[發(fā)明專(zhuān)利]檢測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的冰的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210254596.9
• 申請(qǐng)日: 2012-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102889175B
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C.D.程
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類(lèi)號(hào): F03D80/40
• 分類(lèi)號(hào): F03D80/40
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 金飛;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及風(fēng)力渦輪機(jī)，確切地說(shuō)，涉及一種用于檢測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的冰的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

通常情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔筒、安裝在塔筒上的機(jī)艙，以及連接到機(jī)艙的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子通常包括可旋轉(zhuǎn)輪轂以及連接到輪轂并從該輪轂向外延伸的多片轉(zhuǎn)子葉片。每片轉(zhuǎn)子葉片圍繞輪轂間隔排列，以促使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成可用的機(jī)械能，隨后轉(zhuǎn)化成電能。

在某些大氣條件下，冰可能會(huì)堆積或者聚積在風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片上。隨著聚積在轉(zhuǎn)子葉片上的冰層逐漸變厚，葉片的氣動(dòng)表面會(huì)改變，從而降低氣動(dòng)性能。此外，冰聚積會(huì)顯著增加轉(zhuǎn)子葉片的重量，從而因作用在轉(zhuǎn)子葉片上的彎矩和/或其他旋轉(zhuǎn)力增加而破壞結(jié)構(gòu)。此外，當(dāng)聚積在每片轉(zhuǎn)子葉片上的冰量不同時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量不平衡，從而嚴(yán)重?fù)p壞風(fēng)力渦輪機(jī)。

鑒于與冰聚積相關(guān)的缺點(diǎn)，風(fēng)力渦輪機(jī)可在確定一片或多片轉(zhuǎn)子葉片的表面上已聚積冰時(shí)關(guān)機(jī)。風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)行隨后可在證實(shí)轉(zhuǎn)子葉片上不再存在冰時(shí)重新開(kāi)始。因此，在風(fēng)力渦輪機(jī)因冰聚積而關(guān)機(jī)之后，必須對(duì)每片轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行檢查，以確定冰是否實(shí)際上和/或仍存在葉片上。通常，這要求每片葉片可從地面上的位置進(jìn)行直觀檢查。但由于存在落冰風(fēng)險(xiǎn)，因此執(zhí)行直觀檢查的服務(wù)人員必須位于距風(fēng)力渦輪機(jī)安全距離處。因此，通常難以直觀檢測(cè)轉(zhuǎn)子葉片上的冰聚積情況。此外，對(duì)轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行此類(lèi)直觀檢查通常花費(fèi)大量時(shí)間，從而不必要地增加風(fēng)力渦輪機(jī)關(guān)機(jī)以檢查冰聚積情況的時(shí)間量。

因此，本技術(shù)中需要一種能對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的冰進(jìn)行準(zhǔn)確且有效檢測(cè)的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容

以下說(shuō)明將部分闡明本發(fā)明的各方面內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)，或者，這些方面和優(yōu)點(diǎn)在說(shuō)明中可能是顯而易見(jiàn)的，或者通過(guò)實(shí)踐本發(fā)明能夠推導(dǎo)出。

一方面，本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的冰的方法。所述方法通常可包括：使所述轉(zhuǎn)子葉片在一定槳距角范圍內(nèi)變槳；監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的冰相關(guān)參數(shù)；以及將所監(jiān)測(cè)的冰相關(guān)參數(shù)與所述冰相關(guān)參數(shù)的預(yù)定基線廓線(baseline?profile)進(jìn)行比較。

其中使所述轉(zhuǎn)子葉片在一定變槳角范圍內(nèi)變槳包括在所述風(fēng)力渦輪機(jī)未運(yùn)行時(shí)使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳。

其中使所述轉(zhuǎn)子葉片在一定變槳角范圍內(nèi)變槳包括使所述轉(zhuǎn)子葉片從順槳位置以至少45度進(jìn)行變槳。

其中使所述轉(zhuǎn)子葉片在一定變槳角范圍內(nèi)變槳包括使所述轉(zhuǎn)子葉片從順槳位置變槳(feathered?position)到功率位置(power?position)。

其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的冰相關(guān)參數(shù)包括監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所需的扭矩量。

其中監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所需的扭矩量包括：監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)對(duì)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的電流輸入；以及使所述電流輸入與使所述轉(zhuǎn)子葉片變槳所需的所述扭矩量相關(guān)聯(lián)。

其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)對(duì)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的電流輸入包括由控制器接收與對(duì)所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的所述電流輸入相關(guān)的信號(hào)。

其中監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所需的扭矩量包括：監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)對(duì)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的壓力輸入；以及使所述壓力輸入與使所述轉(zhuǎn)子葉片變槳所需的所述扭矩量相關(guān)聯(lián)。

其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)對(duì)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的壓力輸入包括由控制器接收與對(duì)所述變槳調(diào)整機(jī)構(gòu)的所述壓力輸入相關(guān)的信號(hào)。

其中監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所需的扭矩量包括：監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)所述轉(zhuǎn)子葉片的變槳軸承處存在的力；以及使所述力與使所述轉(zhuǎn)子葉片變槳所需的所述扭矩量相關(guān)聯(lián)。

其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)所述轉(zhuǎn)子葉片的變槳軸承處存在的力包括由控制器接收與所述變槳軸承處存在的所述力相關(guān)的信號(hào)。

其中使所述轉(zhuǎn)子葉片在一定變槳角范圍內(nèi)變槳包括使所述轉(zhuǎn)子葉片以恒定的扭矩在一定槳距角范圍內(nèi)變槳。

其中監(jiān)測(cè)所述轉(zhuǎn)子葉片變槳時(shí)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的冰相關(guān)參數(shù)包括監(jiān)測(cè)使所述轉(zhuǎn)子葉片在所述槳距角范圍內(nèi)變槳所花費(fèi)的時(shí)間量。

其中將所監(jiān)測(cè)的冰相關(guān)參數(shù)與所述冰相關(guān)參數(shù)的預(yù)定基線廓線進(jìn)行比較包括確定所述冰相關(guān)參數(shù)是否處于所述預(yù)定基線廓線的百分比變化范圍內(nèi)。