[发明专利]用于运行风力涡轮机的方法和设备

说明书

技术领域

本发明一般地涉及风力涡轮机，且更特定地涉及用于控制风力涡轮机运行的方法和设备。

背景技术

一般地，风力涡轮机包括具有多个叶片的转子。转子有时安装在定位在基部的顶上的壳体或机舱内，基部例如是托架或管状塔。至少一些已知的电力工业级风力涡轮机(即设计为向电网提供电力的风力涡轮机)可以具有其直径为30米(m)(98英尺(ft))或更大的转子。转子叶片将风的机械能转换为驱动一个或多个发电机的机械的旋转转矩。发电机有时但不总是通过变速箱可旋转地联接到转子。变速箱将涡轮机转子的固有的低转速提高以使发电机有效地将旋转机械能转换为电能，电能被馈送到电网。也存在无齿轮的直接驱动风力涡轮发电机。

环境空气条件的季节变化，例如环境空气的温度和/或压力的改变可能影响至少一些已知的风力涡轮机的性能。例如，风力涡轮机的标准国际工程法规(IEC)设计包络限定了在从大约+40摄氏度(℃)(大约100华氏度())至大约-20摄氏度(℃)(大约-30华氏度())的温度范围内作用在风能涡轮机上的负荷。在此温度以下的风力涡轮机运行可能要求新的负荷计算，如果不采取对策则新的负荷计算将超过设计负荷包络，从而可能导致需要新的强化部件。至少一些已知的风力涡轮机在受到使环境空气温度值低于可允许温度范围的下限温度的冷天气时被关闭，这因不生成电力输出而是不利的。

影响风力涡轮机性能的另一个季节改变的例子是至少一些已知的风力涡轮机的空气温度校正的涡轮机性能在夏季低于冬季。例如，至少一些已知的风力涡轮机的转子叶片失速的可能性在当环境空气温度典型地较高的夏季条件期间增加。这样的失速降低了风力涡轮机的可能的电力输出。此外，在失速后至少一些已知的风力涡轮机转子叶片周围的空气流动的重建可能导致短期的发电机速度增加和/或电力输出增加，这可能对于风力涡轮机的控制器是难以处理的。这样的控制器处理困难可能增加风力涡轮机因超速和/或超生产条件导致的与电网分离的可能性。

发明内容

在一个方面中提供了用于运行风力涡轮机的方法。方法包括测量环境空气的温度且如果测量到的环境空气温度低于预先确定的极限则降低风力涡轮机的动力输出，以因此便于降低作用在风力涡轮机的部件上的负荷。

在另一个方面中提供了风力涡轮机。风力涡轮机包括转子，转子包括毂和至少一个联接到毂的转子叶片。风力涡轮机也包括构造为测量环境空气温度且生成和发出环境空气温度信号的第一传感器。风力涡轮机进一步包括电子数据连通地联接到第一传感器的至少一个处理器。至少一个处理器构造为通过从第一传感器接收测量到的环境空气温度信号和如果接收到的环境空气温度信号低于预先确定的极限则降低风力涡轮机的动力输出中的至少一个来便于降低作用在风力涡轮机的部件上的负荷。

在进一步的方面中提供了用于运行具有至少一个叶片的风力涡轮机的方法。方法包括确定环境空气运行包络且至少部分地基于确定的环境空气运行包络来控制风力涡轮机的动力输出。

附图说明

图1是典型的风力涡轮机的示意性视图；

图2是可以与图1中示出的风力涡轮机一起使用的典型的机舱的示意性视图；

图3是图1中示出的风力涡轮机的电气和电子示意图；

图4是图示了用于控制图1中示出的风力涡轮机的典型的方法的流程图；和

图5是图示了用于控制图1中示出的风力涡轮机的另一个典型的方法的流程图。

具体实施方式

如在此所使用，术语“叶片”意图于代表当相对于周围流体运动时提供反作用力的任何设备。如在此所使用，术语“风力涡轮机”意图于代表从风能生成旋转能且更特定地将风的动能转换为机械能的任何设备。如在此所使用，术语“风力涡轮发电机”意图于代表从由风能生成的旋转能生成电力且更特定地将由风的动能转换的机械能转化为电能的任何风力涡轮机。如在此所使用，术语“风车”意图于代表使用由风能生成的旋转能且更特定地使用从风的动能转换来的机械能，以用于不同于生成电力的预先确定的目的，例如但不限制于泵送流体和/或磨碎物质的任何风力涡轮机。