风力涡轮构件在偏航期间的保护的制作方法

本公开涉及用于在风力涡轮的偏航期间保护一个或多个风力涡轮构件的方法。本公开进一步涉及风力涡轮。

背景技术：

1、现代风力涡轮通常用于将电供应到电网中。该类型的风力涡轮大体上包括塔架和布置在塔架上的转子。典型地包括毂和多个叶片的转子设定成在风对叶片的影响下旋转。所述旋转生成转矩，该转矩通常通过转子轴直接地(“直接驱动”或“无齿轮”)或通过使用变速箱来传送至发电机。以该方式，发电机产生可供应至电网的电。

2、风力涡轮毂可以可旋转地联接于机舱的前部。风力涡轮毂可连接于转子轴，并且转子轴接着可使用布置在机舱内侧的框架中的一个或多个转子轴轴承来可旋转地安装在机舱中。机舱是布置在风力涡轮塔架的顶部上的壳体，其可容纳并且保护变速箱(如果存在)和发电机(如果未放置在机舱外侧)，以及(取决于风力涡轮)另外的构件，诸如，功率变换器和辅助系统。

3、风力涡轮经常包括偏航系统，用于在操作期间将风力涡轮的转子沿盛行风向定向。当中断操作时，风力涡轮转子可远离盛行风向旋转。通常，当转子与风向对准时，偏航系统借助于制动器(例如，液压制动卡钳和/或偏航马达的电制动器)保持位置。这些制动器可由风力涡轮控制系统致动和停用。

4、在操作期间，风向可改变。当风力涡轮转子相对于风向未对准时，偏航系统使机舱围绕塔架的纵向轴线旋转以达到与风对准。可基于例如安装在机舱上的风向标来做出机舱和转子不再与盛行风向对准的确定。然而，基于测量负载和/或振荡的其它方法也是已知的。一般而言，如果盛行风向偏离转子和机舱定向超过预定阈值(例如，5°、7°、或10°或更多)达至少预定时间段，则可致动偏航系统。预定时间段可为1分钟、5分钟、10分钟或更长。可例如确定几秒到分钟的平均值(例如，3秒、10秒、1分钟或5分钟的平均值)，以计算盛行风速的方向。

5、偏航系统经常借助于偏航驱动器执行机舱的该旋转，该偏航驱动器包括多个马达，例如电动或液压马达，其带有合适的变速箱，用于驱动与附接于机舱或风力涡轮塔架的环形齿轮或齿圈啮合的齿轮(小齿轮)。因此，机舱可围绕塔架的纵向轴线沿风向或不在风向上旋转。风力涡轮塔架与机舱之间的可旋转连接件称为偏航轴承。偏航轴承可为滚子类型或滑动类型。

6、在偏航期间，风力涡轮构件中的一个或多个可处于增加的损坏或失效的风险下。例如，如果风向突然改变和/或如果风速太高或发生阵风，则一个或多个风力涡轮构件(诸如，风力涡轮叶片)可最终破裂并且因此需要更换。在偏航期间的消极条件期间，桨距驱动系统、偏航系统和机舱框架可特别地受到应力。在一些情况下，偏航期间的消极条件(诸如例如，上文提到的风向的突然改变)甚至可妨碍转子与风向的对准。

7、偏航可在本文中视为用于使可旋转地安装在塔架上的风力涡轮的部分相对于盛行风向定向的操纵。典型地，在操作期间，使风力涡轮的部分相对于盛行风向定向或定位意味着将风力涡轮转子的旋转轴线与盛行风向基本上对准。可在本文中忽视风力涡轮的旋转轴线的任何可能的竖直倾斜。能够相对于塔架旋转的风力涡轮的部分大体上包括风力涡轮转子，并且可包括机舱。

技术实现思路

1、在本公开的方面中，提供一种用于在风力涡轮的偏航期间保护风力涡轮的一个或多个构件的方法。方法包括监测指示使风力涡轮转子相对于盛行风向定位所需的偏航转矩的一个或多个参数，以及检测指示偏航转矩的参数中的一个或多个达到或超过预定阈值，以及响应于检测，减少风力涡轮转子中的负载不平衡。

2、根据该方面，例如当风力涡轮偏航时，可监测提供关于偏航转矩的直接或间接信息的一个或多个参数。当一个或多个参数达到或超过某一阈值时，减少风力涡轮转子中的负载不平衡。

3、因此，在当认为风力涡轮的风险太高时触发保护动作时，可减小在风力涡轮处于偏航程序时一个或多个风力涡轮构件的损坏、破裂或失效的风险。在一个或多个风力涡轮构件的完整性可由于在产生损坏之前减小关于风力涡轮的应力而被保持时，还可提高成功完成偏航操作的概率。另外，可延长一个或多个风力涡轮构件的使用寿命。

4、遍及本公开，预定阈值可理解为指示偏航转矩的对应参数的阈值，该阈值提前设定(例如，在风力涡轮第一次开始操作之前，并且在任何情况下，在执行偏航程序之前)。在未达到或超过预定阈值时，例如，在指示偏航转矩的参数的测量或计算值低于阈值时，风力涡轮可继续以正常或标准参数设置操作。达到或超过预定阈值(例如，当指示偏航转矩的参数的测量或计算值达到或超过阈值时)，触发保护动作(即，减少风力涡轮转子中的负载不平衡)。

5、在本公开的又一个方面中，提供一种风力涡轮。风力涡轮包括塔架、可旋转地安装在塔架的顶部上的机舱以及包括多个风力涡轮叶片的风力涡轮转子。风力涡轮还包括偏航系统，并且风力涡轮构造成执行根据本文中描述的实例中的任何的方法。例如，风力涡轮构造成使机舱相对于塔架旋转，以使风力涡轮转子的旋转轴线与盛行风向基本上对准，并且在使机舱旋转时，监测指示使风力涡轮转子的旋转轴线与盛行风向基本上对准所需的偏航转矩的一个或多个参数。风力涡轮进一步构造成检测指示偏航转矩的参数中的一个或多个达到或超过预定阈值，并且响应于检测，减少风力涡轮转子中的负载不平衡。

6、在本公开的再一个方面中，提供一种用于操作风力涡轮的方法。方法包括在风力涡轮偏航时，监测一个或多个偏航驱动器。方法进一步包括检测偏航驱动器中的一个或多个达到预定负载极限。方法进一步包括减少偏航驱动器中的一个或多个上的负载。

7、技术方案1.一种用于在风力涡轮的偏航期间保护所述风力涡轮的一个或多个构件的方法，所述方法包括：

8、监测指示使风力涡轮转子相对于盛行风向定位所需的偏航转矩的一个或多个参数；

9、检测指示所述偏航转矩的所述参数中的一个或多个达到或超过预定阈值；以及

10、响应于所述检测，减少所述风力涡轮转子中的负载不平衡。

11、技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其中，监测指示偏航转矩的所述参数包括监测一个或多个偏航驱动器。

12、技术方案3.根据技术方案2所述的方法，其中，监测一个或多个偏航驱动器包括监测一个或多个偏航马达。

13、技术方案4.根据技术方案3所述的方法，其中，监测一个或多个偏航马达包括监测所述偏航马达中的一个或多个的转矩。

14、技术方案5.根据前述技术方案中任一项所述的方法，其中，监测指示偏航转矩的所述参数包括监测一个或多个桨距驱动系统。

15、技术方案6.根据技术方案5所述的方法，其中，监测一个或多个桨距驱动系统包括监测一个或多个桨距驱动马达。

16、技术方案7.根据技术方案6所述的方法，其中，监测一个或多个桨距驱动马达包括监测所述桨距驱动马达中的一个或多个的电流。

17、技术方案8.根据前述技术方案中任一项所述的方法，其中，监测指示偏航转矩的所述参数包括监测所述风力涡轮的主轴中的偏航转矩。

18、技术方案9.根据前述技术方案中任一项所述的方法，其中，减少所述风力涡轮转子中的负载不平衡包括减少所述风力涡轮的功率输出。

19、技术方案10.根据技术方案9所述的方法，其中，减少功率输出包括使一个或多个风力涡轮叶片变桨。

20、技术方案11.根据技术方案9或技术方案10所述的方法，其中，所述功率输出保持在功率阈值以下直到偏航结束。

21、技术方案12.根据技术方案9至技术方案11中任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括在所述偏航结束之后增加功率输出。

22、技术方案13.根据前述技术方案中任一项所述的方法，其中，减少所述风力涡轮转子中的负载不平衡包括减少所述风力涡轮转子上的推力。

23、技术方案14.根据前述技术方案中任一项所述的方法，其中，监测指示偏航转矩的所述参数包括在所述偏航之前监测。

24、技术方案15.一种风力涡轮，其包括塔架、可旋转地安装在所述塔架的顶部上的机舱、包括多个风力涡轮叶片的风力涡轮转子和偏航系统，所述风力涡轮构造成：

25、使所述机舱相对于所述塔架旋转，以使所述风力涡轮转子的旋转轴线与盛行风向基本上对准；

26、在使所述机舱旋转时，监测指示使所述风力涡轮转子的所述旋转轴线与所述盛行风向基本上对准所需的偏航转矩的一个或多个参数；

27、检测指示偏航转矩的所述参数中的一个或多个达到或超过预定阈值；以及

28、如果指示偏航转矩的所述参数中的一个或多个达到或超过所述预定阈值，则减少所述风力涡轮转子中的负载不平衡。