[发明专利]用于响应于叶片脱落事件而控制风力涡轮的系统和方法

权利要求书

1.一种用于响应于叶片脱落事件而控制风力涡轮的方法，所述风力涡轮具有转子，所述转子具有可旋转毂和安装到所述可旋转毂的多个转子叶片，所述方法包括：

确定与多个不同的叶片脱落事件对应的对于所述风力涡轮的多个所估计的响应特性；

在所述风力涡轮的操作期间经由多个传感器来收集传感器数据，所述传感器数据指示所述风力涡轮的至少一个构件对实际转子负荷的响应；

在所述传感器数据内标识至少两个实际响应特性；

确定所述至少两个实际响应特性是否等于或超过所述多个所估计的响应特性中的两个或更多个对应的所估计的响应特性，以便确定所述叶片脱落事件的存在性；以及

响应于检测到所述叶片脱落事件，利用控制器来启动快速关闭控制逻辑以保护所述风力涡轮。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个响应特性包括载荷幅度、所述载荷的沿着变桨轴线的方向、所述至少一个构件的加速度向量、第一激励频率、传感器通信损耗、与叶片脱落对应的声学特性、与叶片脱落对应的振动特性、对所述风力涡轮的转子轴或塔架造成影响的弯矩中的至少一个或它们的组合。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个构件的所述加速度向量包括：

所述转子响应于所述转子上的载荷的水平位移和竖直位移。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个构件的所述加速度向量包括：

所述风力涡轮的机舱响应于风负荷的加速度，其中，所述机舱加速度包括所述机舱的振荡方向、振荡频率以及振荡幅度。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个构件的所述加速度向量包括：

转子速度响应，其中，所述转子速度响应指示所述转子响应于转子质量平衡和旋转位置的加速或减速。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

基于所述至少两个实际响应特性而确定叶片脱落事件的类型，其中，所述叶片脱落事件的所述类型包括所述多个转子叶片中的一个的至少部分的偏离。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述快速关闭控制逻辑包括在相对于标称关闭控制逻辑的缩短的时间间隔内使所述转子减速。

8. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述快速关闭控制逻辑包括：

超越所述风力涡轮的至少一个构件的标称操作极限；以及

建立对于所述至少一个构件的快速关闭设定点，其中，所述快速关闭设定点具有比所述标称操作极限更大的值，以致于所述至少一个构件的过大负荷或损坏被容许。

9. 一种用于响应于叶片脱落事件而控制风力涡轮的方法，所述风力涡轮具有转子，所述转子具有可旋转毂和安装到所述可旋转毂的多个转子叶片，所述方法包括：

在所述风力涡轮的操作期间利用控制器来接收来自多个传感器的指示叶片脱落事件的数据；以及

响应于检测到所述叶片脱落事件，利用所述控制器来启动快速关闭控制逻辑以保护所述风力涡轮，所述快速关闭控制逻辑包括：

超越所述风力涡轮的至少一个构件的标称操作极限，

建立对于所述至少一个构件的快速关闭设定点，其中，所述快速关闭设定点具有比所述标称操作极限更大的值，以致于所述至少一个构件的过大负荷或损坏被容许，以及

建立超过所述转子的标称减速率的所述转子的减速率。

10. 根据权利要求9所述的方法，其中，建立所述快速关闭设定点包括下者中的至少一个：

利用所述控制器来生成对于所述多个转子叶片的桨距设定点命令，其中，所述桨距设定点命令指导桨距控制机构使所述多个转子叶片以超过标称变桨速率阈值的变桨速率变桨成顺桨；以及

利用所述控制器来生成对于所述风力涡轮的发电机的发电机设定点，其中，所述发电机设定点指导转换器控制器产生超过标称发电机转矩极限的发电机转矩。