【技术实现步骤摘要】
本公开大体上涉及风力涡轮功率生成系统，并且更具体地涉及用于检测并减轻风力涡轮功率生成系统的转子叶片中的沿边振动的系统和方法。
技术介绍
1、现代的风力涡轮一般用于将电力供应到电网中。这种风力涡轮大体上包括塔架和布置于塔架上的转子。典型地包括毂和多个叶片的转子被设定成在风对叶片的影响下旋转。所述旋转生成转矩，该转矩通常通过转子轴直接地(“直接地驱动”)或通过使用齿轮箱而传递到发电机。以此方式，发电机产生可供应到电网的电力。
2、存在使风力涡轮叶片越来越长以捕获更多的风并使风的能量转换成电力的趋势。这导致叶片更柔韧且更易于出现空气弹性不稳定性，例如叶片的振动，这在整个风力涡轮中产生主要潜在损坏的风险。叶片中的沿边振动(通常被定义为在叶片的前缘与后缘之间沿弦向方向传播的振动)是特别成问题的，因为，它们可能导致叶片中的裂纹和叶片的完全失效。
3、当在叶片中检测到沿边振动时，校正动作可包括关闭涡轮，这是不利的，因为风力涡轮可能不再有助于能量产生。在这点上，已提出其它解决方案来防止沿边振动或使沿边振动最小化而不关闭风力涡轮。例如，已提出机械或液体阻尼器，其中，这样的阻尼器放置于叶片末梢处或附近，并且被设计(“调谐”)成防止叶片在其自然(本征)频率下振动。然而，该解决方案可为不利的，因为，阻尼装置给叶片增加重量、复杂性和成本，包括叶片的检查和维护。
4、ep2084400b1提出了一种方法和系统，其中，桨距受控制的风力涡轮包括呈用于检测叶片中的沿边振荡的一个或多个振荡传感器的形式的检测部件。如果传感器检测到
5、us 9316206提出了一种用于确定公共振动运动(其由于风力涡轮中的转子的部件之间的相互作用而产生)导致的公共叶片频率的方法和系统，风力涡轮包括塔架、机舱以及多个可旋转叶片，其中，各个可旋转叶片表现出叶片边缘频率。加速度计或或应变计放置于塔架或机舱以测量塔架或机舱的振动量，并且，公共叶片频率基于所测量的振动量。具体地，振动量的频谱包括与等于或接近公共叶片频率的频率范围内的最大信号对应的至少一个峰值。在操作模式下，当检测到公共叶片频率时，风力涡轮控制器将改变设定，包括将风力涡轮设定成关闭或待机模式或改变转子旋转速度。
6、大体上，常规的取决于传感器的解决方案(包括上文中所讨论的那些解决方案)需要一个或多个传感器的费用、重量和复杂性，包括解释传感器读数所需要的处理能力。
7、行业将受益于有效地检测或预测沿边叶片振荡而没必要将传感器附接到叶片或其它转子结构以直接地或间接地检测或预测叶片振动的方法和相关联的系统。在这点上，本公开提供了用于风力涡轮的操作方法和系统的示例。
技术实现思路
1、本专利技术的方面和优点将在以下的描述中部分地阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本专利技术来了解。
2、本公开包含一种用于检测并减小风力涡轮的转子叶片中的沿边振动的方法，其中，风力涡轮包括具有多个转子叶片的转子、风力涡轮控制器以及具有对转子叶片中的各个构造的变桨致动器的变桨控制系统，该方法包括：(a)针对给定风速，确定可在其下在转子叶片中产生沿边振动的频率或频带；(b)确定与变桨致动器在该频率或频带下使转子叶片的桨距角保持恒定所需要的增大的转矩相关的变桨致动器的电气特性；(c)监测变桨致动器的电气特性；以及(d)在电气特性达到指示在转子叶片中引起或即将引起沿边振动的预定义极限值时，利用风力涡轮控制器来启动校正动作以减小或防止沿边振动。
3、在特定实施例中，步骤(a)和步骤(b)在分析阶段中在带有具有与风力涡轮变桨致动器和转子叶片类似的操作特性的测试变桨致动器和测试转子叶片的测试风力涡轮上执行。例如，分析阶段可使用与操作风力涡轮上的叶片相同的类型、模型或设计的叶片来执行。与测试变桨致动器的增大的转矩相关的测试变桨致动器的电气特性的值存储于存储器中，存储器可在风力涡轮的操作功率产生模式期间被控制器访问。测试变桨致动器同样地属于与操作风力涡轮中的变桨致动器相同的类型、模型或设计。
4、另外，在分析阶段中在测试风力涡轮上执行的步骤(a)和步骤(b)可在多个不同风速下执行。
5、在再另一实施例中，步骤(a)和步骤(b)可基于操作风力涡轮的相关特性而经由物理或计算机实施的建模过程来确定。
6、备选地，步骤(a)和步骤(b)可在实际操作风力涡轮的预操作模式下执行，并且其中，与变桨致动器的增大的转矩相关的变桨致动器的电气特性的值存储于存储器中，存储器可在风力涡轮的操作功率产生模式期间被风力涡轮控制器访问。步骤(a)和步骤(b)可在预操作模式下在风力涡轮上在多个不同风速下执行。
7、在某些实施例中，变桨致动器是变桨马达，并且，电气特性包括下者中的一个或多个：变桨马达电流、变桨马达电压、变桨马达功率或变桨马达转矩。
8、在备选实施例中，变桨致动器是液压致动器，并且，电气特性包括用于下者中的一个或两者的信号：液压变桨系统转矩或液压系统致动压力。
9、在某些实施例中，由控制器启动的校正动作是下者中的任何一个或下者的任何组合：使转子叶片变桨到不同的桨距位置以减小单独的叶片负荷；使转子偏航以减小转子叶片中的全部上的叶片负荷；以及关闭风力涡轮。
10、该方法可包括针对风力涡轮的转子叶片中的各个而单独地执行步骤(c)和步骤(d)。
11、该方法的步骤(c)可包括在风力涡轮的操作功率产生模式期间监测电气特性。备选地，监测步骤可在其中风力涡轮不产生功率但是功率仍然提供给变桨致动器的模式期间执行。
12、本公开还包含一种具有在可旋转转子毂上的多个转子叶片的风力涡轮。提供变桨系统以改变转子叶片的桨距角，变桨系统包括对各个转子叶片构造的单独的变桨致动器。提供控制器，其与变桨系统可操作地通信，控制器配置成：在给定风速下，在风力涡轮的操作功率产生模式期间，控制变桨致动器以将转子叶片维持于期望的桨距角；监测单独的变桨致动器的一个或多个电气特性；以及针对变桨致动器中的各个，在电气特性达到指示在转子叶片中引起或即将引起沿边振动的预定义极限值时，启动校正动作以减小或防止沿边振动。
13、在特定实施例中，控制器与存储器存储装置通信，存储器存储装置包含与变桨致动器在已知在转子叶片中引起沿边振动的叶片频率或频带下使转子叶片的桨距位置维持恒定所需要的增大的转矩相关的变桨致动器的电气特性的存储值。
14、存储器存储装置可包含针对多个不同风速而确定的电气特性的存储值。
15、在某些实施例中，变桨致动器是变桨马达，并且，电气特性包括下者中的一个或多个：变桨马达电流、变桨马达电压、变桨马达功率或变桨马达转矩。
16、在其它实施例中，变桨致动器是液压致动器，并且，电气特性包括用于下者中的一个或两者的信号本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于检测并减小风力涡轮的转子叶片中的沿边振动的方法，其中，所述风力涡轮包括具有多个所述转子叶片的转子、风力涡轮控制器以及具有对所述转子叶片中的各个构造的变桨致动器的变桨控制系统，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变桨致动器是变桨马达，并且，所述电气特性包括下者中的一个或多个：变桨马达电流、变桨马达电压、变桨马达功率或变桨马达转矩。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变桨致动器是液压致动器，并且，所述电气特性包括用于下者中的一个或两者的信号：液压变桨系统转矩或液压系统致动压力。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)和步骤(b)在分析阶段中在测试风力涡轮上执行，所述测试风力涡轮带有具有与所述风力涡轮变桨致动器和转子叶片类似的操作特性的测试变桨致动器和测试转子叶片，并且其中，与所述测试变桨致动器的增大的转矩相关的所述测试变桨致动器的电气特性的值存储于存储器中，所述存储器在所述风力涡轮的操作功率产生模式期间可被所述控制器访问。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述分析阶段中在所述测试风力涡
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)和步骤(b)在所述风力涡轮的预操作模式下执行，并且其中，与所述变桨致动器的增大的转矩相关的所述变桨致动器的电气特性的值存储于存储器中，所述存储器可在所述风力涡轮的操作功率产生模式期间被所述风力涡轮控制器访问。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述预操作模式下在所述风力涡轮上执行的步骤(a)和步骤(b)在多个不同风速下执行。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述控制器启动的校正动作是下者中的任何一个或下者的任何组合：使所述转子叶片变桨到不同的桨距位置以减小单独的叶片负荷；使所述转子偏航以减小所述转子叶片中的全部上的叶片负荷；以及关闭所述风力涡轮。
9.根据权利要求1所述的方法，包括针对所述转子叶片中的各个而单独地执行步骤(c)和步骤(d)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，基于所述电气特性达到所述转子叶片中的任何一个的预定义极限值，针对所述转子叶片中的各个而采取所述校正动作。
...【技术特征摘要】
1.一种用于检测并减小风力涡轮的转子叶片中的沿边振动的方法，其中，所述风力涡轮包括具有多个所述转子叶片的转子、风力涡轮控制器以及具有对所述转子叶片中的各个构造的变桨致动器的变桨控制系统，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变桨致动器是变桨马达，并且，所述电气特性包括下者中的一个或多个：变桨马达电流、变桨马达电压、变桨马达功率或变桨马达转矩。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变桨致动器是液压致动器，并且，所述电气特性包括用于下者中的一个或两者的信号：液压变桨系统转矩或液压系统致动压力。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)和步骤(b)在分析阶段中在测试风力涡轮上执行，所述测试风力涡轮带有具有与所述风力涡轮变桨致动器和转子叶片类似的操作特性的测试变桨致动器和测试转子叶片，并且其中，与所述测试变桨致动器的增大的转矩相关的所述测试变桨致动器的电气特性的值存储于存储器中，所述存储器在所述风力涡轮的操作功率产生模式期间可被所述控制器访问。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述分析阶段中在...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·亚伯勒，M·D·安吉尔，C·A·孔查弗洛雷斯，A·D·霍内特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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