[发明专利]用于减轻风力涡轮中的振动的装置和方法

说明书

本公开涉及用于风力涡轮叶片的装置和用于减少风力涡轮中的振动的方法。更具体而言，本公开涉及用于减轻涡流引起的振动和失速引起的振动的装置、包括此类装置的风力涡轮叶片，以及用于当风力涡轮被停放时(尤其是在风力涡轮安置和/或维护期间)减少风力涡轮振动的方法。装置构造成围绕风力涡轮叶片布置，并且包括三个或更多个空气流修改元件，其包括构造成远离风力涡轮叶片面向的凹形外表面。装置还包括构造成支承多个空气流修改元件的支承结构。相邻的空气流修改元件之间的角距离在截面中为大致上恒定的。

技术领域

本公开涉及用于风力涡轮叶片的装置和用于减少风力涡轮中的振动的方法。更具体而言，本公开涉及用于减轻涡流引起的振动和失速引起的振动的装置、包括此类装置的风力涡轮叶片，以及用于当风力涡轮被停放时(尤其是在风力涡轮安置和/或维护期间)减少风力涡轮振动的方法。

背景技术

现代风力涡轮通常用于将电供应到电力电网中。该类型的风力涡轮大体上包括塔架和布置在塔架上的转子。转子(其典型地包括毂和多个叶片)设定成在风对叶片的影响之下旋转。所述旋转生成扭矩，该扭矩正常地直接地(“直接地驱动”或“无齿轮”)或通过齿轮箱的使用传输穿过转子轴至发电机。这样，发电机产生可供应至电力电网的电。

风力涡轮毂可以可旋转地联接于机舱的前部。风力涡轮毂可连接于转子轴，并且转子轴可接着使用一个或多个转子轴轴承可旋转地安装在机舱中，该一个或多个转子轴轴承布置在机舱内的框架中。机舱为布置在风力涡轮塔架的顶部上的壳体，其可容纳并保护齿轮箱(如果存在)和发电机(如果未放置在机舱外侧)，以及取决于风力涡轮，诸如功率转换器和辅助系统的另外的构件。

存在使风力涡轮叶片越来越长的趋势，以捕获更多的风，并且将风能转换成电。这使叶片更加柔性并且更易于叶片的振动。过度振动的风力涡轮叶片可受到损坏。转子叶片的振动还可导致整个风力涡轮结构振荡(例如，前后振荡或横向振荡)。由于过度的应力，故风力涡轮叶片中的振动还可损坏风力涡轮的其它构件。

当风力涡轮在操作中(即，产生能量并连接于电力电网)时，风力涡轮控制器可操作辅助驱动系统(诸如俯仰系统或偏航系统)，以减少或改变叶片上的负载。这样，可抵制叶片的振动。然而，在风力涡轮被停放并且与电网断开连接时的情形下，振动问题也可为严重的。

当风力涡轮被停放时，风可从不正常方向(即，与正常操作时不同)吹动抵靠风力涡轮。围绕风力涡轮的空气流可使风力涡轮振动。振动可使一个或多个风力涡轮构件受应力并且甚至损坏该一个或多个风力涡轮构件，这可损害风力涡轮的性能，增加维修需要，并且缩减风力涡轮的使用寿命。由于风力涡轮叶片的方位不可例如通过偏航和/或俯仰来适应于引入风的方向(与当风力涡轮操作时相反)，故相比于当风力涡轮正常操作并且产生能量时，当风力涡轮被停放时，振动的影响可为更大或不同的。

具体而言，当风力涡轮正在安置或试车时，这一切可适用。例如，可发生的是，安置不完整的转子(例如，具有总共三个叶片中的单个叶片或两个叶片的转子)。其余的叶片可不被安置，直到几天或一周之后。同时，部分安置(或“不完整”)的转子可处于停滞。转子可或不可被锁定，并且风力涡轮可暴露于变化的风条件。如果风力涡轮在若干小时、若干天或若干周期间停止(例如，出于维护原因)，则这一切可同样适用。具体取决于风向，风力涡轮叶片可在这些条件中的任何下开始振动。

发明内容

在本公开的方面中，提供一种用于减轻停放的风力涡轮的振动的装置。装置构造成围绕风力涡轮叶片布置。振动减轻装置具有沿着纵向方向的长度和大致上垂直于纵向方向的截面。截面包括径向方向和切向方向。装置包括三个或更多个空气流修改元件，其包括构造成远离风力涡轮叶片面向的凹形外表面。装置还包括构造成支承多个空气流修改元件的支承结构。相邻的空气流修改元件之间的角距离在截面中为大致上恒定的。