在风力涡轮机的非操作时段期间避免沿边振动的方法技术

提供了一种在风力涡轮机的非操作时段期间避免沿边振动的方法。该方法包括：为布置在特定场地的风力涡轮机限定非操作时段；确定在非操作时段期间特定场地的预期风况；以及为风力涡轮机限定多个潜在横摆取向。该方法还包括：基于非操作时段期间的预期风况，针对每个潜在横摆取向确定在非操作时段期间发生沿边振动的相对概率；确定一个或更多个优选横摆取向，所述优选横摆取向是沿边振动发生概率最低的横摆取向；以及在非操作时段期间将风力涡轮机布置在优选横摆取向中的一个。机布置在优选横摆取向中的一个。机布置在优选横摆取向中的一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在风力涡轮机的非操作时段期间避免沿边振动的方法


[0001]本专利技术总体上涉及风力涡轮机，更具体地涉及一种在风力涡轮机的非操作时段期间避免风力涡轮机叶片的沿边振动的方法。

技术介绍

[0002]水平轴风力涡轮机(HAWT)通常包括由布置在塔架的顶部的机舱支撑的转子。转子通常包括从中心毂延伸的多个转子叶片，该中心毂被构造成绕基本水平的转子轴线旋转。大多数现代实用规模的水平轴风力涡轮机包括用于控制风力涡轮机的操作的横摆系统和俯仰系统。在正常操作中，横摆系统使机舱绕基本竖直的轴线转动，以确保转子始终面对迎面而来的风，即转子平面保持垂直于风。俯仰系统被构造成使叶片绕它们的纵向俯仰轴线转动，从而可调节叶片的迎角以获得最佳的能量产生。
[0003]在风电场的试运行期间或在某些维护或维修操作期间，可能需要暂停横摆系统，使得风力涡轮机转子保持在固定的横摆位置，该横摆位置通常面向主要的风向。还可能需要锁定转子以防止转子围绕转子轴线转动。替代地或另外地，叶片可以从风中倾斜出来，进入所谓的“羽状化”取向，使得它们不产生显著的升力。这被称为静止状态。在静止状态或其他非操作状态下，风力涡轮机不产生能量。
[0004]在非操作时段期间，例如如上所述的非操作时段，当局部流入角大于工作期间时，转子叶片易于沿边振动。振动可能由于负阻尼的空气动力学条件或由于涡旋脱落而产生，这有可能对叶片造成显著损坏。这个问题是众所周知的，并且已经提出了用于防止或衰减这种振动的各种方法。例如，申请人先前的PCT申请WO2011/067304A1描述了在停放的风力涡轮机叶片的端部上提供网(所谓的“鱼网”)。网提供非空气动力学表面，该非空气动力学表面破坏叶片上的气流并增加系统中正阻尼的量以减轻引起沿边振动的条件。
[0005]在WO2011/067304A1中描述的网在防止静止条件下的沿边振动方面是非常有效的，并且因此在涉及该叶片的大多数安装和维修操作期间是默认提供的。然而，网的使用引入了其自身的缺点。特别地，将网施加到叶片上然后随后移除网的过程相对耗时，因此增加了安装和维护操作的成本和复杂性。网还往往会陷入设置在许多现代风力涡轮机叶片的后缘处的锯齿中，这可导致对网和锯齿的损坏。
[0006]针对该背景，本专利技术的目的是提供一种在风力涡轮机的非操作时段期间避免沿边振动的替代方式。

技术实现思路

[0007]根据本专利技术，提供了一种在风力涡轮机的非操作时段期间避免沿边振动的方法。该方法包括：为布置在特定场地的风力涡轮机限定非操作时段；确定所述非操作时段期间的所述特定场地的预期风况；以及为所述风力涡轮机限定多个潜在横摆取向。该方法还包括：基于所述非操作时段期间的所述预期风况，针对每个潜在横摆取向确定在所述非操作时段期间发生沿边振动的相对概率；以及确定一个或更多个优选横摆取向，所述一个或更
多个优选横摆取向是发生沿边振动的概率最低所在的横摆取向；以及在所述非操作时段期间将所述风力涡轮机布置在所述优选横摆取向中的一个。
[0008]在本专利技术中，术语“非操作”是指当风力涡轮机不产生电能时。风力涡轮机的发电机可以从配电网或电网断开。例如，在风力涡轮机的试运行期间或在风力涡轮机的某些维护或维修操作期间可能发生这种非操作状态。当不工作时，叶片可以从风中倾斜出来，进入羽状取向，使得它们不产生显著的升力并且处于所谓的静止状态。
[0009]该方法还可以包括：为所述风力涡轮机，确定一个或更多个临界横摆误差区域。临界横摆误差区域可以表示相对于横摆方向的如下入射风向：在所述入射风向上，沿边振动最可能发生。该方法可以进一步包括：基于所述风力涡轮机的所述一个或更多个临界横摆误差区域，结合所述非操作周期期间的所述预期风况，针对每个潜在横摆取向，确定在所述非操作时段期间发生沿边振动的相对概率。
[0010]该方法还可包括：确定多个潜在风速；以及针对每个风速，为所述风力涡轮机确定一个或更多个临界横摆误差区域。优选地，确定多个潜在风速的步骤包括确定多个潜在风速范围或风速堆栈。
[0011]确定所述非操作时段期间的所述特定场地的所述预期风况可以包括：利用所述特定场地的长期风统计。附加地或替代地，可以利用所述场地的预测风况来确定所述非操作时段期间的所述特定场地的所述预期风况。附加地或替代地，可以利用所述场地的气象模拟，例如中尺度模型，来确定所述非操作时段期间的所述特定场地的所述预期风况。
[0012]此外，确定所述非操作时段期间的所述特定场地的所述预期风况可以包括：限定多个潜在风向；以及确定在所述潜在风向中的每个中的风向在非操作时段期间的相对概率。优选地，确定特定场地的预期风况的步骤包括确定多个潜在风向扇区。
[0013]该方法可以进一步包括：确定多个潜在风速；以及确定为所述潜在风速中的每个中的所述潜在风速中的每个的风速在非操作时段期间的相对概率。优选地，该方法包括：确定多个潜在风速范围或风速堆栈；确定多个潜在风向扇区；以及确定风速落入给定风速范围内的相对概率；以及确定风向落入给定扇区内的相对概率。
[0014]该方法可以进一步包括：确定当涡轮机处于优选横摆取向时在非操作时段期间发生沿边振动的概率是高于还是低于预定风险阈值。
[0015]该方法还可以包括：在处于所述优选横摆取向时超过预定风险阈值的情况下，提供一个或更多个用于防止风力涡轮机上的沿边振动的装置。用于防止沿边振动的装置可以包括诸如网的装置。
[0016]该方法还可以包括：在处于所述优选横摆取向时没有超过预定风险阈值的情况下，做出不提供一个或更多个用于防止风力涡轮机上的沿边振动的装置的决定。
附图说明
[0017]现在将参照附图仅通过非限制性示例来描述本专利技术的实施例，在附图中：
[0018]图1a示出了在北横摆取向的特定风力涡轮机的临界横摆误差区域；
[0019]图1b示出了在东横摆取向的相同风力涡轮机的临界横摆误差区域；
[0020]图1c示出了在西横摆取向的相同风力涡轮机的临界横摆误差区域；
[0021]图2是风力涡轮机所在场地的一个风向频率图；
[0022]图3示出了对于每个可能的涡轮机横摆取向发生沿边振动的可能性；以及
[0023]图4示出了在非操作时段期间的优选的涡轮机横摆取向。
具体实施方式
[0024]在风电场的试运行时段期间，标准的是，风电场的风力涡轮机不工作并且保持在静止状态，直到风电场连接到电网并且准备产生能量。风力涡轮机通常被摇摆，使得转子面向场地的主要风向，并且摇摆系统被锁定在该位置。如WO2011/067304A1中所述，在风力涡轮机叶片的端部上设置网，以防止可能导致叶片损坏的沿边振动。这些网引入了许多缺点，如已经通过
技术介绍
描述的。本专利技术提出了一种完全不同的避免沿边振动的方法，该方法在许多情况下可以避免在叶片的表面上使用网或其他这种装置的需要。
[0025]如将在下面进一步详细描述的，本专利技术利用统计方法来确定在风力涡轮机的特定非操作时段期间出现强的沿边振本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在风力涡轮机(10)的非操作时段期间避免沿边振动的方法，所述方法包括：为布置在特定场地的风力涡轮机(10)限定非操作时段；确定所述非操作时段期间的所述特定场地的预期风况；为所述风力涡轮机限定多个潜在横摆取向；基于所述非操作时段期间的所述预期风况，针对每个潜在横摆取向确定在所述非操作时段期间发生沿边振动的相对概率；确定一个或更多个优选横摆取向(50)，所述一个或更多个优选横摆取向是发生沿边振动的概率最低所在的横摆取向；以及在所述非操作时段期间将所述风力涡轮机(10)布置在所述优选横摆取向(50)中的一个。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：为所述风力涡轮机(10)确定一个或更多个临界横摆误差区域(20，22，24，26)，所述临界横摆误差区域表示相对于横摆方向的如下入射风向：在所述入射风向上，最可能发生沿边振动，并且其中，所述方法包括：基于所述风力涡轮机的所述一个或更多个临界横摆误差区域，结合所述非操作时段期间的所述预期风况，针对每个潜在横摆取向确定在所述非操作时段期间发生沿边振动的相对概率。3.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：确定多个潜在风速；以及针对每个风速，为所述风力涡轮机(10)确定一个或更多个临界横摆误差区域(20，22，24，...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：