用于评估到风能设备的转子叶片上的迎流的方法以及用于控制风能设备的方法和风能设备技术

本发明专利技术涉及一种用于估计风能设备(100)的转子叶片(108)处的迎流的方法，所述方法包括下述步骤：‑在至少一个测量位置处记录所述转子叶片(108)处的压力(P)的，尤其壁压力的压力谱的至少一部分，‑从所述压力谱确定至少两个特征值(P1，P2)，‑根据所述至少两个特征值(P1，P2)彼此间的关系形成指示值(I)，以及‑根据所述指示值(I)估计是否存在临界的迎流(24)。

Methods for assessing upflow on rotor blades of wind power equipment, methods for controlling wind power equipment, and wind power equipment

The present invention relates to a method for estimating the upstream flow at the rotor blade (108) of a wind energy device (100), comprising the following steps: (1) recording the pressure (P) at the rotor blade (108) at least one measuring position, in particular at least a portion of the pressure spectrum of the wall pressure, [determining at least two from the pressure spectrum]. Eigenvalues (P1, P2), Indicative values (I) are formed according to the relationship between at least two eigenvalues (P1, P2), and820

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于评估到风能设备的转子叶片上的迎流的方法以及用于控制风能设备的方法和风能设备
本专利技术涉及一种用于评估到风能设备的转子叶片上的迎流的方法。此外，本专利技术涉及一种用于运行风能设备的方法。本专利技术还涉及一种风能设备。
技术介绍
风能设备是已知的并且经常被架设。在一些所在地产生所谓的OAM噪音(“其它振幅调制：OtherAmplitudeModulation”)。该OAM噪音基本上在如下所在地处产生，所述所在地在转子圆盘上的风速中具有尤其大的梯度。这种OAM噪音也能够在特定的大气条件下产生，所述大气条件同样引起大的梯度。如果叶片经过所谓的12点位置，也就是说，处于向上垂直，那么假设：由于在更大的高度中的明显更高的风速，在转子叶片处出现非常大的迎角。于是产生临界的迎流。尤其在此存在失速的危险，这例如在S.Oerlemans的公开物“Effectofwindshearonamplitudemodulationofwindturbinenoise”，DOI:10.1260/1475-472X.14.5-6.715中被探讨。就此而言，临界的迎流是这种其中产生失速危险的迎流。如果迎角超过一定临界值，那么突发地引起边界层的分离，这也对声强产生强烈的作用并且对风能设备的气动声学的噪音的特征产生强烈的影响。稍后，当转子叶片已经经过12点位置时，迎角再次减小，流动又贴靠到轮廓上并且噪音的强度和特征再次是较小的或“正常的”。因为后续的叶片碰到类似的环境，即类似的边缘条件，所以再次引起同一现象。这被认为以叶片经过频率对低频噪音的强度的调制。相对于“正常的”后缘噪音，即持续出现的后缘噪音的方向特征，所描述的分离噪音更确切地说偶极状地沿转子轴线辐射从而能够——也受在几乎不因环境而减弱的低频带中的提高的强度所决定——越过非常宽的路段，例如超过2km进而在通常无法感知到所述设备的地点处是可听见的。减少对低频噪音的强度的这种调制的一种可行性原则上在于，通常降低噪音级并且例如使风能设备在节流运行中运行，在所述节流运行中功率尤其也受限制。另一方面，限制功率或者转速原则上是不期望的从而应当尽可能少地执行。也已知一种在远场中探测OAM事件的方法，以便介入到调控中。但是在远场中的这种探测是耗费的并且仅当噪音已经产生时才能够探测所述噪音。其它方法基于确定迎角，但是临界迎角不仅与围绕转子叶片轮廓的边界层的特征相关从而与表面的状况相关尤其也与污物相关。在这种情况下，此外尤其高精度地确定迎角是重要的，以至于所述方法会尤其易受影响地对不精确性作出反应。德国专利商标局在关于本申请的优先权申请中检索了下述现有技术:DE102014210949A1、DE202013007142U1、US2002/0134891A1以及StéphaneMoreau等的文章"EffectofAirfoilAerodynamicLoadingonTrailing-EdgeNoiseSources"和StéphaneMoreau等的"FlowFeaturesandSelf-NoiseofAirfoilsNearStallorinStall"。
技术实现思路
本申请由此基于下述目的：针对之前所描述的问题中的至少一个。特别地，应当提出一种解决方案，借助于所述解决方案尽可能好地和/或尽可能及早地降低所描述的对低频噪音的强度的调制，所述调制通过叶片经过频率来进行。至少应当相对于迄今为止已知的解决方案提出一种替选的解决方案。根据本专利技术提出一种根据权利要求1的方法。在该方法中评估转子叶片上的迎流从而随后能够尤其识别临界的迎流，尤其即将发生的失速或者分离倾向。为此提出所述方法，评估在风能设备的至少一个转子叶片处的迎流并且为此执行至少下述步骤：-在至少一个测量位置处记录转子叶片处的压力的压力谱的至少一部分，所述压力尤其是壁压力，-从压力谱中确定至少两个特征值，-从至少两个特征值彼此间的关系形成指示值，并且-根据指示值评估是否存在临界迎流。由此首先在至少一个测量位置处记录在转子叶片处的壁压力的压力谱的至少一部分。为此，压力传感器，尤其以无电势的方式工作的压力传感器能够设置在转子叶片表面的区域中，使得所述压力传感器在该处尤其连续地，必要时在数字采样的范围中测量压力，所述压力在该处在转子叶片的区域中出现或者在转子叶片处施加在测量位置上。该压力也能够称为壁压力。所述压力在此定性地记录，使得谱是可识别和可评估的。就此而言，记录专用的压力信号，这直观地大致相当于通过麦克风测量噪音。最终，麦克风最后也是压力传感器并且也能够将麦克风用作为压力传感器。从如此记录的压力谱中确定至少两个特征值，所述压力谱例如在均匀的间隔中借助于FFT来评估。特别地，确定不同频率或者频带的至少两个特征值，即出自所记录的压力谱的两个不同的频率范围的两个特征值。根据这至少两个特征值，从这些值彼此间的关系中形成指示值。在一种情况下，该关系能够是这两个特征值彼此间的比值或者商。评估两个值就足够了。但是也能够评估多于两个的值，其方式是：将这些值例如根据频率来分组，尤其分为两组，并且随后将这些组相互关联或者对这些组分别确定特征值并且随后将这些特征值相关联。列举另一实例，也考虑例如在多于两个值时多次形成所述值中的每两个值彼此间的关系，以便由此形成指示值。根据该指示值，随后评估是否存在临界的迎流。临界的迎流，即在转子叶片处的临界的迎流，尤其是这种倾向于分离的迎流。已经认识到，这种分离倾向能够根据所检测的噪音来识别。在此，也已经认识到，频率特征，即压力谱，能够提供对这种临界迎流的说明。相应地，压力谱自然也能够说明何时迎流是非临界的。通过将这两个特征值彼此相关联以便形成指示值，测量的精确性尤其在其绝对幅度方面能够是次要的。特别地，由此对于测量记录而言，校准是次要的或者甚至是可有可无的，只要在所观察的频率范围中的频率响应是恒定的或者在其它方面是已知的。优选地，至少两个特征值具有第一谱值和第二谱值，其中第一谱值和第二谱值表征低的或者高的频率范围。特别地，所记录的或者所评估的压力谱分为两个频率范围，即低的频率范围和高的频率范围。这两个频率范围分别通过谱值表征。进行表征的一个可行性也能够在于：从这两个频率范围中的每一个频率范围中使用所记录的值，例如在该处分别出自相应的频率范围的中心的值。如果此时这两个谱值通过例如形成商或差的方式相关联，那么这也允许推断出这两个频率范围彼此的关联并且尤其是其彼此的比值。也就是说，根据指示值从而根据这两个频率范围彼此间的关联来评估是否存在临界迎流。如果低的频率范围中的压力谱大于高的频率范围中的压力谱，那么尤其存在临界迎流。也就是说，如果第一谱值大于第二谱值，那么尤其能够存在临界迎流。优选地，压力谱构成为功率密度谱或者作为功率密度谱来研究，并且在此划分为第一部分功率密度谱和第二部分功率密度谱，其中第一部分功率密度谱位于低的频率范围中而第二部分功率密度谱位于高的频率范围中。为此提出：至少两个特征值构成为第一谱份额和第二谱份额，并且分别通过在低的或高的频率范围上对第一或第二部分功率密度谱进行积分来形成。由此针对这两个部分功率密度谱中的每一个从而针对这两个频率范围中的每一个能够分别形成特征值。由此，整个被观察的部分功率密度谱分别流入相应形成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于估计风能设备(100)的转子叶片(108)处的迎流的方法，包括下述步骤：‑在至少一个测量位置处记录所述转子叶片(108)处的压力(P)的、尤其壁压力的压力谱的至少一部分，‑从所述压力谱确定至少两个特征值(P1，P2)，‑从所述至少两个特征值(P1，P2)彼此间的关系形成指示值(I)，以及‑根据所述指示值(I)估计是否存在临界的迎流(24)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.13 DE 102016100522.31.一种用于估计风能设备(100)的转子叶片(108)处的迎流的方法，包括下述步骤：-在至少一个测量位置处记录所述转子叶片(108)处的压力(P)的、尤其壁压力的压力谱的至少一部分，-从所述压力谱确定至少两个特征值(P1，P2)，-从所述至少两个特征值(P1，P2)彼此间的关系形成指示值(I)，以及-根据所述指示值(I)估计是否存在临界的迎流(24)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个特征值(P1，P2)具有第一谱值(P1)和第二谱值(P2)，并且-所述第一谱值(P1)是所述压力谱的低的频率范围的特征值，以及-所述第二谱值(P2)是所述压力谱的高的频率范围的特征值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，-所述压力谱构成为功率密度谱(Gpp(f))并且划分为-在一个或所述低的频率范围(42)中的第一部分功率密度谱和-在一个或所述高的频率范围(44)中的第二部分功率密度谱，以及-所述至少两个特征值构成为第一谱份额和第二谱份额(P1，P2)，其中-所述第一谱份额(P1)通过在所述低的频率范围上对所述第一部分功率密度谱的积分形成，并且-所述第二谱份额(P2)通过在所述高的频率范围上对所述第二部分功率密度谱的积分形成。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，-所述低的频率范围(42)位于下面的频率和中间的频率(f1，f2)之间，-所述高的频率范围(44)位于中间的频率和上面的频率(f2，f3)之间，并且所述下面的频率、中间的频率和上面的频率(f1，f2，f3)中的至少一个根据如下表格的至少一个设定规则设定，所述表格具有：-将所述中间的频率(f2)设定为，使得如果存在临界的迎流(24)，那么所述功率密度谱在所述低的频率范围(42)中具有最大值，-所述下面的频率、中间的频率和上面的频率(f1，f2，f3)被设定为，使得所述低的频率范围(42)和所述高的频率范围(44)是相同大小的，-所述下面的频率、中间的频率和上面的频率(f1，f2，f3)根据所述转子叶片(108)的污染程度来设定，-所述下面的频率、中间的频率和上面的频率(f1，f2，f3)根据所述风能设备(100)的架设地点处的声音发射边界值来设定，-所述下面的频率、中间的频率和上面的频率(f1，f2，f3)根据所述风能设备(100)的区域中的声音测量来设定，以及-所述下面的频率、中间的频率和上面的频率(f1，f2，f3)被设定到在200Hz、400Hz或600Hz的范围中的值。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-所述指示值(I)是所述至少两个特征值中的两个特征值的商或者是所述第一谱值和第二谱值的商或者是所述第一谱份额和第二谱份额(P1，P2)的商，并且-如果所述指示值(I)大于能预设的比值边界值(60)，那么估计存在临界的迎流(24)。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个测量位置-设置在所述转子叶片的转子叶片后缘(6)的区域中，-设置在所述转子叶片(108)的吸力侧(8)上，和/或-沿着纵向方向设置在所述转子叶片(108)的中间的区域中，尤其设置在从所述转子叶片(108)的连接区域直至所述转子叶片(108)的叶尖的60％至95％、尤其75％至85％的区域中。7.一种用于控制具有转子(106)的风能设备(100)的方法，所述转子具有至少一个叶片角能调节的转子叶片(108)，其特征在于具有下述步骤：-在至少一个测量位置处评估至少一个转子叶片(108)处的压力测量，-根据对所述压力测量的评估估计在所述转子叶片(108)处是否存在临界的迎流(24)，以及-如果已经估计有临界的迎流(24)，那么调节所述转子叶片(108)的迎角，以便改进所述迎流。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，为了估计是否存在临界的迎流(...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·弗兰克·纳皮耶腊拉，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE