[發(fā)明專利]風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備及使其運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710270131.5
• 申請(qǐng)日: 2017-04-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108412709B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藤岡秀康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 菱重維斯塔斯海上風(fēng)力有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): F03D80/30
• 分類(lèi)號(hào): F03D80/30;F03D7/04
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 韓峰;孫志湧

本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備及使其運(yùn)行方法。所述風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備包括：至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置；雷擊傳感器，所述雷擊傳感器用于檢測(cè)或預(yù)測(cè)在所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置的安裝區(qū)域中雷擊的發(fā)生；以及控制器，所述控制器用于根據(jù)雷擊傳感器的輸出信號(hào)將至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置的運(yùn)行模式切換為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的雷擊保護(hù)模式。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備以及運(yùn)行風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的方法。

背景技術(shù)

在風(fēng)力發(fā)電行業(yè)，由于雷擊所造成的對(duì)葉片(風(fēng)力渦輪機(jī)葉片) 的損壞正在成為一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。因此，提出了具有雷擊保護(hù)功能的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。

例如，專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了一種具有被配備在每個(gè)葉片的葉尖附近的雷擊接收器的結(jié)構(gòu)。

[引用列表]

[專利文獻(xiàn)]

專利文檔1：2015-132245A

發(fā)明內(nèi)容

[技術(shù)問(wèn)題]

同時(shí)，與葉片長(zhǎng)度的增加相關(guān)聯(lián)的葉尖速度的最近增加不僅增大了葉尖上而且還增大了葉片的任何部分上的雷電打擊風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)一步地，如果在轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在發(fā)生了雷電打擊之前在葉片上接收到起始先導(dǎo)并且在第一道雷電到達(dá)以前該先導(dǎo)經(jīng)過(guò)一段短距離，則諸如在葉片的非導(dǎo)電表面上可能發(fā)生閃絡(luò)，這增大了雷擊損壞的擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)。

在這方面，利用在專利文獻(xiàn)1中所公開(kāi)的雷擊保護(hù)結(jié)構(gòu)，配備在葉尖上的接收器可能由于隨著葉片長(zhǎng)度的增加而增加的葉尖速度而無(wú)法捕捉雷擊，這可能導(dǎo)致嚴(yán)重的葉片損壞。

本發(fā)明的至少一些實(shí)施例的目的是減少在發(fā)生雷擊時(shí)對(duì)葉片的損壞。

[問(wèn)題的解決方案]

(1)根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電設(shè)備包括：至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置；雷擊傳感器，所述雷擊傳感器用于檢測(cè)或預(yù)測(cè)在至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置的安裝區(qū)域中的雷擊的發(fā)生；以及控制器，所述控制器用于根據(jù)雷擊傳感器的輸出信號(hào)將至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置的運(yùn)行模式切換為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的雷擊保護(hù)模式。

所述葉片的葉尖速度越高(或者轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越高)，用接收器捕捉雷擊越困難，這增大了對(duì)葉片損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

在這方面，利用上述配置(1)，風(fēng)力渦輪發(fā)電設(shè)備包括雷擊傳感器，并且因而可檢測(cè)或預(yù)測(cè)在風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置的安裝區(qū)域中的雷擊的發(fā)生。控制器可根據(jù)雷擊傳感器的輸出信號(hào)將風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置的運(yùn)行模式切換為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的雷擊保護(hù)模式，并且因而可以在風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置的安裝區(qū)域中發(fā)生雷擊時(shí)將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速抑制為低水平。因此，與葉片當(dāng)被雷擊擊中時(shí)以額定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的情況相比，可以降低葉片的葉尖速度，這使得可以防止雷電打擊在葉片上的意外部分上并且減輕在雷擊發(fā)生時(shí)對(duì)葉片的損壞。

(2)在一些實(shí)施例中，在上述配置(1)中，控制器被配置為一旦切換到雷擊保護(hù)模式則將所述至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為待機(jī)狀態(tài)，在該待機(jī)狀態(tài)中，在不將轉(zhuǎn)子固定的情況下停止發(fā)電。

利用上述配置(2)，一旦切換到雷擊保護(hù)模式，控制器可將風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為發(fā)電停止而轉(zhuǎn)子不固定的狀態(tài)。換句話說(shuō)，當(dāng)控制器將風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到待機(jī)狀態(tài)時(shí)，在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速但轉(zhuǎn)子沒(méi)有完全停止的狀態(tài)下可停止發(fā)電。

(3)在一些實(shí)施例中，在上述配置(1)或(2)中，雷擊保護(hù)模式滿足第一條件或者第二條件中的至少一個(gè)，所述第一條件為至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為2rpm以下，所述第二條件為至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電裝置的葉尖速度為15m/s以下。

風(fēng)力渦輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)的大小和其它條件而變，但通常被設(shè)置為約10至50rpm。