[发明专利]浮动式风力涡轮机安全系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机安全系统，并且具体地涉及一种浮动式风力涡轮机安全系统。

背景技术

有效地利用风能以产生电能的风力涡轮机作为针对用于产生电能的传统方法而言的替代能源而正变得越来越流行。为了产生适当量的电能，风力涡轮机通常共同定位在被称为风力发电厂的大型群组中。风力发电厂在大小方面可以从数十个风力涡轮机到最多数百个风力涡轮机，或甚至在未来达到数千个。

传统上，风力发电厂已定位在陆地上的区域中，所述区域具有适于连续产生电能的可用风能。然而，随着更多风场建立，陆地上的提供适当风流(例如不受到山地、树林、建筑物等影响的风流)以允许连续级别的电能产出的适当场所逐渐变少。

因此，目前存在将风场离岸地定位的趋势，例如定位在大洋中、海中、湖中等。这样做具有多个优点，因为风流由于其远离人口稠密区域和障碍物而通常不受干扰。

当前，风力涡轮机具有非常大型且沉重的结构，所述结构需要稳定的基础。这通常对于定位在陆地上的风力涡轮机而言不成问题，但是对于离岸地定位的风力涡轮机提出挑战。

在浅水中，每个风力涡轮机可以安装在海床上或在海床中具有基础，尽管在物流方面而言，将涡轮机安装到海床仅在相对较浅的水中(例如最多30米的水深)成为可能。然而，最多30米的水深通常是靠近岸边和靠近大型城市地定位的离岸位置，海床趋向于非常急剧地下落到大于100米的深度(例如美国东海岸)。

因此，期望能够将风力涡轮机进一步离岸地浮动到无法将风力涡轮机安装在海床上的位置或浮动到不可能在海床中提供基础的较靠近岸边的位置。

因此，存在将风力涡轮机安装在浮动式平台上的趋势。

浮动式风力涡轮机将会受到作用在其上的各种力(例如风、风力涡轮机启动时的附加力、波浪以及水的运动等)的影响。至关重要的是，保持浮动式风力涡轮机基本上竖直并且处于安全容限内。浮动式平台通常具有用于监控平台运动的机构以确保平台运动处于安全容限内。

然而，发明人已确认需要将安全控制系统结合到涡轮机自身中以独立地运作或与平台安全系统结合地运作。

发明内容

本发明旨在至少部分地解决此前描述的某些或所有的需求和缺点。

根据本发明的第一方面，提供一种用于操作浮动式风力涡轮机中的安全系统的方法，其中浮动式风力涡轮机包括一个或多个传感器，并且所述方法包括以下步骤：接收来自传感器的前后倾斜信号，其中前后倾斜信号指示出浮动式风力涡轮机在前后方向上的倾斜；接收来自传感器的左右两侧倾斜信号，其中左右两侧倾斜信号指示出浮动式风力涡轮机在左右两侧方向上的倾斜；以及基于前后倾斜信号和左右两侧倾斜信号中的任一或两者更改浮动式风力涡轮机的操作参数。

本发明因此有利地允许安全系统在浮动式风力涡轮机中实施，其中风力涡轮机的操作参数基于风力涡轮机的倾斜而更改。一个或多个传感器可以是任意一个或多个传感器，例如翻滚传感器和/或俯仰传感器，所述一个或多个传感器能够测量风力涡轮机的倾斜并且可以是用于该目的的单独的装置或与其他装置结合、或作为其他装置的一部分，所述其他装置诸如激光检测和测距(LiDAR)装置。

所述方法可以在硬件、软件或其任意组合中实施。所述方法可以通过浮动式风力涡轮机中的一个或多个控制器来实施。

针对风力涡轮机而言，前后方向可以被认为是从机舱的前部(轮毂和叶片被安装在所述前部上)到机舱的后部的直线的向前/向后方向。因此，随着机舱偏航，前后方向跟随机舱，以使得其总是被认为是相对于机舱的前部的向前/向后方向。

左右两侧方向可以被认为是垂直于前后方向的方向，并且再次地，随着机舱偏航，左右两侧方向跟随机舱。

所述方法还可以包括以下步骤：将前后倾斜信号和/或左右两侧倾斜信号与预先定义的阈值相比较；以及在前后倾斜信号和/或左右两侧倾斜信号大于预先定义的阈值的情况下更改浮动式风力涡轮机的操作参数。

因此，风力涡轮机在前后方向和/或左右两侧方向上的倾斜可以与预先定义的阈值相比较以确定是否更改风力涡轮机的操作参数。预先定义的阈值可以是用于浮动式风力涡轮机的规定安全限值。阈值可以是从竖直到水平平面的角度。

所述方法还可以包括以下步骤：基于前后倾斜信号和左右两侧倾斜信号而确定用于浮动式风力涡轮机的总体倾斜信号；将用于浮动式风力涡轮机的总体倾斜信号与预先定义的阈值相比较；以及在总体倾斜信号大于预先定义的阈值的情况下更改浮动式风力涡轮机的操作参数。