CN101029626A - 抑制风力涡轮机塔架位移的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于抑制风力涡轮机塔架(104)位移的方法，包括通过把第一杆(222)和水箱(352)中的一个连接到风力涡轮机塔架内的多个表面(226，228，230)上来对风力涡轮机塔架的振动频率进行控制。

Description

抑制风力涡轮机塔架位移的系统和方法
背景技术
本发明总体上涉及一种风力涡轮机，更具体地说，涉及抑制风力涡轮机塔架位移的系统和方法。
用于发电的风力涡轮机的风力涡轮机塔架中可能出现不期望的振动。这种不期望的振动是否出现取决于风力涡轮机塔架的设计和多种气象条件。
这种不期望的振动可能会对风力涡轮机塔架和风力涡轮机其他部件产生负荷，这可能会导致疲劳损坏和使用寿命减少，风力涡轮机塔架中损坏的慢慢增加最终将导致风力涡轮机的停止运行。这种不期望的振动还给风力涡轮机负荷结果的预测增加了不确定因素。
发明内容
在一个方面，提供了一种抑制风力涡轮机塔架位移的方法。该方法包括通过把第一杆和水箱中的一个连接到风力涡轮机塔架内的多个表面上来对风力涡轮机塔架的振动频率进行控制。
在另一个方面，提供了一种抑制风力涡轮机塔架位移的系统。该系统包括风力涡轮机塔架，该塔架包括多个表面，以及处理器，该处理器被构造为通过把第一杆和水箱中的一个连接到所述风力涡轮机塔架内的多个表面上来对所述风力涡轮机塔架的振动频率进行控制。
在另一个方面，提供了一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括风力涡轮机塔架，其包括多个表面，机舱，其被该风力涡轮机塔架所支承，风力转子，其包括至少一个叶片，并且与该机舱连接，以及处理器，其被构造为通过把第一杆和水箱中的一个连接到该风力涡轮机塔架内的该多个表面上来对该风力涡轮机塔架的振动频率进行控制。
附图说明
图1是风力涡轮机的实施例图。
图2是包括图1中风力涡轮机的机舱、塔架和轮毂的系统的实施例图。
图3是风力涡轮机的另一个实施例图。
图4是风力涡轮机的另一个实施例图。
图5是表示风作用在现有技术中不包括杆的风力涡轮机塔架上的效果图。
图6表示当塔架包括杆时，风作用在图1中的风力涡轮机塔架上的效果图。
图7是风力涡轮机的实施例图。
图8是风力涡轮机的另一个实施例图。
图9是用于抑制图1中塔架位移的系统的实施例。
图10是用于抑制图1中塔架位移的系统的另一个实施例。
图11是用于抑制图1中塔架位移的系统的另一个实施例。
图12是用于抑制图1中塔架位移的系统的另一个实施例。
图13是用于抑制图1中塔架位移的系统的另一个实施例。
具体实施方式
图1是风力涡轮机100的实施例示意图。风力涡轮机100包括机舱102，塔架104，转子106，该转子具有至少一个转子叶片108和轮毂110。示例性的塔架104包括格子形塔架和管形塔架。机舱102安装在塔架104的顶上，图1示出了塔架的一部分。转子叶片108与轮毂110连接。
图2是包括机舱102，塔架104和轮毂110的系统111的实施例示意图。机舱102内容纳着控制面板112，该控制面板包括处理器113。在此使用的术语处理器并不限于现有技术中作为处理器的那些集成电路，而是应当广义地理解为控制器、微控制器、微计算机、可编程逻辑控制器、特定用途的集成电路以及任何其它的可编程电路。
轮毂110包括可变叶片间距驱动器114。机舱102内也容纳着主转子轴116的一部分、齿轮箱118、发电机120和联轴器122。偏转驱动器124和偏转板126被容纳在机舱102内。气象学架杆128与机舱102相连。机舱102还容纳着主轴承130和主机架132。处理器113控制转子106和容纳在机舱102内的部件。在一个可选择的实施例中，处理器113位于塔架104内，另一处理器位于控制面板112内。该另一处理器控制转子106和容纳在机舱102内的部件。该另一处理器与处理器113连接。
可变叶片间距驱动器114控制叶片108的间距，叶片108在风的作用下驱动轮毂110。在一个可选择的实施例中，叶片间距驱动器114分别控制多个叶片108的间距。
主转子轴116是一种低速轴，其通过主轴承130与轮毂110连接，并在轴116的相反端与齿轮箱118连接。齿轮箱118采用双通路几何结构以驱动封闭的高转速轴，该高转速轴的转速比主转子轴116的转速高。可选择地，主转子轴116直接与发电机120连接。高转速轴用于驱动发电机120，该发电机安装在主机架132上。转子106的转矩通过联轴器122传递给发电机120。
偏转驱动器124和偏转板126提供了用于风力涡轮机100的偏转定向系统。气象学架杆128为控制面板112上的处理器113提供信息，该信息包括风向和/或风速。风向的例子包括左到右方向和右到左方向。
图3是风力涡轮机200的实施例图，其是风力涡轮机100的一个例子。风力涡轮机200包括轮毂10、转子叶片108、机舱102、塔架202、振动传感器204以及多个驱动器206、208、210和212。塔架202是管形钢制塔架，塔架202是塔架104的一个例子。振动传感器204的一个例子包括加速计。驱动器206、208、210和212位于塔架202内。在一个可选择的实施例中，驱动器206、208、210和212位于机舱102内。塔架202与多个减振器214、216、218和220以及多个杆222、224连接。杆222和224由金属制成，例如不锈钢和/或碳钢。减振器214、216、218和220中的任何一个的例子包括液压缸。在一个可选择的实施例中，塔架202与四个以上的减振器214、216、218和220连接。在另一个可选择的实施例中，塔架202与两个以上的杆222和224连接。
杆222通过减振器216与塔架202的内表面226连接，并通过减振器218与塔架202的内表面228连接。作为一个例子，杆222通过例如铆接和/或夹固的方式与减振器216和218连接。作为另一个例子，减振器216夹固到内表面226上，减振器218夹固到内表面228上。杆224通过减振器214与塔架202的内表面226连接，并通过减振器220与塔架202的内表面228连接。作为一个例子，杆224通过例如铆接和/或夹固的方式与减振器214和220连接。作为另一个例子，减振器214夹固到内表面226上，减振器220夹固到内表面228上。在一个可选择的实施例中，塔架202与减振器214、220和杆224连接，而不与减振器216、218和杆222连接。在另一个可选择的实施例中，塔架202与减振器216、218和杆222连接，而不与减振器214、220和杆224连接。振动传感器204与一个表面连接，例如塔架202的内表面228或可选择地是塔架202的外表面230。
气象条件例如是风引起塔架202的振动。振动传感器204感应到该振动并产生一个电感应信号232。处理器113接收作为输入的电感应信号232，该处理器包括一变频器，例如傅里叶变换装置，用于判断电感应信号232的振动频率。处理器113还判断电感应信号232的振动频率是否处于塔架202振动的本征频率范围内。本征频率的范围取决于塔架104的高度和塔架104对风力的阻力。所述范围的一个例子包括塔架104每秒在第一方向上跨越1.5米以及在与第一方向相反的第二方向上跨越1.5米的若干振动。所述跨距是在塔架104的顶部部分测量的，例如机舱102。所述范围的另一个例子包括每分钟5-10次振动，其中每次振动在顶部部分的第一方向上的跨距是1.5米，在顶部部分的第二方向上是1.5米。如果处理器113判断出振动频率处于本征频率的范围内，那么处理器113通过相应的驱动器206、208、210和212中的至少一个来控制减振器214、216、218和220中的至少一个，从而对振动频率进行抑制，直到振动频率变化到本征频率的范围之外。如果处理器113判断出振动频率处于本征频率的范围之外，那么处理器113不再对减振器214、216、218和220进行控制。
处理器113通过相应的驱动器206、208、210和212中的至少一个来控制减振器214、216、218和220中的至少一个，从而对振动频率进行抑制。例如，如果风从垂直于转子叶片108的平面从左向右吹，那么处理器113控制减振器214和220中的至少一个来减小杆224的长度。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从右向左吹，那么处理器113控制减振器216和218中的至少一个来减小杆222的长度。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从左向右吹，那么处理器113控制减振器214和220中的至少一个来减小杆224的长度，并且控制减振器216和218中的至少一个来增大杆222的长度。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从右向左吹，那么处理器113控制减振器214和220中的至少一个来增大杆224的长度，并且控制减振器216和218中的至少一个来减小杆222的长度。
图4是风力涡轮机250的实施例图，其是风力涡轮机100的一个例子。风力涡轮机250包括轮毂110、转子叶片108、机舱102和塔架252。塔架252是格子形塔架，其由多个钢腿254、256、258、260和多个焊接的钢架262组成。塔架252是塔架104的一个例子。塔架252与减振器214、216、218、220和杆222、224连接。可选择地，塔架252与四个以上的减振器214、216、218和220连接。在另一个可选择的实施例中，塔架202与两个以上的杆222和224连接。
杆222通过减振器216与腿254连接，通过减振器218与腿260连接。作为一个例子，杆222通过例如铆接和/或夹固的方式与减振器218连接，减振器218被夹固到腿260上。作为另一个例子，杆222通过例如铆接和/或夹固的方式与减振器216连接，减振器216被夹固到腿254上。杆224通过减振器220与腿256连接，通过减振器214与腿258连接。作为一个例子，杆224通过例如铆接和/或夹固的方式与减振器220连接，减振器220被夹固到腿256上。作为另一个例子，杆224通过例如铆接和/或夹固的方式与减振器214连接，减振器214被夹固到腿258上。振动传感器204与钢架262中的任一个连接。可选择地，振动传感器204与腿254、256、258和260中的任一个连接。
当气象条件引起塔架252的振动时，处理器113控制减振器214、216、218和220中的至少一个以抑制振动频率，抑制的方式与上面参照图3描述时的方式类似。
图5表示风作用在现有技术中风力涡轮机塔架的效果图，该现有技术中风力涡轮机的塔架不包括杆222和224(图4)。风速表示在y轴302上，时间表示在x轴304上。曲线306表示风速相对于时间的变化，曲线308表示现有技术中风力涡轮机塔架的位移，例如振动。其中现有技术中风力涡轮机塔架的振动没有被抑制。
图6表示风作用在塔架104(图1)上的效果图，该塔架包括杆222和224中的至少一个(图3)。曲线310示出了塔架104相对于时间的位移，例如振动。可以注意到，塔架104经过的位移小于现有技术中风力涡轮机经过的位移。
图7是风力涡轮机200的实施例图，其中水箱352与塔架202连接。水箱352的表面354通过例如夹固和/或铆接的方式与塔架202的内表面226连接。与表面354位置相反的另一个表面356也通过例如夹固或铆接的方式与塔架202的内表面228连接。可选择地，水箱352的表面354通过杆402和404(如图8所示)中的至少一个与塔架202的内表面226连接，其中杆402和404由金属制成，例如不锈钢和/或碳钢。水箱352的表面356也通过杆406和408(如图8所示)中的至少一个与塔架202的内表面228连接，其中杆406和408由金属制成。杆402和404通过例如夹固和/或铆接的方式与水箱352的表面354连接，同样也通过夹固和/或铆接的方式与内表面226连接。杆406和408通过例如夹固和/或铆接的方式与水箱352的表面356连接，同样也通过夹固和/或铆接的方式与内表面228连接。
图8是风力涡轮机250的实施例图。水箱352的表面354通过例如夹固和/或铆接的方式与杆402和404连接，水箱352的表面356通过例如夹固和/或铆接的方式与杆406和408连接。杆402通过例如夹固和/或铆接的方式与腿258连接，杆404通过例如夹固和/或铆接的方式与腿254连接。另外，杆406通过例如夹固和/或铆接的方式与腿256连接，杆408通过例如夹固和/或铆接的方式与腿260连接。在一个可选择的实施例中，杆402与钢架262中的一个连接，钢架262与腿254和258连接，杆404与钢架262中的另一个连接，钢架262与腿254和258连接。在另一个可选择的实施例中，杆406与钢架262中的一个连接，钢架262与腿256和260连接，杆408与钢架262中的另一个连接，钢架262与腿256和260连接。
图9是用于抑制塔架100位移的系统450的一个实施例图。系统450包括水箱352，多个容器452和454，处理器113和振动传感器204。容器452和454位于水箱352内。容器452包括流动限制阀456，容器454包括流动限制阀458。容器452与水箱352的内表面460连接。例如，容器452通过例如夹固和/或铆接的方式与一金属杆连接，该金属杆通过例如夹固和/或铆接的方式与内表面460连接。容器454也与水箱352的内表面462连接。例如，容器454通过例如夹固和/或铆接的方式与一金属杆连接，该金属杆通过例如夹固和/或铆接的方式与内表面462连接。容器452和454位于水箱352的底侧464的中心的相反两侧。容器452的外表面468和水箱352的内表面460之间的垂直距离466等于容器452的外表面472与容器454的外表面474之间的垂直距离470。外表面468和472位于流动限制阀456的相反两侧。垂直距离466也等于容器454的外表面478与水箱352的内表面462之间的垂直距离476。外表面474和478位于流动限制阀458的相反两侧。在一个可选择的实施例中，垂直距离466与距离470和476中的至少一个不相等。水箱352包括水480。在一个可选择的实施例中，系统450不包括容器452和454中的至少一个。
振动传感器204检测出振动并产生一个电感应信号232。处理器113接收作为输入的电感应信号232，并判断振动是否处于本征频率的范围内。如果处理器113判断出振动处于该范围内，那么处理器113通过驱动器206和208中的至少一个来控制流动限制阀456和458中的至少一个，从而对振动频率进行抑制，直到振动频率变化到本征频率的范围之外。如果处理器113判断出振动频率处于本征频率的范围之外，那么处理器113不再对流动限制阀456和458进行控制。
处理器113通过驱动器206和208中的至少一个来控制流动限制阀456和458中的至少一个，从而对振动频率进行抑制。例如，如果风从垂直于转子叶片108的平面从左向右吹，那么处理器113打开流动限制阀458，而不打开流动限制阀456。当流动限制阀458打开时，水通过流动限制阀458从水箱352流入容器454，直到容器454内的水位与水箱352内的水位相等。处理器113打开流动限制阀458，直到振动频率变化到本征频率的范围之外。当判断出振动频率变化到本征频率的范围之外时，处理器113关闭流动限制阀458。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从右向左吹，那么处理器113打开流动限制阀456，而不打开流动限制阀458。当流动限制阀456打开时，水通过流动限制阀456从水箱352流入容器452，直到容器452内的水位与水箱352内的水位相等。处理器113打开流动限制阀456，直到振动频率变化到本征频率的范围之外。当判断出振动频率变化到本征频率的范围之外时，处理器113关闭流动限制阀456。
在一个可选择的实施例中，处理器113同时控制流动限制阀456和458以抑制振动频率。例如，如果风从垂直于转子叶片108的平面从左向右吹，那么处理器113打开流动限制阀458的速度比打开流动限制阀456的速度快。处理器113打开流动限制阀456和458，直到振动频率变化到本征频率的范围外为止。当判断出振动频率变化到本征频率的范围之外时，处理器关闭流动限制阀456和458。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从右向左吹，那么处理器113打开流动限制阀456的速度比打开流动限制阀458的速度快。
图10是用于抑制塔架100位移的系统500的一个实施例图。系统500包括水箱352，具有盖502和流动限制阀456的容器452，具有盖504和流动限制阀458的容器454，驱动器206、208、210、212，驱动器506，振动传感器204，处理器113和空气压力泵508。盖502包括气流阀510，盖504包括气流阀512。空气压力泵508的一个例子包括一空气压缩机。盖502通过例如焊接的方式与容器452连接，盖514也通过例如焊接的方式与容器454连接。盖504也通过例如焊接的方式与水箱352连接。在一个可选择的实施例中，系统500包括带有盖502的容器452而不包括带有盖504的容器454。在另一个可选择的实施例中，系统500包括带有盖504的容器454而不包括带有盖502的容器452。
振动传感器204检测出振动并产生一个电感应信号232。处理器113接收作为输入的电感应信号232，并判断振动是否处于本征频率的范围内。如果处理器113判断出振动处于该范围内，那么处理器113进行如下控制中的至少一个：通过驱动器206控制流动限制阀456、通过驱动器208控制流动限制阀458、通过驱动器506控制空气压力泵508、通过驱动器210控制气流阀510、通过驱动器212控制气流阀512，从而对振动频率进行抑制，直到振动频率变化到本征频率的范围之外。如果处理器113判断出振动频率处于本征频率的范围之外，那么处理器113不再对流动限制阀456和458、空气压力泵508以及气流阀510和512进行控制。
处理器113控制流动限制阀456、流动限制阀458、空气压力泵508、气流阀510和气流阀512中的至少一个，从而对振动频率进行抑制。例如，如果风从垂直于转子叶片108的平面从左向右吹，那么处理器113打开气流阀512，而不打开气流阀510。当气流阀512打开时，空气通过气流阀512从水箱352流入容器454，直到容器454内的气压与水箱352内的气压相等。处理器113打开气流阀512，直到振动频率变化到本征频率的范围之外。当判断出振动频率变化到本征频率的范围之外时，处理器113关闭气流阀512。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从右向左吹，那么处理器113打开气流阀510，而不打开气流阀512。当气流阀510打开时，空气通过气流阀510从水箱352流入容器452，直到容器452内的气压与水箱352内的气压相等。处理器113打开气流阀510，直到振动频率变化到本征频率的范围之外。当判断出振动频率变化到本征频率的范围之外时，处理器113关闭气流阀510。
处理器113通过驱动器506驱动空气压力泵508，从而提供压缩空气和提高水箱352内的气压，直到振动频率处于本征频率的范围为止。当空气通过气流阀510从水箱352流入容器452时，水箱352内压力的增大会引起容器452内压力的增大。类似地，当空气通过气流阀512从水箱352流入容器454时，水箱352内压力的增大会引起容器454内压力的增大。当判断出振动频率处于本征频率的范围之外时，处理器113停止对泵的驱动。
在一个可选择的实施例中，处理器113同时控制流动限制阀456、流动限制阀458、气流阀510、气流阀512和空气压力泵508中的至少两个，从而对振动频率进行抑制。例如，如果风从垂直于转子叶片108的平面从左向右吹，那么处理器113打开气流阀512和流动限制阀458的速度比打开气流阀510和流动限制阀456的速度快。处理器113打开气流阀512和流动限制阀458，直到振动频率处于本征频率的范围之外。当判断出振动频率变化到本征频率的范围之外时，处理器113关闭气流阀512和流动限制阀458。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从右向左吹，那么处理器113打开气流阀510和流动限制阀456的速度比打开流动限制阀458和气流阀512的速度快。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从左向右吹，那么处理器113打开气流阀512和流动限制阀458，而不打开气流阀510和流动限制阀456。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从右向左吹，那么处理器113打开气流阀510和流动限制阀456，而不打开流动限制阀458和气流阀512。
作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从左向右吹，那么处理器113打开气流阀512、流动限制阀458和气流阀510，而不打开流动限制阀456。处理器113打开气流阀512、流动限制阀458和气流阀510，直到振动频率处于本征频率的范围之外。当判断出振动频率变化到本征频率的范围之外时，处理器113关闭气流阀510和512以及流动限制阀458。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从右向左吹，那么处理器113打开气流阀510、流动限制阀456和气流阀512，而不打开流动限制阀458。处理器113打开气流阀510、流动限制阀456和气流阀512，直到振动频率处于本征频率的范围之外。当判断出振动频率变化到本征频率的范围之外时，处理器113关闭气流阀510、流动限制阀456和气流阀512。
作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从左向右吹，那么处理器113打开气流阀512、流动限制阀458和气流阀510的速度比打开流动限制阀456的速度快。处理器113打开气流阀512、流动限制阀458、气流阀510和流动限制阀456，直到振动频率处于本征频率的范围之外。当判断出振动频率变化到本征频率的范围之外时，处理器关闭气流阀512、流动限制阀458、气流阀510以及流动限制阀456。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从右向左吹，那么处理器113打开气流阀510、流动限制阀456和气流阀512的速度比打开流动限制阀458的速度快。处理器113打开气流阀510、流动限制阀456、气流阀512和流动限制阀458，直到振动频率处于本征频率的范围之外。当判断出振动频率变化到本征频率的范围之外时，处理器关闭气流阀510、流动限制阀456和458以及气流阀512。
处理器113通过驱动器506驱动空气压力泵508或不驱动空气压力泵508来对空气压力泵508进行控制。处理器113在控制气流阀510、流动限制阀456、流动限制阀458和气流阀512中的至少一个的同时，还对空气压力泵508进行控制。在一个可选择的实施例中，处理器113在同时对气流阀510、流动限制阀456、流动限制阀458和气流阀512中的至少一个进行控制时不对空气压力泵508进行控制。
图11是用于抑制塔架100位移的系统550的一个实施例。系统550包括水箱352，具有流动限制阀456的容器452，具有流动限制阀458的容器454，驱动器206、208、210、212、506，振动传感器204，处理器113和多个液压缸552、554、556。液压缸552包括活塞558和壳体560，液压缸554包括活塞562和壳体564，液压缸556包括活塞566和壳体568。活塞558包括活塞头570，活塞562包括活塞头572，活塞566包括活塞头574。活塞头570密封着垂直距离466(图9)，活塞头572密封着垂直距离470(图9)，活塞头574密封着垂直距离476(图9)。在一个可选择的实施例中，系统550不包括所有的液压缸552、554和556。
振动传感器204检测出振动并产生一个电感应信号232。处理器113接收作为输入的电感应信号232，并判断振动是否处于本征频率的范围内。如果处理器113判断出振动处于该范围内，那么处理器113进行如下控制中的至少一个：通过驱动器206控制流动限制阀456、通过驱动器208控制流动限制阀458、通过驱动器506控制液压缸552、通过驱动器210控制压泵554、通过驱动器212控制压泵556，从而对振动频率进行抑制，直到振动频率变化到本征频率的范围之外。如果处理器113判断出振动频率处于本征频率的范围之外，那么处理器113不再对流动限制阀456和458以及液压缸552、554和556进行控制。
处理器113控制液压缸552、554和556中的至少一个，从而对振动频率进行抑制。例如，如果风从垂直于转子叶片108的平面从左向右吹，那么处理器113控制活塞558使其伸出并朝着底部表面464向下方施加力，并控制活塞562和566中的至少一个使其缩回并减小向下方施加的力。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从右向左吹，那么处理器113控制活塞566使其伸出并朝着下方施加力，并控制活塞558和562中的至少一个使其缩回并减小向下方施加的力。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从左向右吹，那么处理器113控制活塞556使其朝着下方增大施力的速度大于活塞562和566朝着下方减小施力的速度。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从右向左吹，那么处理器113控制活塞566使其朝着下方增大施力的速度大于活塞558和562朝着下方增大施力的速度。
在一个可选择的实施例中，处理器113同时控制流动限制阀456、流动限制阀458、液压缸552、液压缸554和液压缸556中的至少两个，从而对振动频率进行抑制。例如，如果风从垂直于转子叶片108的平面从左向右吹，那么处理器113打开流动限制阀458，而不打开流动限制阀456，控制活塞558在向下的方向上施力，控制活塞562和566中的至少一个在向下的方向上减小施力。作为另一个例子，如果风从垂直于转子叶片108的平面从右向左吹，那么处理器113打开流动限制阀456，而不打开流动限制阀458，控制活塞566在向下的方向上施力，控制活塞558和562中的至少一个在向下的方向上减小施力。
图12是用于抑制塔架100位移的系统600的一个实施例。系统600包括处理器113、电压源602、三端双向可控硅开关元件604和阀606，所述电压源例如是直流电压源。三端双向可控硅开关元件604是驱动器206、驱动器208、驱动器210、驱动器212和驱动器506(图11)中任一个的例子。阀606是流动限制阀456、流动限制阀458、气流阀510和气流阀512(图10)中任一个的例子。阀606包括螺线管608、阀体610和弹簧612。
处理器113接收电感应信号232，处理器113包括一模数转换器，该模数转换器把电感应信号232从模拟形式转换为数字形式。根据该电感应信号232，处理器113对阀606进行控制。处理器113通过把处理器输出信号614传递给三端双向可控硅开关元件604来对阀606进行控制。当判断出处理器输出信号614高于三端双向可控硅开关元件604的阙值时，三端双向可控硅开关元件604导通并产生三端双向可控硅开关元件输出信号616。螺线管608通过接收到的三端双向可控硅开关元件输出信号616而产生电磁场，该电磁场驱动阀体610朝着阀606的开口端并克服弹簧612的力而运动。阀606的开口端对阀606的外部环境开放。阀体610克服弹簧612的力的运动对弹簧612进行压缩，并使阀606朝着阀606外部的环境打开。
根据电感应信号232，处理器113决定不对阀606进行控制并且不传递处理器输出信号614。由于未收到处理器输出信号614，三端双向可控硅开关元件604判断出处理器输出信号614低于三端双向可控硅开关元件604的阙值，因此其关闭，不产生三端双向可控硅开关元件输出信号616。电磁阀608由于未收到三端双向可控硅开关元件输出信号616，因此其不产生电磁场，弹簧612伸展。弹簧612的伸展通过把阀体610朝着阀606的关闭端推动而关闭阀606。阀606的关闭端不对阀606的外部环境开放。
图13是用于抑制塔架100位移的系统650的一个实施例。系统650包括处理器113、电压源602、阀606、NPN双极型结型晶体管(BJT)652和液压缸654。减振器214、减振器216、减振器218、减振器220、液压缸552、液压缸554和液压缸556(图4和11)中任一个的一个例子是液压缸654。驱动器206、驱动器208、驱动器210、驱动器212和驱动器506(图11)中任一个的一个例子是NPN BJT652。在一个可选择的实施例中，用PNP BJT或可选择的场效应晶体管(FET)取代NPN BJT652。液压缸654包括壳体656和活塞658，活塞658包括活塞头660。壳体656包括弹簧612。壳体560、壳体564和壳体568(图11)中任一个的一个例子是壳体656。活塞558、活塞562和活塞566(图11)中任一个的例子是活塞658。活塞头570、活塞头572和活塞头574(图11)中任一个的例子是活塞头660。壳体656包括被钻出或被螺纹攻出的孔。软管660被插入该孔中。该孔具有使油插入壳体656内的入口。该孔还具有使壳体656内的油流出的出口。壳体656还包括另一个作为空气出入口的孔。
根据电感应信号232，处理器113通过把处理器输出信号614传递给NPNBJT652来对阀606进行控制。当判断出处理器输出信号614高于NPN BJT652的阙值时，NPN BJT652导通并产生BJT输出信号664。阀606根据接收的BJT输出信号664而打开，并允许油通过软管662从容器流入壳体656。油通过软管662流入壳体656的流动使活塞头660施加一个压缩弹簧612的力，该力的方向例如是向下方、从左向右以及从右向左。施加到612上的力使杆222和224中任一个的长度减小。
根据电感应信号232，处理器113不对液压缸654进行控制，而且不传递处理器输出信号614。由于未收到处理器输出信号614，NPN BJT652判断出处理器输出信号614低于NPN BJT652的阙值，因此其关闭，不产生BJT输出信号664。阀606由于未收到BJT输出信号664而关闭，因此油通过阀606从容器流向壳体656的流动被停止。当阀606关闭时，弹簧612伸展。弹簧的伸展使弹簧头660缩回，并减小在一个方向上的力，该方向例如是向下方、从右向左以及从左向右。施加在弹簧612上的力的减小使杆222和224(图4)中任一个的长度增大。
应当注意的是，如果某个装置没有被包括在系统内，那么驱动该装置的驱动器也没有被包括在系统内。例如，如果带有气流阀510的盖502没有被包括在系统500(图10)内，那么驱动器210也没有被包括在系统500内。
用于抑制风力涡轮机塔架100位移的系统和方法的技术效果包括对振动频率进行抑制，直到该振动频率处于本征频率的范围之外。通过使塔架100在风向上振动来获得对振动频率的抑制。例如，如果风在从左向右的方向上振动，那么处理器113控制塔架100也在从左向右的方向上振动。作为另一个例子，如果风在从右向左的方向上振动，那么处理器113控制塔架100也在从右向左的方向上振动。
虽然在此通过各种具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，在权利要求的精神和范围内，可以改进和实施本发明。
抑制风力涡轮机塔架位移的系统和方法
部件列表
10轮毂
100风力涡轮机
102机舱
104塔架转子
110轮毂
111系统
112控制面板
113处理器
114叶片间距驱动器
116轴
118齿轮箱
120发电机
122联轴器
124偏转驱动器
126偏转板
128气象学架杆
130主轴承
132主机架
200风力涡轮机
202塔架
204振动传感器
206驱动器
208驱动器
210驱动器
212驱动器
214减振器
216减振器
218减振器
220减振器
222杆
224杆
226内表面
228内表面
230外表面
232电感应信号
250风力涡轮机
252塔架
254腿
256腿
258腿
260腿
262钢架
302y轴
304x轴
306曲线
308曲线
310曲线
352水箱
354表面
356表面
402杆
404杆
406杆
408杆
450系统
452容器
454容器
456流动限制阀
458流动限制阀
460内表面
462内表面
464底侧
466垂直距离
468外表面
470垂直距离
472外表面
474外表面
476垂直距离
478外表面
480水
500系统
502盖
504盖
506驱动器
508空气压力泵
510气流阀
512气流阀
514盖
550系统
552液压缸
554液压缸
556液压缸
558活塞
560壳体
562活塞
564壳体
566活塞
568壳体
570活塞头
572活塞头
574活塞头
600系统
602电压源
604三端双向可控硅开关元件
605三端双向可控硅开关元件
606阀
608螺线管
610阀体
612弹簧
614处理器输出信号
616三端双向可控硅开关元件输出信号
650系统
652NPNBJT
654液压缸
656壳体
658活塞
660活塞头
662软管
664BJT输出信号

Claims (10)

1、一种用于抑制位移的系统(111)，所述系统包括：
风力涡轮机塔架(104)，其包括多个表面(226，228，230)；以及
处理器(113)，其被构造为通过把第一杆(222)和水箱(352)中的一个连接到所述风力涡轮机塔架内的所述多个表面上来对所述风力涡轮机塔架的振动频率进行控制。
2、一种如权利要求1所述的系统(111)，还包括振动传感器(204)，其被构造为检测风力涡轮机塔架(104)的振动，所述处理器(113)被构造为判断振动频率是否处于风力涡轮机塔架的本征频率范围内。
3、一种如权利要求1所述的系统(111)，还包括减振器(214)，其中第一杆(222)通过所述减振器连接到所述表面(226，228，230)上。
4、一种如权利要求1所述的系统(111)，还包括：
振动传感器(204)，其被构造为检测风力涡轮机塔架(104)的振动，所述处理器(113)被构造为判断振动频率是否处于风力涡轮机塔架的本征频率范围内；以及
减振器(214)，其中所述第一杆(222)通过所述减振器连接到所述表面(226，228，230)上，所述处理器连接到所述减振器上，所述处理器被构造为通过控制所述减振器来对风力涡轮机塔架振动的本征频率进行抑制。
5、一种如权利要求1所述的系统(111)，其特征在于，所述处理器与水箱(352)内的阀连接。
6、一种如权利要求1所述的系统(111)，还包括与所述表面(226，228，230)连接的第二杆(224)。
7、一种如权利要求1所述的系统(111)，其特征在于，水箱(352)包括容器(452)，该容器包括流动限制阀(456)，所述处理器(113)被构造为通过控制流动限制阀和容器内的水位来对风力涡轮机塔架(104)振动的本征频率进行抑制。
8、一种风力涡轮机(100)，包括：
风力涡轮机塔架(104)，其包括多个表面(226，228，230)；
机舱(102)，其被所述风力涡轮机塔架所支承；
风力转子(106)，其包括至少一个叶片(108)，并且与所述机舱连接；以及
处理器(113)，其被构造为通过把第一杆(222)和水箱(352)中的一个连接到所述风力涡轮机塔架内的所述多个表面上来对所述风力涡轮机塔架的振动频率进行控制。
9、一种如权利要求6所述的风力涡轮机(100)，还包括振动传感器(204)，其被构造为检测风力涡轮机塔架(104)的振动，所述处理器(113)被构造为判断振动频率是否处于风力涡轮机塔架的本征频率范围内。
10、一种如权利要求6所述的风力涡轮机(100)，还包括与所述表面(226，228，230)连接的第二杆(224)。
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