使用直接和间接风速测量检测不规则涡轮操作的方法技术

本发明专利技术涉及使用直接和间接风速测量检测不规则涡轮操作的方法。用于操作风力涡轮的方法，风力涡轮包括用于测量风特性的风特性传感器和用于测量风力涡轮的状态的至少一个风力涡轮状态传感器，该方法包括：确定或调整102一个或多个风特性关系；以及执行104操作阶段，操作阶段包括：利用风特性传感器测量风特性，从而获得测量风特性；利用至少一个风力涡轮状态传感器测量风力涡轮的状态，并根据风力涡轮的测量状态和风力涡轮的参数确定估计风特性；将估计风特性与根据测量风特性确定的期望风特性进行比较，其中期望风特性基于一个或多个风特性关系来确定；以及至少部分地基于比较结果来操作或关闭风力涡轮。来操作或关闭风力涡轮。来操作或关闭风力涡轮。

【技术实现步骤摘要】
使用直接和间接风速测量检测不规则涡轮操作的方法


[0001]本文中所描述的主题涉及用于操作风力涡轮的方法，并且涉及风力涡轮，并且更特别地涉及用于操作包括风特性传感器和至少一个风力涡轮状态传感器的风力涡轮的方法，风特性传感器用于测量风特性，风力涡轮状态传感器用于测量风力涡轮的状态，从风力涡轮的状态获得风特性的估计。

技术介绍

[0002]风力涡轮典型地包括塔架和安装在塔架上的机舱。转子能够旋转地安装到机舱，并通过轴联接到发电机。多个叶片从转子延伸。叶片取向成使得在叶片上经过的风转动转子并使轴旋转，从而驱动发电机以产生电力。
[0003]风力涡轮将风能转换成机械能，例如转换成旋转动能，并且机械能典型地通过风力涡轮发电机进一步转换成电能。为了控制作用在叶片上的力和/或扭矩，可调整叶片桨距角，即风力涡轮的转子的叶片相对于风流的方向的攻角。因此，可通过调整风力涡轮的叶片的桨距角来控制风力涡轮的转子的旋转速度和由风力涡轮发电机产生的电功率，风力涡轮发电机由转子通过风力涡轮的轴驱动。
[0004]对于风力涡轮的一个或多个叶片，可单独地或共同地针对各个叶片而调整叶片桨距角。当风速改变时，风力涡轮的一个或多个叶片的叶片桨距角被调整，以将转子速度和扭矩保持在操作极限内，以用于使风力涡轮发电机产生电能的效率最大化，同时使由于例如突然的阵风而损坏风力涡轮的风险最小化。
[0005]风力涡轮可达到失速状况，即使得如果一个或多个叶片的攻角增加则风力涡轮产生的最大功率开始减小的状况。对于实际的风况，攻角的进一步增加导致功率减小的一个或多个叶片的攻角是产生失速状况的攻角。产生失速状况的最小攻角被称为针对实际风况的临界攻角。
[0006]风力涡轮可在失速状况下操作，但是当一个或多个叶片的攻角进一步增加时，可造成显著失速状况或深失速状况。在显著失速状况或深失速状况下操作风力涡轮是不合乎期望的。
[0007]典型的临界攻角在15度到20度的范围内。大体上，如果攻角超过临界角，则风力涡轮被称为处于失速状况，即正在失速。为了避免叶片的部分上的任何失速，在风力涡轮的操作期间，攻角典型地需要比临界攻角低3度到5度左右。因此，显著失速状况或深失速状况可为其中当攻角超过临界攻角时风力涡轮正在失速的任何状况。
[0008]在显著失速状况下，风流的湍流可造成在风力涡轮处流动的风的混乱或不规则动力学。在显著失速状况下的操作可为风力涡轮操作的部分，但是显著失速状况通常是不期望的，这是由于普遍存在负面影响，如例如混乱或不规则的风流和/或功率减小。此外，过高的风速或阵风可损坏风力涡轮，并且在存在强风的情况下在显著失速状况下的操作可对叶片和/或其它风力涡轮构件造成显著的损坏风险。
[0009]风力涡轮的故障或扰动状况可由不同的原因引起，如例如风力涡轮的叶片的结
冰、风力涡轮的叶片上沉积的灰尘、风力涡轮构件的老化或影响风力涡轮的功能的其它外部或内部因素。
[0010]因此，可靠地检测和/或防止风力涡轮的显著失速状况或风力涡轮的故障或扰动状况将是有益的。

技术实现思路

[0011]根据一个方面，提供了一种用于操作风力涡轮的方法，风力涡轮包括用于测量风特性的风特性传感器和用于测量风力涡轮的状态的至少一个风力涡轮状态传感器，该方法包括：确定或调整一个或多个风特性关系；以及执行操作阶段，操作阶段包括：利用风特性传感器测量风特性，从而获得测量风特性；利用至少一个风力涡轮状态传感器测量风力涡轮的状态，并根据风力涡轮的测量状态和风力涡轮的参数确定估计风特性；将估计风特性与根据测量风特性确定的期望风特性进行比较，其中期望风特性基于一个或多个风特性关系来确定；以及至少部分地基于比较结果来操作或关闭风力涡轮。
[0012]因此，本公开旨在精确地测量风力涡轮处存在的风的风特性，诸如风速和/或风向和/或风切变、风流中湍流的存在等。为了这样做，利用风特性传感器测量风特性。另外，利用至少一个风力涡轮状态传感器执行风力涡轮的状态的测量，该状态可例如包括风力涡轮的转子的速度和/或转子的扭矩和/或风力涡轮的产生的功率。
[0013]根据另外的方面，提供了一种风力涡轮，该风力涡轮包括：至少一个风测量传感器；以及风力涡轮状态传感器，其用以测量风力涡轮的状态，以用于估计在风力涡轮位置处的风特性；控制系统，其配置成至少部分地基于由风测量传感器测量的测量风特性和由风力涡轮状态传感器测量的测量风力涡轮状态所形成的输入来控制风力涡轮。
[0014]技术方案1.用于操作风力涡轮的方法，所述风力涡轮包括用于测量风特性的风特性传感器和用于测量所述风力涡轮的状态的至少一个风力涡轮状态传感器，所述方法包括：
[0015]确定或调整一个或多个风特性关系；以及
[0016]执行操作阶段，所述操作阶段包括：
[0017]利用所述风特性传感器测量所述风特性，从而获得测量风特性；
[0018]利用所述至少一个风力涡轮状态传感器测量所述风力涡轮的所述状态，并根据所述风力涡轮的测量状态和所述风力涡轮的参数确定估计风特性；
[0019]将所述估计风特性与根据所述测量风特性确定的期望风特性进行比较，其中，所述期望风特性基于所述一个或多个风特性关系来确定；以及
[0020]至少部分地基于比较结果来操作或关闭所述风力涡轮。
[0021]技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其特征在于，确定或调整一个或多个风特性关系在所述风力涡轮不处于显著失速状况且不处于扰动状况时执行，并且包括：
[0022]利用所述风力涡轮的所述风特性传感器测量所述风力涡轮的所述风特性，从而获得所述风力涡轮的测量风特性；
[0023]利用所述至少一个风力涡轮状态传感器测量所述风力涡轮的所述状态，并根据所述风力涡轮的所述测量状态和所述风力涡轮的参数确定所述风力涡轮的估计风特性，
[0024]确定或调整所述风力涡轮的所述测量风特性和所述风力涡轮的所述估计风特性
之间的关系；以及
[0025]调整所述一个或多个风特性关系，以包括所述风力涡轮的所述测量风特性和所述风力涡轮的所述估计风特性之间的所述关系。
[0026]技术方案3.根据技术方案1或2所述的方法，其特征在于，确定或调整一个或多个风特性关系包括：
[0027]当与所述风力涡轮相同类型的风力涡轮不处于显著失速状况且不处于扰动状况时，操作所述相同类型的风力涡轮，所述相同类型的风力涡轮包括风特性传感器和至少一个风力涡轮状态传感器；并且，在所述相同类型的风力涡轮的所述操作期间，所述方法进一步包括：
[0028]利用所述相同类型的风力涡轮的所述风特性传感器测量所述相同类型的风力涡轮的风特性，从而获得所述相同类型的风力涡轮的测量风特性；以及
[0029]利用所述相同类型的风力涡轮的所述至少一个风力涡轮状态传感器测量所述相同类型的风力涡轮的所述状态，并根据所述相同类型的风力涡轮的测量状态和所述相同类型的风力涡轮的参数确定所述相同类型的风力涡轮的估计风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于操作风力涡轮的方法，所述风力涡轮包括用于测量风特性的风特性传感器和用于测量所述风力涡轮的状态的至少一个风力涡轮状态传感器，所述方法包括：确定或调整一个或多个风特性关系；以及执行操作阶段，所述操作阶段包括：利用所述风特性传感器测量所述风特性，从而获得测量风特性；利用所述至少一个风力涡轮状态传感器测量所述风力涡轮的所述状态，并根据所述风力涡轮的测量状态和所述风力涡轮的参数确定估计风特性；将所述估计风特性与根据所述测量风特性确定的期望风特性进行比较，其中，所述期望风特性基于所述一个或多个风特性关系来确定；以及至少部分地基于比较结果来操作或关闭所述风力涡轮。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定或调整一个或多个风特性关系在所述风力涡轮不处于显著失速状况且不处于扰动状况时执行，并且包括：利用所述风力涡轮的所述风特性传感器测量所述风力涡轮的所述风特性，从而获得所述风力涡轮的测量风特性；利用所述至少一个风力涡轮状态传感器测量所述风力涡轮的所述状态，并根据所述风力涡轮的所述测量状态和所述风力涡轮的参数确定所述风力涡轮的估计风特性，确定或调整所述风力涡轮的所述测量风特性和所述风力涡轮的所述估计风特性之间的关系；以及调整所述一个或多个风特性关系，以包括所述风力涡轮的所述测量风特性和所述风力涡轮的所述估计风特性之间的所述关系。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定或调整一个或多个风特性关系包括：当与所述风力涡轮相同类型的风力涡轮不处于显著失速状况且不处于扰动状况时，操作所述相同类型的风力涡轮，所述相同类型的风力涡轮包括风特性传感器和至少一个风力涡轮状态传感器；并且，在所述相同类型的风力涡轮的所述操作期间，所述方法进一步包括：利用所述相同类型的风力涡轮的所述风特性传感器测量所述相同类型的风力涡轮的风特性，从而获得所述相同类型的风力涡轮的测量风特性；以及利用所述相同类型的风力涡轮的所述至少一个风力涡轮状态传感器测量所述相同类型的风力涡轮的所述状态，并根据所述相同类型的风力涡轮的测量状...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：