【技术实现步骤摘要】
本公开涉及风力涡轮，并且更特别地，涉及偏航系统和用于控制偏航系统的方法。
技术介绍
1、现代风力涡轮通常用于将电力供应到电力网中。这种风力涡轮大体上包括塔架和布置在塔架上的转子。典型地包括毂和多个叶片的转子在风对叶片的影响下开始旋转。所述旋转产生一般通过转子轴直接(“直接驱动式”或“无齿轮式”)或通过使用齿轮箱传输到发电机的力矩。这样，发电机产生可供应到电力网的电力。
2、风力涡轮毂可能够旋转地联接到机舱的前部。风力涡轮毂可连接到转子轴，并且然后可使用布置在机舱内部的框架中的一个或多个转子轴轴承将转子轴可旋转地安装在机舱中。机舱是布置在风力涡轮塔架的顶部上的壳体，其可容纳并保护齿轮箱(如果存在的话)和发电机(如果没有放置在机舱外部的话)，并且取决于风力涡轮，可容纳并保护诸如功率转换器的另外的构件以及辅助系统。
3、风力涡轮通常包括偏航系统，该偏航系统用于使转子和机舱相对于塔架围绕塔架的纵向轴线旋转。
4、在功率产生操作期间，风向可改变。当风力涡轮转子相对于风向未对准时，偏航系统使机舱围绕塔架的纵向轴线旋转以达到与风的对准。可基于例如安装在机舱上的风向标来确定机舱和转子不再与主导风向对准。然而，基于测量负荷和/或振荡的其它方法也是已知的。大体上，如果主导风向偏离转子和机舱取向超过预限定阈值(例如，5°、7°或10°或更多)达至少预确定时间段，则偏航系统可被启用。预确定时间段可为1分钟、5分钟、10分钟或更长。可例如确定秒至分钟平均值，例如3秒、10秒、1分钟或5分钟平均值，以计算主导风速的方向。
5、除了功率产生之外，其它操作模式也可涉及机舱围绕塔架的纵向轴线的旋转。非限制性示例是线缆解扭操作。风力涡轮包括线缆(功率线缆和/或其它线缆)，所述线缆可在其端部处固定，例如从机舱中的构件到塔架中的某个点处的某个其它构件。作为在功率产生操作期间的先前提到的旋转的结果，线缆可变得扭曲。通常，存在扭曲极限，超过该极限线缆可损坏。在达到这样的极限之前，线缆需要解扭。为此，风力涡轮的解扭操作可包括使风力涡轮停止并使机舱偏航，直到达到某个预确定取向，在该取向中线缆基本上不扭曲。
6、偏航系统一般借助于偏航驱动器来执行机舱的这种旋转，该偏航驱动器包括多个马达，例如电动马达或液压马达，其具有合适的齿轮箱以用于驱动与附接到机舱或风力涡轮塔架的环形齿轮或齿圈啮合的齿轮(小齿轮)。因此，机舱可围绕塔架的纵向轴线在风向上或偏离风向而旋转。风力涡轮塔架和机舱之间的可旋转连接件称为偏航轴承。偏航轴承可呈滚子类型或滑动类型。
7、一般地，当转子根据期望的取向(例如在功率产生操作的情况下与风向对准)定位时，偏航系统借助于制动器(例如偏航马达的马达制动器和/或液压制动钳)来维持该取向。这些制动器可由风力涡轮控制系统启用和停用。
8、特别地，已知风力涡轮控制器在偏航操作期间当达到期望取向时以限定的序列启用和停用不同构件。因此，一旦达到期望的取向，就向马达提供停止命令，并且发送命令以启用偏航制动系统，例如液压制动器。此外，已知在一段时间之后向偏航马达的马达制动器发送命令以也阻止马达。
9、已经令人惊讶地发现，在一些情形下，特别是在大风和/或阵风的情况下，前面提到的操作可导致偏航系统的未对准以及过早磨损和开裂。
10、本公开寻求提供至少部分地减少前面提到的问题中的一个或多个的改进的操作风力涡轮的方法和风力涡轮。
技术实现思路
1、在本公开的一方面中，提供了一种用于在偏航操作期间操作风力涡轮的方法。该方法包括操作一个或多个偏航驱动器以相对于塔架旋转机舱。该方法还包括预测偏航操作的结束，并且响应于预测偏航操作的结束，在所预测的结束之前致动液压制动器。
2、根据该方面，偏航操作序列使得响应于预测偏航操作的结束而不是在所述结束时或之后执行液压制动器的致动。也就是说，响应于预测偏航操作的结束而改变液压制动器的操作状态。该致动是在预期所预测的结束时进行的，使得在达到偏航操作的结束的时间时施加合适的制动力矩。制动力矩减轻了当偏航操作停止时机舱的潜在滑移，该潜在滑移可造成机舱的不受控制的移动。利用这种操作，减轻了风力涡轮构件的损坏、失效或过早磨损的风险。
3、在本公开的另外的方面中，提供了用于在偏航操作期间操作风力涡轮的方法的另一示例。该方法包括操作一个或多个偏航驱动器以相对于塔架旋转机舱。该方法包括预测偏航操作的结束，并且在所预测的结束之前致动液压制动器，使得在偏航操作的所预测的结束时由液压制动器施加的制动力矩为其额定值的至少60％、特别地至少70％并且更特别地至少80％。
4、在本公开的另外的方面中，提供了一种用于风力涡轮的控制系统。该控制系统配置成执行根据前面提到的方面的任何示例的方法。该控制系统配置成指示一个或多个偏航驱动器在偏航操作期间相对于塔架旋转风力涡轮的机舱，并且预测偏航操作的结束。该控制系统进一步配置成响应于预测偏航操作的结束而在所预测的结束之前控制液压制动器的致动。
5、此外在本公开的另外的方面中，提供了一种风力涡轮。该风力涡轮包括塔架、可旋转地安装在塔架上的机舱、以及用于使机舱相对于塔架围绕塔架的纵向轴线旋转的偏航系统。此外，该风力涡轮包括根据本公开的先前示例的控制系统。
6、技术方案1.一种用于在偏航操作期间控制风力涡轮的方法，所述风力涡轮包括机舱、塔架和用于使所述机舱相对于所述塔架围绕所述塔架的纵向轴线旋转的偏航系统，所述偏航系统包括液压制动器和一个或多个偏航驱动器，所述方法包括：
7、操作所述偏航驱动器以相对于所述塔架旋转所述机舱；
8、预测所述偏航操作的结束；
9、响应于预测所述偏航操作的所述结束，在所预测的结束之前致动所述液压制动器。
10、技术方案2.根据技术方案1所述的方法，其中，预测所述偏航操作的结束包括预测用于完成所述偏航操作的时间和/或用于完成所述偏航操作的相对于所述塔架的机舱取向。
11、技术方案3.根据技术方案1或2所述的方法，其中，所述液压制动器具有额定制动力矩，并且其中由所述液压制动器在所预测的结束时施加的制动力矩是其额定制动力矩的至少60％、特别地至少70％并且更特别地至少80％。
12、技术方案4.根据任一项前述技术方案所述的方法，其中，所述液压制动器的压力在液压制动器压力上升时间内达到其额定压力的预确定百分比，特别地80％，并且其中，在所预测的结束之前致动所述液压制动器包括基于所述液压制动器压力上升时间致动所述液压制动器。
13、技术方案5.根据技术方案4所述的方法，其中，基于所述液压制动器压力上升时间致动所述液压制动器包括当直到所预测的结束的剩余时间基本上等于所述液压制动器压力上升时间时致动。
14、技术方案6.根据任一项前述技术方案所述的方法，其中，预测所述偏航操作的结束包括预测所述机舱将相对于所述塔架达到预确定取向的时间。
15、技术方案7本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于在偏航操作期间控制风力涡轮(10)的方法(100)，所述风力涡轮(10)包括机舱(16)、塔架(15)和用于使所述机舱(16)相对于所述塔架(15)围绕所述塔架(15)的纵向轴线旋转的偏航系统，所述偏航系统包括液压制动器(94)和一个或多个偏航驱动器(35)，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，预测所述偏航操作的结束包括预测用于完成所述偏航操作的时间和/或用于完成所述偏航操作的相对于所述塔架(15)的机舱取向。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述液压制动器(94)具有额定制动力矩，并且其中由所述液压制动器(94)在所预测的结束时施加的制动力矩是其额定制动力矩的至少60％、特别地至少70％并且更特别地至少80％。
4.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述液压制动器(94)的压力在液压制动器压力上升时间内达到其额定压力的预确定百分比，特别地80％，并且其中，在所预测的结束之前致动所述液压制动器(94)包括基于所述液压制动器压力上升时间致动所述液压制动器(94)。
5.根据权利要求4所述的方法
6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，预测所述偏航操作的结束包括预测所述机舱(16)将相对于所述塔架(15)达到预确定取向的时间。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，预测所述偏航操作的结束包括预测所述机舱的取向与主导风向(28)之间的误差等于或低于阈值时的时间和/或相对于所述塔架(15)的所述机舱取向。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，基于实际风向(28)、所述机舱(16)相对于所述塔架(15)的实际取向和所述机舱(16)的旋转速度预测当所述机舱(16)的取向与主导风向(28)之间的误差等于或低于阈值时的时间和/或相对于所述塔架(15)的所述机舱取向。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，所述偏航驱动器(35)包括偏航马达(33)，并且其中，所述偏航马达(33)包括马达制动器(91)，所述方法进一步包括当达到所预测的结束时停止所述偏航马达(33)。
10.根据权利要求9所述的方法，所述方法包括在停止所述偏航马达(33)之后启用所述马达制动器(91)。
...【技术特征摘要】
1.一种用于在偏航操作期间控制风力涡轮(10)的方法(100)，所述风力涡轮(10)包括机舱(16)、塔架(15)和用于使所述机舱(16)相对于所述塔架(15)围绕所述塔架(15)的纵向轴线旋转的偏航系统，所述偏航系统包括液压制动器(94)和一个或多个偏航驱动器(35)，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，预测所述偏航操作的结束包括预测用于完成所述偏航操作的时间和/或用于完成所述偏航操作的相对于所述塔架(15)的机舱取向。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述液压制动器(94)具有额定制动力矩，并且其中由所述液压制动器(94)在所预测的结束时施加的制动力矩是其额定制动力矩的至少60％、特别地至少70％并且更特别地至少80％。
4.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中，所述液压制动器(94)的压力在液压制动器压力上升时间内达到其额定压力的预确定百分比，特别地80％，并且其中，在所预测的结束之前致动所述液压制动器(94)包括基于所述液压制动器压力上升时间致动所述液压制动器(94)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，基于所述液压制动器压力上升时间致动所述液压制动...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·沃尔默，T·霍夫曼，D·纳瓦罗，K·缇加，L·汉都斯，
申请(专利权)人：通用电气可再生能源西班牙有限公司，
类型：发明
国别省市：
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