[發明專利]用于平衡風力渦輪機的方法

有效

• 申請號: 201080033674.1
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN102459888A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: U·阿克塞爾松;M·比約克;C·哈格
• 申請（專利權）人: 通用電氣風能(挪威)有限公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;譚祐祥

發明背景

本發明涉及一種用于平衡風力渦輪機的方法，該方法包括步驟a)測量取決于軟偏航系統的至少一個偏航馬達在一段時間期間的馬達工作負荷的至少一個屬性。本發明還涉及一種用于平衡渦輪的系統。

背景技術

當使用具有不止一個渦輪葉片的風力渦輪機來產生電能時，非常重要的是葉片在形狀、重量和槳距方面是類似的，因為任何差異都將在運行期間引起應力和載荷，這取決于渦輪的當前角位置。

渦輪葉片的制造和安裝因此是敏感的操作。但是，重要的是能夠在已經安裝好葉片之后修正渦輪的平衡，以便實現風力機的良好運行，而不對結構造成不必要的應力或載荷。

US2009/0035136(Pierce等人)提出了用以解決這個問題的嘗試，其中，檢測了載荷、加速度或位移，并且對渦輪葉片中的一個或多個增加槳距偏移角，以便試圖減小失衡。但是，為了使用描述的方法，需要若干個傳感器，而且難以實現對失衡的高精度的控制。構件還需要高水平的維護，并且它們的性能的水平往往隨時間而降低，從而在風力機的壽命的后期期間導致增大的困難。

因此顯然存在對一種消除風力渦輪機中的失衡的較高效的方法的需要。

發明內容

本發明的目標在于消除或至少最大程度地減小上面描述的問題。通過一種用于平衡風力機的渦輪的方法來實現這個目標，該方法包括測量取決于軟偏航系統的至少一個偏航馬達在一段時間期間的馬達工作負荷的至少一個屬性的步驟，以及其中，該方法進一步包括以下步驟：基于步驟a)的測量結果來計算失衡；基于步驟b)的計算結果來確定至少一個渦輪葉片的槳距偏移角；以及根據步驟c)的槳距偏移角來改變該至少一個渦輪葉片的槳距，以減小失衡。

從而，可檢測、分析和最大程度地減小失衡，以便實現風力機的較高效和可靠的運行，而同時減小由于失衡的原因而對風力機的結構引起的損害的風險。

根據本發明的一方面，屬性是偏航馬達扭矩。從而，可識別和分析對抗由于渦輪的失衡而在風力機上引起的力所需的扭矩，因而使得能夠詳細分析失衡本身。

根據本發明的另一方面，方法還包括測量渦輪在該一段時間期間的角位置的步驟，以及將步驟e)的測量結果連同步驟a)的測量結果用于步驟b)的計算。

從而，可使用角位置(例如呈方位角的形式)來標識失衡的相位，以便確定可改變哪個渦輪葉片槳距偏移，以減小失衡。

根據本發明的另一方面，步驟b)包括計算下者中的至少一個：失衡的1)幅度或2)相位。從而，可確定失衡的幅度以及從而確定失衡的嚴重性，或備選地確定可導致失衡的渦輪的區段。通過確定這些因素中的一個或多個，可更加徹底地分析和以更高效的方式最大程度地減小失衡。

根據本發明的又一方面，可重復步驟a)-d)，直到計算失衡的幅度小于該至少一個偏航馬達的最大偏航扭矩的10％，優選地小于5％，更優選地小于2％。從而，可減小失衡，直到它們小得不足以妨礙風力機的正常運行為止，以便使偏航馬達能夠以高效的方式對抗任何外力。

根據本發明的另一方面，如果計算失衡的幅度高于預定值(該值為最大偏航扭矩的20％，優選地15％，更優選地10％)，則可啟動警告過程。從而，大得足以妨礙偏航馬達的正常運行的失衡可導致有警告過程，該警告過程將改變風力機的運行或提醒維護人員注意，或兩者兼有。因而可基本減小對風力機的損害的危險。

根據本發明的另一方面，可針對渦輪葉片的至少一個共同槳距值確定渦輪的平衡狀態。從而，可確定一個或許多不同的共同槳距值的最佳槳距偏移，以便在共同槳距值改變之后促進平衡運行。對于位于其中已經預先確定了平衡的這樣的位置之間的共同槳距值，通過使用這樣的相鄰的位置的平衡數據可計算初步平衡，例如通過插值法，以及通過在改變共同槳距值之后將這樣的最佳或初步平衡用作起始點，可基本促進在給定時間實現適當的平衡所需的平衡過程。

附圖說明

現在將參照附圖來更加詳細地描述本發明的各方面和實施例，其中：

圖1顯示了包括根據本發明的一個優選實施例的平衡系統的風力機的透視圖，

圖2a顯示了在一段時間內的偏航馬達扭矩的一個實例，

圖2b顯示了在與圖2a中相同的一段時間期間的渦輪角位置，

圖3顯示了在槳距偏移角的三個不同的組合處的平衡點簇的圖示，以及

圖4顯示了葉片槳距偏移對渦輪的平衡點的影響的圖示。

具體實施方式