用于控制风力涡轮机推力的方法和设备技术

本发明专利技术涉及并公开一种风力涡轮机和用于控制风力涡轮机推力的方法。在一个实施方式中，该方法包括：使用测量装置测量风力涡轮机处于加载位置时的倾斜角。该风力涡轮机包括塔架、安装在塔架上的机舱、与机舱联接的转子、以及与转子联接的多个转子叶片。该方法还包括：将倾斜角与风力涡轮机的预定倾斜角进行比较；以及如果倾斜角超过预定倾斜角，则调节多个转子叶片中的至少一个的桨距，使得倾斜角小于或者等于预定倾斜角。

【技术实现步骤摘要】
用于控制风力涡轮机推力的方法和设备
本专利技术大体而言涉及风力涡轮机，并且更具体地涉及用于控制风力涡轮机上的推力的方法和设备。
技术介绍
风能被认为是目前可获得的最清洁、最具有环境友好性的能源之一，并且在这点上，风力涡轮机受到越来越多的关注。现代风力涡轮机通常包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱、以及一个或者多个转子叶片。转子叶片利用已知的翼型原理捕获风的动能。转子叶片传递转动能形式的动能以使得轴旋转，该轴将转子叶片联接至齿轮箱，或者如果未使用齿轮箱，则将转子叶片直接联接至发电机。然后，发电机将机械能转换成可运用于公用电网的电能。在风力涡轮机运行期间，由于风与风力涡轮机的转子叶片的相互作用而使风力涡轮机受到推力。过大推力可能会损坏风力涡轮机。例如，推力可能会使风力涡轮机的塔架弯曲，从而产生结构的疲劳载荷。过大推力可能会使塔架弯曲并超过限制点，通常导致塔架和风力涡轮机出现故障。用于控制推力以防止损坏或者故障的已知方法包括：通过测量风力涡轮机产生的实际功率来估计推力。可以监视推力的估计，并且如果估计的推力达到预定峰值，则调节转子叶片的桨距以减小估计的推力。然而，该推力估计会受到各种外界因素(例如叶片几何形状的变化、结冰、污垢、和/或变桨误差)的影响，并因此通常会使推力测量不准确。因此，在现有技术中，用于控制风力涡轮机推力的改进方法和设备将是期望的。例如，用于更准确地控制风力涡轮机推力的方法和设备将是有利的。
技术实现思路
本专利技术的部分方面和优点将在下面的说明中进行阐述，或者通过说明而显而易见，或者通过本专利技术的实践而学会。在一个实施方式中，公开了用于控制风力涡轮机推力的方法。该方法包括：使用测量装置测量风力涡轮机处于加载位置时的倾斜角。该风力涡轮机包括塔架、安装在塔架上的机舱、与机舱联接的转子、以及与转子联接的多个转子叶片。该方法还包括：将倾斜角与风力涡轮机的预定倾斜角进行比较；以及如果倾斜角超过预定倾斜角，则调节多个转子叶片中的至少一个的桨距，使得倾斜角小于或者等于预定倾斜角。在另一个实施方式中，公开了用于控制风力涡轮机推力的方法。该方法包括：在控制系统中接收信号，该信号对应于风力涡轮机处于加载位置时的倾斜角。该风力涡轮机包括塔架、安装在塔架上的机舱、与机舱联接的转子、以及与转子联接的多个转子叶片。该方法还包括：利用信号以电子方式对倾斜角与风力涡轮机的预定倾斜角进行比较；以及如果倾斜角超过预定倾斜角，则以电子方式调节多个转子叶片中的至少一个的桨距，使得倾斜角小于或者等于预定倾斜角。在另一个实施方式中，公开了风力涡轮机。该风力涡轮机包括塔架、安装在塔架上的机舱、与机舱联接的转子、以及与转子联接的多个转子叶片。该风力涡轮机另外包括构造成测量风力涡轮机处于加载位置时的倾斜角的测量装置。该风力涡轮机还包括与测量装置通信的控制系统，该控制系统构造成：将倾斜角与风力涡轮机的预定倾斜角进行比较，并且如果倾斜角超过预定倾斜角，则调节多个转子叶片中的至少一个的桨距，使得倾斜角小于或者等于预定倾斜角。参照下面的说明和所附的权利要求，本专利技术的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入该说明书并构成该说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施方式，并且与该说明一起用于解释本专利技术的原理。附图说明参照附图，说明书中阐述了面向本领域普通技术人员的本专利技术的完整公开，这种公开使得本领域普通技术人员能够实现本专利技术，并包括本专利技术的最佳模式，在附图中：图1是根据本专利技术的一个实施方式的风力涡轮机的透视图；图2是根据本专利技术的一个实施方式的包括测量装置和控制系统且处于卸载位置的风力涡轮机的透视图；图3是根据本专利技术的一个实施方式的包括测量装置和控制系统且处于加载位置的风力涡轮机的透视图；图4是根据本专利技术的另一个实施方式的包括测量装置和控制系统且处于卸载位置的风力涡轮机的透视图；以及，图5是根据本专利技术的另一个实施方式的包括测量装置和控制系统且处于加载位置的风力涡轮机的透视图。具体实施方式现在将详细地参照本专利技术的实施方式，图中示出了实施方式的一个或者多个实例。提供每个实例是用于解释本专利技术，而不是限制本专利技术。实际上，对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离本专利技术的范围或者精神的情况下能够对本专利技术做出各种修改和变化。例如，作为一个实施方式的一部分显示或描述的特征能够用于另一个实施方式以产生又一个实施方式。因此，意图是：本专利技术覆盖落入所附权利要求以及它们的等同形式的范围内的这些修改和变化。图1是示例性风力涡轮机10的透视图。在该示例性实施方式中，风力涡轮机10是水平轴风力涡轮机。或者，风力涡轮机10可以是垂直轴风力涡轮机。在该示例性实施方式中，风力涡轮机10包括从支撑表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16、和与机舱16联接的转子18。转子18包括可转动的毂20和至少一个转子叶片22，转子叶片22与毂20联接并且从毂20向外延伸。在该示例性实施方式中，转子18具有三个转子叶片22。在可供选择的实施方式中，转子18包括多于或者少于三个的转子叶片22。在该示例性实施方式中，塔架12由钢管制成以在支撑表面14与机舱16之间限定腔室(图1中未示出)。在可供选择的实施方式中，塔架12是具有任何合适高度的任何合适类型的塔架。转子叶片22围绕毂20间隔开以便于旋转转子18，从而能够使来自风的动能转换成可用的机械能，以及后来转换成电能。通过在多个负载转移区域26联接叶片根部24与毂20，使转子叶片22与毂20匹配。负载转移区域26具有毂负载转移区域和叶片负载转移区域(在图1中均未示出)。引至转子叶片22上的负载经由负载转移区域26传递至毂20。在一个实施方式中，转子叶片22具有从约15米(m)至约91m的范围内的长度。或者，转子叶片22可以具有能够使风力涡轮机10如在本中描述的那样起作用的任何合适的长度。例如，叶片长度的其它非限制性实例包括10m或者更少、20m、37m、或者大于91m的长度。当风从方向28冲击转子叶片22时，转子18围绕旋转轴线30旋转。当转子叶片22旋转并受到离心力时，转子叶片22还受到各种力和力矩。如此，转子叶片22会偏转，和/或从中立(或者非偏转)位置旋转至偏转位置。此外，可以通过桨距调节系统32改变转子叶片22的桨距角或者叶片桨距(即，确定转子叶片22关于风的方向28的视角的角度)，以通过调节至少一个转子叶片22相对于风矢量的角度位置来控制风力涡轮机10产生的负载和功率。图示出转子叶片22的变桨轴线34。在风力涡轮机10的运行期间，桨距调节系统32可以改变转子叶片22的叶片桨距，使得转子叶片22移动至顺桨位置，这样，至少一个转子叶片22相对于风矢量的视角提供转子叶片22的面向风矢量的最小表面积，这有利于减小转子18的旋转速度和/或有利于使转子18失速。在示例性实施方式中，控制系统36(可以包括桨距调节系统32)分别控制每个转子叶片22的叶片桨距。或者，控制系统36可以同时控制所有转子叶片22的叶片桨距。进一步地，在该示例性实施方式中，当方向28改变时，可以围绕偏航轴线38控制机舱16的偏航方向，以关于方向28定位转子叶片22。在该示例性实施方式中，控制系统36显示为在机舱16内居中，然而，控制系统36可以是在整个风力涡轮机10上、在支撑表面1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制风力涡轮机推力的方法，所述方法包括：使用测量装置测量风力涡轮机处于加载位置时的倾斜角，所述风力涡轮机包括塔架、安装在所述塔架上的机舱、与所述机舱联接的转子、以及与所述转子联接的多个转子叶片；将所述倾斜角与所述风力涡轮机的预定倾斜角进行比较；以及，如果所述倾斜角超过所述预定倾斜角，则调节所述多个转子叶片中的至少一个的桨距，使得所述倾斜角小于或者等于所述预定倾斜角。

【技术特征摘要】
2011.05.04 US 13/100,4661.一种用于控制风力涡轮机推力的方法，所述方法包括：使用测量装置测量风力涡轮机处于加载位置时的倾斜角，所述风力涡轮机包括塔架、安装在所述塔架上的机舱、与所述机舱联接的转子、以及与所述转子联接的多个转子叶片；将所述倾斜角与所述风力涡轮机的预定倾斜角进行比较；以及，如果所述倾斜角超过所述预定倾斜角，则调节所述多个转子叶片中的至少一个的桨距，使得所述倾斜角小于或者等于所述预定倾斜角。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：测量所述风力涡轮机处于参照位置时的倾斜角并且校准所述测量装置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：调节所述多个转子叶片中的每一个的桨距，使得所述倾斜角小于或者等于所述预定倾斜角。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述桨距是以电子方式调节的。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：向控制系统传输所述倾斜角，并且其中以电子方式将所述倾斜角与所述预定倾斜角进行比较。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述机舱处测量所述倾斜角。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量装置包括钟摆。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述测量装置还包括与所述钟摆联接的电子传感器。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量装置包括加速计。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述测量装置还包括与所述加速计联接的电子传感器。11.一种用于控制风力涡轮机推力的方法，所述方法包括：在控制系统中接收信号，所述信号对应于风力涡轮机处于加载位置时的倾斜角，所述风...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·霍夫曼，H·肖尔特瓦辛克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：