减弱风轮机的一个或多个叶片中的边沿振荡的方法，主动失速控制式风轮机及其使用的制作方法

专利名称：减弱风轮机的一个或多个叶片中的边沿振荡的方法，主动失速控制式风轮机及其使用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于减弱风轮机的一个或多个叶片中的边沿振荡的方 法， 一种主动失速控制式风轮机及其使用。
背景技术：
现有技术中已知的风轮机包括锥形风轮机塔架和设置在塔架顶部的风 轮机机舱。具有多个风轮机叶片的风轮机转子通过低速轴连接到机枪上， 所述低速轴如图1所示从机艙前面伸出。
风轮机叶片的振荡和振动是不希望有的，因为在最坏情况下它们可能 损坏叶片。尤其是沿着叶片的尾缘和前缘之间的弦振荡的边沿振荡可能损 坏叶片，因为叶片对这种振荡方式的减弱作用很小。
另外，边沿振荡尤其有害，因为它们可能在叶片的才艮部处或者沿着尾 缘引起裂紋。在已知情况下，这种振荡已经使叶片失效到了导致叶片与风 轮机分离的程度。
速控制式风轮机大多当在超出失速点的强风下运行的遇到这个问题，而桨 距控制式风轮机大多是在其中突然阵风可能引起叶片瞬时失速的强风下遇 到这个问题。
为了消除叶片的有害振荡，已知如果检测到叶片的潜在有害的边沿振 荡，则使风轮机停止运转一段时间。但如果经常检测这些振荡，则这种方 法将严重减少风轮才几的总输出。
还已知给叶片提供不同形式的机械减振器，大多经常基于弹簧安装的质量与减弱装置结合的原理，或者它们装备有不同种类的液体阻尼器。
W099/32784中公开了一种液体阻尼器的示例，其中，叶片尖端设有 调谐式液体阻尼器系统。液体在尽可能接近叶片尖端安放的多个室中自由 流动。所述室具有特定的长度，该长度适合于特定叶片类型的自然边沿频 率。
尽管这些频率特定的阻尼器的重量小于传统的多频率阻尼器，但它们 仍然具有在叶片尖端增加4艮大重量的缺点，而该叶片尖端希望重量最小， 并且在所有情况下都不希望提供可在叶片中断裂的任何东西，因为叶片的 内部可能很难接近，并且不希望在叶片中具有额外的重量。
本发明的一个目的是提供一种风轮机，该风轮机包括用于减弱或消除 叶片中边沿振荡的装置，而不存在上述缺点。
另外，本发明的一个目的是提供一种简单而成本有效的技术，用于减 弱或消除风轮机的一个或多个叶片的边沿振荡。

发明内容
本发明提供了一种用于减弱风轮机的一个或多个叶片中的边沿振荡的
方法。该方法包括以下步骤
-检测一个或多个叶片在风轮机工作期间是否出现边沿振荡，以及 -在至少两个叶片之间基本循环地(周期性地)产生俯仰角差。 叶片的边沿振荡将导致叶片附接于其上的轮毂的中心的偏斜(偏转，
偏移)。这些偏斜与振荡同步，可以通过在叶片的至少两个之间循环地产
生俯仰角差而使打断该偏斜，由此减弱振荡。
节叶片迎角的能力，以便控制转子或风轮机的电力输出，保护叶片或风轮 机免受破坏性负荷等的影响。
因此，使风轮机叶片俯仰的能力在大多数现代风轮机中已经存在，并 且当检测出边沿振荡时，通过利用这种能力来在叶片的至少两个之间循环 地产生俯仰差，可以简单并且成本有效地减弱风轮机叶片的边沿振荡。应该强调，术语"在工作期间"应理解为风轮机正生产电力以送到公 用电网，即，风轮机的转子不停止，以及转子不是仅空转而使发电机仅产 生维持风轮机自身的电力。
在本发明的一方面，所述俯仰角差仅当所述叶片的一个或多个中的边 沿振荡的大小高于预定水平产生。
将叶片俯仰角从其在电力生产方面基本最佳的位置改变，可能减少风 轮机的电力输出，及持久地使一个或多个叶片循环俯仰也会磨损叶片变桨 机构，因此，如果边沿振荡很小以^/或者是非破坏性的，如果振荡的大小 低于某一水平，则制止叶片俯仰是有利的。
在本发明的一方面，所述俯仰角差的大小基本与所述边沿振荡的大小
成正比o
因而可以建立筒单而有效的控制算法，所述控制算法有效地^f吏所产生 的俯仰角差适合振荡的大小。
在本发明的一方面，所述叶片的至少两个之间的俯仰角差在转子的轮 毂中心上产生不对称的负荷状况，其中所述叶片附装在该转子上。
通过在转子的轮毂中心上在转子平面中建立不对称负荷状况，可以使 轮毂中心偏斜，从而例如使轮毂中心在转子的旋转期间画出一椭圆形。这 种偏斜可以打乱叶片的边沿运动，并因此减弱该运动。
在本发明的一方面，由所述俯仰角差产生的所述不对称负荷状况基本
与由所述边沿振荡产生的不对称负荷状况反相(counter-phase)。
由分开俯仰(分裂俯仰，split pitch)产生的不对称负荷状况的频率可 以在线调节，以l更适合由边沿振动产生的不对称负荷状况的频率；通过使 由俯仰角差产生的不对称负荷状况基本与由边沿振荡产生的不对称负荷状 况反相，能够抵消叶片的边沿振荡，并因此更有效地减弱振荡。
在本发明的一方面，当在所述叶片的至少两个之间产生所迷俯仰角差 时，基本保持由所述叶片提供的推力之和。
在世界上某些地方，风况可能造成一直发生潜在地破坏性的边沿叶片 振荡。因此，当实施用于减弱或消除这些振荡的方法时，基本保持转子推
6力是有利的，因为由此可以即使塔架振荡被减弱也能基本保持风轮机的总 的电力输出。
在本发明的一方面，所述俯仰差是通过4吏至少 一第 一叶片的俯仰角沿 第一方向偏移和4吏至少一个另外的叶片沿与该第一方面相反的方向偏移而 产生的。
通过使至少一个叶片正向偏移和使至少一个另外的叶片负向偏移，一 个叶片的电力输出基本增加，另一个叶片的电力输出基本减少，由此，转 子的总电力输出基本保持不变。
在本发明的一方面，所述偏移是在正常俯仰角算法之外产生的，所述 俯仰角算法控制所述叶片的俯仰角与正常风i^机控制参数如负荷、电力输 出、风速、噪音排放、塔架振动等的关系。
通过使俯仰角的这种改变是相对的一意味着它是除了实施俯仰角改变 以使叶片对来风的角度在电力输出、负荷、噪音等方面最优之外的额外改 变，可以即使循环地产生俯仰角差也仍能相对于这些控制参数的一个或多 个优化叶片俯仰角。这是有利的，因为由此能保持风轮机的电力输出或至 少减少电力输出的损失。
在本发明的一方面，所述边沿振荡利用一个或多个放在所述叶片的一 个或多个中的振荡传感器检测。
通过在叶片中放置振荡传感器，可以得到各个叶片的边沿振荡状况的 更精确的信息。这是有利的，因为由此能更精确地抵消轮毂中心的运动， 并由此更有效地减弱振荡。
在本发明的一方面，所述边沿振荡利用 一个或多个振荡传感器检测， 所述振荡传感器放置在叶片安装于其上的转子中或转子的旋转轴线处。
通过将振荡传感器安放在转子中或转子的旋转轴线处，可以将传感器 旋转在机艙中或转子轮毂中，此处传感器更容易接ii/操作。
在本发明的一方面，所述振荡传感器是一个或多个加速度计，因为加 速度计是筒单而成本低的用于检测振荡的装置。
在本发明的一方面，如果所述沿振荡的大小上升到高于预定水平，则
7控制所述俯仰角差和所述边沿振荡之间关系的控制算法的增益增大。
当增益增加时，风轮机的电力输出可能减少，但如果边缘振荡上升到 高于预定水平，则叶片净皮损坏的危险也增加，因此，增加增益来保护叶片 是有利的。
在本发明的一方面，控制算法的增益控制所述俯仰角差和所述边沿振 荡的时间导数之间的关系。
如果增益控制俯仰角差和边沿振荡的时间导数之间的关系，则对控制 算法来说，可以相对于边沿振荡尤其是关于边沿振荡水平的快速变化而更 准确地控制俯仰角差。
本发明还提供一种主动失速控制式风轮机，所述主动失速控制式风轮
机包括用于实施按照权利要求1-12之一所述的方法的控制装置。
向主动失速控制式风轮机提供用于实施上述方法的装置是有利的，因 为由于主动失速控制式风轮机的叶片在正常工作期间失速，所以在这种风 轮机的情况下发生边沿振荡的机会特别大。此外，主动失速控制式风轮机 上叶片的设计使它们特别易受边沿振荡的攻击，因此对主动失速控制式风 轮机使用这种方法特别有利。
此外，本发明提供了按照权利要求13所述的主动失速控制式风轮机在 风轮机场中的使用，该风轮机场包括至少两个主动失速控制式风轮机。
如果风况在风^"机场中一个风轮机的叶片上产生边沿振荡，则在所述 场中别的风轮机的叶片中也产生边沿振荡的可能性很高。如果风轮机场中 多个风轮机由于各叶片的临界边沿振荡而基本同时停机，则因电力公司难 以补偿这种突然的大电力损失而显得特别严重，因此在风轮机场中使用按 照本发明所述的主动失速控制式风轮机特别有利，因为按照本发明所述的 主动失速控制式风轮机更经常保持电力生产，即使偶而必须停机一以便防 止边沿振荡损坏叶片一同 一风轮机场中的按照本发明的多个风轮机同时停 才几的危险也大大减少。


下面，将参照

本发明，其中 图l示出从前面看去的、现有技术已知的大型现代风轮机， 图2示出从前面看去的风轮机叶片，
图3示出从前面看去的、包括处于不同俯仰角的叶片的风轮机， 图4示出从叶片根部看去的、处于非失速状态的风轮机叶片的剖#见图， 图5示出从叶片根部看去的、处于失速状态的风i^机叶片的剖视图， 图6示出如从叶片的根部所看到的、处于深度失速状态的风轮机叶片 的剖;现图，以及
图7示出从侧面看去的、机艙的筒化剖视图。
具体实施例方式
图1示出现代风轮机1，它包括塔架2和位于该塔架2的顶部的风轮 才;0/L抢3。包括三个风轮机叶片5的风轮机转子4通过低速轴连接到机抢3 上，该低速轴从机抢3的前面伸出。
每个叶片5都包括尖端8和根部9，在根部9处，每个叶片5都装备 有变桨装置13，从而能使各叶片5都能单独地绕其纵向轴线旋转。
图2示出从前侧/压力侧11看去的风轮机叶片5。该风轮机叶片5包括 前缘6、尾缘(尾缘)7、尖端8和根部9。现有技术中已知的风轮机叶片 5通常由碳纤维增强的玻璃纤维和树脂复合物、碳纤维增强的木材或其组 合制成。
现有技术中已知的风轮机叶片5具有一至少相对于该叶片5的大部分 的弹性中心，与尾缘7相比，该弹性中心更靠近前缘6。如果边沿振荡是 在或接近叶片第一自然边沿频率的频率下发生，尤其;I^C缘7因此暴露于 相当大的应力下，则所述边沿振荡在某些条件下可能损坏叶片5，并沿着 尾缘7产生裂紋10。
图3示出从前面看去的风轮机1，该风轮机包括三个叶片5，每个叶片 5都设置成其俯仰角与另外两个叶片5的俯仰角不同。
在这个实施例中，不同的俯仰角这样循环地产生4吏第一叶片5的俯仰不偏置、使第二叶片5的俯仰角偏移+0.5°和使第三叶片5的俯仰角偏移 -0.5。。在另一实施例中，各叶片5可以偏移到不同的俯仰角，或者叶片5 俯仰的量级可以不同。
在这个实施例中，风轮机1是主动失速控制式风轮机1，但在其它实 施例中，风轮机1可以是桨距控制式风轮机1或者其它类型的风轮机1, 只要它包括用于调节和控制叶片5的俯仰角的装置即可。主动失速控制式 风轮机1和桨距控制式风轮机1之间的差别在图4和5下进一步讨论。
当出现某些风况时一例如风速在特定范围内、风中存在特别高的湍流 等，则有在叶片5中发生边沿振荡的危险。
当边沿振荡发生时，它通常是取在转子轮毂14中心上感生不对称负荷 的形式。这可能例如是由于，存在随时间推移彼此相对或彼此远离地振荡 的两个叶片5时只有一个叶片5振荡，存在随时间推移各以沿相对方向振 荡的第三叶片5的振幅的一半以相同方向振荡的两个叶片5时只有一个叶 片5振荡，或者可能在轮毂14中心造成不平衡负荷状态的其它边沿振荡方 式。这种不对称负荷4吏轮毂14中心由于加上来自前进和倒退边沿叶片5 涡流方式的惯性载荷而沿椭圆轨道偏斜。
在本发明的这个实施例中，叶片5的这些边沿振荡通过转子4的所有 叶片5之间循环地产生的俯仰角差减弱，而在另一实施例中，也可通it^ 至少两个叶片5之间循环地产生俯仰角差实现(边沿振荡的减弱)。
在这个实施例中，俯仰角差在轮毂14中心感生气动力，所述气动力通 过控制装置25中的控制算法用椭圆轨道由于加上的来自叶片5的前进和后 退边沿振荡的惯性负荷而描绘轮毂14中心偏斜的速度达到反相。换句话 说，起源于边沿振荡并作用在轮毂14中心上的力利用控制装置与作用在轮 毂14中心上并且源自循环地产生俯仰角差的力^^目，由此减弱或消除这些 振荡。
在本发明的这个实施例中，风轮机l包括控制装置25，所述控制装置 25控制所产生的俯仰角差的大小，即，作用在轮毂14中心上的反相力的 大小与叶片的边沿振荡的大小一即与由作用在轮毂14中心上的边沿振荡所产生的力的大小一成正比。
在本发明的另一实施例中，输入信号(轮毂14中心的偏斜的幅度、边 沿振荡的大小等)与输出信号(俯仰角差的大小)之间的关系可以是指数 关系，它可以是逐步控制(如果边沿振荡是在某一预定范围内，则俯仰角 差的大小偏移某一预定的大小)或其它。
在主动失速控制式风轮机1、桨距控制式风轮机1和其它包括变桨机 构13的风轮机上，叶片5可以根据多个不同的风轮机控制参数如负荷、推 力、风速、旋转速度、噪音排放、塔架振动等进行俯仰。俯仰角差是通过 使一个或多个叶片5的俯仰角相对于控制叶片5俯仰角的正常俯仰角算法 偏离而产生的。
通过循环地产生这种异质的俯仰角状态(如图3中所示)，可以基本 保持转子4的总体电力输出，因为第一叶片5的电力输出不变，第二叶片 5的电力输出稍有增加，而第三叶片5的电力输出稍有减少。
在本发明的另一实施例中，只有一个叶片5的俯仰角偏移，同时其余 叶片5的俯仰角在循环期间不变，以试图减弱或消除叶片5的边沿振荡。
在本发明的这个实施例中，风轮才几l包括三个叶片5，而在另一实施 例中，风轮机l可以包括其它数量例如二个、四个或更多的叶片5。
如果风轮机1仅包括两个叶片5，则其中只有一个叶片5的俯仰角可 以偏移以便产生俯仰角差，或者两个叶片5可以朝相反方向偏移。
如果风轮机l包括四个或更多叶片，则俯仰角差可以例如通过使叶片 5配对，然后使这些成对的叶片的俯仰角朝不同的方便偏移，或者例如通 过使叶片的俯仰角交替地朝相反方向偏移或其它方法实现。
在本发明的这个实施例中，控制装置25还包括一死区(无控制作用区) 或其它控制方法，所述方法保证只有当叶片5的边沿振荡高于某一预定水 平时才产生俯仰角差。
此外，在本发明的这个实施例中，控制装置25还包括用于增加控制装 置的增益的装置，该增益可在振荡的大小高于某一预定水平时、振荡的大 小在某一预定时间内未减弱到某一预定水平时、或者振荡的大小高于某一
ii预定水平至少某一预定时间时增加。
增益是控制装置25中控制算法的一部分，所述控制装置25例如通过 控制有多少输入信号(边沿振荡的振幅)在控制系统25的控制算法中^^欠 大来控制在规定的振荡水平下的反作用的大小，由此通过控制在规定的输 入信号下产生的俯仰角差来控制在轮毂14中心产生多大的反相力。
更进一步的控制减弱过程的方法如下振动传感器(加速度计、应变 仪等)采集叶片5中至少两个叶片的信号，以便检测边沿振荡状况。可将 边沿振动分解成两个子模式(前进和后退的转子4涡流-涉及所有三个叶片 5的模式)，并可以识别相应模式振幅的与时间有关的大小。因为叶片5 上的任何边沿偏斜都可以通过两个子模式的线性组合说明，所以可以将循 环分开俯仰动作一即俯仰角差一分开，以便抑制这两个子模式，并叠加相 应的两个分开俯仰要求(到一起俯仰要求上)。其中分开俯仰起作用的频 率与两种模式的每一种都不同(如果叶片5边沿模式严格地是面内 (in-plane)模式，则这两个之间的频率差将是1P，但不是如此必需)。 这种控制方法称为模态控制，即，两个并联的PI (D)控制器实施/控制俯 仰角差(循环的分开俯仰)，以便抑制两个边沿转子4涡流模式。
图4示出从叶片5的根部9看去的、处于非失速状态的风轮机叶片5 的剖视图。
图4中所示的叶片5是正常工作期间的普通桨距调节式风轮机1上的 叶片5。在另一实施例中，它也可以是主动失速调节式风轮机1上的叶片5, 其在低风力中或者在叶片5开始失速之前的起动期间运行。
在桨距控制式风轮机1上，风轮机电子控制器检验该风轮机1的电力 输出，例如，每秒钟数次。当电力输出变得太高时，控制器传送指令给叶 片变桨^J 13，所述叶片变桨机构13立即使转子叶片5俯仰(转动)稍 微离开风。同样，当风力再次下降时，使叶片5转回风中。在正常工作期 间，桨距控制式风轮机l的叶片5通常一次只俯仰很小的度数，并且转子 4将同时转动。
大多数已知的桨距控制式风轮机l不包括用于检测叶片5的边沿振荡的检测装置21，并因此也不包括用于减弱或消除这些振动的有效装置。当 桨距控制式风轮机l装备有按照本发明所述的装置时，由于能降低失速的 安全系数，所以叶片5的输出因此增加，其中该装置由此设置在风轮机1 上以用于减弱或消除有损害的边沿振荡一如果它们出现的话。
在桨距控制式风l^机l上，控制器一般在每次风力改变时使叶片5稍 微俯仰，以使转子叶片5保持在最佳角度，从而针对所有风速或至少某一 风速一例如25米/秒一以内的风速使输出最大，其中叶片5完全转离风， 从而使叶片弦C (尾缘7和前缘6之间的线)基本并行于风向，从而使转 子4停止旋转或至少使它空转。这样可保护叶片5免受高风速下的破坏性 过载，并且这是桨距控制式风轮机l的叶片5可以制成为比主动失速式风 轮机l的叶片5更长和细的原因之一。
桨距控制式风^^机1上的叶片5在正常工作期间通常不失速，因为叶 片5在失速可能发生之前就俯仰离开风。但在某些环境下，阵风可能发生 很快，以致风轮机l控制装置不能足够快地反应，并且可能发生短时间失 速。这些短的失速时期可以在叶片5中感生边沿振荡，所述边沿振荡潜在 地可能4W"破坏性。尤其是，如果这些阵风以叶片5的第一自然边沿频率 或接近该频率的频率有节奏地发生，则可能积累边沿振荡的能量。
图5示出从叶片5的根部看去的、处于失速状态的风轮机叶片5的剖 视图。
图5中所示的叶片5是正常工作期间的主动失速调节式风轮机1上的 叶片5。在另一实施例中，它也可以是桨距调节式风轮机l上的叶片5，所 述叶片5示出为在产生不希望的失速状态的突然阵风期间。
在技术上，主动失速控制式风轮机1类似于桨距控制式风轮机1。因 为它们二者都具有可俯仰的叶片，并且为了在低速轴处获得合理大的力矩
(转动力)，主动失速控制式风轮机l通常编程以使叶片5很像桨距控制 式风轮机1在低风速下那样俯仰。然而，当主动失速控制式风轮机l达到 其额定功率时，将会看到与桨距控制式风轮机的重要差别如果发电机将 要过载，则主动失速控制式风轮机1将使它的叶片5朝与桨距控制式风轮
13机l相反的方向俯仰。换句话说，它将增加转子叶片5的迎角，以使叶片 5 ii^更深的失速，由此消耗风中的过量能量。因此，在高风速下，主动 失速控制式风轮机1的叶片5必须能比桨距控制式风轮机1的叶片5承受 高得多的极限负荷，所述极限载荷都仅保持叶片5不断裂和保持叶片5不 弯曲成产生撞击塔架2的危险。因此，主动失速控制式风轮机1的叶片5 比桨距控制式风轮机1的叶片更粗糙且更重。
此外，失速产生噪音，为了减少主动失速控制式风轮机l的噪音排放， 转子4的旋转比桨距控制式风轮机1的转子4慢。因此，主动失速控制式 风轮机1的叶片5必须更大和更宽，以便能有效地利用风能。
与被动失速控制式风轮机1相比，主动失速控制式风轮机1的优点之 一是可以更准确地控制电力输出，以便避免在阵风开始时超出风轮机l的 额定功率限制。另一优点是主动失速控制式风轮机l可在至少处于某一最 大风速以内的所有高风速下几乎精确地在额定功率下运转。正常的被动失 速控制式风轮机1则通常在较高风速下电力输出下降，因为转子叶片5进 入更深的失速。
图6示出从风轮机叶片5的根部9看去的、处于深度失速状态的叶片 5的剖碎见图。
图6中所示的叶片是在很高风速下工作期间示出的主动失速调节式风 轮机l上的叶片5。
在这个实施例中，叶片5俯仰到风中，从而失速并且基本失去所有风 能，以便保护风轮机l免受破坏性过载的影响。
图7示出从侧面看去的、主动失速调节式风轮机l的机舱3的简化的 剖视图。机抢3存在多个改变和构型，但在大多数情况下，机抢3中的传 动系包括下列部件中的一个或多个(齿轮)传动装置15， ^接器(未示 出)，某种断路系统16和发电机17。现代风轮机1的机輪3还包括变换 器18 (也称逆变器)和附加外围i殳备，例如附加动力处理i史备、控制根、 液压系统、冷却系统及更多。
包括机艙部件15、 16、 17、 18的整个机舱3的重量由加强结构19承载。部件15、 16、 17、 18通常放置在和/或连接到这个共用的承载结构19 上。在这个筒化的实施例中，加强结构19沿机抢3的底部延伸，例如取底 座框架20的形式， 一部分或全部部件15、 16、 17、 18连接到该底座框架 20上。在另一实施例中，加强结构19可以包括将转子4的负荷转移到塔 架2上的齿轮钟(gear bell),或者该承载结构19可以包括多个互连部件 例如格栅(支承衔架)。
在本发明的这个实施例中，传动系与水平面成一角度建立。传动系形 成角度以使转子4能相应地倾斜，从而例如保证叶片5不撞击塔架2，补 偿在转子4的顶部和底部处风速的差别等。
在本发明的这个实施例中，在每个叶片5中安放振荡传感器21,以检 测叶片5是否边沿振荡。因为叶片5的边沿振荡的振幅随着距叶片5的根 部9的距离增加而增加，所以振荡传感器21在本发明的这个实施例中是加 速度计，所#速度计放置在叶片5的内部距叶片的根部9 一规定距离处。
在本发明的另 一实施例中，振荡传感器241可以是加速度计22之外的 其它类型传感器，例如扬声器、应变仪、光纤等，它们可以不同地放置在 叶片5内，或者可将振荡传感器21放置在叶片5的外部，例如在转子4 中或转子的旋转轴线26处，例如放置在轮毂14中心中或机舱3中。
振荡传感器21在本发明的这个实施例中是连接到控制装置25上的。 如果检测出叶片5的边沿振荡，或者如果检测出边沿振荡高于某一水平， 则可起动控制装置25以以使一个或多个叶片5循环地俯仰。
如上所述，主动失速调节式风4^机1或桨距调节式风轮机1的叶片5 都装备有变桨机构13。在所示的实施例中，风轮机l的叶片5通过俯仰轴 承23连接到轮毂14上，从而使叶片5能绕它们的纵向轴线旋转。
在这个实施例中，变桨机构13包括用于使叶片旋转的装置，所述装置 的形式为连接到轮毂14和相应叶片5上的线性致动器24。在一种优选实 施例中，线性致动器24是液压缸。在另一实施例中，变桨机构13包括步 进电机或其它用于使叶片5旋转的装置。
在这个实施例中，控制装置25放置在轮毂14中，而在更优选的实施例中，控制装置25可放置在机艙3中、塔架2中、相邻的外壳中或别的地 方，例如在与一般桨距控制装置(未示出)相同的位置处一该桨距控制装 置用于相对于负荷、功率等控制俯仰，或这甚至结合在这些一般桨距控制 装置中。
在这个实施例中，控制装置25连接到线性致动器24，以用于响应于 振荡传感器21的测量结果来控制叶片5的俯仰角。
如果边沿振荡在预定的时间段内未降到低于预定的水平，则控制装置 25可以包括用于发出报警信号和/或发出使风轮机停机的信号的装置。同 样，如果边沿振荡的大小持续增长一即4吏控制装置25循环地发出信号以通 过循环地产生俯仰角差别抵消该振荡，则可发送报警信号和/或停止风轮机 的信号。
上面已经参照风轮机l、振荡传感器21、用于减弱边沿振荡的方法等 的具体实施例示例说明了本发明。然而，应该理解，本发明不限于上述具 体的实施例，而是可在如权利要求所述的发明范围内进行各种设计和改变。标号明细表1、风轮机；2、塔架
3、机艙
4、转子
5、叶片
6、前缘
7、尾缘
8、尖端
9、根部
10、裂紋;
11、压力侧；12、背风侧；13、变桨机构；14、轮毂；15、传动装置；16、断路系统；17、发电机；18、变换器；19、加强结构；20、底座框架；21、振荡传感器；22、加速度计；23、俯仰轴承；24、致动器；
25、控制装置；26、转子的旋转轴线;C、弦。
权利要求
1.一种用于减弱风轮机(1)的一个或多个叶片(5)中的边沿振荡的方法，所述方法包括以下步骤-在所述风轮机(1)的工作期间检测所述叶片(5)的一个或多个是否出现边沿振荡，以及-在所述叶片(5)的至少两个之间基本循环地产生俯仰角差。
2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，仅当所述叶片(5)的 一个或多个中的所述边沿振荡的大小高于预定水平时产生所述俯仰角差。
3. 按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述俯仰角差的大小 基本与所述边沿振荡的大小成正比地产生。
4. 按照前a利要求之一所述的方法，其特征在于，所述叶片(5) 的至少两个之间的所述俯仰角差在所述叶片(5)附装于其上的转子(4) 的轮毂(14)中心上产生不对称负荷状况。
5. 按照权利要求4所述的方法，其特征在于，由所述俯仰角差产生的 所述不对称负荷状况基本与由所述边沿振荡产生的不对称负荷状况反相。
6. 按照前述4又利要求之一所述的方法，其特征在于，当在所述叶片(5 ) 的至少两个之间产生所述俯仰角差时，基本保持由所述叶片(5)提供的推 力之和。
7. 按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过使至少一第 一叶片(5)的俯仰角沿第一方向偏移和^f吏至少一个另外的叶片(5)的俯 仰角沿与所述第 一方向相对的方向偏移来产生所述俯仰角差。
8. 按照权利要求7所述的方法，其特征在于，在正常俯仰角算法相对 于正常风轮机控制参数控制所述叶片(5)的俯仰角之外产生所述偏移，所 述正常风轮机控制^t例如为负荷、电力输出、风速、噪音排放、塔架振 动等。
9. 按照前a利要求之一所述的方法，其特征在于，利用放置在所述 叶片(5)的一个或多个中的一个或多个振荡传感器(21)检测所述边沿振荡。
10. 按照权利要求l-8之一所述的方法，其特征在于，利用转子(4) 中或转子的旋转轴线(26)处的一个或多个振荡传感器(21)检测所述边 沿振荡，所述叶片(5)安装于所述转子上。
11. 按照权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述振荡传感器 (21)是一个或多个加速度计(22)。
12. 按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，如果所述边沿 振荡增大到高于预定水平，则控制所述俯仰角差和所述边沿振荡之间关系 的控制算法的增益增大。
13. 按照前迷权利要求之一所述的方法，其特征在于，控制算法的增 益控制所述俯仰角差和所述边沿振荡的时间导数之间的关系。
14. 一种主动失速控制式风轮机(1)，包括用于实施按照权利要求 l-13之一所述的方法的控制装置(25)。
15. 按照权利要求14所述的主动失速控制式风轮机(1)在风轮机场 中的使用，该风轮机场包括至少两个主动失速控制式风轮机(1)。
全文摘要
本发明涉及一种用于减弱风轮机(1)的一个或多个叶片(5)中的边沿振荡的方法。该方法包括以下步骤在风轮机(1)的工作期间检测一个或多个叶片(5)是否出现边沿振荡；以及，基本循环地在至少两个叶片(5)之间产生俯仰角差。本发明还涉及一种主动失速控制式风轮机(1)及其使用。
文档编号F03D7/02GK101589229SQ200780045431
公开日2009年11月25日 申请日期2007年11月26日 优先权日2006年12月8日
发明者B·J·佩德森, C·J·斯普鲁斯, T·S·B·尼尔森 申请人:维斯塔斯风力系统有限公司