针对噪声排放控制风力涡轮机制造技术

描述了一种特别是在所有旋转速度状况下控制具有转子

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】针对噪声排放控制风力涡轮机


[0001]本专利技术涉及控制具有转子的风力涡轮机的方法和相对应的布置结构
。
此外，本专利技术涉及一种风力涡轮机，其适于执行或控制该方法并且包括该布置结构
。

技术介绍

[0002]在操作期间，风力涡轮机会产生噪声排放，这可能需要满足法律要求
。
例如，风力涡轮机噪声排放可能受到关于最近住宅的法律法规限制
。
风力涡轮机的不同部件可能会产生噪声贡献
。
来自风力涡轮机的总噪声可能由来自转子和
/
或传动系的噪声组成，但也可能包括由辅助系统产生的噪声，所述辅助系统如冷却系统
、
泵等
。
由转子或传动系产生的噪声可主要与转子的旋转速度
、
转子叶片的桨距角和发电量相关
。
为了针对场所特定的条件降低特定风力涡轮机的噪声，通常会降低旋转速度
。
一些法规在需要转子大幅减速的特定状况下要求噪声限制要低得多
。
[0003]为了满足法律规定限制，常常降低风力涡轮机转子的旋转速度
。
然而，由于来自风力涡轮机的噪声不限于由转子产生的噪声，因此诸如冷却系统
、
偏摆系统
、
其他辅助马达和机械驱动器的辅助系统也可能对由风力涡轮机发出的总噪声有相当大的贡献
。
即使来自辅助系统的噪声在风力涡轮机的全旋转速度下可能不是主要贡献者，来自辅助系统的噪声在较低旋转速度下
、
即当转子噪声降低时也可能变得越来越突出
。
因此，来自辅助系统的噪声可能成为在低旋转速度操作模式下噪声可降低多少的限制
。
[0004]照常规，为了满足法律要求或限制，由风力涡轮机产生的噪声在所有风速下都被降低
。
特别地，由辅助系统产生或发出的噪声在所有风速下都可被降低
。
然而，在特定情况或环境条件下，可能不是在所有风速下都需要降低噪声
。
[0005]另一种常规方法是通过停止或降低辅助系统的速度来减少辅助系统的操作
。
通过限制一个或多个辅助系统
(
例如，冷却风扇
)
的速度，可限制系统的容量
。
这可能导致由风力涡轮机输出的功率减少
。
[0006]文件
WO 2018/113871 A1
公开了一种控制包括一个或多个部件冷却装置的风力涡轮机的方法
。
其中，根据冷却装置噪声对总涡轮机噪声的贡献并基于噪声要求来修改涡轮机操作
。
此外，当来自一个或多个部件冷却装置的噪声的贡献减少时，可增加功率输出，可增加转子速度，可改变叶片的桨距角
。
此外，当来自该一个或多个冷却装置的噪声增加时，可减少功率输出
。
[0007]文件
EP 3067555 A1
公开了响应于转子速度的降低来调整冷却风扇的速度
。
特别地，公开了一种简单的静态方式来解决该问题并确保在低噪声操作模式下满足噪声限制
。
[0008]然而，使用风扇速度限制固定为模式或转子速度的静态控制器不一定确保系统的适当冷却
。
如果由于某种原因一个系统中需要更多的冷却，则因为固定的旋转限制，这可能是不可能的
。
因此，即使另一个风扇未全速运行并且因此未达到噪声限制，涡轮机也可能由于一个或多个子系统
(
例如，齿轮油或发电机
)
中的高温而降级或停止
。
[0009]因此，可能需要控制风力涡轮机的方法和相对应的布置结构，其中，特别是满足噪
声限制，同时可改进风力涡轮机的操作
。
此外，可能期望一种方法和布置结构，其中，满足风力涡轮机的噪声限制
、
提高功率输出，或者减少部件的负载，并且提高风力涡轮机和
/
或辅助系统的性能
。

技术实现思路

[0010]根据本专利技术的实施例，提供了一种特别是在低旋转速度状况下控制具有转子的风力涡轮机的方法，所述方法包括：特别是基于实际转子操作状态来确定转子噪声贡献；基于相应的实际操作状态来确定来自多个辅助部件的辅助噪声贡献；基于所述辅助噪声贡献和所述转子噪声贡献来确定总噪声；将所述总噪声与噪声阈值比较；根据比较结果来调整至少一个操作参数的限制值和
/
或所述辅助部件中的至少一个的相应操作状态
。
[0011]该方法可用软件和
/
或硬件来实施
。
该方法例如可由风力涡轮机控制器或者风力涡轮机控制器或风电场控制器的模块来执行
。
该方法可在风力涡轮机的操作期间执行，例如在标称旋转速度下或相对于标称旋转速度降低的旋转速度下的正常操作期间执行
。
该方法特别是可在低旋转速度状况下执行，其中，该旋转速度小于标称或额定旋转速度，例如在标称旋转速度的例如
30
％至
90
％或
40
％至
80
％的范围内
。
[0012]该转子噪声贡献可与由安装转子叶片的主转子的部件产生的任何噪声排放相关，该主转子可被机械地连接到可选的齿轮箱和可驱动发电机的可选的次级转子
。
例如，该转子噪声贡献还可包括发电机噪声
、
传动系噪声
、
齿轮箱噪声
、
轴承噪声
、
转子叶片噪声
。
该转子噪声贡献可通过利用数学物理模型来确定，其中，如旋转速度的操作参数为输入变量，并且噪声贡献可根据与转子操作相关的一个或多个操作参数导出
。
[0013]此外，对于可能的多个辅助部件中的每一个，物理
/
数学模型
(
例如，查找表和
/
或数学方程
)
可预先确定，并且可用于确定辅助噪声贡献
。
该多个辅助部件中的每一个在其操作方面可以特定操作参数及其值来表征
。
可考虑这些来确定辅助噪声贡献
。
[0014]总噪声可通过组合来自不同噪声源
、
即转子系统和辅助部件的噪声贡献来确定
。
总噪声和
/
或相应的噪声贡献例如可以分贝
(dB)
为单位来确定
。
[0015]噪声阈值可涉及例如由法律法规设定的噪声限制或例如由风力发电场运营商提供的设定点
。
为了满足法律规定，可能需要所确定的总噪声不超过噪声阈值
。
[0016]每个辅助部件在其操作状态方面可通过至少一个操作参数的一个或多个值来表征
。
取决于或基于比较结果，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.
特别是在低旋转速度状况下控制具有转子
(2)
的风力涡轮机
(1)
的方法，所述方法包括：基于实际转子操作状态
(18)
来确定转子噪声贡献
(22)
；基于相应的实际操作状态
(20a、20b、20c、20d、19)
来确定来自多个辅助部件
(4a、4b、4c、4d)
的辅助噪声贡献
(23)
；基于所述辅助噪声贡献
(23)
和所述转子噪声贡献
(22)
来确定总噪声
(21)
；将所述总噪声
(21)
与噪声阈值
(24)
比较；根据比较结果来调整至少一个操作参数的限制值
(30)
和
/
或所述辅助部件
(4a、4b、4c、4d)
中的至少一个的相应操作状态
。2.
根据前一权利要求所述的方法，其中，调整所述辅助部件
(4a、4b、4c、4d)
中的至少一个的所述相应操作状态还取决于所述辅助部件
(4a、4b、4c、4d)、
特别是冷却部件设计成影响的风力涡轮机部件
(6、7、8)
的至少一个操作参数或状态参数，特别是温度
。3.
根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述辅助部件
(4a、4b、4c、4d)
需要电能来操作和
/
或包括但不限于以下至少一者：冷却风扇，其特别是用于冷却发电机和
/
或转换器和
/
或齿轮箱和
/
或轴承；至少一个泵，其特别是用于泵送齿轮油和
/
或液压油；压缩机，其特别是用于压缩油；偏摆系统
。4.
根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，调整所述辅助部件
(4a、4b、4c、4d)
中的至少一个的所述相应操作状态包括以下至少一者：增加或减少对所述部件的能量供应，从而增加或降低所述部件的容量和
/
或性能和
/
或效率；增加或减少所述部件的旋转速度；相应地打开或关闭先前关闭或打开的辅助部件中的至少一个
。5.
根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，如果第一辅助部件
(4a、4b、4c、4d)
的较少性能是足够的和
/
或需要第一辅助部件
(4a、4b、4c、4d)
的较少性能，则所述方法包括：减少对所述第一辅助部件的能量供应，从而降低所述第一辅助部件的容量和
/
或性能和
/
或效率和
/
或噪声；增加对第二辅助部件
(4a、4b、4c、4d)
的能量供应，从而增加所述第一辅助部件的容量和
/
或性能和
/
或效率和
/
或噪声
。6.
根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，针对其来调整所述限制值的所述辅助部件
(4a、4b、4c、4d)
中的所述至少一个的所述至少一个操作参数包括以下至少一者：由所述部件发出的噪声水平
(47、49)
；所述部件的旋转速度，特别是风扇和
/
或泵和
/
或偏摆系统的旋转速度；所述部件的压力，特别是由泵和
/
或压缩机产生的压力；所述部件的扭矩，特别是风扇和
/
或泵和
/
或偏摆系统的扭矩
。7.
根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：获得气象条件信息
(26)
；其中，确定辅助噪声贡献
(23)
和
/
...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源创新与技术有限公司，
类型：发明
国别省市：