变桨轴承损坏的减少制造技术

描述一种确定风力涡轮机(150)的至少一个转子叶片(155)的变桨致动器(153)的变桨速度(v)的值(113)的方法，所述方法包括：提供指示所述转子叶片的支承力矩的值(M)的量(103)；基于所述量(103)和指示所述转子叶片(155)的所述支承力矩的参考值(M_ref)的参考量(109)确定变桨速度的所述值(113)，使得，如果所述量(103)指示所述转子叶片的支承力矩的所述值(M)低于所述转子叶片的所述支承力矩的所述参考值(M_ref)，则将变桨速度(v)的所述值(113)确定为高于所述变桨速度的参考值(v_ref)。确定为高于所述变桨速度的参考值(v_ref)。确定为高于所述变桨速度的参考值(v_ref)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】变桨轴承损坏的减少


[0001]本专利技术涉及一种确定风力涡轮机的至少一个转子叶片的变桨致动器的变桨速度的值的方法和装置。此外，本专利技术涉及一种控制变桨致动器的方法，涉及一种变桨致动系统，并且进一步涉及一种包括桨距调整系统的风力涡轮机。

技术介绍

[0002]常规风力涡轮机的转子叶片可以围绕转子叶片的纵向轴线旋转以便调整所谓的桨距角。在用于产生电能的风力涡轮机的正常操作期间可能需要改变桨距角以便增加或减少如由转子叶片因冲击风所致的升力。为了促进对转子叶片进行变桨调节，转子叶片由变桨轴承可旋转地支撑。在对转子叶片进行变桨调节时，可能引起对变桨轴承的或多或少损坏，具体取决于转子叶片经受的力矩以及变桨行程或变桨速度，即，调整桨距角的速度(例如以每秒度数给出)。在所述
中，变桨轴承损坏(PBD)指示在变桨轴承滚道上引起的损坏。从而，诸如圆柱体或球体的滚动元件在滚道表面上滚动。如果施加在滚动元件与滚道≥间的压力(由弯折力矩引起)相对高，则滚道和/或滚动元件可能受损。通常已知变桨轴承损坏是变桨行程(dθ)和叶片合力矩(M
res
)的函数。
[0003]文献US 2020/0056586 Al公开一种用于风力涡轮机叶片变桨轴承上的负载减小的方法，其中一种方法包括朝向目标叶片桨距角对转子叶片进行变桨调节，其中变桨调节的方式取决于变桨轴承上的负载和/或转子的方位角位置。例如，变桨调节的速度可以根据变桨轴承上的负载设定。当支承力矩(bearing moment)相对高时，可以减小变桨行程，并且可以在支承力矩相对高的范围内停用变桨调节。根据所规定的函数，可以设定变桨速度倍增因子，即，比例因子，根据所述比例因子调适变桨旋转速度。
[0004]常规上，变桨轴承损坏的问题已经通过以下方式得以解决或处理
[0005]·
降低最佳桨距角以减少变桨轴承损坏；
[0006]·
降低速度
‑
变桨控制器增益，
[0007]·
或者增加变桨轴承的容量的能力。
[0008]所有这些解决方案都具有特定缺点。用于减少变桨轴承损坏的常规方法和装置可能在相对高的弯折力矩下增加变桨速度，这可能对变桨轴承造成潜在损坏。在其他常规方法中，实际桨距角与目标桨距角之间的偏差可能相对高，使得对风力涡轮机的控制劣化。
[0009]因此，可能需要一种确定风力涡轮机的至少一个转子叶片的变桨致动器的变桨速度的值的方法和对应装置，其中可以减少变桨轴承损坏，并且此外，叶片可以快速且可靠地设定在目标桨距角，从而改善风力涡轮机的可操作性。

技术实现思路

[0010]此需求可以由根据独立权利要求的主题满足。从属权利要求描述本专利技术的有利实施例。
[0011]根据本专利技术的实施例，提供一种确定风力涡轮机的至少一个转子叶片的变桨致动
器的变桨速度的值的方法，所述方法包括：提供指示所述转子叶片的支承力矩的值的量；基于所述量和指示所述转子叶片的所述支承力矩的参考值的参考量确定变桨速度的值，使得，其中，如果所述量指示所述转子叶片的支承力矩的值低于所述转子叶片的所述支承力矩的参考值，则将变桨速度的值确定为高于变桨速度的参考值。
[0012]应理解的是，针对一种确定风力涡轮机的至少一个转子叶片的变桨致动器的变桨速度的值的方法公开的特征单独地或以任何组合也可以单独地或以任何组合适用于或提供用于根据本专利技术的实施例的用于确定变桨速度的值的装置，并且反之亦然。
[0013]所述方法可以部分地以软件和/或硬件实现。所述方法可以例如由变桨致动器系统的模块或风力涡轮机控制器实施。
[0014]变桨速度可以表示调整桨距角的速度，如例如被确定为桨距角作为时间的函数的导数(或微商)。变桨速度可以例如被表示为每时间间隔的变桨行程(例如以度为单位测量)。
[0015]变桨致动器可以例如包括电动马达，其可以被配置成围绕纵向轴线转动转子叶片。变桨致动器可以作用在叶片的根部上。风力涡轮机可以例如包括总共三个转子叶片。所述方法的核心元素可以例如由算术/逻辑处理器实施。
[0016]确定指示支承或弯折力矩的值的量可以包括一个或多个测量值以及对测量结果的进一步处理。所述弯折或支承力矩可以指示转子叶片或变桨轴承经受的机械负载。所述弯折或支承力矩可能是由于重力和/或冲击风。所述弯折或支承力矩可以作用在变桨轴承上。因此，考虑弯折或支承力矩可以适当地实现保护变桨轴承免受损坏。
[0017]指示弯折或支承力矩的参考值的参考量还可以包括一个或多个测量值并处理所述测量结果。指示弯折或支承力矩的参考值的参考量可以在不同实施例中以不同方式体现。此外，指示弯折或支承力矩的值的量可以在根据本专利技术的不同实施例中以不同方式体现。
[0018]如果指示转子叶片的弯折或支承力矩的值的量低于转子叶片的弯折或支承力矩的参考值，则变桨轴承可能未被显著损坏，即使变桨速度被确定并且然后被设定成高于变桨速度的参考值也是如此。
[0019]如果弯折或支承力矩不高于弯折或支承力矩的参考值，则变桨速度的参考值可以例如对应于额定变桨速度、正常变桨速度或可以在变桨轴承的正常预期寿命期间应用的变桨速度。因此，如果转子叶片的弯折或支承力矩低于弯折或支承力矩的参考值，如果转子叶片以高于变桨速度的参考值的变桨速度进行变桨调节，则其可能不强加变桨轴承损坏的任何风险。当变桨速度被确定为高于变桨速度的参考速度时，实际桨距角与目标桨距角的潜在桨距偏移或偏差可以快速地减小。目标桨距角可能涉及或者可能是预期桨距角，如例如由例如风力涡轮机控制器的其他控制装备规定。
[0020]特别地，如果确定弯折或支承力矩低于转子叶片的弯折或支承力矩的参考值，则变桨速度可以从实际变桨速度开始增加到高于变桨速度的参考值。
[0021]所述方法可以输出变桨速度的所确定的值。此变桨速度可以以任何信号形式例如供应到机械地耦接到转子的变桨致动器。
[0022]当指示弯折或支承力矩的值的量不大于指示弯折或支承力矩的参考值的参考量时，变桨速度可以基于支承力矩波动低于平均水平的程度(即，基于实际支承力矩低于参考
支承力矩的程度)增加。
[0023]可以例如由转子叶片的弯折力矩计算支承力矩。又可以基于如例如由靠近于转子叶片的根部区段布置或布置在转子叶片的根部区段处的一个或多个应变传感器获得的应变测量结果计算转子叶片的弯折力矩。可以由所述量导出例如弯折力矩和/或支承力矩。然而，在其他实施例中，转子叶片的方位角条件或位置也可以指示转子叶片的支承力矩的值。在上述实施例中，所述量可以不同于与转子叶片的方位角位置相关的量。
[0024]从而，实际桨距角可以被快速且可靠地设定成目标桨距角，同时可以降低变桨轴承损坏的风险。
[0025]根据本专利技术的实施例，基于与支承力矩的低值相关的参数(ΔM_low)确定变桨速度的值，其中与支承力矩的低值相关的所述参数(ΔM_low)指示在哪一支承力矩下，所述变桨速度的所述值应该是变桨速度的最大值。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种确定风力涡轮机(150)的至少一个转子叶片(155)的变桨致动器(153)的变桨速度(v)的值(113)的方法，所述方法包括：提供指示所述转子叶片的支承力矩的值(M)的量(103)；基于所述量(103)和指示所述转子叶片(155)的所述支承力矩的参考值(M_ref)的参考量(109)确定变桨速度的所述值(113)，使得，其中，如果所述量(103)指示所述转子叶片的支承力矩的所述值(M)低于所述转子叶片的所述支承力矩的所述参考值(M_ref)，则将变桨速度(v)的所述值(113)确定为高于所述变桨速度的参考值(v_ref)，其中基于与支承力矩的下限值相关的参数(ΔM_low)确定变桨速度的所述值(113)，其中与支承力矩的低值相关的所述参数(ΔM_low)指示在哪一支承力矩下，所述变桨速度的所述值应该是所述变桨速度的最大值(v_max)。2.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中在M＜＝M_ref
‑
ΔM_low时，所述变桨速度的所述值(113)被确定为所述变桨速度的所述最大值(v_max)，其中M是所述支承力矩的所述值，M_ref是所述支承力矩的所述参考值，ΔM_low是与支承力矩的低值相关的所述参数。3.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中，如果所述量(103)指示所述转子叶片的支承力矩的所述值(M)高于所述转子叶片的所述支承力矩的参考值(M_ref)，则将所述变桨速度(v)的所述值(113)确定为低于所述变桨速度的所述参考值(v_ref)。4.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中，如果所述量(103)指示支承力矩的所述值(M)随时间的减小(416)，并且如果所述量指示所述转子叶片的支承力矩的所述值(M)高于所述转子叶片的所述支承力矩的所述参考值(M_ref)，则将所述变桨速度(v)的所述值(113)确定为随时间增加、特别是从最小速度值(v_min)开始增加，使得所述变桨速度的所述值低于所述变桨速度的参考值(v_ref)。5.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中，如果所述量(103)指示支承力矩的所述值(M)随时间的增加(414)，并且如果所述量(103)指示所述转子叶片的支承力矩的所述值(M)高于所述转子叶片的所述支承力矩的所述参考值(M_ref)，则将所述变桨速度(v)的所述值(113)确定为随时间减小，使得所述变桨速度的所述值低于所述变桨速度的参考值(v_ref)。6.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中对于所述支承力矩的所述值(M)随时间的增加和/或减小，如果所述量(103)指示所述转子叶片的支承力矩的所述值(M)低于所述转子叶片的所述支承力矩的所述参考值(M_ref)，则将变桨速度(v)的所述值(113)确定为高于所述变桨速度的所述参考值(v
‑
ref)。7.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中变桨速度(v)的所述值(413)被确定为如具有负导数的曲线(413)随支承力矩的所述值(M)变化，特别是对于高于和/或低于所述支承力矩的所述参考值(M_ref)的所述支承力矩的值。8.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的方法，其中所述曲线(413)是具有斜率的直线，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：