[發(fā)明專利]停機期間降低風(fēng)力渦輪機不對稱轉(zhuǎn)子載荷的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810177276.1
• 申請日: 2008-12-04
• 公開（公告）號: CN101493075A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: L·C·凱默;J·奧英
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;楊松齡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般地涉及風(fēng)力渦輪機，更具體而言，涉及有效降低風(fēng)力 渦輪機中載荷的方法和裝置。

背景技術(shù)

近來，風(fēng)力渦輪機作為環(huán)境安全和相對便宜的替代能源已獲得更 多的關(guān)注。隨著這種日益增長的興趣，已做了相當(dāng)大的努力，以發(fā)展 可靠而有效的風(fēng)力渦輪機。

通常，風(fēng)力渦輪機包括具有多個葉片的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子安裝在位于桁 架或者管狀塔架頂部的外殼或者吊艙里。公用級的風(fēng)力渦輪機(即，設(shè) 計用來向公用電網(wǎng)提供電力的風(fēng)力渦輪機)可具有大的轉(zhuǎn)子(例如，直 徑達(dá)到80米及以上)。這些轉(zhuǎn)子上的葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動一個或多 個發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)力矩或者旋轉(zhuǎn)力，發(fā)電機通過齒輪箱旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到與 轉(zhuǎn)子上。齒輪箱可用來將渦輪機轉(zhuǎn)子固有的低旋轉(zhuǎn)速度逐步提升，以 便于發(fā)電機高效地將機械能轉(zhuǎn)換成電能，該電能被送入公用電網(wǎng)。一 些渦輪機采用直接聯(lián)接到轉(zhuǎn)子上的發(fā)電機而不采用齒輪箱。

由于垂直和水平方向的風(fēng)剪力、偏轉(zhuǎn)失準(zhǔn)以及湍流，風(fēng)力渦輪機 轉(zhuǎn)子上會出現(xiàn)不對稱載荷。水平風(fēng)剪力、偏轉(zhuǎn)失準(zhǔn)以及自然湍流是風(fēng) 力渦輪機轉(zhuǎn)子上不對稱載荷的其中一些主要驅(qū)動因素。這些載荷以及 由垂直或水平風(fēng)剪力引起的載荷是風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)積累的極限載荷 和疲勞循環(huán)次數(shù)的有利因素。通過對各單獨的葉片俯仰角(pitch?angle) 的周期性促動，不對稱載荷控制可以用來降低極端載荷和疲勞循環(huán)。

在轉(zhuǎn)子葉片調(diào)整系統(tǒng)中提供了直流電壓源，例如電池，并當(dāng)電網(wǎng) 故障時直接用于葉片調(diào)整驅(qū)動，因此保證了總是給葉片調(diào)整驅(qū)動提 供動力。如果觸發(fā)了通常要求輔助供電的葉片俯仰的緊急停機，轉(zhuǎn)子 失衡補償不再有效，并且所有的葉片都開始從不同的初始葉片角，但 是以相同的俯仰速度向平槳(feather)俯仰。這種沒有經(jīng)過校正的葉片不 對稱加重了一定轉(zhuǎn)子方位角上的轉(zhuǎn)子載荷失衡，產(chǎn)生極端載荷，其影 響塔頂部件的設(shè)計尺寸。

發(fā)明內(nèi)容

簡要的講，提供了一種用于降低具有多個葉片的風(fēng)力渦輪機中的 載荷的方法，每個葉片均具有葉片角。該方法包括計算在開始停機條 件時，用來將至少一個葉片向平槳從初始俯仰速度切換到最終俯仰速 度的時間延遲。

在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種包括具有多個葉片和一個輪 轂的轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪機。該風(fēng)力渦輪機還包括設(shè)置成對每個葉片測量 俯仰角的控制系統(tǒng)，其中，控制系統(tǒng)計算在開始停機條件時，用來將 至少一個葉片向平槳從初始俯仰速度切換到最終俯仰速度的時間延 遲，這里初始俯仰速度小于最終俯仰速度。

在本發(fā)明的又一個方面，提供了一種用于降低具有多個葉片的風(fēng) 力渦輪機中的載荷的方法。該方法包括計算在開始停機條件時，用來 將至少一個葉片向平槳俯仰的時間延遲。

附圖說明

當(dāng)參考附圖閱讀以下詳細(xì)描述時，本發(fā)明的這些以及其它特征、 方面和優(yōu)點將變得更好理解，在附圖中的所有圖形中，相似的標(biāo)號代 表相似的部件，其中：

圖1為風(fēng)力渦輪機的示例性結(jié)構(gòu)圖。

圖2為示于圖1的示例性風(fēng)力渦輪機結(jié)構(gòu)的吊艙的剖切透視圖。

圖3為用于圖1所示的風(fēng)力渦輪機的控制系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)的框 圖。

圖4為用于本發(fā)明的一些結(jié)構(gòu)中的主轉(zhuǎn)子軸的一部分和傳感器 的透視圖。

圖5為開始停機條件時，計算用來向平槳切換至少一個葉片的俯 仰速度的延遲時間的本發(fā)明的方法的圖解。

部件列表：

100??風(fēng)力渦輪機

102??吊艙

104??塔架

106??轉(zhuǎn)子

108??葉片

110??輪轂

112??控制面板

114??葉片俯仰驅(qū)動

116??轉(zhuǎn)子軸

118??齒輪箱

120??發(fā)電機

122??聯(lián)接器

124??偏轉(zhuǎn)驅(qū)動

126??偏轉(zhuǎn)臺

128??風(fēng)向標(biāo)

130??主支撐件

132??主軸法蘭

134??傳感器

136??傳感器托架

300??控制系統(tǒng)

302??總線

304??處理器

306??隨機存儲器