[发明专利]用于确定风力涡轮机叶片上结冰的可能性的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力涡轮机的转子叶片上出现的积冰，更具体地涉及用于检测结冰的方法和系统。

背景技术

风力涡轮机通常安装在气候条件允许形成积冰(以下称为结冰)的地区。风力涡轮机的叶片上的结冰通常导致几个问题，包括：转子转速的降低、功率输出的降低、以及在几个部件上的更高的应力。

当前检测结冰的系统通常需要附加硬件，例如传感器、压电换能器或类似物。而且，风力涡轮机的操作者通常必须购买并安装这种附加硬件。风力涡轮机的操作者可能会期望一种利用了来自现有硬件的数据的结冰检测系统，所述现有硬件例如但不限于是风速计。

当前用于对结冰进行寻址的系统和方法存在几个问题。对附加硬件的需求增加了风力涡轮机的安装和运营成本。另外，对于年平均温度在冰点以上的地理区域，与检测结冰相关联的附加成本会阻碍风力涡轮机的运营。

由于前述的原因，所以需要一种改进的用于检测结冰的方法和系统，其利用了现有的风力涡轮机硬件。这种方法不应需要附加硬件。另外，这种方法应当结合现有的监控数据来检测结冰。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供一种确定在风力涡轮机的至少一个叶片上结冰的可能性的方法，该方法包括：提供控制系统以用于监控风力涡轮机的运行，其中该风力涡轮机包括至少一个叶片；测量在该风力涡轮机处的风速；接收多个运行数据，其中所述多个运行数据包括与该风力涡轮机的运行相关的数据；利用所述多个运行数据来确定风速估计值；以及将测得的风速与该风速估计值进行比较，其中该比较确定在所述至少一个叶片上发生结冰的可能性。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施例运行的环境的示意图。

图2是示出根据本发明一个实施例的检测结冰的方法的实例的流程图。

图3是示出根据本发明一个实施例的对结冰的检测进行响应的方法的实例的流程图。

图4是根据本发明一个实施例的用于检测结冰的示例性系统的框图。

具体实施方式

本发明具有确定在至少一个风力涡轮机叶片上发生结冰的可能性的技术效果。本发明的一个实施例采用了软件应用和过程的形式，其利用风速来检测在至少一个风力涡轮机叶片上的结冰。本发明可被应用于多种形式的风力涡轮机(以下称为涡轮机)，包括那些位于可能通常不具有有助于结冰的大气条件的地区的风力涡轮机。

图1是示出本发明的一个实施例运行的环境的示意图。在此，涡轮机100包括塔架110，在塔架110上安装了机舱120。在机舱120的一个横向端部处安装了支承多个叶片140的毂130。如所示，齿轮箱150和发电机160被布置在机舱120内。齿轮箱150和发电机160通过传动系统170与毂130相连。另外，至少一个仪器180可以与机舱120相集成。该至少一个仪器180可以采用实时测量风速的设备的形式。例如但不限于，仪器180可以包括风速计或类似物。如图1所示，仪器180的一部分可以位于机舱120的外部。控制系统190和风速估计器195还可以被布置在机舱120中。

风速估计器195可以被认为是利用多个运行数据来实时计算风速估计值的软件。风速估计器195的一个实施例接收采用下述形式的多个运行数据：至少一个风力涡轮机叶片的俯仰角、发电机的每分钟转数、以及环境空气的密度。风速估计器195可以与可提供前述数据的风力涡轮机的各种传感器和设备进行通信。风速估计器195可以具有包括软件的固件，其可由处理器来执行。风速估计器195可以将风速的估计值传送到控制系统190。

与控制系统190进行通信的是仪器180和风速估计器195。控制系统190还可以接收环境温度数据，其可被用来确定环境条件是否会允许结冰。例如但不限于，控制系统190可以接收环境温度为75华氏度的数据。此时，环境可能不允许结冰，因此可以使对在至少一个风力涡轮机叶片上结冰的关注减到最低程度。

本发明实施例的一个优点在于，仪器180和控制系统190通常是涡轮机100的常规部件。因此，不需要用户购买、安装以及维护新的仪器180。本发明实施例的控制系统190可以与一个更大的控制系统相集成，所述更大的控制系统例如但不限于是风力涡轮机控制系统、工厂控制系统、远程监控系统、或者它们的组合。