用于风力涡轮机的连续变桨的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于风力涡轮机连续变桨的装置和方法，更具体地，本发明专利技术涉及一种风力涡轮机，其包括机器外罩和具有至少一个转子叶片和轮毂的转子。风速计单元适合测量该转子的第一旋转位置处的第一风速度并且适合测量该转子的至少一个第二旋转位置处的至少一个第二风速度。提供至少一个桨距角调整单元，用于调整作为该转子的所述旋转位置函数的该至少一个转子叶片的第一桨距角和至少一个第二桨距角，其中该至少一个桨距角调整单元适合在该风力涡轮机的转子旋转时在该第一桨距角和该至少一个第二桨距角之间改变该桨距角。

【技术实现步骤摘要】

本公开一般地涉及包括具有多个转子叶片和轮毂的转子的风力涡轮机，并且更具体地涉及用于风力涡轮机的转子叶片的连续变桨的装置和方法。
技术介绍
使用风力涡轮机来将风能转化为电力输出能量，其中包括塔架、机器外罩以及具 有多个转子叶片和轮毂的转子的风力涡轮机能够相对于进入风向进行调整。布置在塔架顶 部的机器外罩典型地围绕着例如塔架轴线的垂直轴线能够旋转。 典型地相对于进入风强度和/或风向调整转子的转子叶片。被调整的角度(即， 围绕转子叶片轴线的旋转)被称为桨距角，而用于改变桨距角的方法被称为变桨。 在运行期间，包括转子叶片的转子围绕着典型地水平的轴线(例如主轴轴线)旋 转。 典型地，相对于进入风速调整多个转子叶片的桨距角。由于单个转子叶片的长度， 转子叶片横贯大圈，该大圈从接近地面的较低区域延伸到高于风力涡轮机的机器外罩的较 高区域。 旋转的转子叶片跨越垂直定向并垂直于主轴轴线的圆形区域。在典型的运行条件 下，风速度和/或风向作为地面以上的高度的函数而改变。作为高度的函数的风速度的变 化被称为风切变。
技术实现思路
考虑到上述事实，提供包括机器外罩和具有至少一个转子叶片和轮毂的转子；所 述风力涡轮机还包括风速计单元，该风速计单元适于在转子的第一旋转位置处测量第一风 速度，并适于在该转子的至少一个第二旋转位置处测量至少一个第二风速度；以及至少一 个桨距角调整单元，其适于调整作为该转子的旋转位置的函数的至少一个转子叶片的第一 桨距角，其中该第一桨距角对应于第一风速度，并适于调整作为该转子的旋转位置的函数 的至少一个转子叶片的至少一个第二桨距角，其中该至少一个第二桨距角对应于至少一个 第二风速度，其中当该风力涡轮机的转子旋转时，该至少一个桨距角调整单元适于在该第 一桨距角和该至少一个第二桨距角之间改变桨距角。 根据另一方面，提供一种用于调整风力涡轮机的至少一个转子叶片的桨距角的方 法，该风力涡轮机包括机器外罩和具有至少一个转子叶片和轮毂的转子。所述方法还包括 以下步骤在该转子的第一旋转位置处测量第一风速度；在该转子的至少一个第二旋转位 置处测量至少一个第二风速度；调整作为该转子的旋转位置的函数的该至少一个转子叶片 的第一桨距角，其中该第一桨距角对应于该第一风速度；调整作为该转子的旋转位置的函 数的该至少一个转子叶片的至少一个第二桨距角，其中该至少一个第二桨距角对应于该至 少一个第二风速度；以及当该风力涡轮机的转子旋转时，在该第一桨距角和该至少一个第 二桨距角之间改变桨距角。 根据又一方面，提供一种用于调整风力涡轮机的至少一个转子叶片的桨距角的方 法，该风力涡轮机包括机器外罩和具有至少一个转子叶片和轮毂的转子。所述方法还包括 以下步骤测量该风力涡轮机的转子的弯曲力矩；由测量的弯曲力矩确定在该风力涡轮机 的该位置处的风切变分布；调整该至少一个转子叶片的第一桨距角，其中该第一桨距角对 应于该风切变分布的第一风速度；调整该至少一个转子叶片的至少一个第二桨距角，其中 该至少一个第二桨距角对应于该风切变分布的第二风速度；以及当该风力涡轮机的转子旋 转时，在该第一桨距角和该至少一个第二桨距角之间改变桨距角。 其他的示范性实施例根据从属权利要求、说明书和附图。附图说明 在包括参考附图的本说明书的剩余部分中对本领域技术人员更具体地阐述了本 专利技术的完整和使能的公开(包括其最佳模式)，其中 图1显示了包括塔架、机器外罩以及具有多个叶片和轮毂的转子的风力涡轮机； 图2是根据一个典型的实施例的方框图，示出了用于控制作为转子的旋转位置的 函数的至少一个转子叶片的桨距角的部件； 图3示出了在该处呈现风切变的环境条件中的风力涡轮机； 图4是显示了对于三个单个转子叶片而言作为转子的旋转位置的函数的桨距角 偏置的图解； 图5是用于示出根据一个典型实施例的一种方法的流程图，该方法用于当呈现风 切变时调整风力涡轮机的至少一个转子叶片的桨距角；以及 图6是根据另一个典型实施例的另一方法的方框图，该方法依据在风力涡轮机的 位置处呈现的风切变而连续变桨。部件列表100风力涡轮机101转子叶片102塔架103机器外罩104轮毂105风向106偏航角107垂直轴线108桨距角109弯曲力矩110旋转位置探测器111风速计单元112主轴轴线113风切变确定单元114桨距角调整单元115弯曲力矩探测器200风切变201末端速度202水平风速度203增加变桨的区域 204减少变桨的区域205速度矢量和206地平面207地面之上的高度208转子直径209风切变包络210上末端211下末端300桨距角控制图解301旋转位置302变桨偏置具体实施例方式现在将详细地参考各种示范性的实施例、示出在附图中的一个或者多个示例。各 示例以解释的方式提供，并且不意味着限制。例如，作为一个实施例的一部分被示出或者描 述的特征能够用在其他的实施例上，或者结合其他实施例使用，以生成又一实施例。本公开 旨在包括此类修改和变化。 下面将解释多个实施例。在此情况下，在附图中同样的结构特征由同样的参考标 号识别。显示在附图中的结构并未按真实比例描绘，而是仅为了更好地理解这些实施例。 图1显示了风力涡轮机IOO，包括塔架102、机器外罩103以及具有多个转子叶 片101和轮毂104的转子。外罩103可根据进入风向105围绕竖轴线107旋转。具有多个 转子叶片101的转子围绕主轴轴线112旋转。将旋转位置探测器110连接到主轴轴线112 上，使得能够确定转子的旋转位置，例如单个转子叶片的旋转位置或者周向位置。 此外，机器外罩103包括风速计单元lll，该风速计单元111用来测量进入风105 的强度(速度矢量(velocity vector))。将风速计单元111的输出信号提供给风切变确定 单元113。除了风速计单元lll，风力涡轮机100还包括弯曲力矩探测器115，该弯曲力矩 探测器115用来确定围绕垂直于竖轴线107和主轴轴线112的轴线的风力涡轮机的弯曲力 矩。弯曲力矩探测器适于探测转子叶片、叶片延伸部、轮毂、主轴承、主轴、机器外罩、偏航轴 承和塔架中的至少一个的弯曲力矩。 该弯曲力矩是用于风切变的指示器(参考图3参见下面的描述)。弯曲力矩探测 器115确定弯曲力矩109，弯曲力矩109由相对于转子叶片101的进入风105引起的风载荷 而导致。可以相对于特定的桨距角108调整转子叶片101，使得能够调整机械(风)能转换 成主轴轴线112的转动能的能量转换效率。 显而易见的是仅能对特定的高度和特定的风速度调整最佳的桨距角。在至少一 个转子叶片的一个旋转期间，当风速度改变且桨距角能够改变时，可以将桨距角连续或者逐步地调整到风力涡轮机的能量转化效率高的值。在这里应当指出的是可以以直接或者间接的方式测量风速。 一种测量风速的方式是通过使用攻角(angle of attack)传感器。测量风速的另一种方式是在转子平面中在一个或者多个圆周上测量风速，转子中每个圆周均由一个传感器覆盖。 弯曲力矩探测器115提供用于风切变确定单元113的输出信号。风切变确定单元113能够确定由风速计单元111提供的风速计信号和由弯曲力矩探测器115提供的弯曲力矩信号的垂直风切变独立性。 可以调整偏航角1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调整风力涡轮机（１００）的至少一个转子叶片的桨距角的方法，所述风力涡轮机（１００）包括机器外罩（１０３）和具有至少一个转子叶片（１０１）和轮毂（１０４）的转子，所述方法还包括：　　在所述转子的第一旋转位置处测量第一风速度（２０１）；在所述转子的至少一个第二旋转位置处测量至少一个第二风速度（２０２）；　　调整作为所述转子的旋转位置的函数的所述至少一个转子叶片（１０１）的第一桨距角（１０８），其中所述第一桨距角（１０８）对应于所述第一风速度；　　调整作为所述转子的旋转位置的函数的所述至少一个转子叶片（１０１）的至少一个第二桨距角，其中所述至少一个第二桨距角对应于所述至少一个第二风速度（２０２）；以及　　在所述风力涡轮机（１００）的所述转子正在旋转时，在所述第一桨距角和所述至少一个第二桨距角之间改变所述桨距角。

【技术特征摘要】
US 2008-10-10 12/248977一种用于调整风力涡轮机(100)的至少一个转子叶片的桨距角的方法，所述风力涡轮机(100)包括机器外罩(103)和具有至少一个转子叶片(101)和轮毂(104)的转子，所述方法还包括在所述转子的第一旋转位置处测量第一风速度(201)；在所述转子的至少一个第二旋转位置处测量至少一个第二风速度(202)；调整作为所述转子的旋转位置的函数的所述至少一个转子叶片(101)的第一桨距角(108)，其中所述第一桨距角(108)对应于所述第一风速度；调整作为所述转子的旋转位置的函数的所述至少一个转子叶片(101)的至少一个第二桨距角，其中所述至少一个第二桨距角对应于所述至少一个第二风速度(202)；以及在所述风力涡轮机(100)的所述转子正在旋转时，在所述第一桨距角和所述至少一个第二桨距角之间改变所述桨距角。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量在所述风力涡轮机的所述位置处的 风切变分布(209)。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一桨距角是最小桨距角，并且对应 于所述风切变分布(209)的最小风速度以及在该处测量所述最小风速度的位置。4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二桨距角是最大桨距角，并且对应 于所述风切变分布(209)的最大风速度(202)以及在该处测量所述最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：JJ涅斯，T霍夫曼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]