[发明专利]非发电运行时减小风力涡轮机载荷的方法

说明书

本发明涉及一种非发电运行时减小水平轴风力涡轮机载荷的方法，当风力涡轮机在并网系统、偏航系统和风向检测系统处于故障或暂时离线状态期间，调节处于虚拟竖直集合状态的风轮叶片在垂直于0至360度水平入流风平面上的投影面积变化幅度并满足变化幅度小于90%，从而降低叶片在不同入流风向下由于迎风面积大幅改变而带来的推力大幅波动，并防止在某一风向下出现极端载荷的情况，进而降低风力涡轮机的极限载荷和疲劳载荷。

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机非发电运行状态的处理方法，特别涉及一种非发电运行时减小风力涡轮机载荷的方法。

背景技术

风力涡轮机在并网发电正常、偏航系统及风向检测系统正常状态下，风轮叶片的桨距角保持同一顺桨位置并通过偏航动作保持风轮面一直对风，此时可减少因风向变化引起的风力涡轮机的载荷波动。

风力涡轮机无法实现偏航或正确偏航主要有三种情况：一、并网系统故障或暂时离线，该情况下风力涡轮机无电力输入，偏航系统在没有电力输入的情况下无法实现偏航动作；二、偏航系统故障或暂时离线，该情况下风力涡轮机虽然存在电力输入，却无法偏航；三、风向检测系统故障或暂时离线，正常工作时风力涡轮机需要偏航到风轮旋转平面与入流风向垂直(即对风)状态，若风向检测系统故障，则无法获得正确的风向数据，或风向检测系统离线，不能获取风向数据，即使偏航系统无故障，风力涡轮机也无法通过偏航系统实现风轮面的正确对风。

一旦电网系统、偏航系统或风向检测系统出现故障或暂时离线，致使风力涡轮机不能实现一直对风功能，则入流风向角度的变化会造成风力涡轮机风轮平面的载荷波动增大，从而增加关键部件遭受结构破坏的风险。现有技术中还未有针对此情况的处理方法。

发明内容

本发明是针对风力涡轮机在并网系统、偏航系统和风向检测系统处于故障或暂时离线状态期间存在隐患的问题，提出了一种非发电运行时减小风力涡轮机载荷的方法，在并网系统、偏航系统或风向检测系统出现故障或暂时离线期间，通过调节不同叶片不同桨距角，降低风力涡轮机在不同入流风向下风轮平面的载荷波动，进而降低风力涡轮机的设计要求和相关成本。

本发明的技术方案为：一种非发电运行时减小水平轴风力涡轮机载荷的方法，风力涡轮机包括可偏航的机舱，风力涡轮机的转子及轮毂安装于所述机舱，所述轮毂安装有至少两个可进行独立变桨的风轮叶片，方法具体包括：风力涡轮机处于非发电运行状态期间，调节处于虚拟竖直集合状态的风轮叶片在垂直于0至360度水平入流风向平面上的投影面积变化幅度并满足变化幅度小于90％，其中，处于虚拟竖直集合状态的风轮叶片是指每个叶片沿风轮主轴轴线虚拟的旋转至各自叶片的变桨轴线与包含主轴轴线的竖直平面重合；0至360度入流风向是指风以360度风向变化范围水平吹向风力涡轮机；投影面积是指处于虚拟竖直集合状态的所有叶片在垂直于入流风向平面上的投影面积总和；变化幅度是指投影面积最大值与投影面积最小值之差占投影面积最大值的百分比。

所述调节处于虚拟竖直集合状态的风轮叶片在垂直于0至360度水平入流风向平面上的投影面积变化幅度并满足变化幅度小于90％的具体方法为：设定一个小于等于0.9的阀值，调节任意循序排列的两个风轮叶片的桨距角，使两风轮叶片方向向量的内积绝对值不大于设定阀值。

所述非发电运行时减小水平轴风力涡轮机载荷的方法，所述阀值设定为大于等于0.5小于0.9。

所述非发电运行时减小水平轴风力涡轮机载荷的方法，调节所有任意组合循序排列的两个风轮叶片的桨距角，使每组风轮叶片组合的方向向量的内积绝对值都不大于设定阀值。

所述非发电运行时减小水平轴风力涡轮机载荷的方法，设定固定阀值0.5，调节所有任意组合循序排列的两个风轮叶片的桨距角，使每组风轮叶片组合的方向向量的内积绝对值都等于设定阀值。

所述非发电运行时减小水平轴风力涡轮机载荷的方法，依次或同时使每组风轮叶片组合的方向向量的内积绝对值都等于设定阀值。