[发明专利]用于操作风轮机的方法、风轮机以及该方法的用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于操作风轮机的方法、一种包括控制装置的风轮 机以及该方法的用途。

背景技术

本技术领域中已知的风轮机包括风轮机塔和定位在塔的顶部上的风 轮机机舱。如图1所示，具有多个风轮机叶片的风轮机转子通过低速轴 连接至机舱。

借助于风轮机生产电能的结果之一是产生来自机械系统(齿轮、发 电机、冷却风扇等)的噪声和来自叶片的空气动力噪声。对于离岸的风 轮机而言噪声的排放未必是问题，但是对于陆上的风轮机而言噪声排放 假如不小心控制则可能是个问题。

影响由风轮机产生的噪声的大小的最重要的两个参数是叶片的角速 度和穿过转动的叶片的进入的风的迎角。

确保邻近风轮机的位置处的噪声处于可接受的水平的一个方法是在 给定环境下仅测量一次噪声水平，并且之后控制风轮机的操作(例如转 子的转速或叶片迎角)以确保永不达到临界噪声水平。但是在邻近风轮 机的给定位置处的噪声水平取决于通常互相影响的大量因素，因此必须 在对于临界噪声水平而言相对大的安全系数条件下进行操作，以确保在 任何情况下都不超过临界水平。

根据美国专利NO.6,688,841还已知，或多或少持续地测量风轮机放 置场所附近的位置的声音水平，然后假如超过预定的水平就减小转子的 转速。然而，由于大量因素都能影响测量，所述因素诸如背景噪声、雨、 风或其他因素，因此这种声音水平的测量易受不确定性的影响，并且如 果必须要考虑很多不同位置处的噪声水平，则建立和操作此系统可能非 常复杂且昂贵。

因此发明的目的在于提供一种用于操作风轮机的有利的且有成本效 益的技术。

发明内容

本发明提供一种用于操作风轮机的方法。所述风机轮包括具有多个 风机轮叶片的转子，其中所述转子的旋转轴线相对于进来的风的方向是 倾斜的。所述方法包括以下步骤：

-确定所述叶片的方位角，和

-根据所述方位角调节所述叶片的桨距角，以在所述转子的至少一次 全程旋转期间确保基本不变的迎角。

几乎所有的现代风轮机的转子平面都是略微倾斜，其中一个原因是 确保所述叶片不碰撞塔。但是此倾斜具有如下的效果：当所述叶片向下 移动时它们也略微向前移入所述进来的风，并且当它们向上移动时它们 略微移出所述进来的风。这将导致所述叶片的迎角会取决于所述叶片的 方位角位置而变化。所述叶片的迎角对所述叶片的噪声产生有很大影响， 并且通过在倾斜的所述转子的至少一次全程旋转期间确保基本上不变的 迎角可获得更加恒定的噪声排放水平。

更加恒定的噪声排放水平有利的其中一个原因在于，它因此可以减 小安全系数的大小，并因此减小来自所述风轮机的噪声排放或增大所述 风轮机的总输出量。

应当强调这不会限制所述叶片在所有时间都是以不变迎角来运转。 例如通过更长期的共同桨距控制策略，能相对于风速、功率输出等等来 调节所述叶片的桨距角，因此本方法仅试图在至少一次全程旋转期间确 保基本上不变的迎角，即，补偿倾斜的所述转子的影响。

还应当强调，术语“所述转子的旋转轴线相对于所述进来的风的方 向是倾斜的”应被理解为所述转子的旋转轴线不与所述进来的风的方向 平行，即，转子平面布置成使得所述进来的风的角度不与所述转子平面 垂直，其中所述转子平面是所述转子的所述叶片在其中旋转的平面。

在发明的一个方面，确保所述迎角不变以减小所述转子的噪声排放。

现代风轮机经常在接近于它们的能力极限的情况下操作以使所述风 轮机的总输出量达到最大值。但是这样做必须确保将所述风轮机的噪声 传播保持在可接受的水平。因此通过确保基本上不变的迎角而减少所述 噪声排放是有利的。

在发明的一个方面，确保所述迎角不变以将噪声排放保持在预定水 平之下。

由此获得发明的有利实施方式。

在发明的一个方面，确保所述迎角不变以改善所述风轮机的噪声排 放/输出比率。

在某些情况下，所述风轮机的所述噪声排放是限制所述风轮机的总 功率输出的主要因素，并且因此改善所述风轮机噪声排放/输出比率是有 利的。

在本发明的一个方面，调节所述叶片的所述桨距角，以使当所述叶 片方位角在0°和180°之间时，即，当所述叶片向下移动时，后缘沿所述 进来的风的方向移动并且前缘至少在某点沿相对的方向移动。