[發明專利]用于操作具有主動式流控制的風力渦輪機的系統和方法

有效

• 申請號: 201010547951.2
• 申請日: 2010-11-05
• 公開（公告）號: CN102052249A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: J·J·尼斯;W·哈恩斯
• 申請（專利權）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 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

相關申請的交叉引用

交叉引用在此用來關聯通常指共同未決的申請：檔案號235606，名稱為“用于操作具有減少的葉片結垢(fouling)的風力渦輪機的方法”；檔案號235623，名稱為“用于風力渦輪機的主動式流控制系統”；檔案號235625，名稱為“用于組裝用在風力渦輪機轉子葉片中的空氣分配系統的系統和方法”；檔案號235850，名稱為“用于操作具有主動式流控制的風力渦輪機的系統和方法”；檔案號235851，名稱為“用于清潔風力渦輪機的主動式流控制(AFC)系統的裝置和方法”；檔案號235852，名稱為“用于操作主動式流控制系統的系統和方法”。每個交叉引用的申請均由Jacob?Johannes?Nies和Wounter?Haans所發明，并與本申請在同一天提交。每個交叉引用的申請均由此通過全部引用而被結合。

技術領域

本文所述的實施例大體上涉及用于操作具有主動式流控制的風力渦輪機的方法和系統，且更具體地說，涉及用于從主動式流控制系統中移除碎片和/或防止主動式流控制系統中碎片積聚的方法和系統。

背景技術

主動式流控制(AFC)是用于對給定的流入(in-flow)的條件出反應，而主動地試圖影響對象的空氣動力學響應的技術和/或系統的通用用語。更具體地說，至少一些已知的AFC系統被用來操控流過翼型(airfoil)的流狀態。如本文中所使用的用語“翼型”指渦輪機葉片、翼和/或任何其它合適的翼型。雖然本文所述的實施例指渦輪機葉片，但是應當理解，本文所述的實施例可用于任何合適的翼型。與已知的提供基本恒定的流控制的被動式流控制系統相反，已知的AFC系統使流控制可被選擇性地應用在翼型上。至少一些已知的AFC系統使用空氣分配系統來操控流過翼型表面的空氣的一個邊界層。已知的AFC系統包括執行機構，執行機構可根據它們的凈質量流量(net-mass-flow)而分成兩類。第一類是零凈質量流量執行機構，例如合成射流執行機構(synthetic?jet?actuator)，以及第二類是非零凈質量流量執行機構，例如空氣噴射執行機構，空氣噴射執行機構可以是恒定的執行機構或非恒定的執行機構，和/或吹式執行機構(blowing?actuator)和/或吸式執行機構(suction?actuator)。

因為AFC系統易受能包含碎片的流體流的影響，所以，由碎片引起的AFC穿孔(perforation)和/或孔的結垢是AFC在風力渦輪機葉片、飛行器翼和其它翼型上大規模應用的其中一個妨礙因素。如本文所使用的用語“碎片”指可接觸風力渦輪機葉片和/或其它翼型，并在其里面和/或上面積聚的塵土、灰塵、昆蟲、昆蟲殘留物、顆粒、微粒、物質、懸浮液體和/或固體，和/或任何其它材料。此外，用語“穿孔”和“孔”在本文中可互換地使用。

大體上，由碎片所引起的AFC孔的結垢對AFC系統性能具有不利影響。此外，除了穿孔，至少一些已知的AFC系統的構件也易受結垢影響。例如，在至少一些已知的非零凈質量流量系統中，可能已被碎片污染的周圍空氣被吸入到AFC系統中以供給執行機構。這種受污染的進入空氣可使空氣分配系統、執行機構和/或AFC系統穿孔產生結垢。

已知的AFC系統的穿孔和/或其它構件的這樣的結垢可改變流過翼型的流體流，使得該流體流背離了清潔狀態的流體流，該清潔狀態的流體流是葉片設計要產生(yield)的。另外，葉片表面上和/或AFC系統中的結垢可降低使用翼型和/或AFC系統的系統例如風力渦輪機的輸出功率。然而，人工清潔AFC系統的各個孔是不切實際的，這是因為至少一些已知的AFC系統中的大量的孔，和/或為了這樣的人工清潔而使風力渦輪機脫機所需的持續時間。

因此，需要提供通過清潔AFC系統和/或防止AFC系統的結垢，用來維護風力渦輪機的方法和/或系統。此外，這樣的方法和/或系統優選地可減少或消除人工清潔AFC系統和/或葉片的需要。而且，需要這樣的方法和/或系統，以基于從風力渦輪機所獲取的操作數據，并且更具體地說，基于AFC系統的操作特性，而自動地執行動作。

發明內容

在一個方面，提供了一種操作包括流控制系統的風力渦輪機的方法。該方法包括：在第一模式下操作風力渦輪機，以及在以與第一模式不同的第二模式下操作風力渦輪機，在至少第二模式期間，獲取風力渦輪機的操作數據，使用所獲取的操作數據確定流控制系統的有效性(effectiveness)，并基于該流控制系統的有效性執行動作。