[发明专利]两阶段停止风力涡轮机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及停止风力涡轮机的方法，特别涉及运用空气动力和机 械制动装置停止风力涡轮机的方法。

背景技术

风力涡轮机是将机械能转换成电能的装置。典型的风力涡轮机包 括安装在塔架上的机舱，机舱装载用于将转子的旋转传递给发电机的 传动系统。

风力涡轮机的效率取决于很多因素。其中之一是转子叶片相对于 气流方向的方位，转子叶片的方位通常由桨距系统控制，所述桨距系 统允许调节转子叶片的桨距角以将转子的速度保持在某个值或给定 的范围内。然而，特别是在高风速下，转子的负载将会超过风力涡轮 机的结构强度设定的极限。

有两种基本的方法用于改变转子叶片的桨距角从而控制风力涡 轮机的功率：“桨距”控制法和“失速”控制法。在“桨距”控制法 中转子叶片的桨距角变化形成较小的攻角以减少能量捕获，形成较大 的攻角以增加能量捕获。该方法可以灵敏和稳定地控制空气动力能量 捕获和转子速度。

停止风力涡轮机是最关键的操作之一，因为它涉及风力涡轮机部 件的高负载。

通常来说，在桨距控制的风力涡轮机中，任何停机操作都包括向 顺桨位置倾斜叶片的步骤，众所周知的几种不同的停机方法如下。

EP1701034A2披露了当叶片的角度处于工作位置且塔架面对风 向时停止风力设备转子的方法，其中转子叶片的叶片角度从工作位置 调节到顺桨位置，因此在第一步骤，以第一叶片角速度改变叶片角度 从而转子制动；在第二步骤，叶片角速度降低从而在工作位置转子用 作缓和塔架抵抗风的晃动。

US2007/0116572A1披露了用于风力涡轮机制动的方法，包括根 据风力涡轮机部件的设计参数有选择地相对于风向控制至少一个转 子叶片的桨距角，以便于减小由于制动而引入风力涡轮机部件的力。

不同的特定制动装置可用于实现停止风力涡轮机，制动装置可以 分为两个类别：机械制动器和空气动力制动器，如空气制动器、前缘 襟翼或摆动叶尖。

在具有三级齿轮箱的风力涡轮机中，机械制动器(通常是盘式制 动器)通常放置在高速轴上，因为其上的扭矩相对较低。扭矩越低， 盘式制动器越小。在没有齿轮箱或只带有两级齿轮箱的风力涡轮机 中，扭矩较高从而盘式制动器需要较大。

现代风力涡轮机需要优选的停机方法，而本发明用于满足这种需 求。

发明内容

本发明的目的是提供用于停止桨距控制的风力涡轮机的方法，该 方法能减小机械制动器的尺寸。

实现本发明的这个和其他目的通过提供用于停止桨距控制的风 力涡轮机的方法，该风力涡轮机包括具有至少一个叶片的转子、高速 轴上的机械制动器、用于调节叶片桨距角的桨距系统，该方法包括：

-第一阶段，桨距系统用于使转子减速。

-第二阶段，桨距系统和机械制动器均用于使转子停止。

在几个实施例中，当高速轴旋转速度低于预定值So时，或者达 到相对于第一阶段开始的时间延迟To时，或达到预定的高速轴扭矩 水平TLo时，第二阶段开始。在所有情况下，使用制动扭矩有限的 机械制动器可以实现该停机方法。

通过以下合附附图的详细说明可以理解本发明的其他特征和优 点。

附图说明

图1是本发明方法的框图。

具体实施方式

现代桨距控制的风力涡轮机采用的操作策略是尽可能多地避免 会减少能量产生的停机。

在任何情况下，许多管辖区的管理规章要求风力涡轮机装备至少 两个能控制转子速度的制动系统，从而现代风力涡轮机一方面具有桨 距控制装置的空气动力制动功能，另一方面具有特殊制动装置，例如 位于高速轴上的机械盘式制动器。

两个制动系统可以完全不同的方式应用于风力涡轮机的停机操 作中。

按照本发明的优选实施例，特别应用于紧急停止的停机方法分两 阶段执行：

-在第一阶段，当停机操作开始时，叶片开始转向顺桨位置。因 而，仅空气动力制动器应用于该阶段。

-在第二阶段，叶片保持顺桨位置，并且当高速轴达到预定的旋 转速度So时，机械制动器开始工作。因而空气动力和机械制动器都 应用在该阶段。