[发明专利]减少叶片污结的操作风力涡轮机的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本文对下列相关的共同转让的共同待决的申请做出交叉引用：名称为“用于风力涡轮机的主动流动控制系统”代理号235623；名称为“用于装配风力涡轮机的转子叶片所用的空气分配系统的系统和方法”代理号235625；名称为“用于操作具有主动流动控制的风力涡轮机的系统和方法”代理号235850；名称为“用于清洁风力涡轮机的主动流动控制系统的设备和方法”代理号235851；名称为“用于操作主动流动控制系统的系统和方法”代理号235852；名称为“用于操作具有主动流动控制的风力涡轮机的系统和方法”代理号235854。每个交叉引用的申请由Jacob Johannes Nies和Wouter Haans发明且与本申请在同一天提交。每个交叉引用的申请以其全文引用的方式结合到本文中。

技术领域

本公开内容涉及以减少的污结(fouling)操作风力涡轮机的方法，特别地涉及具有主动流动控制(active flow control，AFC)系统的风力涡轮机以及包括这种AFC系统的风力涡轮机。

背景技术

尽管水平轴线风力涡轮机目前已良好确立，仍需要进行很多工程设计努力来进一步改进其总效率、坚固性和发电能力。

这种研究已导致旨在改进风力涡轮机效率的最近的AFC技术。AFC技术通过主动地更改转子叶片附近的风流动来试图避免转子叶片上的流动分离。穿过在转子叶片表面中形成的孔口喷射气体来实现这点。

引进这种AFC系统带来以下事实：用于吹送气体的孔口最终收集污垢或杂质。这种现象是被称作叶片污结的一个方面。叶片污结可显著地降低性能，特别是风力涡轮机的提取功率。

发明内容

在一方面，提供一种操作风力涡轮机的方法。该风力涡轮机具有至少一个转子叶片和主动流动控制(AFC)系统。至少一个转子叶片具有穿过其表面限定的至少一个孔口，且AFC系统被构造成通过将气体穿过至少一个孔口喷射来更改至少一个转子叶片的空气动力特性。该方法包括以第一模式操作风力涡轮机，确定指示AFC系统污结的风力涡轮机周围的环境条件，且基于该环境条件以不同于第一模式的第二模式操作该风力涡轮机。第二模式便于减轻AFC系统的污结。

在另一方面，提供一种操作风力涡轮机的方法。该风力涡轮机具有至少一个转子叶片和主动流动控制(AFC)系统。至少一个转子叶片包括穿过至少一个转子叶片表面限定的至少一个孔口，且AFC系统构造成更改至少一个转子叶片的空气动力特性。该方法包括确定指示降水(precipitation)的风力涡轮机周围的环境条件，且调整至少一个转子叶片的桨距角(pitch angle)和方位角中的至少一个从而使至少一个孔口湿润。

在又一方面，提供一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括至少一个转子叶片和至少部分地限定在至少一个转子叶片内的主动流动控制(AFC)系统。AFC系统被构造成更改至少一个转子叶片的空气动力特性。该风力涡轮机还包括传感器和风力涡轮机控制器，传感器被构造成测量风力涡轮机周围的环境条件。风力涡轮机控制器被构造成以第一模式操作风力涡轮机，且基于环境条件以不同于第一模式的第二模式操作该风力涡轮机。第二模式包括调整风力涡轮机的至少一个操作参数使得减轻AFC系统的污结。

通过从属权利要求、说明书和附图，本发明的另外的方面、优点和特点将会变得明显。

附图说明

在说明书的其余部分中并参考附图，向本领域技术人员更具体描述了全面并可实施的公开内容。

图1是示范性风力涡轮机的示意侧视图。

图2是可用于图1所示的风力涡轮机的示范性转子叶片的弦向截面图。

图3是用于操作图1所示的风力涡轮机的示范性方法的流程图。

图4是用于操作图1所示的风力涡轮机的第一替代方法的流程图。

图5是用于操作图1所示的风力涡轮机的第二替代方法的流程图。

图6是用于操作图1所示的风力涡轮机的第三替代方法的流程图。

图7是用于操作图1所示的风力涡轮机的第四替代方法的流程图。

图8是在结合旋转的转子执行图7所示方法期间图2所示的转子叶片的示意图。

图9是在结合旋转的转子执行图7所示方法期间图2所示的转子叶片的示意图。

图10是在结合不旋转的转子执行图7所示方法期间图2所示的转子叶片的示意图。

图11是在结合不旋转的转子执行图7所示方法期间图2所示的转子叶片的示意图。

部件列表：

10 风力涡轮机

12 传感器