[发明专利]改进的风轮机噪音控制方法有效
申请号: | 201280031989.1 | 申请日: | 2012-04-24 |
公开(公告)号: | CN103620216A | 公开(公告)日: | 2014-03-05 |
发明(设计)人: | 伊玛德·阿卜杜拉;K·古德斯克;J·罗姆布雷德;林智康 | 申请(专利权)人: | 维斯塔斯风力系统有限公司 |
主分类号: | F03D7/02 | 分类号: | F03D7/02 |
代理公司: | 北京三友知识产权代理有限公司 11127 | 代理人: | 党晓林;王小东 |
地址: | 丹麦奥*** | 国省代码: | 丹麦;DK |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 改进 风轮 噪音 控制 方法 | ||
技术领域
本发明大体上涉及风轮机,并且具体地涉及对由风轮机发出的噪音的控制。
背景技术
图1示出了传统的风轮机1。该风轮机1包括安装有机舱3的风轮机塔架2。包括至少一个叶片5的转子4安装在轮毂6上。轮毂6借助从机舱前面伸出的低速轴(未示出)连接至机舱3。图1中所示的风轮机可以是旨在用于家用或轻型多用途使用的较小型式,或者可以是诸如能产生几兆瓦电能并且适于在例如风力发电厂中的大型发电中使用的较大型式。在较大型式的情况下,转子的直径可以大到150米以上。
大部分的现代化风轮机在运行期间要被不断地控制与调节,以保证在诸如不同风速或者风速轮廓线或者受制于源于电网的不同需求之类的所有运行条件下的最佳性能。风轮机也可被调节以对抗由阵风引起的风速的快速局部变化。而且,因为每个叶片上的负载由于经过塔架或随着至地面的距离而变化的实际风速(风速轮廓线)而变化,因此单独调节每个转子叶片的能力因能够使风力负载平衡并且减小转子上的偏航负载与倾斜负载而是有利的。
存在包括桨距控制及凸形控制的改变形状与位置的不同方式。桨距控制涉及使叶片5在与轮毂6的接合部处绕轮毂6的纵轴线旋转。凸形控制通过改变叶片的部分或全长的气动表面而实现,从而相应增加或减少叶片升力及阻力。
风轮机会因气动噪音源而发出噪音,气动噪音源包括分离/失速流噪音、后缘噪音(钝音或其它)、层流边界层涡泻噪音、末端噪音、来自表面缺陷的噪音(例如传感器、损坏、不必要的附着)、叶片旋转噪音、提升/控制表面加载噪音、来自叶片与尾涡流之间相互作用的噪音(不稳定的加载噪音)、来自叶片与大气湍流相互作用的噪音(湍流流入噪音)以及来自经过风轮机塔架的叶片的噪音。风轮机也产生机械噪音,例如来自齿轮箱的噪音。
气动噪音的产生高度地依赖风与风轮机叶片的相对速度。更快的相对速度导致产生更多的噪音。因此,通过限制或减少风轮机的RPM(或者发电机转矩)而简单地减小叶片速率是目前控制噪音的优选方法。这通常是一种有效的方法,但是该方法导致功率输出减少。类似地,可以减小叶片桨距以减小叶片负载,也即减少了噪音的产生,但是也减小了功率输出。
因为期望从风中尽可能获取更多的能量,所以由于噪音问题而以小于最大可能的功率输出操作风轮机是非常不理想的。本发明的目的是致力于解决此缺点。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种操作包括位于至少一个转子叶片上的至少一个后缘控制表面的风轮机的方法,该方法包括:在第一模式下操作所述风轮机,在该第一模式中,根据一个或多个风轮机控制参数来设定转子叶片的迎角与后缘控制表面的偏转角;并且选择性地在减少噪音的第二模式下操作所述风轮机,在该第二模式中,对于给定组的风轮机控制参数,相对于所述第一模式,所述后缘控制表面的偏转角朝压力侧增加,而所述转子叶片的迎角减小。这可提供一种使其功率输出最大化的同时减少风轮机的噪音影响的方法。
优选的是,在第二位置中,与在第一位置中相比,叶片上的负载总体上更靠近轮毂。
优选的是,负载更靠近轮毂的移动借助一个或多个后缘控制表面的移动来实现。
根据本发明的第二方面,提供了一种操作包括具有一个或多个后缘控制表面的至少一个转子叶片的风轮机的方法,该方法包括:在第一模式下操作所述风轮机,在该第一模式中,根据一个或多个风轮机控制参数设定转子叶片的迎角与后缘控制表面的偏转角;并且选择性地在减少噪音的第二模式下操作所述风轮机,在该第二模式中,对于给定组的控制参数,与在所述第一操作模式中相比,所述叶片上的负载总体上更靠近轮毂。这可提供一种使其功率输出最大化的同时减少风轮机的噪音影响的方法。
优选的是,在减少噪音的第二模式中,通过朝压力侧增加至少一个后缘控制表面偏转角,叶片上的负载更靠近轮毂移动。这使平均负载移向叶片上的其中叶片对大气的相对速率减慢的点,因此能减少噪音输出。
优选的是,后缘控制表面中的至少一个位于叶片的外半部中。
优选的是,风轮机控制参数包括风速、叶片方位角和/或当日时刻。
优选的是,在第一模式与第二模式中,风轮机的功率输出相同。这是优选的实施方式,在该实施方式中,由于在噪音受限模式中运行,因此不存在功率输出损失。
优选的是,一个或多个后缘控制表面包括一个或多个后缘襟翼和/或Gurney襟翼。优选的实施方式使用后缘襟翼或Gurney襟翼是因为它们能够显著地改变风轮机叶片的气动性能。
优选的是,由风轮机控制器执行所述方法。
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