[发明专利]用于风能设备的转速适配的方法和风能设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行风能设备的方法，其中在运行期间由风能设备发出功率，其中风能设备在可预先给定的最小转速和可预先给定的最大转速之间转速可变地被运行，其中风能设备或风能设备的部件的振动的特征参量被检测。本发明此外涉及具有塔架和转子的风能设备，其中设置发电机，其能以转速可变的方式运行，其中设置控制或调节设备，其在风能设备的发出功率的运行时被构造用于在最小转速和最大转速之间控制或调节转子的转速，并且其中此外设置用于检测风能设备或风能设备的部件的振动的特征参量的传感器。

背景技术

在转速可变地运行风能设备时，在也可以称为最小转速的低运行转速情况下转子激励非常经常地靠近塔架固有频率，这在不利的边界条件下可能导致共振。通常，为了避免这些共振，通过测量确定塔架固有频率并且如此调整风能设备的转速范围，使得在所有条件下保证具有足够小的振动水平的运行。为此经常如此确定允许的最小转速，使得激励高于塔架频率5%至10%。但是这导致收益损失，因为转速范围受限制并且转子因此也仅能在受限制的风速范围中以最优的转速和从而最优的效率被运行。

WO 01/77524 A1 公开了近海风能设备的与塔架固有频率有关的运行导向装置，其中设备和/或设备部件的相应的临界固有频率被确定，其中转子的转速范围被确定，在所述转速范围中，在临界固有频率的范围中进行总设备和/或各个设备部件的激发，其中风能设备在快速通过临界转速范围的情况下仅在临界转速范围之下和之上被运行。

EP 1 816 347 A1公开了一种风能设备，所述风能设备被控制为使得在出现振动时风能设备的组件如此被操控，使得这些组件对振动激励起反作用。

发明内容

本发明的任务是，能够实现运行特性在转速可变的风能设备情况下、尤其是在能量收益、振动特性和寿命方面的改善。

该任务通过用于运行风能设备的方法来解决，其中在运行期间由风能设备发出功率，其中风能设备在可预先给定的最小转速和可预先给定的最大转速之间转速可变地被运行，其中风能设备或风能设备的部件的振动的特征参量被检测，所述方法通过以下方式被改进，即根据振动的特征参量来改变最小转速。

根据所测量的振动、也即尤其是根据振动幅度、频率、相位或一般地振动水平对最小转速、也即转速下限的改变和尤其是提升，从而有效地在出现振动时防止振动进一步放大或进一步传播。振动的特征参量优选地是振动幅度、振动频率、振动相位和/或振动方向。另外，振动的特征参量可以优选地是风能设备或风能设备的部件的加速度。风能设备的部件例如可以是塔架。如果由风能设备发出功率，则这根据本发明尤其是意味着，由风能设备将电流馈入到电网中，也即风能设备处于生产运行中。尤其是在这一方面不应被理解为，风能设备处于旋转运行（Trudelbetrieb）中。实际上，必须达到最小转速，以便能够有效地发出功率或电流。

优选地当超过振动的特征参量的可预先给定的极限值时，最小转速被连续地改变。由此实现，在风能设备的仅有关的振动情况下改变最小转速。“连续地”在本发明的范围中尤其是可以被理解为循环地，例如根据本发明的方法可以每隔5至20 ms、尤其是每隔10 ms在运行中或者在通过风能设备发出功率时被实施。

优选地，在出现相应大的振动、也即其中振动的特征参量超过可预先给定的极限值的振动时提高最小转速。在振动衰减时，于是可以再次降低最小转速。优选地在此情况下以比最小转速的降低大的斜率来进行最小转速的升高或提高。对此尤其是可以理解为斜率的数值。从而通过快速提高最小转速来以比在振动水平或振动降低时进行的最小转速的下降短的反应时间来抵抗振动。优选地，通过预先给定发电机力矩或发电机功率来调节或控制最小转速。从而通过预先给定发电机力矩或发电机功率来维持最小转速。

优选地尤其是为了处理振动的特征参量而在检测之后对所述特征参量进行限制。所述限制用于在处理所测量的信号时避免过饱和。优选地，振动的特征参量被输入到特性曲线中，其中特性曲线的输出是转速差。尤其是优选地使用风能设备或风能设备的部件的加速度和/或振动的幅度作为特性曲线构件的输入，其中特性曲线构件的输出正好是转速差。转速差于是还优选地经由时间环节、例如PT1环节被延迟。然后将该信号与最小转速和必要时当前的最小转速相加，以便用作设备调节器或运行导向装置的输入。然而，根据本发明的方法也可以在设备调节器或者设备控制或调节设备或者运行导向装置中被实施。