[发明专利]风力涡轮机操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及风力涡轮机操作方法，尤其涉及在过度工作风力情况 下的风力涡轮机操作方法。

背景技术

具有桨距控制机构的变速风力涡轮机在该技术领域中是已知的。

这些控制机构至少包括执行器和连接到控制装置的调节传动装 置。

所述控制装置接收来自所选风力涡轮机组件的输入数据并将输 出数据发送给执行器，以根据一定的规则改变叶片的角度位置，从而 可以实现用于优化功率产生并在高风速的情况下保护风力涡轮机或 者避免风力涡轮机出故障的操作方法。

这些情况之一是对叶片根部和塔底等主要结构组件产生过度负 荷的过度工作风力。在此情况下，已知的技术通常建议使用所述控制 机构来关闭涡轮机。例如，WO2004/077068描述了使用激光雷达机构 在风力变化到达涡轮机塔之前很早就检测风力，从而能够使用桨距控 制机构调节叶片。

本发明的目的是一种处理该情况的方法，用于保持风力涡轮机工 作并使叶片根部和塔底中的弯曲力矩最小化。

发明内容

为了实现所述目的，本发明提供一种用于在过度工作风力的情况 下操作具有桨距控制机构的变速风力涡轮机的方法，该方法的特征在 于包括以下步骤：

a)检测过度工作风力的存在；

b)以风力涡轮机桨距控制机构允许的最大桨距速率在6至14度的 范围内进行桨距角度的迅速增加。

在一优选实施例中，该方法还包括以下附加步骤：

c)改变发电机速度以避免大发电机加速度，该大发电机加速度 可能导致需要随后的步骤b)。

在一优选实施例中，当在最小的预定时间段期间发电机加速度高 于预定值时检测到过度工作风力的存在。

在另一优选实施例中，使用激光雷达机构检测过度工作风力的存 在。

从以下对照附图对本发明的说明性而非限制性实施例的详细描 述中，将理解本发明的其它特征和优点。

附图说明

图1是本发明的方法的框图。

图2示出在11米/秒的过度工作风力的情况中在根据本发明的操 作方法下风力涡轮机的模拟响应的几个时间序列。

具体实施方式

国际标准IEC61400-1第二版规定了50年过度工作风力(50-year Extreme Operating Gust，EOG₅₀)的极限设计负荷情况，其描述 了具有规定大小和特征类高斯形状的相干风力。

在该风力下运行而不停机的操作策略下，所述负荷情况可能在风 力涡轮机中产生如下负效应：

-转子和发电机大超速；

-叶片根部中的过度弯曲力矩；

-叶片向塔过度偏转；

-塔底中的过度弯曲力矩。

在气动弹性模拟中，本申请人发现在EOG₅₀负荷情况和正常功率产 生负荷情况之间的主要差别是发电机加速度的大小和持续时间。具体 来说，发现在正常操作期间发电机的超速经常超过20％，但是与发电 机超速持续较长时间的EOG₅₀负荷情况相比较，该超过的持续时间是相 当短的。

因此，根据本发明的方法，用于增加桨距角度的条件是检测到按 发电机额定速度(generator nominal speed，GNS)的百分比测量的、 范围在10％至30％GNS/秒的发电机加速度预定值，优选实施例为20 ％GNS/秒，并且其持续时间的预定值在0.2至0.6秒的范围内，优选实 施例为0.4秒。

在另一优选实施例中，使用例如WO2004/077068中公开的安装在 转子轮毂中的激光雷达机构来检测风力。

关于桨距角度增加，已经发现在6至14度的范围内，优选在12至 14度的范围内，桨距角度的增加对过度叶片弯曲力矩和可能在不同风 速出现的过度发电机速度二者都有有利的影响。更大桨距角度的增加 不会明显进一步减小过度的最大发电机速度。

应该尽可能快地进行桨距提升，即，以风力涡轮机桨距控制机构 允许的最大桨距速率进行，对于大量的当前涡轮机来说，该速率在 8-10度/秒的范围内。