组装用于风力涡轮机中的变桨组件的系统和方法专利检索-顺桨位置风能专利检索查询-专利查询网

组装用于 风 力 涡轮机中的变桨组件的系统和方法

阅读：850发布：2020-08-13

专利汇可以提供组装用于风力涡轮机中的变桨组件的系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及组装用于风力涡轮机中的变桨组件的系统和方法。提供了一种用于与包括转子 (18)和联接到转子(18)上的至少一个转子叶片 (22)的风力涡轮机 (10)一起使用的变桨组件(66)。该变桨组件包括联接到转子叶片上、用于使转子叶片绕着变桨轴线(34)旋转的变桨驱动系统(68)，以及可相对于转子安装、用于感测转子的超速的至少一个传感器 (70)，该传感器通讯地联接到变桨驱动系统上，且该变桨驱动系统构造成在传感器感测到转子超速时使转子叶片旋转。，下面是组装用于风力涡轮机中的变桨组件的系统和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于与包括转子(18)和联接到所述转子(18)上的至少一个转子叶片(22)的风力涡轮机(10)一起使用的变桨组件(66)，所述变桨组件包括：
联接到所述转子叶片上、用于使所述转子叶片绕着变桨轴线(34)旋转的变桨驱动系统(68)；和，
可相对于所述转子安装、用于感测所述转子的超速的至少一个传感器(70)，所述传感器通讯地联接到所述变桨驱动系统上，且所述变桨驱动系统构造成在所述传感器感测到转子超速时使所述转子叶片旋转。
2.根据权利要求1所述的变桨组件(66)，其特征在于，在所述传感器(70)感测到转子超速时，所述变桨驱动系统(68)使所述转子叶片旋转到顺桨位置。
3.根据权利要求1所述的变桨组件(66)，其特征在于，所述风力涡轮机(10)包括轮毂(68)，所述变桨驱动系统(68)定位在所述轮毂(20)内。
4.根据权利要求1所述的变桨组件(66)，其特征在于，所述风力涡轮机(10)包括轮毂(20)，所述变桨驱动系统(68)联接到所述轮毂的外表面(90)上。
5.根据权利要求1所述的变桨组件(66)，其特征在于，所述传感器(70)定位在所述转子(18)的旋转平面(118)内，且配置成测量所述旋转平面中的转子速度。
6.根据权利要求1所述的变桨组件(66)，其特征在于，进一步包括联接到所述变桨驱动系统(68)上且联接到所述传感器(70)上的功率发生器(84)，所述功率发生器构造成在风力涡轮机功率损失事件期间提供功率。
7.根据权利要求1所述的变桨组件(66)，其特征在于，所述风力涡轮机(10)包括风力涡轮机控制器(102)，所述变桨组件进一步包括：
联接到所述变桨驱动系统(68)上、用于在所述转子(18)的旋转达到超速时操作所述变桨驱动系统的超速控制器，所述超速控制器配置成独立于所述风力涡轮机控制器来操作。
8.根据权利要求7所述的变桨组件(66)，其特征在于，所述传感器(70)配置成感测所述转子(18)的加速度并且将表示感测到的加速度的信号传递到所述超速控制器(102)，所述超速控制器配置成接收来自所述传感器的信号，并且基于接收到的信号确定所述转子的速度。
9.根据权利要求8所述的变桨组件(66)，其特征在于，所述超速控制器(102)编程为以便：
使加速度值与所述接收到的信号相关联；以及，
使用所述加速度值来确定可由所述超速控制器用来计算所述转子(18)的速度的速度函数。
10.根据权利要求9所述的变桨组件(66)，其特征在于，所述超速控制器(102)编程为以便：
确定转子(18)的超速；
相对于所述超速计算所述转子的速度；以及，
操作所述变桨驱动系统(68)，以在所述转子的计算出的速度处于或者超过超速时将所述转子叶片(22)移动到顺桨位置。

说明书全文

组装用于风 力 涡轮机中的变桨组件的系统和方法

技术领域

[0001] 本文描述的主题大体涉及用于组装包括变桨系统的风力涡轮机的方法和系统，且更具体而言，涉及用于组装用于风力涡轮机中的变桨组件的系统和方法。

背景技术

[0002] 至少一些已知的风力涡轮机包括塔架和安装在塔架上的机舱。转子可旋转地安装到机舱上且通过轴联接到发电机上。多个叶片自转子延伸。叶片定向成使得传送经过叶片的风使转子转动并且使轴旋转，从而驱动发电机来产生电力。

[0003] 因为许多已知的风力涡轮机将电功率提供给公共电网，至少一些风力涡轮机具有有助于供应更大量的电功率的较大的构件(例如，直径超过三十米的转子)。然而，较大的构件通常经受由风切变、偏转失准和/或紊流造成的增大的负载(例如，非对称负载)，且已知增大的负载对风力涡轮机的转子叶片和/或其它构件上的很大的疲劳循环有贡献。

[0004] 至少一些已知的风力涡轮机包括转子叶片变桨系统，其用于在绕着变桨轴线定位转子叶片以便控制转子的速度时使用。至少一些已知的风力涡轮机包括用于控制包括变桨系统的风力涡轮机的运行的风力涡轮机控制系统。此外，至少一些已知的风力涡轮机需要功率来操作风力涡轮机控制系统和变桨系统。在风力涡轮机控制系统的功率损失和/或故障事件期间，变桨系统可能不能操作。功率损失事件可包括电网损失和/或涡轮机电气系统的故障。风力涡轮机控制系统的故障包括风力涡轮机控制装置电气系统、风力涡轮机控制装置通讯系统和/或机械系统的故障。功率损失事件可引起涡轮机叶片超速，在此期间，风力涡轮机控制系统可能对于操作变桨系统而言不可用。

[0005] 因此，合乎需要的是提供能够在电功率损失和/或风力涡轮机控制系统故障的时段期间操作变桨系统的方法和/或设备。发明内容

[0006] 在一方面，提供了一种组装用于与风力涡轮机一起使用的变桨组件的方法。该风力涡轮机包括转子和联接到转子上的多个转子叶片。该方法包括将变桨驱动系统联接到该多个转子叶片的至少一个上，以便使转子叶片绕着变桨轴线旋转。至少一个传感器联接成与变桨驱动系统信号通讯。该变桨驱动系统在传感器感测到转子超速时使转子叶片旋转。

[0007] 在另一方面，提供了一种用于与风力涡轮机一起使用的变桨组件。该风力涡轮机包括转子和联接到转子上的至少一个转子叶片。该变桨组件包括联接到转子叶片上以便使转子叶片绕着变桨轴线旋转的变桨驱动系统。至少一个传感器可相对于转子安装，以便感测转子的超速。传感器通讯地联接到变桨驱动系统上。该变桨驱动系统构造成在传感器感测到转子超速时使转子叶片旋转。

[0008] 在又一方面，提供了一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括塔架、联接到该塔架上的机舱以及可旋转地联接到该机舱上的转子。至少一个叶片联接到转子上且构造成以便绕着变桨轴线旋转。变桨驱动系统联接到转子叶片上，以便使转子叶片绕着变桨轴线旋转。至少一个传感器可相对于转子安装，以便感测转子的超速。该传感器通讯地联接到变桨驱动系统上。该变桨驱动系统构造成在传感器感测到转子超速时使转子叶片旋转。

[0009] 通过包括变桨组件，本文描述的实施例有助于使转子叶片绕着变桨轴线旋转，以便在转子已达到超速时降低转子的速度。另外，本文描述的实施例有助于在功率损失和/或风力涡轮机控制系统故障期间使转子叶片绕着变桨轴线旋转。附图说明

[0010] 图1-6显示了本文描述的系统和方法的示例性实施例。

[0011] 图1是一个示例性风力涡轮机的透视图。

[0012] 图2是图1所示的风力涡轮机的一部分的放大截面图。

[0013] 图3是变桨组件的一种示例性超速控制系统的框图。

[0014] 图4是图2所示的风力涡轮机的轮毂的示意图。

[0015] 图5是图1所示的风力涡轮机的加速度曲线的图示。

[0016] 图6是示出了用于组装适于与图1的风力涡轮机一起使用的变桨组件的一种示例性方法的流程图。

[0017] 部件列表：

[0018]10 风力涡轮机
12 塔架
14 支承系统
16 机舱
18 转子
20 轮毂
22 转子叶片
24 叶片根部部分
26 负载传递区
28 方向
30 旋转轴线
32 桨距调节系统
34 变桨轴线
36 控制系统
38 偏转轴线
40 处理器
42 发电机
44 转子轴
46 齿轮箱
48 高速轴
50 联接件
52 支承件
54 支承件
56 偏转驱动机构
58 气象杆
60 前支承轴承
62 后支承轴承
64 传动系
66 变桨组件
68 变桨驱动系统
70 传感器
72 变桨轴承
74 变桨驱动马达
76 变桨驱动齿轮箱
78 变桨驱动小齿轮
80 超速控制系统
82 线缆
84 功率发生器
86 空腔
88 内表面
90 外表面
100 超速控制系统

[0019]

[0020]

具体实施方式

[0021] 本文描述的实施例包括使得变桨组件能够使转子叶片绕着变桨轴线旋转以便降低已达到超速的转子的旋转速度的风力涡轮机系统。更具体而言，本文描述的变桨组件使得变桨驱动系统能够在转子达到超速时使转子叶片旋转到顺桨位置。此外，本文描述的变桨组件使得变桨驱动系统能够在风力涡轮机功率损失事件、风力涡轮机控制系统故障和/或要求降低转子速度的任何其它功率损失事件期间使转子叶片旋转。

[0022] 如本文所用，用语“超速”指这样的转子旋转速度：在该速度时可发生对转子的潜在损坏，包括对转子叶片的损坏。如本文所用，用语“叶片”意在表示当相对于周围的流体运动时提供反作用力的任何装置。如本文所用，用语“风力涡轮机”意在表示由风能产生旋转能、且更具体而言将风的动能转换成机械能的任何装置。如本文所用，用语“风力发电机”意在表示由风能产生的旋转能产生电功率、且更具体而言将从风的动能转换而来的机械能转换成电功率的任何风力涡轮机。

[0023] 图1是示例性风力涡轮机10的透视图。在该示例性实施例中，风力涡轮机10是水平轴风力涡轮机。备选地，风力涡轮机10可为竖直轴风力涡轮机。在该示例性实施例中，风力涡轮机10包括从支承系统14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16以及联接到机舱16上的转子18。转子18包括可旋转的轮毂20和联接到轮毂20上且自轮毂20向外延伸的至少一个转子叶片22。在该示例性实施例中，转子18具有三个转子叶片22。在一个备选实施例中，转子18包括多于或者少于三个转子叶片22。在该示例性实施例中，塔架12由管状钢材制成，以便在支承系统14与机舱16之间限定空腔(图1中未示出)。在一个备选实施例中，塔架12是具有任何合适的高度的任何合适的类型的塔架。

[0024] 转子叶片22绕着轮毂20间隔开，以便有助于使转子18旋转，以使得动能能够从风转换成可用的机械能，且随后转换成电能。转子叶片22通过使叶片根部部分24在多个负载传递区26处联接到轮毂20上而匹配到轮毂20上。负载传递区26具有轮毂负载传递区和叶片负载传递区(图1中均未示出)。在转子叶片22上引起的负载通过负载传递区26而传递到轮毂20上。

[0025] 在一个实施例中，转子叶片22具有大约15米(m)到大约91m的范围中的长度。备选地，转子叶片22可具有使得风力涡轮机10能够如本文描述的那样起作用的任何合适的长度。例如，叶片长度的其它非限制性实例包括10m或更少、20m、37m或者大于91m的长度。当风从方向28撞击转子叶片22时，转子18绕着旋转轴线30旋转。当转子叶片22旋转且承受离心力时，转子叶片22还承受各种力和动量。这样，转子叶片22可从中性的或非偏转位置偏转和/或旋转到偏转位置。此外，转子叶片22的叶片桨距的桨距角，即确定转子叶片22相对于风的方向28的投影的角度，可由桨距调节系统32改变，以便通过调节至少一个转子叶片22相对于风矢量的角位置控制负载和由风力涡轮机10产生的功率。显示了转子叶片22的变桨轴线34。在风力涡轮机10运行期间，桨距调节系统32可改变转子叶片22的叶片桨距，使得转子叶片22移动到顺桨位置，从而使得至少一个转子叶片22相对于风矢量的投影提供将朝向风矢量定向的转子叶片22的最小的表面积，这有助于降低转子18的旋转速度和/或有助于转子18的失速。

[0026] 在该示例性实施例中，各个转子叶片22的叶片桨距由控制系统36单独地控制。备选地，所有转子叶片22的叶片桨距可由控制系统36同时控制。另外，在该示例性实施例中，当方向28改变时，可绕着偏转轴线38控制机舱16的偏转方向，以便相对于方向28定位转子叶片22。

[0027] 在该示例性实施例中，控制系统36显示为集中在机舱16内，然而，控制系统36可为在风电场内遍及风力涡轮机10、在支承系统14上和/或在远程控制中心处的分布式系统。控制系统36包括配置成执行本文描述的方法和/或步骤的处理器40。另外，本文描述的其它构件中的许多包括处理器。如本文所用，用语“处理器”不限于在本领域中被称为计算机的集成电路，而是宽泛地指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路以及其它可编程电路，且这些用语在本文中可互换地使用。将理解，处理器和/或控制系统还可包括存储器、输入通道和/或输出通道。

[0028] 在本文描述的实施例中，存储器可包括但不限于计算机可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)，以及计算机可读非易失性介质，诸如快闪存储器。备选地，还可使用软盘、紧致盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多功能盘(DVD)。同样，在本文描述的实施例中，输入通道包括而不限于与操作者接口相关联的传感器和/或计算机外围设备，诸如鼠标和键盘。另外，在该示例性实施例中，输出通道可包括但是不限于控制装置、操作者接口监视器和/或显示器。

[0029] 本文描述的处理器处理从可包括但不限于传感器、促动器、压缩机、控制系统和/或监测装置的多个电气和电子装置传递来的信息。这样的处理器可物理上位于例如控制系统、传感器、监测装置、台式计算机、便携式计算机、可编程逻辑控制器(PLC)柜和/或分布式控制系统(DCS)柜中。RAM和存储装置存储和传递将由处理器(一个或多个)执行的信息和指令。RAM和存储装置也可用于在由处理器(一个或多个)执行指令期间存储临时变量、静态(即不变的)信息和指令或者其它中间信息，以及将它们提供给处理器。所执行的指令可包括但不限于风力涡轮机控制系统控制命令。指令序列的执行不限于硬件电路和软件指令的任何具体组合。

[0030] 图2是风力涡轮机10的一部分的放大截面图。在该示例性实施例中，风力涡轮机10包括机舱16和可旋转地联接到机舱16上的轮毂20。更具体而言，轮毂20通过转子轴
44(有时称为主轴或者低速轴)、齿轮箱46、高速轴48以及联接件50可旋转地联接到位于机舱16内的发电机42上。转子轴44的旋转可旋转地驱动齿轮箱46，齿轮箱46随后驱动高速轴48。高速轴48利用联接件50可旋转地驱动发电机42，且高速轴48的旋转有助于通过发电机42产生电功率。齿轮箱46和发电机42由支承件52和支承件54支承。在该示例性实施例中，齿轮箱46利用双路几何来驱动高速轴48。备选地，转子轴44利用联接件
50直接联接到发电机42上。

[0031] 机舱16还包括偏转驱动机构56，偏转驱动机构56可用来使机舱16和轮毂20在偏转轴线38(在图1中示出)上旋转，以便控制转子叶片22相对于风的方向28的投影。机舱16还包括至少一个气象杆58，气象杆58包括风向标和风速计(在图2中均未显示)。
杆58提供可包括风向和/或风速的信息来控制系统36。在该示例性实施例中，机舱16还包括主前支承轴承60和主后支承轴承62。

[0032] 前支承轴承60和后支承轴承62有助于转子轴44的径向支承和对准。前支承轴承60在轮毂20附近联接到转子轴44上。后支承轴承62在齿轮箱46和/或发电机42附近定位在转子轴44上。备选地，机舱16包括使得风力涡轮机10能够如本文所述的那样起作用的任何数量的支承轴承。转子轴44、发电机42、齿轮箱46、高速轴48、联接件50以及任何相关联的紧固件、支承件和/或固定装置(包括但不限于支承件52和/或支承件54以及前支承轴承60和后支承轴承62)有时称为传动系64。

[0033] 在该示例性实施例中，轮毂20包括变桨组件66。变桨组件66包括一个或多个变桨驱动系统68和至少一个传感器70。各个变桨驱动系统68联接到相应的转子叶片22(图1中示出)上，以便沿着变桨轴线34调节相关联的转子叶片22的叶片桨距。图2中仅显示了三个变桨驱动系统68中的一个。

[0034] 在该示例性实施例中，变桨组件66包括至少一个变桨轴承72，其联接到轮毂20上且联接到相应的转子叶片22(在图1中示出)上，以便使相应的转子叶片22绕着变桨轴线34旋转。变桨驱动系统68包括变桨驱动马达74、变桨驱动齿轮箱76和变桨驱动小齿轮
78。变桨驱动马达74联接到变桨驱动齿轮箱76上，使得变桨驱动马达74将机械力赋予变桨驱动齿轮箱76。变桨驱动齿轮箱76联接到变桨驱动小齿轮78上，使得通过变桨驱动齿轮箱76来使变桨驱动小齿轮78旋转。变桨轴承72联接到变桨驱动小齿轮78上，使得变桨驱动小齿轮78的旋转导致变桨轴承72旋转。更具体而言，在该示例性实施例中，变桨驱动小齿轮78联接到变桨轴承72上，使得变桨驱动齿轮箱76的旋转使变桨轴承72和转子叶片22绕着变桨轴线34旋转，以改变叶片22的叶片桨距。

[0035] 变桨驱动系统68联接到控制系统36上，以便在从控制系统36接收到一个或多个信号后调节转子叶片22的叶片桨距。在该示例性实施例中，变桨驱动马达74是由使得变桨组件66能够如本文所述的那样起作用的电功率和/或液压系统驱动的任何合适的马达。备选地，变桨组件66可包括任何合适的结构、构造、布置和/或构件，诸如但不限于液压缸、弹簧和/或伺服机构。此外，变桨组件66可由任何合适的器件驱动，诸如但不限于液压流体和/或机械动力(诸如但不限于所引起的弹簧力和/或电磁力)。在某些实施例中，变桨驱动马达74由从轮毂20的旋转惯性和/或将能量供应给风力涡轮机10的构件的存储能量源(未示出)中提取的能量驱动。

[0036] 变桨组件66还包括用于在转子超速期间控制变桨驱动系统68的一个或多个超速控制系统80。在该示例性实施例中，变桨组件66包括通讯地联接到相应的变桨驱动系统68上以便独立于控制系统36来控制变桨驱动系统68的至少一个超速控制系统80。在一个实施例中，变桨组件66包括多个超速控制系统80，它们各自通讯地联接到相应的变桨驱动系统68上，以便独立于控制系统36操作相应的变桨驱动系统68。超速控制系统80还通讯地联接到传感器70上。在该示例性实施例中，超速控制系统80利用多个线缆82联接到变桨驱动系统68上且联接到传感器70上。备选地，超速控制系统80使用任何合适的有线和/或无线通讯装置通讯地联接到变桨驱动系统68上且联接到传感器70上。在风力涡轮机10的正常运行期间，控制系统36控制变桨驱动系统68，以便调节转子叶片22的桨距。
在一个实施例中，当转子18以转子超速运行时，超速控制系统80优先于(override)控制系统36，使得控制系统36不再控制变桨驱动系统68，而超速控制系统80控制变桨驱动系统68来使转子叶片22移动到顺桨位置，以便减慢转子18的旋转。

[0037] 功率发生器84联接到传感器70、超速控制系统80以及变桨驱动系统68上，以便为变桨组件66提供功率源。在该示例性实施例中，功率发生器84在风力涡轮机10运行期间为变桨组件66提供持续的功率源。在一个备选实施例中，功率发生器84在风力涡轮机10的电功率损失事件期间将功率提供给变桨组件66。电功率损失事件可包括电网损失、涡轮机电气系统的故障和/或风力涡轮机控制系统36的故障。在电功率损失事件期间，功率发生器84操作，以将电功率提供给变桨组件66，使得变桨组件66可在电功率损失事件期间操作。

[0038] 在该示例性实施例中，变桨驱动系统68、传感器70、超速控制系统80、线缆82和功率发生器84各自定位在轮毂20的内表面88限定的空腔86中。在一个具体实施例中，变桨驱动系统68、传感器70、超速控制系统80、线缆82和/或功率发生器84直接或者间接联接到内表面88上。在一个备选实施例中，变桨驱动系统68、传感器70、超速控制系统80、线缆82和功率发生器84相对于轮毂20的外表面90定位，并且可直接或者间接联接到外表面90上。

[0039] 图3是示例性超速控制系统100的框图。在该示例性实施例中、超速控制系统100包括控制器102、存储器104以及通讯模块106。超速控制系统100可包括使得超速控制系统100能够如本文描述的那样起作用的任何合适的装置。在该示例性实施例中，通讯模块106包括传感器接口108，该传感器接口108有助于使控制器102能够与安装在转子18上或者内部、或者外部的任何合适的位置处的至少一个传感器通讯。在一个实施例中，传感器接口108包括将由传感器产生的模拟电压信号转换成可由控制器102使用的多比特(multi-bit)数字信号的模-数转换器。在备选实施例中，通讯模块106可包括有助于将信号传递到位于转子18上或转子18内或转子18外部和/或远离转子18处的任何装置和/或从该装置接收信号的任何合适的有线和/或无线通讯装置。在该示例性实施例中，存储器104可包括任何合适的存储装置，包括但不限于快闪存储器、可以电子的方式擦除的可编程的存储器、只读存储器(ROM)、可移除的介质和/或其它易失性与非易失性存储装置。在一个实施例中，可执行的指令(即，软件指令)存储在存储器104中，以便由控制器102在控制变桨驱动系统68时使用，如下文所述。

[0040] 在该示例性实施例中，控制器102是实时控制器，其包括任何合适的基于处理器或者基于微处理器的系统，诸如计算机系统，其包括微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、逻辑电路和/或能够执行本文描述的功能的任何其它电路或处理器。在一个实施例中，控制器102可为微处理器，其包括只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM)，诸如，例如具有2MbitROM和64KbitRAM的32位微型计算机。如本文所用，用语“实时”指的是在输入变化影响结果之后非常短的时间段时产生的结果，其中该时间段是可基于结果的重要性和/或处理输入以产生结果的系统的能力来选择的设计参数。

[0041] 图4是沿着线4-4(在图2中示出)得到的轮毂20的示意图，其中转子叶片110，112，114联接到该轮毂20上。在该示例性实施例中，三个相互垂直的轴X，Y和Z延伸通过轮毂20以便相对于轮毂20的中心C限定三维笛卡尔坐标系。在该示例性实施例中，轴线Z与转子轴44的纵向轴线116同轴，且轴X与轴Y相交而形成转子18的旋转平面118。传感器，诸如加速度传感器120，安装在轮毂20内，以有助于感测转子18在方向X和/或Y上的加速度。在该示例性实施例中，一个或多个加速度传感器120安装在第一叶片110处或者附近，以便有助于感测转子18在沿着轴X的方向上的第一加速度向量AX1和转子18在沿着轴Y的方向上的第一加速度向量AY1。在一个备选实施例中，加速度传感器120可在风力涡轮机10上安装在使得加速度传感器120能够感测转子18的加速度的任何合适的位置处。

[0042] 在风力涡轮机10运行期间，感测到的加速度向量AX1和AY1可具有任何幅度和/或任何方向，且图4中所示的幅度和方向意图是示例性的。在一个实施例中，一个或多个加速度传感器120可安装在轮毂20上或者附近。备选地，任何合适的数量的加速度传感器120可在轮毂20内和/或轮毂20外部安装在使得超速控制系统100能够如本文所述的那样起作用的任何合适的位置上。

[0043] 在该示例性实施例中，加速度传感器120越过任何合适的有线和/或无线通讯介质通过通讯模块106的传感器接口108通讯地联接到控制器102上，以便有助于使得加速度传感器120能够将信号传递到控制器102和/或从控制器102接收信号。在该示例性实施例中，加速度传感器120持续地感测转子18在X和Y方向上的加速度，且加速度传感器120持续地将表示感测到的加速度向量AX1和/或AY1的信号实时传递到控制器102。在一个实施例中，控制器102可编程为以便持续地接收和监测由加速度传感器120传递的信号。
在一个备选实施例中，控制器102可以不持续地接收和/或监测由加速度传感器120传递的信号，而是相反，控制器102可编程为以便以预先限定的时间间隔重复地请求来自加速度传感器120的信号。在某些实施例中，控制器102和/或加速度传感器120可以任何合适的时间间隔在彼此之间来回传递信号和/或接收信号。

[0044] 在该示例性实施例中，控制器102编程为在存储器104中存储表示转子18的超速状态的速度函数(即转子18处于超速状态时所处的旋转速度)。在风力涡轮机10运行期间，控制器102编程为以便从加速度传感器120接收对应于感测到的加速度向量AX1和/或AY1的信号，且控制器102编程为以便使加速度值(即表示各个加速度向量的幅度和/或方向的值)与各个接收到的信号关联。

[0045] 在使加速度值与各个接收到的信号相关联之后，控制器102编程为以便使用与感测到的加速度向量AX1和/或AY1相关联的加速度值的至少一个来确定转子18在旋转方向R(在图4中示出)和/或转子18的旋转平面118(即由轴X和轴Y限定的平面)上的旋转速度。在一个实施例中，控制器102可编程为以便持续地将与感测到的加速度向量AX1和/或AY1相关联的加速度值输入到第一数学模型中，该第一数学模型有助于确定部分地由作用在转子18上的重力导致的转子18的正弦加速度模型(即图形表示为正弦加速度曲线)。例如，在一个实施例中，控制器102可编程为以便使用表示感测到的加速度AY1的信号来确定转子18的正弦加速度模型(在图5中图形表示为加速度曲线506)。控制器102编程为然后结合加速度函数，以便将加速度函数表示为对应的速度函数。

[0046] 在该示例性实施例中，控制器102进一步编程为以便响应于所确定的转子18的旋转速度来控制至少一个变桨驱动系统68，以有助于降低转子18的旋转速度。在一个实施例中，控制器102编程为比较所确定的转子18的速度函数与存储的超速速度函数，并且在所确定的旋转速度处于或者超过超速旋转速度时控制变桨驱动系统68。在一个实施例中，控制器102可配置成响应于所确定的转子18的速度控制变桨驱动系统68，以便将转子叶片22移动到顺桨位置来减慢转子18的旋转。

[0047] 图5是在某时间段上的转子18的加速度的示例性轨迹的曲线图500。x-轴5022
显示了以秒(s)来测量的时间段。y-轴504显示了以米每平方秒(m/s)来测量的转子18的加速度。轨迹506表示转子18的正弦加速度曲线，该加速度曲线是由加速度传感器120根据来自于转子18在沿着轴X的方向上的第一加速度向量AX1和转子18在沿着轴Y的方向上的第一加速度向量AY1中的一个的感测到的加速度而产生的。

[0048] 图6是用于组装变桨组件66的一种示例性方法600的流程图。在该示例性实施例中，方法600包括将变桨驱动系统68联接602到至少一个转子叶片22上，以便使转子叶片22绕着变桨轴线34旋转。至少一个传感器70以信号通讯的方式联接604到变桨驱动系统68上。在传感器70感测到转子超速时，变桨驱动系统68使转子叶片22旋转。超速控制系统80可选地联接606到变桨驱动系统68上，以便在转子18的旋转达到超速时操作变桨驱动系统68。在该实施例中，超速控制系统80配置成独立于风力涡轮机控制系统36来操作。在一个备选实施例中，传感器70联接到超速控制系统80上。传感器70配置成感测转子18的加速度以及将表示感测到的加速度的一个或多个信号传递到超速控制系统80。在该备选实施例中，超速控制系统80配置成接收来自传感器70的信号，并且基于接收到的信号确定转子18的旋转速度。在另一个实施例中，功率发生器84可选地联接608到变桨驱动系统68和传感器70上，以便在影响风力涡轮机10的电功率损失事件期间将功率源提供给变桨组件66。

[0049] 上述系统和方法有助于操作变桨组件来使转子叶片绕着变桨轴线旋转，以便降低已经达到超速的转子的旋转速度。更具体而言，当转子达到超速时，本文描述的变桨组件使转子叶片旋转到顺桨位置以降低转子的旋转速度。另外，本文描述的系统有助于变桨组件的操作，以在电功率损失事件、风力涡轮机控制系统的故障和/或需要降低转子速度的任何其它功率损失事件期间使转子叶片旋转。这样，就减小或者消除了可在转子超速期间对转子叶片引起的损坏，从而延长了风力涡轮机的运行寿命。

[0050] 以上详细描述了用来组装用于在风力涡轮机中使用的变桨组件的系统和方法的示例性实施例。该系统和方法不限于本文描述的具体实施例，而是相反，系统的构件和/或方法的步骤可独立地以及与本文描述的其它构件和/或步骤分开来使用。例如，方法还可结合其它变桨组件使用，且不限于仅利用本文描述的风力涡轮机系统来实践。相反，可结合许多其它转子叶片应用来实践和使用示例性实施例。

[0051] 虽然本发明的各种实施例的具体特征可能在一些图中显示了而在其它图中没有显示，但这仅仅是为了方便。根据本发明的原理，图中的任何特征都可结合任何其它图中的任何特征来参照和/或声明保护。

[0052] 本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或者系统以及执行任何所结合的方法。本发明的可授予专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这样的其它实例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言没有实质性差异的等效结构元素，则这样的其它实例意图处于权利要求书的范围内。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种变桨系统的后备电池测试方法	2020-05-14	735
一种低电压穿越过程中变桨驱动能力的评估方法	2020-05-25	837
风轮机中电压下降期间的智能功率管理	2020-05-26	445
一种基于运行数据的风电利用率计算方法	2020-05-08	565
一种上风向风力发电机组的控制方法	2020-05-22	382
一种风力发电机组变桨距系统顺桨能量不足预警方法	2020-05-23	811
一种基于TMS320F2812的风力发电独立变桨控制系统	2020-05-24	266
一种风力发电机组的变速率顺桨停机控制方法	2020-05-25	317
用于使飞行器推进器顺桨的系统的方法	2020-05-12	945
用于初始化风轮机的启动的系统及方法	2020-05-08	903

组装用于风力涡轮机中的变桨组件的系统和方法

组装用于风力涡轮机中的变桨组件的系统和方法

技术领域

背景技术

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：