风速计的校准方法和风力涡轮机技术

本发明专利技术涉及风速计的校准方法和风力涡轮机，具体地说，提供了一种用于再次校准风力涡轮机的风速计的方法，该方法包括步骤：获得风速和依赖于风速的涡轮机变量的成对的测量值；将所述测量值对与从风力涡轮机的预期涡轮机变量曲线中所获得的成对的风速和涡轮机变量作比较，以确定所测风速值和对于给定涡轮机变量值的预期风速值之间的差；以及以所述确定的差为基础来调整所述风速计的校准函数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于校准风速计的方法，特别地用于风速计的现场校准。
技术介绍
在风能领域中，由于风速对于风力涡轮机的操作是重要的控制参数，所以典型地使用风速计来测量在特定的风力涡轮机现场处的风速。典型地，风力涡轮机装配有安装在机舱上的至少一个风速计。然而，这种机舱风速计的读数通常不准确。对于该不准确的一个原因在于传统的风速计没有被个别校准。取而代之，对于相同类型的所有传感器和涡轮机都典型地使用相同的线性均值校准函数，这就没有说明在周围条件、现场条件、或现场特定涡轮机的参数设定中的变化。
技术实现思路
由于上述内容，本专利技术提供了用于再次校准风力涡轮机的风速计的方法。该方法包括以下步骤：获得风速和依赖于风速的涡轮机变量的成对的测量值；将所述测量值对与从风力涡轮机的预期涡轮机变量曲线中所获得的成对的风速和涡轮机变量作比较，以确定所测风速值和对于给定涡轮机变量值的预期风速值之间的差；以及以所述确定的差为基础来调整所述风速计的校准函数。在从属权利要求、说明书和附图中本专利技术进一步的方面、优点和特征将显而易见。根据本专利技术的以方面，用于风力涡轮机的风速计的现场校准方法包括步骤：测量风速和功率；使用作为应变量的测量风速和作为自变量的测量功率来执行回归分析；使用作为应变量的风速和作为自变量-->的功率对理论功率曲线执行相同的回归分析；计算来自回归参数的测量风速和理论风速之间的差；以及依靠所计算的差来调整风速计的校准函数，以便调整后的测量风速值与理论风速值相符合。根据本专利技术的又一个方面，风力涡轮机包括用于测量风速值的风速计、用于确定风力涡轮机的依赖于风速的涡轮机变量的传感器、以及控制器，该控制器适于获得风速和涡轮机变量的成对的测量值；将所述测量值对与从风力涡轮机的预期涡轮机变量曲线中所获得的成对的风速和涡轮机变量作比较，以确定所测风速值和对于给定涡轮机变量值的预期风速值之间的差；以及以所述确定的差为基础来调整所述风速计的校准函数。附图说明更特别地，对本领域中的普通技术人员之一而言，在包括附图参考的说明书的剩余部分中提出了包括本专利技术最佳模式的本专利技术的完整和有效的公开，其中：图1所示为示意图，显示了包括根据在本文中所描述的实施例的风速计的风力涡轮机。    图2所示为示意图，显示了使用在本文中所描述的实施例中的风速计。图3是根据在本文中所描述的实施例的校准方法的流程图。图4是对图3中所显示的校准方法的部分的更详细的流程图。图5是根据在本文中所描述的另一个实施例的校准方法的流程图。图6所示为被使用在根据在本文中所描述的实施例的校准方法中的预期功率曲线。图7所示为和风速与输出功率的测量值在一起的理论(预期)功率曲线。图8所示为使用在本文中所描述的实施例中的线性回归分析的实-->例。图9所示为根据在本文中所描述的实施例的修正步骤。图10所示为在图9中图示的修正步骤的结果。图11是根据本专利技术的另一个实施例的风速计校准的结果。零件清单2    塔架4    轮毂6    机舱8    转子叶片100  风力涡轮机110  第一风速计111  主体112  轴线或轴114  转杯116  臂状物118  环120  第二风速计具体实施方式现在将要详细参考专利技术的各个实施例，在附图中图解本专利技术的一个或多个实例。通过对专利技术的解释来提供每一个实例，并且每一个实例都不是意在成为专利技术的限制。例如，被图解为或被描述为一个实施例的一部分的特征可被使用在其它实施例上或与其它实施例相结合以另外产生另一个实施例。本专利技术意在包括这些修改和变化。在下文中，将要描述本专利技术的实施例，其中产生的输出功率被使用为依赖于风速的涡轮机变量。然而，本领域中的那些技术人员将理解的是在下面所描述的专利技术方法可相似地被应用在依赖于风速的任-->何其它的涡轮机变量上。在这种上下文关系中，可以理解的是术语“依赖于风速的”应包括或者直接地或者间接地受风速影响的但是并不是必须单独地依赖于风速的变量。从而，在下面的描述中，对发电机的输出功率的参考应被理解为用于任何其它涡轮机变量的占位符，该变量适用于根据本专利技术的实施例的方法。除了发电机的输出功率以外，还有风轮的旋转速度、发电机转子的旋转速度、扭矩、浆距角(pitchangle)、转子叶片的弯曲、塔架振动、叶片振动、机舱(nacelle)振动、动力传动系统的振动、以及来自风力涡轮机的噪声辐射都可被使用为依赖于风速的涡轮机变量。而且，将上述变量中的两个或多个结合以获得用于风速计校准曲线的更准确的结果是有利的。当然，将在风力涡轮机处提供各自的传感器以测量依赖于风速的涡轮机变量。图1所示为示意图，显示了包括根据本专利技术的示范性实施例的风速计110的风力涡轮机100。风力涡轮机100包括塔架2，在塔架2的顶端安装有机舱6。将装备有三个转子叶片8的风轮4可旋转地安装到机舱6上。当然，本专利技术的实施例也可被应用到具有一个、两个、或其它数目转子叶片的风力涡轮机上。转子叶片8从风中获得动能，并且驱使转子4绕着它的旋转轴线旋转。转子4经由转子轴(图未示)被连接到发电机(图未示)上。转子4可或者直接地或者经由齿轮箱被连接到发电机上。通过转子4的驱动，发电机产生电能，然后，电能可被供给到公用电力网络等等上。此外，风力涡轮机100具有用于测量发电机的电功率输出的传感器(图未示)。因此，可由传感器来提供发电机功率的测量值。此外，风力涡轮机100包括用于测量在涡轮机现场处实际风速的风速计110。典型地，将风速计110安装在机舱6的顶端，机舱6位于风轮4的下游。根据一些实施例，可提供第二风速计120(由虚线所示的)或甚至更多的风速计。因此，可执行冗余的风速测量以增加准确性和/或识别有缺陷的风速计。在本专利技术的一些实施例中，风力涡轮机进一步包括被连接到风速计110和功率传感器上的控制器(图未示)。因此，控制器可获得风速-->和功率的测量值，该测量值将被使用在根据下面所描述的本专利技术实施例的校准方法中。在一些实施例中，控制器适于执行根据本专利技术实施例的现场风速计校准的方法。出于这个目的，控制器典型地包括用于存储测量值与其它数据的存储器和用于执行算术操作的处理器。根据本专利技术的等效可选实施例，将测量的风速和功率值传输到远处的涡轮机控制场所。在这种情形下，可通过任何适当的方式传输数据，该方式包括有线通信或无现通信、以及还有经由网络的传输。在这个实施例中，在远程控制场所处执行用于根据本专利技术实施例的风速计校准方法的计算并且将最终结果传输回风力涡轮机。在风力涡轮机处，基于从远程控制场所接收到的结果来更新风速计校准函数。根据本专利技术的又一个等效可选实施例，将所测风速值和功率值存储到存储器(图未示)中，可在风力涡轮机中提供该存储器。存储器可具有数据端口，维修人员通过该数据端口可进入存储器并且下载所存储的风速和功率数据。维修人员可具有膝上电脑、平板电脑或相似的装置，在这些装置中安装有软件程序，该软件程序执行至少一部分的根据本专利技术实施例的校准方法。然后，通过这种方法所获得的修正校准函数可被上传到涡轮机，以便再次校准风速计。图2所示为示意图，显示了使用在本文中所描述的实施例中的风速计。在图2中所示的风速计100就是所谓的转杯风速计。在主体110上提供有轴线或轴112。将转杯114安装到臂状物116上，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于再次校准风力涡轮机的风速计的方法，其包括以下步骤：　获得风速和依赖于风速的涡轮机变量的测量值对；　将所述测量值对与从风力涡轮机的预期涡轮机变量曲线中所获得的成对的风速和涡轮机变量作比较，以确定所测风速值和对于给定涡轮机变量值的预期风速值之间的差；　以所述确定的差为基础来调整所述风速计的校准函数。

【技术特征摘要】
US 2007-6-18 11/7646411.一种用于再次校准风力涡轮机的风速计的方法，其包括以下步骤：获得风速和依赖于风速的涡轮机变量的测量值对；将所述测量值对与从风力涡轮机的预期涡轮机变量曲线中所获得的成对的风速和涡轮机变量作比较，以确定所测风速值和对于给定涡轮机变量值的预期风速值之间的差；以所述确定的差为基础来调整所述风速计的校准函数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涡轮机变量选自发电机输出功率、风轮旋转速度、发电机转子旋转速度、扭矩、浆距角、转子叶片的弯曲、塔架振动、叶片振动、机舱振动、动力传动系统的振动、来自风力涡轮机的噪声辐射、或其任意组合。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述值对选自所述风力涡轮机的预期功率曲线的大致线性范围中、和/或从所述风力涡轮机的额定功率的1/3到2/3的范围中、和/或在400千瓦到1100千瓦之间的功率值的范围中、和/或在7米/秒到10米/秒之间的风速值的范围中。4.根据前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T西伯斯，HJ库伊曼，D罗杰斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]