[發(fā)明專利]風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)和控制風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980020717.3
• 申請日: 2019-03-25
• 公開（公告）號: CN111886412A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石光桂太
• 申請（專利權(quán)）人: 菱重維斯塔斯海上風(fēng)力有限公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 沈同全;車文

一種控制風(fēng)力渦輪(1)的方法，包括：累計(jì)在整個(gè)評估周期內(nèi)的單位周期中風(fēng)力渦輪(1)的每個(gè)評估點(diǎn)的累積損傷度Du，以計(jì)算在每個(gè)評估點(diǎn)處的整個(gè)評估周期的總累積損傷度Dt；將在每個(gè)評估點(diǎn)處的Dt與第一閾值(P*Q)進(jìn)行比較，并將在每個(gè)評估點(diǎn)處的Dt的增加率dDt/dt與第二閾值進(jìn)行比較，以評估每個(gè)評估點(diǎn)所屬的部件的疲勞；和基于評估結(jié)果將運(yùn)行模式確定為正常運(yùn)行模式或低負(fù)荷運(yùn)行模式，在低負(fù)荷運(yùn)行模式下，與正常模式相比，輸出被抑制。這可以用于延長風(fēng)力渦輪(1)的有效壽命，以在風(fēng)力渦輪(1)的壽命期間產(chǎn)生更多的電力。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)和控制風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的方法。

背景技術(shù)

常規(guī)地，從環(huán)境保護(hù)的觀點(diǎn)來看，通過使用風(fēng)作為再生能量來發(fā)電的風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在激增。通常，風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括：包括用于接收風(fēng)能的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子；包括轉(zhuǎn)子轂的轉(zhuǎn)子；發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力經(jīng)由傳動系傳遞到該發(fā)電機(jī)；機(jī)艙，該機(jī)艙能夠旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子并容納發(fā)電機(jī)；以及塔架，該塔架支撐機(jī)艙。

歐洲專利申請公開No.2302207(以下稱為專利文獻(xiàn)1)描述了評估風(fēng)力發(fā)電機(jī)的疲勞壽命并且基于評估結(jié)果以不同的運(yùn)行模式運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

然而，上述專利文獻(xiàn)1沒有具體公開考慮到使用壽命的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，因此即使通過基于疲勞壽命評估結(jié)果地驅(qū)動，仍存在風(fēng)力發(fā)電機(jī)是否可以適應(yīng)設(shè)定的使用壽命的問題。此外，使用壽命可能超過最初的風(fēng)力渦輪設(shè)計(jì)壽命年限。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題做出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的目的是根據(jù)當(dāng)前驅(qū)動情況和使用壽命來確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行水平。

(1)根據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施例，提供了一種控制風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的方法，其包括：

在整個(gè)評估周期內(nèi)累計(jì)單位周期中風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的每個(gè)評估點(diǎn)的累積損傷度Du，以計(jì)算在每個(gè)評估點(diǎn)處的整個(gè)評估周期的總累積損傷度Dt；

將通過計(jì)算步驟計(jì)算出的在每個(gè)評估點(diǎn)處的總累積損傷度Dt與預(yù)定的第一閾值(P*Q)進(jìn)行比較，并將在每個(gè)評估點(diǎn)處的總累積損傷度Dt的增加率dDt/dt與第二閾值進(jìn)行比較，以評估風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)中每個(gè)評估點(diǎn)所屬的部件的疲勞；和

當(dāng)總累積損傷度Dt小于第一閾值(P*Q)并且增加率dDt/dt小于第二閾值時(shí)，基于評估步驟的評估結(jié)果將風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行模式確定為正常運(yùn)行模式，并且如果總累積損傷度Dt等于或大于第一閾值(P*Q)或者增加率dDt/dt等于或大于第二閾值，則將運(yùn)行模式確定為低負(fù)荷運(yùn)行模式，在低負(fù)荷運(yùn)行模式下，與正常運(yùn)行模式相比，輸出被抑制，

其中，如果總累積損傷度Dt增加到高于第一閾值(P*Q)，則運(yùn)行模式改變到低負(fù)荷運(yùn)行模式，直到總累積損傷度Dt再次低于第一閾值(P*Q)為止。

根據(jù)上述方法(1)，當(dāng)在每個(gè)評估點(diǎn)處的總累積損傷度Dt小于第一閾值(P*Q)并且在每個(gè)評估點(diǎn)處的總累積損傷度Dt的增加率dDt/dt小于第二閾值時(shí)，決定以正常運(yùn)行模式運(yùn)行。另一方面，當(dāng)總累積損傷度Dt及其增加率dDt/dt等于或大于第一閾值(P*Q)或第二閾值時(shí)，決定以低負(fù)荷運(yùn)行模式運(yùn)行。因此，在任何評估點(diǎn)處，不僅當(dāng)當(dāng)前總累積損傷度Dt等于或大于第一閾值(P*Q)時(shí)而且當(dāng)總累積損傷度Dt的增加率dDt/dt等于或大于第二閾值時(shí)，都決定以低負(fù)荷運(yùn)行模式運(yùn)行。然后，風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)可以運(yùn)行，使得例如在風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)中出現(xiàn)的高應(yīng)力區(qū)域中的負(fù)荷被抑制，以轉(zhuǎn)移到在中應(yīng)力區(qū)域或低應(yīng)力區(qū)域中的負(fù)荷，和/或在中應(yīng)力區(qū)域中的負(fù)荷被抑制，以轉(zhuǎn)移到在低應(yīng)力區(qū)域中的負(fù)荷。因此，除了確定當(dāng)前的驅(qū)動和負(fù)荷情況之外，估計(jì)所用的使用壽命，并且可以在總累積損傷度Dt超過1(對應(yīng)于全部使用壽命)之前調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪的運(yùn)行。

(2)在一些實(shí)施例中，在以上方法(1)中，在運(yùn)行模式確定步驟中，當(dāng)評估點(diǎn)屬于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的塔架的頂部、塔架的底部、轉(zhuǎn)子轂或轉(zhuǎn)子葉片中的任一個(gè)時(shí)，與正常運(yùn)行模式相比，風(fēng)力渦輪葉片的槳距角可以被設(shè)定為順槳側(cè)。