[發(fā)明專利]使用直接和間接風(fēng)速測量檢測不規(guī)則渦輪操作的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010817773.4
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN112392658A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·肖爾特-瓦辛克;A·克爾伯
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 石宏宇;金飛

本發(fā)明涉及使用直接和間接風(fēng)速測量檢測不規(guī)則渦輪操作的方法。用于操作風(fēng)力渦輪的方法，風(fēng)力渦輪包括用于測量風(fēng)特性的風(fēng)特性傳感器和用于測量風(fēng)力渦輪的狀態(tài)的至少一個(gè)風(fēng)力渦輪狀態(tài)傳感器，該方法包括：確定或調(diào)整102一個(gè)或多個(gè)風(fēng)特性關(guān)系；以及執(zhí)行104操作階段，操作階段包括：利用風(fēng)特性傳感器測量風(fēng)特性，從而獲得測量風(fēng)特性；利用至少一個(gè)風(fēng)力渦輪狀態(tài)傳感器測量風(fēng)力渦輪的狀態(tài)，并根據(jù)風(fēng)力渦輪的測量狀態(tài)和風(fēng)力渦輪的參數(shù)確定估計(jì)風(fēng)特性；將估計(jì)風(fēng)特性與根據(jù)測量風(fēng)特性確定的期望風(fēng)特性進(jìn)行比較，其中期望風(fēng)特性基于一個(gè)或多個(gè)風(fēng)特性關(guān)系來確定；以及至少部分地基于比較結(jié)果來操作或關(guān)閉風(fēng)力渦輪。

技術(shù)領(lǐng)域

本文中所描述的主題涉及用于操作風(fēng)力渦輪的方法，并且涉及風(fēng)力渦輪，并且更特別地涉及用于操作包括風(fēng)特性傳感器和至少一個(gè)風(fēng)力渦輪狀態(tài)傳感器的風(fēng)力渦輪的方法，風(fēng)特性傳感器用于測量風(fēng)特性，風(fēng)力渦輪狀態(tài)傳感器用于測量風(fēng)力渦輪的狀態(tài)，從風(fēng)力渦輪的狀態(tài)獲得風(fēng)特性的估計(jì)。

背景技術(shù)

風(fēng)力渦輪典型地包括塔架和安裝在塔架上的機(jī)艙。轉(zhuǎn)子能夠旋轉(zhuǎn)地安裝到機(jī)艙，并通過軸聯(lián)接到發(fā)電機(jī)。多個(gè)葉片從轉(zhuǎn)子延伸。葉片取向成使得在葉片上經(jīng)過的風(fēng)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子并使軸旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電力。

風(fēng)力渦輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，例如轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)動能，并且機(jī)械能典型地通過風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成電能。為了控制作用在葉片上的力和/或扭矩，可調(diào)整葉片槳距角，即風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子的葉片相對于風(fēng)流的方向的攻角。因此，可通過調(diào)整風(fēng)力渦輪的葉片的槳距角來控制風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度和由風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電功率，風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子通過風(fēng)力渦輪的軸驅(qū)動。

對于風(fēng)力渦輪的一個(gè)或多個(gè)葉片，可單獨(dú)地或共同地針對各個(gè)葉片而調(diào)整葉片槳距角。當(dāng)風(fēng)速改變時(shí)，風(fēng)力渦輪的一個(gè)或多個(gè)葉片的葉片槳距角被調(diào)整，以將轉(zhuǎn)子速度和扭矩保持在操作極限內(nèi)，以用于使風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能的效率最大化，同時(shí)使由于例如突然的陣風(fēng)而損壞風(fēng)力渦輪的風(fēng)險(xiǎn)最小化。

風(fēng)力渦輪可達(dá)到失速狀況，即使得如果一個(gè)或多個(gè)葉片的攻角增加則風(fēng)力渦輪產(chǎn)生的最大功率開始減小的狀況。對于實(shí)際的風(fēng)況，攻角的進(jìn)一步增加導(dǎo)致功率減小的一個(gè)或多個(gè)葉片的攻角是產(chǎn)生失速狀況的攻角。產(chǎn)生失速狀況的最小攻角被稱為針對實(shí)際風(fēng)況的臨界攻角。

風(fēng)力渦輪可在失速狀況下操作，但是當(dāng)一個(gè)或多個(gè)葉片的攻角進(jìn)一步增加時(shí)，可造成顯著失速狀況或深失速狀況。在顯著失速狀況或深失速狀況下操作風(fēng)力渦輪是不合乎期望的。

典型的臨界攻角在15度到20度的范圍內(nèi)。大體上，如果攻角超過臨界角，則風(fēng)力渦輪被稱為處于失速狀況，即正在失速。為了避免葉片的部分上的任何失速，在風(fēng)力渦輪的操作期間，攻角典型地需要比臨界攻角低3度到5度左右。因此，顯著失速狀況或深失速狀況可為其中當(dāng)攻角超過臨界攻角時(shí)風(fēng)力渦輪正在失速的任何狀況。

在顯著失速狀況下，風(fēng)流的湍流可造成在風(fēng)力渦輪處流動的風(fēng)的混亂或不規(guī)則動力學(xué)。在顯著失速狀況下的操作可為風(fēng)力渦輪操作的部分，但是顯著失速狀況通常是不期望的，這是由于普遍存在負(fù)面影響，如例如混亂或不規(guī)則的風(fēng)流和/或功率減小。此外，過高的風(fēng)速或陣風(fēng)可損壞風(fēng)力渦輪，并且在存在強(qiáng)風(fēng)的情況下在顯著失速狀況下的操作可對葉片和/或其它風(fēng)力渦輪構(gòu)件造成顯著的損壞風(fēng)險(xiǎn)。

風(fēng)力渦輪的故障或擾動狀況可由不同的原因引起，如例如風(fēng)力渦輪的葉片的結(jié)冰、風(fēng)力渦輪的葉片上沉積的灰塵、風(fēng)力渦輪構(gòu)件的老化或影響風(fēng)力渦輪的功能的其它外部或內(nèi)部因素。

因此，可靠地檢測和/或防止風(fēng)力渦輪的顯著失速狀況或風(fēng)力渦輪的故障或擾動狀況將是有益的。

發(fā)明內(nèi)容