【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种控制经受海浪的海上风力涡轮机以阻尼至少一个机械振动的方法和装置。此外，本专利技术涉及包括该装置并且被构造成执行该方法的海上风力涡轮机。
技术介绍
1、海上风力涡轮机经受海浪和风，海浪和风可能激发风力涡轮机的一个或多个部件的一个或多个机械振荡。特别地，较大的海上涡轮机支撑结构(例如单桩和塔架)在相当大的比例上(在很大程度上)可以由空转(空载，idling)(波浪所产生的)疲劳载荷驱动。对于空转疲劳载荷，系统(土壤、结构、空气动力学)的阻尼是极其重要的。风力涡轮机和/或支撑结构(例如平台或固定基座)所经受的疲劳载荷也可取决于例如支撑结构的高度和/或塔架的高度。
2、文献us2018/0347542al公开了一种用于在风力涡轮机的空转或停机状态期间经由偏离来风方向的偏航偏移来减小载荷的系统和方法。由此，监测风力涡轮机的转子叶片的故障，并且如果检测到故障，则确定风力涡轮机的操作状态。如果在预定的操作状态中，则机舱被主动偏航远离来风方向，直到故障被校正或清除和/或操作状态改变。
3、然而，已经观察到，常规方法和系统不是在所有情况下都实现对操作期间、特别是空转期间的机械振荡的充分阻尼。
4、因此，可能需要一种控制经受海浪的海上风力涡轮机以用于阻尼至少一个机械振动的方法和相应的装置，其中，可以减小作用于风力涡轮机部件和/或支撑结构上的载荷，并且其中，特别地，可以有效地阻尼机械振动。
技术实现思路
1、这种需要可以通过根据独立权利要求的主题来满
2、根据本专利技术的实施例，提供了一种控制经受海浪的海上风力发电机以用于阻尼至少一个机械振动的方法，所述方法包括：将所述机舱偏航到基于关于海浪方向的信息导出的有利取向，以便改善对振动的阻尼。
3、该方法可以例如由风力涡轮机控制器或风力涡轮机控制器的单元或模块执行。海上风力涡轮机包括安装在风力涡轮机塔架顶部的机舱，风力涡轮机塔架安装在风力涡轮机支撑结构处。风力涡轮机支撑结构可以例如是浮动在海面上的浮动平台，或者可以包括固定在海底/海床的固定基座。
4、该方法可适于阻尼例如由包括转子叶片的机舱、风力涡轮机塔架和支撑结构组成的系统的至少一个机械振动。整个风力涡轮机系统可以由至少一个海浪激励成机械振动。该方法可用于阻尼风力涡轮机的一个或多个部件或一组或多组部件的一个或多个机械振动的一个或多个模式。
5、为了使机舱偏航，即，设定机舱的取向并由此设定连接多个转子叶片所在的转子的取向，机舱基本上围绕竖直取向的偏航轴线旋转或转动，该偏航轴线基本上与风力涡轮机塔架的纵向方向一致。
6、机舱的有利取向可以被认为是机舱的如下取向(或偏航角)：在所述取向(或偏航角)下，振动被有效阻尼，特别是对于当前操作条件(特别地包括海浪方向)被阻尼到最大程度。
7、海浪方向可对应于风力涡轮机所经受的或支撑风力涡轮机的支撑结构所经受的最大或主波浪的方向。海浪方向可以被限定为海浪的波前(波阵面)的传播方向。根据本专利技术的实施例，海浪方向不必确定为实际值，而是可以先前已经确定为例如长期(平均或均值)预期或观察的海浪方向，这可以取决于风力涡轮机或支撑结构所处的位置和/或可以取决于年度季节。在其它实施例中，例如使用测量结果可确定海浪方向，作为风力涡轮机所经受的实际占主导的海浪方向。
8、根据本专利技术的实施例，有利取向可以是预定有利取向，然而，该预定有利取向可以取决于风力涡轮机的位置和/或例如年度季节和/或甚至取决于当地天气条件或天气预报。
9、因此，关于海浪方向的信息可源自安装在风力涡轮机处的一个或多个传感器的一个或多个测量值。在其它实施例中，关于海浪方向的信息可从电子存储器或例如查找表获得，在电子存储器或例如查找表中存储预期或长期海浪方向，或者直接存储机舱的预定有利取向，然而，该预定有利取向可先前关于长期或预期海浪方向被确定。
10、根据本专利技术的一个实施例，有利取向可对应于机舱的如下取向，在该取向中，转子轴线和海浪方向包括大致在60°和120°之间、特别地是大致90°的角度。
11、考虑到海浪方向，机舱的有利取向可以从至少包括机舱、风力涡轮机塔架和/或风力涡轮机支撑结构的机械系统的模拟来确定。当考虑海浪方向以获得有利取向时，与传统的现有技术相比，可以改善振动的阻尼。
12、根据本专利技术的实施例，进一步基于关于主(特别是疲劳)加载方向的信息来导出有利取向。
13、主加载方向可以是预先已知或预先确定的主加载方向，其可以是根据长期测量或估计和/或模拟先前已经确定的，特别是基于环境条件(风和/或波浪)确定的。在其它实施例中，主加载方向可对应于实际主加载方向，其可例如使用安装在风力涡轮机系统的不同位置处的一个或多个传感器使用一个或多个测量结果来确定。
14、根据本专利技术的实施例，主加载方向可表示“长期主疲劳加载方向”，其表示预期或观察到最高疲劳载荷所在的部分或方向。
15、根据本专利技术的实施例，主加载方向可意味着“瞬时/短期主(疲劳)加载方向”；这将是例如在涡轮机上测量的在较短的时间范围内的最大加载的载荷方向。
16、根据本专利技术的实施例，主加载方向可基本上等同于海浪方向，或者可仅从海浪方向偏离不多，或者可从海浪方向偏离小于30°或20°或10°的角度。根据其它实施例，主加载方向可以是可从海浪方向和风向导出的。根据本专利技术的其它实施例，海浪方向可从主加载方向确定，其可为可访问的或可从传感器的一个或多个测量结果导出，传感器例如为加速度计、应变传感器等。
17、当还包括关于主加载方向的信息以用于导出有利取向时，关于实现改善的振动阻尼，仍可以改善有利取向。
18、根据本专利技术的实施例，该方法还包括：使用相对于海浪方向和/或主加载方向的预定角度范围来限定有利取向。
19、根据该实施例，当机舱被取向到预定角度范围内(例如，相对于海浪方向)时，实现了机舱的有利取向。由此，可以改善灵活性。此外，可以简化该方法。根据具体应用，特别是考虑风力涡轮机设计、风力涡轮机机械布局和/或海浪的幅度或振幅，可以调整预定角度范围。
20、根据本专利技术的实施例，有利取向可以不取决于风向，而可以仅取决于主海浪方向和/或主加载方向。
21、根据本专利技术的实施例，当转子的旋转轴线与海浪方向和/或主加载方向之间的角度在预定角度范围内时，机舱被设定成有利取向。
22、因此，可以简化该方法。在转子处，安装多个转子叶片。转子被容纳在机舱中并且旋转，以便驱动用于产生电能的发电机。然而，特别地，当转子静止不动或仅非常缓慢地旋转时，该方法可被应用在空转状态中。
23、有利取向不必相对于转子轴线限定，而是也可以相对于例如转子叶片旋转所在的转子平面限定。转子平面基本上垂直于转子轴线。根据相对于哪个方向(即，转子轴线或由转子平面限定的方向)来限定，可以调整预定角度范围。...
【技术保护点】
1.一种控制经受海浪(25)的海上风力涡轮机(20)以用于阻尼至少一个机械振动的方法，所述方法包括：
2.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述有利取向(α)还基于关于所述主加载方向(28)的信息来导出。
3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述主加载方向(28)是长期主加载方向或实际主加载方向。
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，当所述转子的旋转轴线(22)与所述海浪方向(26)和/或所述主加载方向(28)之间的角度(α)在所述预定角度范围(Δα)内时，所述机舱(21)被设定成所述有利取向。
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述预定角度范围(Δα)跨越60°和120°之间，特别是80°和100°之间，或者是前述范围的负值。
6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述海浪方向(26)基于预定的长期的、特别是取决于季节和/或位置的海浪方向和/或长期主加载方向而定。
7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述主加载方向(28)基于预定的长期的、特别是取决于季节和
8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述海浪方向(26)和/或所述主加载方向(28)基于实际的海浪方向和/或实际的主加载方向而定。
9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，还包括：使用至少一个传感器(29)获得实际的海浪方向(26)和/或实际的主加载方向(28)，所述至少一个传感器包括以下中的至少一者：
10.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述海浪方向(26)包括主加载方向(28)和/或所述风向(27)，或基于主加载方向(28)和/或所述风向(27)来导出。
11.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，在所述风力涡轮机(20)空转时执行所述方法，所述空转包括以下中的至少一者：
12.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述振动包括以下中的至少一者的振动：
13.一种用于控制经受海浪的海上风力涡轮机以用于阻尼至少一个机械振动的装置(19)，所述装置包括：
14.一种海上风力涡轮机(20)，包括：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种控制经受海浪(25)的海上风力涡轮机(20)以用于阻尼至少一个机械振动的方法，所述方法包括：
2.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述有利取向(α)还基于关于所述主加载方向(28)的信息来导出。
3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述主加载方向(28)是长期主加载方向或实际主加载方向。
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，当所述转子的旋转轴线(22)与所述海浪方向(26)和/或所述主加载方向(28)之间的角度(α)在所述预定角度范围(δα)内时，所述机舱(21)被设定成所述有利取向。
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述预定角度范围(δα)跨越60°和120°之间，特别是80°和100°之间，或者是前述范围的负值。
6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述海浪方向(26)基于预定的长期的、特别是取决于季节和/或位置的海浪方向和/或长期主加载方向而定。
7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述主加载方向(28)基于预定的...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·B·埃内沃尔德森，M·菲德尔，A·G·冈萨雷斯，S·T·纳瓦尔卡尔，S·M·彼得森，JB·范德斯坦，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：
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