[发明专利]降低风力涡轮机极端负载的桨距调节方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制空载的风力涡轮机的方法，特别的是，所述风力涡轮机包括传感系统和控制系统，所述方法包括对风力涡轮机的桨距角进行测量、比较、计算和校正的步骤。

本发明还涉及一种风力涡轮机，该风力涡轮机具有传感系统，所述传感系统包括至少一个传感器，所述传感器具有风力传感器，所述风力传感器用于测量/检测风力涡轮机附近风力条件数据，优选地，用于测量/检测风力涡轮机迎风面的风力条件数据；以及控制系统，所述控制系统包括至少一台计算机，所述的计算机具有用于执行控制算法的装置，所述装置用于处理来自传感系统的传感信息，并计算出最佳的桨距角的数值，使得当风力涡轮机不输出功率时，所述轮毂上的至少一个转子叶片具有最小的机械负载。

背景技术

在风力涡轮机领域，疲劳负载和极端负载是设计中常见的制约因素。

对于转子叶片、轮毂、主机架和主轴等确实是这样。此外，底座最常设于极端负载限制的情况。

人们一直关注于降低疲劳负载，或提高部件和结构所使用材料的耐疲劳性能。

本领域的技术人员，如果准备在极端恶劣的地区或环境下，包括在台风或者飓风定期或频繁登陆的地区，建造或运营较大型风力涡轮机，他们会倾向于对部件或结构进行加固。然而，本领域技术人员所用的这种标准方法，也不足以让风力涡轮机在在极端的条件下持久耐用。

人们注意到，在极端条件下，取决于转子的尺寸大小。通常，较大的转子意味着在极端条件下引入了较小转子的较低风速。

发明目的

本发明的目的是，提供一种操作方法和技术手段，使风力涡轮机可以在极端条件下或在比已知的条件更极端的情况下进行运作。本发明的另一个目的是，降低风力涡轮机停机停机时的负载。

尤其是，本发明的一个目的是降低风力涡轮机叶片的负载。

发明内容

本发明的目的是这样实现的，提供一种控制空转的风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机包括：

-风力涡轮机系统，所述风力涡轮机系统包括：

-塔架，

-机舱，所述机舱设置在所述塔架上端，且可在方位角内旋转；

-轮毂，所述轮毂具有可在给定的转子角内转动的转子；

-至少一个转子叶片，所述转子叶片配有至少一个桨距调节系统，桨距调节系

统在扭转方向上，在桨距角内调节所述转子叶片；

-传感系统，该传感系统包括至少一个传感器，所述传感器具有风力传感器，所述风力传感器用于测量/检测风力涡轮机附近风力条件数据，优选地，用于测量/检测风力涡轮机（1）迎风面的风力条件数据；

-控制系统，所述控制系统包括至少一台计算机，所述计算机具有用于执行控制算法的装置，所述装置用于处理来自传感系统的传感信息，并计算出最佳的桨距角的数值，使所述轮毂上的至少一个转子叶片承受最小的机械负载；

所述方法包括至少以下工作步骤：

测量：

-收集来自至少一个传感系统的风力条件数据；

-收集风力涡轮机位置信息；

比较：

-通过执行所述控制算法，利用所述的至少一台计算机处理所述风力条件数据和风力涡轮机位置信息；

计算：

-计算出所述最佳桨距角的数值；其中，最佳桨距角的数值是指，当来自空气气动升力系数和阻力系数的力最小或接近最小时的数值；

校正：

-通过桨距调节系统调节所述转子叶片至的最佳桨距角的数值。

空载状态可以理解为风力涡轮机基本上停止工作或处在静止状态。理论上此时风力涡轮机并不产生功率，但实际上可能会产生少量的功率。

本发明所述的方法是为极端的风力条件而设计的，所述的极端风力条件包括高风速、阵风和狂风，也并不排除适用于极端的气温或暴雨条件下。

可以理解的是，所述方法可以替代偏航控制系统，所述机舱固定在一个位置上或者不携带偏航控制系统。

还可以理解，本发明的系统包括一个用于推动所述方法启动的检测器或者调节器，即，包括用于启动所述方法的至少一个测量器。特别是，当极端天气条件出现时，包括检测和测定装置。

因此，风力涡轮机可建造或者放置在极端风力条件的地区，当风力条件超出一定标准时，风力涡轮机处于静止状态，即不产生功率；风力涡轮机可以处于无动力模式，这种方式使风力涡轮机结构的负载达到最小值。因此，不仅节省了材料，还能够在这种条件极端的地区设计、构建和操作风力涡轮机，从而在这些极端地区获取能量。