[發明專利]用于以減小的轉子速度操作的風力渦輪的改進超速監測的系統和方法

在審

• 申請號: 201880092932.X
• 申請日: 2018-04-29
• 公開（公告）號: CN112005009A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: T·J·費謝特;H·肖爾特-瓦辛克;T·霍夫曼;A·約根斯
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 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: 石宏宇;王瑋

一種用于風力渦輪的超速監測的方法可大體上包括：在風力渦輪以當前速度設定點操作時，監測風力渦輪的實際轉子速度；以及參考針對風力渦輪的動態超速設定值。該方法還可包括基于針對風力渦輪的動態超速設定值與預確定超速設定值之間的比較而確定將施加于風力渦輪的最終超速設定值。另外，該方法可包括：將風力渦輪的實際轉子速度與最終超速設定值比較；以及當實際轉子速度等于或超過最終超速設定值時，啟動控制動作，以按減小實際轉子速度的方式調整風力渦輪的操作。

技術領域

本主題大體上涉及風力渦輪，并且更特別地涉及一種用于以減小的轉子速度(例如，以低于風力渦輪的額定速度的速度設定點)操作的風力渦輪的超速監測的系統和方法。

背景技術

風力被認為是目前可用的最清潔、對環境最友好的能源之一，并且，在這點上，風力渦輪已得到日益增加的關注。現代的風力渦輪典型地包括：塔架；機艙，其可旋轉地支承于塔架上；發電機，其容納于機艙中；以及一個或多個轉子葉片。轉子葉片使用已知的翼型件原理來從風捕獲動能，并且將動能通過旋轉能而傳送，以使將轉子葉片聯接到齒輪箱或在未使用齒輪箱的情況下將轉子葉片直接地聯接到發電機的軸轉動。然后，發電機使機械能轉換成可部署到公用電網的電能。隨著在風力發電的方面的興趣日益增長，已作出相當大的努力以開發可靠并且高效的風力渦輪。

當前的風力渦輪典型地包括超速監測系統，超速監測系統相對于(一個或多個)固定超速設定值(即，針對風力渦輪的(一個或多個)固定最大轉子速度設定值)而監測轉子速度。大體上，(一個或多個)固定超速設定值根據針對風力渦輪的預確定額定速度而確定。例如，(一個或多個)固定超速設定值可設定為大于風力渦輪的額定速度的最大速度設定值。在這樣的實例中，如果針對風力渦輪的轉子速度超過(一個或多個)固定超速設定值，則可由超速監測系統實施控制動作，以減小轉子速度和/或關閉風力渦輪。

在許多實例中，期望的是，以減小的速度(例如，以低于渦輪的額定速度的速度設定值)操作風力渦輪。例如，風力渦輪可通常以降額的速度操作，以補償由較高的空氣密度引起的較高的負荷。令人遺憾的是，給定常規的超速監測系統的配置，無論針對風力渦輪的速度設定點是設定于額定速度處還是設定于減小的速度處，由當前的監測系統施加的(一個或多個)固定超速設定值都相同。因而，如果在風力渦輪以減小的速度操作時渦輪控制器發生失效，則允許渦輪轉子在由超速監測系統實施任何控制動作之前跨越大范圍的速度值而從減小的轉子速度加速到(一個或多個)固定超速設定值。轉子的這樣的顯著加速通常造成超過風力渦輪構件中的一個或多個的負荷能力，由此導致這樣的(一個或多個)構件的損傷和/或失效。

因此，用于以減小的轉子速度(例如，以低于風力渦輪的額定速度的速度設定點)操作的風力渦輪的改進超速監測的系統和方法將在本技術中受歡迎。

發明內容

本發明的方面和優點將在以下描述中得到部分闡述，或可根據描述而為顯然的，或可通過實踐本發明而了解。

在一個方面，本主題涉及一種用于風力渦輪的超速監測的方法。該方法可大體上包括：在風力渦輪以當前速度設定點操作時，利用控制裝置來監測風力渦輪的實際轉子速度；以及利用控制裝置來參考針對風力渦輪的動態超速設定值。該方法還可包括：利用控制裝置來基于針對風力渦輪的動態超速設定值與預確定超速設定值之間的比較而確定將施加于風力渦輪的最終超速設定值；利用控制裝置來將風力渦輪的實際轉子速度與最終超速設定值比較；以及當實際轉子速度等于或超過最終超速設定值時，利用控制裝置來啟動控制動作，以按減小實際轉子速度的方式調整風力渦輪的操作。