[發(fā)明專利]風(fēng)力渦輪機(jī)葉片清潔方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910172099.2
• 申請(qǐng)日: 2009-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN101660491A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·G·洪霍夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F03D7/02
• 分類號(hào): F03D7/02
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 朱鐵宏;劉華聯(lián)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及風(fēng)力渦輪機(jī)，且更具體地涉及一種用于 清潔風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，風(fēng)力渦輪機(jī)作為一種對(duì)環(huán)境安全且相對(duì)便宜的替 代能源，受到了日益增加的關(guān)注。隨著對(duì)其關(guān)注的增長(zhǎng)，人們已做出 了相當(dāng)大的努力來(lái)研制可靠且高效的風(fēng)力渦輪機(jī)。

通常，風(fēng)力渦輪機(jī)包括具有多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子安裝在 外殼或機(jī)艙上，該外殼或機(jī)艙位于桁架式塔架或管狀塔架的頂上。公 用級(jí)風(fēng)力渦輪機(jī)(即，設(shè)計(jì)成用來(lái)將電力提供到公用電網(wǎng)上的風(fēng)力渦輪 機(jī))可具有大型轉(zhuǎn)子(例如，直徑為30米或更大)。此外，風(fēng)力渦輪機(jī) 通常安裝在高度至少為60米的塔架上。這些轉(zhuǎn)子上的葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn) 換成驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)動(dòng)力，發(fā)電機(jī)可通過齒輪 箱可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子上。齒輪箱逐步提升用于發(fā)電機(jī)的渦輪轉(zhuǎn)子固 有的低轉(zhuǎn)速，以有效地將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成輸入到公用電網(wǎng)中的電能。

風(fēng)力渦輪機(jī)葉片具有不斷增大的尺寸，以便增大能量捕獲。 重要的是優(yōu)化風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行，包括葉片能量捕獲，以降低產(chǎn)能成 本。葉片的傾斜設(shè)置(即，翼型形狀的葉片沖角)提供了用于風(fēng)力渦輪 機(jī)控制的一個(gè)參數(shù)。通常，控制器構(gòu)造成用以通過以提供增大或減小 風(fēng)能傳遞的方式調(diào)整葉片傾斜或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩來(lái)調(diào)整轉(zhuǎn)子速度(即，轉(zhuǎn)子 圍繞其旋轉(zhuǎn)的漿轂的轉(zhuǎn)速)和/或功率輸出，相應(yīng)地期望其調(diào)整轉(zhuǎn)子速 度。

具有先進(jìn)的控制系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)通過主動(dòng)的轉(zhuǎn)矩和葉片 傾斜控制來(lái)保持恒定的末梢比速度(在低風(fēng)速下)或功率(在高風(fēng)速下)。 對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)來(lái)說(shuō)，如果風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片在非最佳狀態(tài)下運(yùn)行， 則功率的產(chǎn)生會(huì)受到負(fù)面影響。導(dǎo)致機(jī)器的次最佳性能的常見問題為 葉片結(jié)垢。葉片結(jié)垢可由多種原因引起。例如，昆蟲、污垢或其它碎 屑可積聚在渦輪機(jī)葉片的前緣或其它表面上。碎屑的累積可能會(huì)降低 風(fēng)能傳遞的效率，且在一定環(huán)境下可能會(huì)因?yàn)橐砥砻嫔系臍饬鞣蛛x 而最終導(dǎo)致空氣動(dòng)力失速，從而損失效率。為了克服葉片結(jié)垢的問題， 需要進(jìn)行定期維護(hù)，包括拆卸和清潔葉片。此外，為了克服葉片結(jié)垢 而進(jìn)行的一些嘗試包括設(shè)置成用以適當(dāng)?shù)厍鍧嵢~片的復(fù)雜和昂貴的 設(shè)備。

因此，需要一種用于清潔結(jié)垢的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法， 其不需要昂貴和復(fù)雜的設(shè)備，并且不需要拆卸葉片或使風(fēng)力渦輪機(jī)完 全停機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

本文涉及一種感測(cè)降水且相應(yīng)地調(diào)整葉片速度和傾斜的風(fēng) 力渦輪機(jī)。本文還涉及一種清潔風(fēng)力渦輪機(jī)葉片以除去可積聚于其上 的任何碎屑的方法。

風(fēng)力渦輪機(jī)具有圍繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)葉片，轉(zhuǎn)子的 速度是可調(diào)整的。可檢測(cè)是否存在降水的至少一個(gè)傳感器提供成與風(fēng) 力渦輪機(jī)進(jìn)行通信。控制器構(gòu)造成用以響應(yīng)來(lái)自于至少一個(gè)傳感器的 對(duì)應(yīng)于是否存在降水的信號(hào)來(lái)調(diào)整轉(zhuǎn)子速度。該至少一個(gè)傳感器和該 控制器進(jìn)行配合，以在存在降水的期間增大轉(zhuǎn)子速度，從而容許降水 從風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片上除去碎屑。

控制器還可構(gòu)造成用以響應(yīng)來(lái)自于至少一個(gè)傳感器的對(duì)應(yīng) 于是否存在雨水的信號(hào)來(lái)調(diào)整葉片傾斜。該至少一個(gè)傳感器和該控制 器進(jìn)行配合，以在存在降水的期間增大葉片傾斜，從而容許降水與葉 片更大的表面積相配合來(lái)從風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片上除去碎屑。

控制器可具有控制系統(tǒng)，其可接收來(lái)自于構(gòu)造成用以檢測(cè) 是否存在降水的至少一個(gè)傳感器及檢測(cè)其它環(huán)境條件的其它傳感器 的輸入。控制系統(tǒng)處理所有的輸入，且可響應(yīng)于來(lái)自于至少一個(gè)傳感 器的對(duì)應(yīng)于是否存在降水的信號(hào)以及來(lái)自于其它傳感器的對(duì)應(yīng)于其 它環(huán)境條件的信號(hào)來(lái)指揮控制器調(diào)整轉(zhuǎn)子速度或增大葉片傾斜。

用于清潔轉(zhuǎn)子速度可調(diào)的風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片的方法包括確 定是否存在降水。響應(yīng)于對(duì)存在降水的確定，調(diào)整轉(zhuǎn)子速度以增大葉 片速度。增大的轉(zhuǎn)子速度與存在降水相結(jié)合有助于通過降水來(lái)將碎屑 從葉片上除去。

用于清潔圍繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法包括確定 是否存在降水，該風(fēng)力渦輪機(jī)具有用以控制葉片傾斜的可變傾斜驅(qū)動(dòng) 器。響應(yīng)于對(duì)存在降水的確定，使用可變傾斜驅(qū)動(dòng)器來(lái)改變?nèi)~片傾斜。 葉片的可變傾斜與存在降水相結(jié)合有助于通過在較大表面積上的降 水來(lái)將碎屑從葉片上除去。