[发明专利]使用直接和间接风速测量检测不规则涡轮操作的方法

说明书

本发明涉及使用直接和间接风速测量检测不规则涡轮操作的方法。用于操作风力涡轮的方法，风力涡轮包括用于测量风特性的风特性传感器和用于测量风力涡轮的状态的至少一个风力涡轮状态传感器，该方法包括：确定或调整102一个或多个风特性关系；以及执行104操作阶段，操作阶段包括：利用风特性传感器测量风特性，从而获得测量风特性；利用至少一个风力涡轮状态传感器测量风力涡轮的状态，并根据风力涡轮的测量状态和风力涡轮的参数确定估计风特性；将估计风特性与根据测量风特性确定的期望风特性进行比较，其中期望风特性基于一个或多个风特性关系来确定；以及至少部分地基于比较结果来操作或关闭风力涡轮。

技术领域

本文中所描述的主题涉及用于操作风力涡轮的方法，并且涉及风力涡轮，并且更特别地涉及用于操作包括风特性传感器和至少一个风力涡轮状态传感器的风力涡轮的方法，风特性传感器用于测量风特性，风力涡轮状态传感器用于测量风力涡轮的状态，从风力涡轮的状态获得风特性的估计。

背景技术

风力涡轮典型地包括塔架和安装在塔架上的机舱。转子能够旋转地安装到机舱，并通过轴联接到发电机。多个叶片从转子延伸。叶片取向成使得在叶片上经过的风转动转子并使轴旋转，从而驱动发电机以产生电力。

风力涡轮将风能转换成机械能，例如转换成旋转动能，并且机械能典型地通过风力涡轮发电机进一步转换成电能。为了控制作用在叶片上的力和/或扭矩，可调整叶片桨距角，即风力涡轮的转子的叶片相对于风流的方向的攻角。因此，可通过调整风力涡轮的叶片的桨距角来控制风力涡轮的转子的旋转速度和由风力涡轮发电机产生的电功率，风力涡轮发电机由转子通过风力涡轮的轴驱动。

对于风力涡轮的一个或多个叶片，可单独地或共同地针对各个叶片而调整叶片桨距角。当风速改变时，风力涡轮的一个或多个叶片的叶片桨距角被调整，以将转子速度和扭矩保持在操作极限内，以用于使风力涡轮发电机产生电能的效率最大化，同时使由于例如突然的阵风而损坏风力涡轮的风险最小化。

风力涡轮可达到失速状况，即使得如果一个或多个叶片的攻角增加则风力涡轮产生的最大功率开始减小的状况。对于实际的风况，攻角的进一步增加导致功率减小的一个或多个叶片的攻角是产生失速状况的攻角。产生失速状况的最小攻角被称为针对实际风况的临界攻角。

风力涡轮可在失速状况下操作，但是当一个或多个叶片的攻角进一步增加时，可造成显著失速状况或深失速状况。在显著失速状况或深失速状况下操作风力涡轮是不合乎期望的。

典型的临界攻角在15度到20度的范围内。大体上，如果攻角超过临界角，则风力涡轮被称为处于失速状况，即正在失速。为了避免叶片的部分上的任何失速，在风力涡轮的操作期间，攻角典型地需要比临界攻角低3度到5度左右。因此，显著失速状况或深失速状况可为其中当攻角超过临界攻角时风力涡轮正在失速的任何状况。

在显著失速状况下，风流的湍流可造成在风力涡轮处流动的风的混乱或不规则动力学。在显著失速状况下的操作可为风力涡轮操作的部分，但是显著失速状况通常是不期望的，这是由于普遍存在负面影响，如例如混乱或不规则的风流和/或功率减小。此外，过高的风速或阵风可损坏风力涡轮，并且在存在强风的情况下在显著失速状况下的操作可对叶片和/或其它风力涡轮构件造成显著的损坏风险。

风力涡轮的故障或扰动状况可由不同的原因引起，如例如风力涡轮的叶片的结冰、风力涡轮的叶片上沉积的灰尘、风力涡轮构件的老化或影响风力涡轮的功能的其它外部或内部因素。

因此，可靠地检测和/或防止风力涡轮的显著失速状况或风力涡轮的故障或扰动状况将是有益的。

发明内容