)行權(quán)利要求1-5所述的任一步驟。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種控制雙葉片風(fēng)力渦輪機的偏航的方法。當(dāng)風(fēng)力渦輪機轉(zhuǎn)子葉片大致在垂直位置時，渦輪機的偏航速度增加，并且當(dāng)葉片大致水平時，偏航速度減小。通過調(diào)節(jié)基于葉片轉(zhuǎn)動角的偏航速率，減小風(fēng)力渦輪機結(jié)構(gòu)上的偏航力矩的影響，并且風(fēng)力渦輪機被設(shè)計為考慮這種減小的力。
文檔編號F03D7/04GK102852720SQ20121021991
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者邁克爾·弗里德里希, 彼得·格雷伯 申請人:遠(yuǎn)景能源(丹麥)有限公司