[发明专利]风力涡轮机控制

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机控制，并且尤其涉及防止在风力涡轮机叶片上积累沿边振动(edgewise vibration)的风力涡轮机控制。

背景技术

本领域已知的风力涡轮机包括渐缩的风力涡轮机塔架以及定位在塔架顶部上的风力涡轮机机舱。多个风力涡轮机叶片经由转子、轮毂和驱动轴连接至机舱。

风力涡轮机叶片的沿边振动出于高循环疲劳的原因能够导致对涡轮机叶片造成显著损伤。由沿边振动引起的损伤会需要频繁维修涡轮机叶片，以及最终导致叶片寿命减少，还会增加风力涡轮机的用于维修或更换的停机时间，从而负面地影响每年产能。风力涡轮机通常竖立在偏僻和恶劣环境中，在所述环境中维修或更换叶片也会是非常困难且极度耗费成本的。

风力涡轮机叶片通常由叶片上的安装于表面的装置保护，直至投入运行，所述装置能够减少涡轮机叶片上的沿边振动的风险。然而，一旦风力涡轮机投入运行，就会将安装于表面的装置去除并且可能发生沿边振动的问题。

在风力涡轮机投入运行后，避免沿边振动的一个机构使机舱/转子迎风地(换言之朝向风向)保持和定位。然而，风力涡轮机机舱在保养风力涡轮机的情况下可能需要在一延长时间中远离风地定位，例如在保养风力涡轮机期间，如果风力涡轮机的偏航系统失效/故障，或者如果有缺陷的风传感器不能为风力涡轮机确定迎风方向，则并非总是可以保持机舱/转子迎风地定位。

因此，在风力涡轮机的机舱不能迎风地定位的情况下，存在防止或大体上消除风力涡轮机叶片上的沿边振动的需求。

发明内容

本发明寻求以至少部分地解决本文以上所描述的问题及需求中的一部分或全部。

根据本发明的第一方面，提供一种对包括机舱和一个或多个涡轮机叶片的风力涡轮机进行控制的方法，其中所述方法包括如下步骤：识别出机舱不能偏航至迎风位置；以及在机舱不能偏航至迎风位置的情况下，启动修正动作以防止沿边振动在一个或多个涡轮机叶片上积累。

因此，本发明有利地识别出机舱不能偏航至迎风位置并且接下来启动修正动作以防止一个或多个涡轮机叶片上的损伤性沿边振动的积累。机舱的迎风位置为机舱朝向风向的位置，并且因此为涡轮机叶片朝向风向的位置。所述方法可由风力涡轮机中的控制器实施。所述方法可在软件、硬件或其任意组合中实施。

所述方法还可包括如下步骤，即确定机舱是否能偏航并且基于对机舱是否能偏航的确定而启动修正动作。因此，可确定机舱是否能够偏航，换言之，机舱可能出于以下原因而不能偏航至迎风位置，例如在保养或维护操作中出于安全等原因不能确定或识别出迎风位置，但是仍旧能够偏航。待启动的修正动作于是可基于对机舱是否能够偏航的确定。

启动修正动作的步骤还可包括如下步骤，即指令机舱以低速连续地偏航。因此，可启动一个修正动作以便防止沿边振动在一个或多个涡轮机叶片上积累，一个修正动作可以是使风力涡轮机的机舱以低速连续地偏航。

指令机舱以低速连续地偏航的步骤还可包括如下步骤，即指令机舱逆时针偏航45度并且接下来顺时针偏航45度。因此，可指令机舱在逆时针45度与顺时针45度之间连续地偏航。然而，将会理解的是，为了防止在涡轮机叶片上的损伤性沿边振动积累的目的，可指令机舱在任意合适的角度之间偏航。

启动修正动作的步骤还可以包括如下步骤，即指令一个或多个涡轮机叶片以低速连续地改变桨距角。可启动的另一校正动作可以是使一个或多个涡轮机叶片以低速连续地改变桨距角。该修正动作在机舱例如出于保养或维护操作的原因而不能偏航的情况下是特别有利的，但是即使在机舱能够偏航的情况下也可启动。所述方法可识别或确定一个或多个涡轮机叶片中的哪一个连续地改变桨距角。例如，如果对涡轮机叶片中的一个执行保养或维护操作，则出于安全或维护的原因，不能或不允许那个涡轮机叶片改变桨距角，因此所述方法可确定或识别出对一个或多个涡轮机叶片中的哪一个施加修正动作。

指令一个或多个涡轮机叶片以低速连续地改变桨距角的步骤还可包括如下步骤，即指令一个或多个涡轮机叶片在90度与70度之间改变桨距角。因此，涡轮机叶片的桨距角可在90度与70度之间以低速连续地改变。然而，将会理解的是，为了防止在涡轮机叶片上的损伤性沿边振动积累的目的，可指令一个或多个涡轮机叶片在任意合适的角度之间变桨。

可指令一个或多个涡轮机叶片以同步的方式改变桨距角(例如各涡轮机叶片同时地在90度与70度之间运动)，或者可指令一个或多个涡轮机叶片以非同步的方式改变桨距角(例如一个涡轮机叶片在90度与70度之间运动而其他涡轮机叶片同时地在70度与90度之间运动)。