[發(fā)明專利]用于操作可變速度風(fēng)力渦輪機(jī)的方法和風(fēng)力渦輪機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010571245.1
• 申請(qǐng)日: 2010-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102086842A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·默克爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 諾德克斯能源有限公司
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 杜娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及操作具有可變速度轉(zhuǎn)子、控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，以及這種風(fēng)力渦輪機(jī)。

背景技術(shù)

“Germanischer?Lloyd”GL?Wind?2003第1部分第2章(2.2控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng))的“guideline?for?the?certification?of?wind?turbines”定義了可變速度風(fēng)力渦輪機(jī)的控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)必須滿足的要求，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被包含于此。例如，在該指南中說(shuō)到盡可能無(wú)故障并且無(wú)負(fù)荷地高效且安全地運(yùn)行風(fēng)力渦輪機(jī)是控制系統(tǒng)的任務(wù)。為此，該方法的邏輯被轉(zhuǎn)移到在控制系統(tǒng)中工作的閉環(huán)或者開(kāi)環(huán)控制。關(guān)于安全系統(tǒng)，定義了它是相對(duì)于控制系統(tǒng)具有邏輯優(yōu)先權(quán)的系統(tǒng)，其在與安全性相關(guān)的限制值被超過(guò)以后或者如果控制系統(tǒng)不能保持電廠處于其正常工作范圍時(shí)做出反應(yīng)。關(guān)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，GL指南定義了最小運(yùn)行速度n₁和最大運(yùn)行速度n₃，在正常工作條件下轉(zhuǎn)動(dòng)速度應(yīng)該在二者之間。此外，定義了切斷速度n₄；這是使得有必要立刻通過(guò)控制系統(tǒng)切斷風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。切斷速度n₄必須區(qū)別于激活速度n_a。此激活速度是必須立刻發(fā)生安全系統(tǒng)的激活的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。指南就此進(jìn)一步規(guī)定了激活安全系統(tǒng)的限制值必須被定義成使得構(gòu)建風(fēng)力渦輪機(jī)所基于的值不被超過(guò)并且電廠不受危害，而且使控制系統(tǒng)在正常工作條件下不受安全系統(tǒng)不必要地干擾。其他指南，例如IEC61400第1部分，設(shè)計(jì)要求(IEC?61400-1：2005)規(guī)定了類似的安全要求，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被包含于此。

從US2009224543A1已知一種用于操作風(fēng)電廠的方法，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被包含于此。該方法已知兩個(gè)工作模式，它們通過(guò)風(fēng)電廠的不同制動(dòng)行為區(qū)分。在第一工作模式中，當(dāng)超過(guò)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)，開(kāi)始轉(zhuǎn)子的制動(dòng)過(guò)程，該轉(zhuǎn)動(dòng)速度處于第一轉(zhuǎn)動(dòng)速度閾值之上。在第二工作模式中，當(dāng)超過(guò)了小于第一工作模式的轉(zhuǎn)動(dòng)速度閾值的第二轉(zhuǎn)動(dòng)速度閾值時(shí)，和/或當(dāng)在第一和/或第二工作模式中存在大于轉(zhuǎn)子加速度閾值的轉(zhuǎn)子加速度時(shí)，開(kāi)始制動(dòng)過(guò)程。

從US2009295161A1，已知一種用于操作具有控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被包含于此，其中，在出現(xiàn)故障信號(hào)以后通過(guò)以小于8.5度/秒的平均葉片槳距調(diào)整速度調(diào)整至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的葉片槳距角，發(fā)生轉(zhuǎn)子的制動(dòng)。然后，一旦轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度超過(guò)可預(yù)先定義的第一轉(zhuǎn)動(dòng)速度限制，就由機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行轉(zhuǎn)子的制動(dòng)。安全系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成使得一旦轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度超過(guò)大于第一轉(zhuǎn)動(dòng)速度限制的可預(yù)先定義的第二轉(zhuǎn)動(dòng)速度限制，其就被激活。為此，第二轉(zhuǎn)動(dòng)速度限制被選擇成使得當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即使在發(fā)電機(jī)卸載加上具有小于3個(gè)月一次的發(fā)生概率的極端陣風(fēng)以后，安全系統(tǒng)也不被激活。此外，這個(gè)文檔也提到了安全系統(tǒng)以甚至能夠針對(duì)控制系統(tǒng)功能對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)的安全監(jiān)測(cè)為特點(diǎn)。

從US2010013227A1，已知一種風(fēng)力渦輪機(jī)和操作它的方法，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被包含于此，其中，提供了對(duì)被超過(guò)的安全限制做出響應(yīng)或者在控制系統(tǒng)失去對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的控制的情況下做出響應(yīng)的安全系統(tǒng)。

從EP1764664A2，已知一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的安全裝備，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被包含于此，其中，當(dāng)單獨(dú)的限制被超過(guò)時(shí)，安全鏈的激活不被選擇性地執(zhí)行，但是其可以通過(guò)保護(hù)設(shè)備在邏輯上組合多個(gè)固定的限制值以便激活安全鏈。

從Siegfried?Heier，由Rachel?Waddington翻譯的“Grid?Integration?of?Wind?Energy?Conversion?Systems”，John?Wiley?&?Sons，Ltd.，第二版，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被包含于此，從5.6.2.3章已知在風(fēng)力渦輪機(jī)滿載時(shí)，即在額定范圍以上的速度，通過(guò)調(diào)整葉片槳距角把轉(zhuǎn)動(dòng)速度保持在可控制范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)儲(chǔ)備允許對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的增加的延遲反應(yīng)。盡管如此，在轉(zhuǎn)動(dòng)速度增加到最高可允許運(yùn)轉(zhuǎn)速度的情況下，例如在額定值10％以上，開(kāi)始故障關(guān)機(jī)。在盡管有控制系統(tǒng)的干預(yù)但轉(zhuǎn)子仍轉(zhuǎn)動(dòng)太快并到達(dá)激活速度的情況下，安全系統(tǒng)必須行動(dòng)以限制轉(zhuǎn)動(dòng)速度。安全系統(tǒng)的干預(yù)立刻導(dǎo)致故障關(guān)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種其中風(fēng)力渦輪機(jī)的負(fù)荷被減小并且避免了安全系統(tǒng)的不必要激活的風(fēng)力渦輪機(jī)和操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。