用于识别在风能设施上积冰的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于识别在风能设施(100)的转子的转子叶片上积冰的方法，其中所述转子能以可变的转速运行，所述方法包括以下步骤：检测作用到所述转子上的风的风速(V)；检测与所述风速(V)相关的运行变量；将所检测到的所述运行变量或所检测到的风速和所述风能设施(100)的与风速相关的特征性运行变量曲线的参考变量进行比较，其中所述特征性运行变量曲线表示根据所述风速(V)的假定为最佳的运行变量；如果所检测到的所述运行变量或所检测到的所述风速(V)与所述参考变量至少偏离预定的最小偏差，则识别出在所述转子叶片上的积冰，其中根据所述风速来预设所述最小偏差。中根据所述风速来预设所述最小偏差。中根据所述风速来预设所述最小偏差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于识别在风能设施上积冰的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于识别在风能设施的转子的转子叶片上积冰的方法。本专利技术还涉及一种使用相应的方法的风能设施。

技术介绍

[0002]风能设施是已知的，所述风能设施从风中产生电功率。为此，所述风能设施使用具有至少一个转子叶片的转子，通常使用具有多个转子叶片的转子，所述转子叶片具有空气动力学翼型并且通过风被驱动。根据设立地点能够引起可能在转子叶片上积冰的气候条件。这种积冰能够改变、通常恶化转子叶片的空气动力学特性。根据设立地点，这种积冰也能够引起冰脱落的风险。
[0003]因此，风能设施也在由于环境条件引起在转子叶片上结冰的区域和场所中运行。通常，这种设施构造有叶片加热装置，使得叶片能够被加热，以便能够抑制在转子叶片上的不期望的结冰。为了能够触发叶片的加热，需要尽可能可靠地识别在转子叶片上的冰。
[0004]用于识别积冰的一种可行的方法是所谓的功率曲线方法。在功率曲线方法中利用以下情况：在转子叶片上的结冰严重影响转子叶片翼型的空气动力学特性。通常，结冰引起升力系数的恶化并且引起阻力系数的提高，这两者都引起在转子叶片翼型上的升阻比的恶化。所有所提及的效应总体上引起转子叶片的空气动力学功率系数的降低，并且整体上引起设施的功率输出的降低。由此能够识别出积冰。
[0005]如果发生从气象学角度来看使结冰成为可能的气候条件，则能够将所测量到的功率用作为在转子叶片上结冰的指示符。所述指示符能够构成为，使得将当前检测到的功率曲线与在环境条件下检测到的参考功率曲线进行比较，其中能够安全地排除结冰。如果当前检测到的功率曲线在允许结冰的环境条件下与参考功率曲线偏离限定的阈值，则假定在转子叶片上结冰并且启动措施，例如停止设施并且启动加热操作，以便能够对积聚在转子叶片上的冰进行解冻。
[0006]这种方法例如在专利US 7857586中描述。
[0007]但是，停止设施和启动加热操作都代表对设施的运行相当大的干预，并且会引起相当大的功率损失。应尽可能避免错误识别积冰，在这种情况下假定积冰并且启动所提及的措施，尽管实际上没有发生结冰。但是另一方面当实际上存在积冰时，应启动所提及的措施。因此，在任何情况下自识别到积冰起响应阈值的提高都不是完全期望的，因为这样就不会识别到一些积冰。
[0008]此外要注意的是，积冰的标准可能会变化，例如与具体的风能设施或具体的设立地点相关地变化。这附加地能够引起：所提及的方法可能引起错误估计。
[0009]德国专利商标局在关于本申请的优先权申请中检索到以下现有技术：US 7 857 586 B2、EP 3 421 784 A1、WO 2011/131 522 A2。

技术实现思路

[0010]因此，本专利技术所基于的目的是，解决上述问题中的至少一个。尤其应提出用于识别积冰的解决方案，所述解决方案是尽可能可靠的，尤其与至今的方法相比是更可靠的。至少应关于至今已知的方法提出一种替选的解决方案。
[0011]根据本专利技术，提出一种根据权利要求1所述的方法。据此，从风能设施的空气动力学转子出发，所述空气动力学转子具有至少一个转子叶片，尤其三个转子叶片。风能设施是以可变的转速运行转子的风能设施。风能设施因此是转速可变的风能设施类型。
[0012]为此提出，检测作用到转子上的风的风速。为此例如能够使用吊舱风速计，或者例如使用基于雷达的测量系统或基于激光器的测量系统，如所谓的LIDAR。
[0013]然后检测与风速相关的运行变量，所述运行变量即在风能设施运行时从风速中产生。当风还很弱并且没有产生额定功率时，这特别是能够是在部分负荷运行中由风能设施产生的功率。风速越大，则风能设施在部分负荷运行中产生的功率就越大，进而与风速相关的运行变量就越大。
[0014]在满负荷运行中，如果风速足够高，尤其是如果风速达到额定风速或者高于额定风速，则风能设施的所产生的功率基本上不再与风速相关，因为在该情况下，所产生的功率通常被调节到额定功率或另一预设的值上。这通过调节转子叶片进行。风越强，则风速就越高，转子叶片在风中就越强地转动。相应地，叶片角度与风速相关并且形成与风速相关的运行变量。
[0015]但是还考虑其它运行变量，例如扭矩或转速。
[0016]然后将该所检测到的运行变量和与风速相关的特征性运行变量曲线的参考变量进行比较。特征性运行变量曲线是根据风速的假定为最佳的运行变量。特别是在设计风能设施时，进行了广泛的初步研究，并且在此也能够例如通过模拟预定相应的运行变量根据风速的变化曲线，即所述运行变量例如是所产生的输出功率或转子叶片角度。因为符合目的地尽可能最佳地设计风能设施，所以如基于设计所期望的那样，将运行变量根据风速的该变化曲线假定为运行变量的最佳的变化曲线。在这种方法中，这是否实际上代表最佳的变化曲线——如果重要的话——具有较小的意义。但是实际上通常情况是：在风能设施运行期间，运行变量实际上在相应的风速下产生，所述运行变量也通过特征性运行变量曲线预测或确定。然而，这以下述情况为前提条件：风能设施也能够基本上无干扰和损害地运行。
[0017]现在提出，如果所检测到的运行变量与参考变量偏离至少预定的最小偏差，则识别出在转子叶片上的积冰。在理想情况下，因此，所检测到的运行变量不会偏离参考变量，即不会偏离用于预测风速的运行变量。但是，如果风能设施出现干扰或损坏，则可能会出现偏差。积冰在此是一种可能的干扰，并且关于转子叶片空气动力学翼型的变化方面，能够将积冰假定为该叶片翼型的，即转子叶片的空气动力学的最大的实际变化。因此，这种积冰会引起所检测到的运行变量与参考变量的偏差，进而能够从这种偏差中推断出：存在积冰。但是，为此必须达到预定的最小偏差。能够在模拟时预先识别出这种预定的最小偏差应有多大。但是，也考虑的是，在比较设施或在类似的测试设施中积攒经验。但是，通常，积冰的类型也是众所周知的，并且然后能够从中以计算的方式确定：将偏差至少要假定为多大。因此也能够检测预定的最小偏差。
[0018]替选地提出，代替将所检测到的运行变量与参考变量、即运行变量的参考值进行比较，将相应检测到的风速与下述风速值进行比较，所述风速值通过与风速相关的特征性运行变量曲线而与所检测到的运行变量相关联。通过与风速相关的特征性运行变量曲线与所检测到的运行变量相关联的该风速于是形成参考变量。代替运行变量，因此，将相关联的风速进行比较。在此，预定的最小偏差于是也用作为当然被相应地选择的基础。因此，在比较运行变量时，预定的最小偏差与在比较相关联的风速时不同。
[0019]然而，现在已经认识到，这种偏差，无论现在是在比较运行变量时还是在比较相关联的风速时，都能够由于积冰而与风速相关。因此提出，根据风速来预设最小偏差，即预定的最小偏差。首先因此认识到：确定唯一的最小偏差并以此为基础是不够的，而是在确定最小偏差时还必须区分风速。然后在确定最小偏差时执行这种区分，并且将结果预设为根据风速的最小偏差。
[0020]特别是，这能够进行为：以偏差曲线的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于识别在风能设施(100)的转子的转子叶片上积冰的方法，其中所述转子能以可变的转速运行，所述方法包括以下步骤：
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检测作用到所述转子上的风的风速(V)，
‑
检测与所述风速(V)相关的运行变量，
‑
将所检测到的所述运行变量或所检测到的风速(V)和所述风能设施(100)的与风速相关的特征性运行变量曲线的参考变量进行比较，其中所述特征性运行变量曲线表示根据所述风速(V)的假定为最佳的运行变量，
‑
如果所检测到的所述运行变量或所检测到的所述风速(V)与所述参考变量至少偏离预定的最小偏差，则识别出在所述转子叶片上的积冰，其中
‑
根据所述风速来预设所述最小偏差。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
‑
作为运行变量
‑
检测由所述风能设施(100)从所述风中产生的输出功率，和/或
‑
检测由所述风能设施(100)设定的转子转速，和/或
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检测设定用于限制所述输出功率(P
R
)的叶片角度，
‑
为了将所检测到的所述运行变量或所检测到的风速(V)与所述参考变量进行比较，
‑
将所检测到的所述输出功率(P
R
)与所述风能设施的特征性运行功率曲线的参考功率进行比较，或者将所检测到的所述风速和经由所述特征性运行功率曲线与所检测到的输出功率相关联的风速进行比较，其中所述特征性运行功率曲线表示根据所述风速假定为最大的输出功率(P
R
)，和/或
‑
将所检测到的转子转速与风能设施的特征性转速曲线的参考转速进行比较，或者将所检测到的所述风速(V)和经由所述特征性转速曲线与所检测到的转子转速相关联的风速进行比较，其中所述特征性转速曲线表示根据所述风速(V)假定为最大的转子转速，和/或
‑
将所检测到的叶片角度与风能设施的特征性叶片角度曲线的参考角度进行比较，或者将所检测到的风速和经由所述特征性叶片角度曲线与所检测到的叶片角度相关联的风速进行比较，其中所述特征性叶片角度曲线表示根据所述风速(V)假定为最佳的叶片角度，
‑
如果所检测到的输出功率(P
R
)与所述参考功率至少偏离预定的最小偏差功率，或者所检测到的风速(V)和与所检测到的输出功率相关联的风速(V)偏离预定的最小偏差速度，和/或
‑
如果所检测到的转子转速与所述参考转速至少偏离预定的最小偏差转速，或者所检测到的风速和与所检测到的转子转速相关联的风速偏离预定的最小偏差速度，和/或
‑
如果所检测到的所述叶片角度与所述参考角度至少偏离预定的最小偏差角度，或者所检测到的风速和与所检测到的叶片角度相关联的风速偏离预定的最小偏差速度，
‑
那么识别到在所述转子叶片上积冰，其中
‑
根据风速来预设所述最小偏差功率、所述最小偏差转速、所述最小偏差角度或所述最小偏差速度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
‑
对于低于额定风速(V
N
)的风速，检测由所述风能设施(100)从所述风中产生的输出功率或所述输出功率作为运行变量，
‑
对于高于额定风速(V
N
)的风速，检测设定用于限制所述输出功率的叶片角度作为运行变量，和可选地
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在用于风速的高于第一切换风速并且低于第二切换风速的过渡区域中，检测所产生的所述输出功率(P
R
)和/或所设定的所述叶片角度分别作为运行变量，
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所述第一切换风速小于所述额定风速(V
N
)，
‑
所述第二切换风速大于所述额定风速，和如果
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所检测到的输出功率(P
R
)与所述参考功率至少偏离预定的最小偏差功率，和/或
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所检测到的叶片角度与所述参考角度至少偏离预定的最小偏差角度，和/或
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所检测到的风速和与所检测到的输出功率或与所检测到的叶片角度相关联的风速偏离预定的最小偏差速度，
‑
那么识别出积冰。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
‑
根据暂时预设的减小的运行极限，尤其是减小的功率极限和/或减小的转速极限来预设所述特征性叶片角度曲线，和可选地
‑
根据暂时预设的减小的运行极限来预设预定的所述最小偏差角度。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，经由与风速相关的偏差曲线预设所述最小偏差(ΔP
m
)，其中
‑
所述偏差曲线表示根据所述风速的运行变量的变化曲线，和
‑
所述偏差曲线分别与所述运行变量曲线偏离最小偏差，使得在所述运行变量曲线和所述偏差曲线之间产生变化的间距，
‑
和/或
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所述偏差曲线优选不以恒定的风速值相对于运行变量曲线移位，和/或所述偏差曲线与所述运行变量曲线偏离不同大小的风速值。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
‑
在部分负荷运行中，预定的最小偏差功率或所述预定的最小偏差功率或最小偏差速度或所述最小偏差速度随着风速的增加而增加，尤其是自第一初始风速或自风速相关阈值起增加和/或连续地增加，和
‑
在满负荷运行中，预定的最小偏差角度或所述预定的最小偏差角度或...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：