[发明专利]用于操作具有主动式流控制的风力涡轮机的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

交叉引用在此用来关联通常指共同未决的申请：档案号235606，名称为“用于操作具有减少的叶片结垢(fouling)的风力涡轮机的方法”；档案号235623，名称为“用于风力涡轮机的主动式流控制系统”；档案号235625，名称为“用于组装用在风力涡轮机转子叶片中的空气分配系统的系统和方法”；档案号235850，名称为“用于操作具有主动式流控制的风力涡轮机的系统和方法”；档案号235851，名称为“用于清洁风力涡轮机的主动式流控制(AFC)系统的装置和方法”；档案号235852，名称为“用于操作主动式流控制系统的系统和方法”。每个交叉引用的申请均由Jacob Johannes Nies和Wounter Haans所发明，并与本申请在同一天提交。每个交叉引用的申请均由此通过全部引用而被结合。

技术领域

本文所述的实施例大体上涉及用于操作具有主动式流控制的风力涡轮机的方法和系统，且更具体地说，涉及用于从主动式流控制系统中移除碎片和/或防止主动式流控制系统中碎片积聚的方法和系统。

背景技术

主动式流控制(AFC)是用于对给定的流入(in-flow)的条件出反应，而主动地试图影响对象的空气动力学响应的技术和/或系统的通用用语。更具体地说，至少一些已知的AFC系统被用来操控流过翼型(airfoil)的流状态。如本文中所使用的用语“翼型”指涡轮机叶片、翼和/或任何其它合适的翼型。虽然本文所述的实施例指涡轮机叶片，但是应当理解，本文所述的实施例可用于任何合适的翼型。与已知的提供基本恒定的流控制的被动式流控制系统相反，已知的AFC系统使流控制可被选择性地应用在翼型上。至少一些已知的AFC系统使用空气分配系统来操控流过翼型表面的空气的一个边界层。已知的AFC系统包括执行机构，执行机构可根据它们的净质量流量(net-mass-flow)而分成两类。第一类是零净质量流量执行机构，例如合成射流执行机构(synthetic jet actuator)，以及第二类是非零净质量流量执行机构，例如空气喷射执行机构，空气喷射执行机构可以是恒定的执行机构或非恒定的执行机构，和/或吹式执行机构(blowing actuator)和/或吸式执行机构(suction actuator)。

因为AFC系统易受能包含碎片的流体流的影响，所以，由碎片引起的AFC穿孔(perforation)和/或孔的结垢是AFC在风力涡轮机叶片、飞行器翼和其它翼型上大规模应用的其中一个妨碍因素。如本文所使用的用语“碎片”指可接触风力涡轮机叶片和/或其它翼型，并在其里面和/或上面积聚的尘土、灰尘、昆虫、昆虫残留物、颗粒、微粒、物质、悬浮液体和/或固体，和/或任何其它材料。此外，用语“穿孔”和“孔”在本文中可互换地使用。

大体上，由碎片所引起的AFC孔的结垢对AFC系统性能具有不利影响。此外，除了穿孔，至少一些已知的AFC系统的构件也易受结垢影响。例如，在至少一些已知的非零净质量流量系统中，可能已被碎片污染的周围空气被吸入到AFC系统中以供给执行机构。这种受污染的进入空气可使空气分配系统、执行机构和/或AFC系统穿孔产生结垢。

已知的AFC系统的穿孔和/或其它构件的这样的结垢可改变流过翼型的流体流，使得该流体流背离了清洁状态的流体流，该清洁状态的流体流是叶片设计要产生(yield)的。另外，叶片表面上和/或AFC系统中的结垢可降低使用翼型和/或AFC系统的系统例如风力涡轮机的输出功率。然而，人工清洁AFC系统的各个孔是不切实际的，这是因为至少一些已知的AFC系统中的大量的孔，和/或为了这样的人工清洁而使风力涡轮机脱机所需的持续时间。

因此，需要提供通过清洁AFC系统和/或防止AFC系统的结垢，用来维护风力涡轮机的方法和/或系统。此外，这样的方法和/或系统优选地可减少或消除人工清洁AFC系统和/或叶片的需要。而且，需要这样的方法和/或系统，以基于从风力涡轮机所获取的操作数据，并且更具体地说，基于AFC系统的操作特性，而自动地执行动作。

发明内容

在一个方面，提供了一种操作包括流控制系统的风力涡轮机的方法。该方法包括：在第一模式下操作风力涡轮机，以及在以与第一模式不同的第二模式下操作风力涡轮机，在至少第二模式期间，获取风力涡轮机的操作数据，使用所获取的操作数据确定流控制系统的有效性(effectiveness)，并基于该流控制系统的有效性执行动作。