控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法及相關(guān)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，具體而言，一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的一個(gè)或多個(gè)葉片的俯仰度的方法及相關(guān)系統(tǒng)。該方法包括采集指示第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)條件的第一數(shù)據(jù)，第一數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)和第一偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)指示轉(zhuǎn)子在垂直于轉(zhuǎn)子軸線的轉(zhuǎn)子平面中的方位角位置和旋轉(zhuǎn)速率，且第一偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)指示第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的位置、速度和加速度。此外，該方法包括基于包含第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的加速度的第一數(shù)據(jù)來計(jì)算第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在稍后的時(shí)間里經(jīng)過塔架時(shí)的預(yù)計(jì)塔架間隙距離，并且如果預(yù)計(jì)塔架間隙距離滿足碰撞風(fēng)險(xiǎn)判據(jù)，則執(zhí)行措施以防止塔架碰撞。
【專利說明】控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法及相關(guān)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，具體而言，一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的一個(gè)或多個(gè)葉片的俯仰度(pitch)的方法及相關(guān)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力渦輪機(jī)葉片行業(yè)內(nèi)的發(fā)展朝向日益更長(zhǎng)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片進(jìn)行。由于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片所需的剛性(為了避免風(fēng)力渦輪機(jī)葉片與風(fēng)力渦輪機(jī)塔架碰撞)，長(zhǎng)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(例如具有超過50m長(zhǎng)度)對(duì)于工程師來說是一種挑戰(zhàn)。同時(shí)如總是期望的，在任何時(shí)間指定點(diǎn)保持風(fēng)力渦輪機(jī)的生產(chǎn)優(yōu)化，以便提供最大的輸出而沒有對(duì)相應(yīng)的風(fēng)力渦輪機(jī)構(gòu)件造成非期望的磨損或破壞，這可能需要耗費(fèi)時(shí)間修理或縮短風(fēng)力渦輪機(jī)的壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種改善的系統(tǒng)及方法，其降低或消除了在運(yùn)行期間風(fēng)力渦輪機(jī)葉片與風(fēng)力渦輪機(jī)塔架碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，并且同時(shí)優(yōu)化了風(fēng)力渦輪機(jī)的生產(chǎn)。
[0004]因此，提供了一種控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，該風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔架和設(shè)置在該塔架的頂部上的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包含圍繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，該方法包括以下步驟:采集指示第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)條件的第一數(shù)據(jù)，第一數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)和第一偏轉(zhuǎn)(deflection)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)指示轉(zhuǎn)子在垂直于轉(zhuǎn)子軸線的轉(zhuǎn)子平面中的方位角位置和旋轉(zhuǎn)速率(rotational velocity),且第一偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)指示第一風(fēng)力潤(rùn)輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的位置、速度和加速度。優(yōu)選地，加速度包括風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在垂直于轉(zhuǎn)子平面的方向上的加速度。此外，該方法包括基于包含第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的加速度(優(yōu)選地，在垂直于轉(zhuǎn)子平面的方向上的加速度)的第一數(shù)據(jù)來計(jì)算第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在稍后的時(shí)間里經(jīng)過塔架時(shí)的預(yù)計(jì)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片位置(例如，塔架間隙距離或從參考平面(例如，轉(zhuǎn)子平面)的預(yù)計(jì)偏轉(zhuǎn))，并且如果預(yù)計(jì)塔架間隙距離滿足碰撞風(fēng)險(xiǎn)判據(jù)(criterion)，則執(zhí)行措施以防止塔架碰撞。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)包括即時(shí)加速度或?qū)崟r(shí)加速度。這對(duì)于平均加速度值是優(yōu)選的，平均加速度值可能對(duì)葉片加速度中的突變響應(yīng)慢。
[0005]還公開了一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)控制器，風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔架和設(shè)置在該塔架的頂部上的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包含圍繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，風(fēng)力渦輪機(jī)控制器包括控制器接口和連接到該控制器接口上的處理器，風(fēng)力渦輪機(jī)控制器構(gòu)造成用于接收指示第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)條件的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。風(fēng)力渦輪機(jī)控制器構(gòu)造成用于采集指示第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)條件的第一數(shù)據(jù)，第一數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)和第一偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)指示轉(zhuǎn)子在垂直于轉(zhuǎn)子軸線的轉(zhuǎn)子平面中的方位角位置和旋轉(zhuǎn)速率，且第一偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)指示第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的位置、速度和加速度，并且基于包含第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的加速度的第一數(shù)據(jù)來計(jì)算第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在稍后的時(shí)間里經(jīng)過塔架時(shí)的預(yù)計(jì)位置，例如，塔架間隙距離或從轉(zhuǎn)子平面的偏轉(zhuǎn)，并且如果預(yù)計(jì)塔架間隙距離滿足碰撞風(fēng)險(xiǎn)判據(jù)，則執(zhí)行措施以防止塔架碰撞。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可減少單個(gè)俯仰(pitching)事件的數(shù)目或程度，從而提供軸承和其它渦輪機(jī)構(gòu)件上的較少磨損。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的俯仰(為了避免塔架碰撞)對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的生產(chǎn)能力具有負(fù)面影響。因此，期望減少或消除不必要的俯仰事件的數(shù)目以優(yōu)化生產(chǎn)。
[0007]該方法和系統(tǒng)展示了風(fēng)力渦輪機(jī)葉片與塔架碰撞的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)防碰撞的額外改進(jìn)。本方法和系統(tǒng)利用了(多個(gè))風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的即時(shí)速率和加速度兩者的知識(shí)。此外，該方法和系統(tǒng)可使用與預(yù)防性措施相關(guān)的偏轉(zhuǎn)模式的知識(shí)，這意味著預(yù)防性措施可在較短周期內(nèi)調(diào)整(tailor)和/或制定。此外，塔架間隙閾值可被減至最小。因此，該方法使在(多個(gè))風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上施加(inflict)的應(yīng)變和負(fù)荷減至最小,而且使風(fēng)力渦輪機(jī)的能量產(chǎn)出達(dá)到最大。
[0008]通過監(jiān)測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的翼面方向(flapwise)加速度(其在相對(duì)于轉(zhuǎn)子平面的平面外(out-of-plane)方向上)，可比現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)在經(jīng)過塔架時(shí)的葉片的位置，現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)先前僅考慮轉(zhuǎn)子平面內(nèi)(即，沿著葉片的旋轉(zhuǎn)路徑)的轉(zhuǎn)子加速度。
[0009]在優(yōu)選的實(shí)施例中，計(jì)算預(yù)計(jì)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片位置的步驟基于:(1)加速度值，優(yōu)選地，平面外偏轉(zhuǎn)值；以及(2)單獨(dú)偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)值，例如，轉(zhuǎn)子平面內(nèi)的位置值、速度值、加速度值等。通過使預(yù)測(cè)偏轉(zhuǎn)計(jì)算基于加速度值(優(yōu)選地，平面外加速度)和第二單獨(dú)偏轉(zhuǎn)值，可提供超過現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的改善的系統(tǒng)準(zhǔn)確度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]參照附圖通過本發(fā)明的示例性實(shí)施例的下列詳細(xì)描述，本發(fā)明的以上及其它特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見，在這些附圖中:
圖1示意性地圖示了風(fēng)力渦輪機(jī)，
圖2示意性地圖示了風(fēng)力渦輪機(jī)的側(cè)視圖，
圖3為該方法的示例性流程圖，
圖4示意性地圖示了風(fēng)力渦輪機(jī)控制器，
圖5為示出了第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的預(yù)計(jì)偏轉(zhuǎn)的圖表，
圖6為示出了第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的預(yù)計(jì)偏轉(zhuǎn)速率的圖表，以及 圖7為示出了第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的預(yù)計(jì)偏轉(zhuǎn)加速度的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0011]出于清楚的目的，圖為示意性的且經(jīng)簡(jiǎn)化的，并且它們僅示出了理解本發(fā)明所必需的細(xì)節(jié)，同時(shí)已省去了其它細(xì)節(jié)。相同的參考標(biāo)號(hào)始終用于相同或相應(yīng)的部件。
[0012]該方法包括采集指示第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)條件的數(shù)據(jù)(包含第一數(shù)據(jù))。第一數(shù)據(jù)包括指示在垂直于轉(zhuǎn)子軸線的轉(zhuǎn)子平面中的轉(zhuǎn)子的方位角位置Ψ和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速率ω的轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)，使得能夠確定在垂直于轉(zhuǎn)子軸線的轉(zhuǎn)子平面中的第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方位角位置W1和第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的旋轉(zhuǎn)速率ω1?5此外，第一數(shù)據(jù)包括指示第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的位置X、速度X’和加速度X’’的第一偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，例如，垂直于轉(zhuǎn)子平面(即，在轉(zhuǎn)子平面外)。第一偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)能夠確定風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分或點(diǎn)相對(duì)于轉(zhuǎn)子平面的偏轉(zhuǎn)或位置Xp x2、x3。
[0013]在本公開內(nèi)容中，轉(zhuǎn)子平面用作參考平面，然而，可采用其它參考坐標(biāo)，例如通過使用適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)變換。
[0014]該方法包括基于包含第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的加速度的第一數(shù)據(jù)來計(jì)算第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在稍后的時(shí)間里經(jīng)過塔架時(shí)的預(yù)計(jì)塔架間隙距離或預(yù)計(jì)偏轉(zhuǎn)。
[0015]此外，該方法包括:如果預(yù)計(jì)塔架間隙距離或預(yù)計(jì)偏轉(zhuǎn)滿足碰撞風(fēng)險(xiǎn)判據(jù)，則執(zhí)行措施以防止塔架碰撞。
[0016]當(dāng)前公開的方法使得風(fēng)力渦輪機(jī)葉片能夠具有更精確的模擬(modeled)行為，導(dǎo)致了防止塔架碰撞的措施的數(shù)目/頻率和/或程度的減少，因此導(dǎo)致了更高的產(chǎn)出。風(fēng)力渦輪機(jī)還可以能夠以塔架間隙的較低安全系數(shù)(safety margin)來運(yùn)行，從而能夠產(chǎn)生較高的產(chǎn)出。期望以少數(shù)措施來防止塔架碰撞，以便減少風(fēng)力渦輪機(jī)部件上的磨損。
[0017]在該方法中，第一數(shù)據(jù)可包括指示風(fēng)速的風(fēng)數(shù)據(jù)，且/或第一數(shù)據(jù)可包括俯仰數(shù)據(jù)，例如，包含第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的俯仰角θ1()
[0018]風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的機(jī)械性質(zhì)可包含在預(yù)計(jì)塔架間隙的計(jì)算中。例如，計(jì)算預(yù)計(jì)塔架間隙距離可以基于第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的剛度。備選地或除此之外，計(jì)算預(yù)計(jì)塔架間隙可以基于第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的已知第一偏轉(zhuǎn)模式。偏轉(zhuǎn)模式參數(shù)可儲(chǔ)存在風(fēng)力渦輪機(jī)控制器的存儲(chǔ)器中。第一偏轉(zhuǎn)模式參數(shù)可在風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行期間基于所采集的第一數(shù)據(jù)來調(diào)整。
[0019]基于第一數(shù)據(jù)來計(jì)算第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在稍后的時(shí)間里經(jīng)過塔架時(shí)的預(yù)計(jì)塔架間隙距離可以包括:如果沒有采取措施以防止塔架碰撞，則計(jì)算預(yù)計(jì)塔架間隙距離或偏轉(zhuǎn)X預(yù)計(jì)’0，且/或如果采取措施以防止塔架碰撞，則計(jì)算首要預(yù)計(jì)塔架間隙距離或偏轉(zhuǎn)Xs
I1。針對(duì)不同的俯仰方案或措施可計(jì)算預(yù)計(jì)塔架間隙距離從而防止塔架碰撞，例如，針對(duì)首要俯仰方案可計(jì)算首要預(yù)計(jì)塔架間隙距離或偏轉(zhuǎn)并且針對(duì)次要俯仰方案可計(jì)算次要預(yù)計(jì)塔架間隙距離或偏轉(zhuǎn)xw+，2。碰撞風(fēng)險(xiǎn)判據(jù)可以是基于首要預(yù)計(jì)塔架間隙距離和/或次要預(yù)計(jì)塔架間隙距離。因此，該方法可包括確定是否采取措施以防止或避免塔架碰撞以及采取哪些措施以防止或避免塔架碰撞。
[0020]在該方法中，執(zhí)行措施以防止塔架碰撞的步驟可包括在第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的第一方位角開始位置ψ1; 處開始這些措施，或在經(jīng)過塔架之前的第一時(shí)間t1; 時(shí)開始這些措施。
[0021]執(zhí)行措施以防止塔架碰撞可以包括根據(jù)包含第一首要俯仰方案的一個(gè)或多個(gè)第一俯仰方案來使第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片俯仰。碰撞風(fēng)險(xiǎn)判據(jù)的評(píng)估可確定使用哪個(gè)俯仰方案。該方法可包括基于第一數(shù)據(jù)來確定第一首要俯仰方案，即俯仰方案可適應(yīng)于基于第一數(shù)據(jù)的運(yùn)行條件。該方法可包括基于由俯仰引起的第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的已知第一偏轉(zhuǎn)模式來確定第一首要俯仰方案。該方法可包括確定第一首要俯仰方案，使得預(yù)計(jì)塔架間隙距離在從第一預(yù)計(jì)間隙值到第二預(yù)計(jì)間隙值的范圍中。因此，由俯仰引起的平面外的偏轉(zhuǎn)可被減至最小或降低，從而導(dǎo)致渦輪機(jī)構(gòu)件上的磨損減少和較高的產(chǎn)出。[0022]該方法可以包括基于針對(duì)不同的運(yùn)行/俯仰方案的一個(gè)或多個(gè)預(yù)計(jì)塔架間隙距離XHi+，o(沒有措施)(首要俯仰方案)、XHi+，2(次要俯仰方案)、XHi+，3(第三俯仰方案)在一個(gè)或多個(gè)預(yù)定俯仰方案之間進(jìn)行選擇。例如，執(zhí)行措施以防止塔架碰撞可以包括:如果預(yù)計(jì)塔架間隙距離X5Htcl小于第一閾值，則根據(jù)第一首要俯仰方案來使第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片俯仰。此外或作為備選，執(zhí)行措施以防止塔架碰撞可包括:如果預(yù)計(jì)塔架間隙距離XMtcl在從第一閾值到第二閾值的范圍中，則根據(jù)第一次要俯仰方案來使第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片俯仰。
[0023]在該方法中，執(zhí)行措施以防止塔架碰撞可以包括:如果與第一首要俯仰方案相關(guān)的預(yù)計(jì)塔架間隙距離乂預(yù)計(jì)’:小于第一閾值，則根據(jù)第一首要俯仰方案來使第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片俯仰。
[0024]在該方法中，執(zhí)行措施以防止塔架碰撞可以包括:如果與第一首要俯仰方案相關(guān)的預(yù)計(jì)偏轉(zhuǎn)X5Hh1大于第一閾值，則根據(jù)第一首要俯仰方案來使第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片俯仰。
[0025]執(zhí)行措施以防止塔架碰撞可以包括:如果預(yù)計(jì)葉片偏轉(zhuǎn)X預(yù)計(jì)’0在從第一閾值到第二閾值的范圍中，則根據(jù)第一首要俯仰方案來使第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片俯仰。此外或作為備選，執(zhí)行措施以防止塔架碰撞可以包括:如果預(yù)計(jì)葉片偏轉(zhuǎn)大于第二閾值，則根據(jù)第一次要俯仰方案來使第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片俯仰。
[0026]不同的俯仰方案允許實(shí)際塔架間隙距離的更精確的控制，這繼而使過度補(bǔ)償減至最小或降低過度補(bǔ)償，從而導(dǎo)致較少的磨損和較高的能量產(chǎn)出。
[0027]為了進(jìn)一步提高該方法的有效性和性能，該方法可包括采集來自風(fēng)力渦輪機(jī)的多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的偏轉(zhuǎn)。例如，該方法可包括采集指示風(fēng)力渦輪機(jī)的第二風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的位置、速度和加速度的第二偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，并且計(jì)算用于第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的預(yù)計(jì)塔架間隙距離可以是基于第二風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的第二數(shù)據(jù)的。
[0028]由于第二風(fēng)力渦 輪機(jī)葉片將沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)路徑先于第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，故從位于第二葉片上的傳感器等采集的任何數(shù)據(jù)可提供風(fēng)湍流(例如，渦流)的局部情況的指示。因此，從第二風(fēng)力渦輪機(jī)葉片采集的偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)可用于更準(zhǔn)確地計(jì)算第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的預(yù)測(cè)偏轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，第二偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)為與從第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片采集的第一偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)相同的特征值的量度，因?yàn)檫@允許不同數(shù)據(jù)集(data set)之間的直接比較。
[0029]在該方法中，計(jì)算用于一個(gè)或多個(gè)不同的運(yùn)行方案(“沒有采取措施”、首要俯仰方案、次要俯仰方案等)的一個(gè)或多個(gè)預(yù)計(jì)塔架間隙距離可包括確定經(jīng)過塔架的預(yù)計(jì)時(shí)間At，并且基于經(jīng)過塔架的預(yù)計(jì)時(shí)間At來計(jì)算第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在稍后的時(shí)間里經(jīng)過塔架時(shí)的一個(gè)或多個(gè)預(yù)計(jì)塔架間隙距離或偏轉(zhuǎn)X預(yù)計(jì)’0(沒有措施),Xmf,:(首要俯仰方案)、X預(yù)計(jì)，2(次要俯仰方案)、X5Ht3 (第三俯仰方案)等。
[0030]在該方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，(多個(gè))預(yù)計(jì)塔架間隙距離或偏轉(zhuǎn)可基于第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的位置、速度和加速度按照(多個(gè))最壞情況塔架間隙距離或偏轉(zhuǎn)來計(jì)算。(多個(gè))最壞情況塔架間隙距離或偏轉(zhuǎn)可以基于第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的已知第一偏轉(zhuǎn)模式。
[0031]在下文中，更詳細(xì)地描述了估計(jì)第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在稍后的時(shí)間里經(jīng)過塔架時(shí)的預(yù)計(jì)葉片末梢偏轉(zhuǎn)的實(shí)例。
[0032]標(biāo)示為.?或X’’ (其 中X為從垂直于轉(zhuǎn)子軸線的轉(zhuǎn)子平面的偏轉(zhuǎn))的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的總加速度可確定為空氣動(dòng)力貢獻(xiàn)(contribution)和結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)的和:
【權(quán)利要求】
1.一種控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔架和設(shè)置在所述塔架的頂部上的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包含圍繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，所述方法包括以下步驟: -采集指示所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和所述轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)條件的第一數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)和第一偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，所述轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)指示所述轉(zhuǎn)子在垂直于所述轉(zhuǎn)子軸線的轉(zhuǎn)子平面中的方位角位置和旋轉(zhuǎn)速率，且所述第一偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)指示所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的位置、速度和加速度，并且 -基于包含所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分在垂直于所述轉(zhuǎn)子平面的方向上的加速度的所述第一數(shù)據(jù)來計(jì)算所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在稍后的時(shí)間里經(jīng)過塔架時(shí)的預(yù)計(jì)塔架間隙距離，并且 -如果所述預(yù)計(jì)塔架間隙距離滿足碰撞風(fēng)險(xiǎn)判據(jù)，則執(zhí)行措施以防止塔架碰撞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一數(shù)據(jù)包括指示風(fēng)速的風(fēng)數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，計(jì)算預(yù)計(jì)塔架間隙距離還基于所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的剛度或自然頻率。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，計(jì)算預(yù)計(jì)塔架間隙是基于所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的已知第一偏轉(zhuǎn)模式。
5.根據(jù)前述權(quán) 利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，執(zhí)行措施以防止塔架碰撞包括在所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的第一方位角開始位置處開始所述措施。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，執(zhí)行措施以防止塔架碰撞包括根據(jù)第一首要俯仰方案來使所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片俯仰。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述方法包括基于所述第一數(shù)據(jù)來確定所述第一首要俯仰方案。
8.根據(jù)權(quán)利要求6至7中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括基于所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的已知第一偏轉(zhuǎn)模式來確定所述第一首要俯仰方案。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括確定所述第一首要俯仰方案，使得所述預(yù)計(jì)塔架間隙距離在從第一預(yù)計(jì)間隙值到第二預(yù)計(jì)間隙值的范圍中。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，執(zhí)行措施以防止塔架碰撞包括:如果所述預(yù)計(jì)塔架間隙距離小于第一閾值，則根據(jù)第一首要俯仰方案來使所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片俯仰，并且如果所述預(yù)計(jì)塔架間隙距離在從第一閾值到第二閾值的范圍中，則根據(jù)第一次要俯仰方案來使所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片俯仰。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括采集指示所述風(fēng)力渦輪機(jī)的第二風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的位置、速度和加速度的第二偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，并且其中，計(jì)算用于所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的預(yù)計(jì)塔架間隙距離是基于第二數(shù)據(jù)的。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，計(jì)算預(yù)計(jì)塔架間隙距離包括確定經(jīng)過塔架的預(yù)計(jì)時(shí)間，并且基于所述經(jīng)過塔架的預(yù)計(jì)時(shí)間來計(jì)算所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在稍后的時(shí)間里經(jīng)過塔架時(shí)的預(yù)計(jì)塔架間隙距離。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述預(yù)計(jì)塔架間隙距離基于所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的位置、速度和加速度按照最壞情況塔架間隙距離來計(jì)算。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述最壞情況塔架間隙距離基于所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的已知第一偏轉(zhuǎn)模式。
15.一種用于控制風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)控制器，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔架和設(shè)置在所述塔架的頂部上的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包含圍繞轉(zhuǎn)子軸線旋轉(zhuǎn)的至少一個(gè)第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，所述風(fēng)力渦輪機(jī)控制器包括控制器接口和連接到所述控制器接口上的處理器，所述風(fēng)力渦輪機(jī)控制器構(gòu)造成用于接收指示所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和所述轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)條件的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，其中所述風(fēng)力渦輪機(jī)控制器構(gòu)造成用于采集指示所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和所述轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)條件的第一數(shù)據(jù)，所述第一數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)和第一偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，所述轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)指示所述轉(zhuǎn)子在垂直于所述轉(zhuǎn)子軸線的轉(zhuǎn)子平面中的方位角位置和旋轉(zhuǎn)速率，并且所述第一偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)指示所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè)部分的位置、速度和加速度，并且基于包含所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的一個(gè)或多個(gè) 部分在垂直于所述轉(zhuǎn)子平面的方向上的加速度的所述第一數(shù)據(jù)來計(jì)算所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在稍后的時(shí)間里經(jīng)過塔架時(shí)的預(yù)計(jì)塔架間隙距離，并且如果所述預(yù)計(jì)塔架間隙距離滿足碰撞風(fēng)險(xiǎn)判據(jù)，則執(zhí)行措施以防止塔架碰撞。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的風(fēng)力渦輪機(jī)控制器，其中，所述風(fēng)力渦輪機(jī)控制器構(gòu)造成用于通過發(fā)送用于控制所述第一風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的俯仰度的俯仰度控制信號(hào)來執(zhí)行措施以防止塔架碰撞。
【文檔編號(hào)】F03D7/04GK103890383SQ201280042019
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月27日
【發(fā)明者】M.O.斯洛特 申請(qǐng)人:Lm Wp專利控股有限公司