CN101535634A - 风轮机,通过改变叶片桨距减弱风轮机的一个或多个叶片中边沿振荡的方法及其使用 - Google Patents

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Abstract

一种风轮机(1),包括转子(4)和检测装置(21),该转子包括一个或多个叶片(5),该检测装置(21)用于检测所述叶片(5)中一个或多个内的边沿振荡。该风轮机(1)的特征在于,该风轮机(1)包括控制装置(25),该控制装置用于当检测装置(21)在一个或多个叶片(5)中检测出边沿振荡时改变一个或多个叶片(5)的俯仰角的装置,由此减弱或消除该边沿振荡。本发明还说明了一种用于减弱风轮机(1)的一个或多个叶片(5)中的边沿振荡的方法及其使用。

Description

风轮机,通过改变叶片桨距减弱风轮机的一个或多个叶片中边沿振荡的方法及其使用
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序所述的风轮机,一种用于减弱风轮机的一个或多个叶片中边沿振荡的方法及其使用。
背景技术
现有技术中已知的风轮机包括锥形风轮机塔架和设置在塔架顶部的风轮机机舱。具有多个风轮机叶片的风轮机转子通过低速轴连接到机舱上,所述低速轴如图1所示从机舱前面伸出。
风轮机叶片的振荡和振动是不希望有的,因为在最坏情况下它们可能损坏叶片。尤其是沿着叶片的尾缘和前缘之间的弦振荡的边沿振荡可能损坏叶片,因为叶片对这种振荡方式的减弱作用很小。
另外,边沿振荡尤其有害,因为它们可能在叶片的根部处或者沿着尾缘引起裂纹。在已知情况下,这种振荡已经使叶片失效到了导致叶片与风轮机分离的程度。
失速式风轮机和桨距控制式风轮机都存在被边沿振荡损坏的危险。失速控制式风轮机大多当在超出失速点的强风下运行的遇到这个问题,而桨距控制式风轮机大多是在其中突然阵风可能引起叶片瞬时失速的强风下遇到这个问题。
为了消除叶片的有害振荡,已知如果检测到叶片的潜在有害的边沿振荡,则使风轮机停止运转一段时间。但如果经常检测这些振荡,则这种方法将严重减少风轮机的总输出。
还已知提供具有不同机械阻尼器形式的叶片,所述机械阻尼器通常基于装有弹簧的团块与阻尼装置结合的原理,或者叶片可设有不同种类的液体阻尼器。
WO99/32784中公开了一种液体阻尼器的示例,其中,叶片末端设有调谐式液体阻尼器系统。液体在尽可能接近叶片末端安放的多个室中自由流动。所述室具有特定的长度,该长度适合于特定叶片类型的自然沿边频率。尽管这些频率特定的阻尼器的重量小于传统的多频率阻尼器,但它们仍然具有在叶片末端增加很大重量的缺点,而该叶片末端希望重量最小,并且在所有情况下都不希望提供可在叶片中断裂的任何东西,因为叶片的内部可能很难接近,并且不希望在叶片中具有额外的重量。
本发明的目的是提供一种风轮机,该风轮机包括用于减弱或消除叶片中边沿振荡的装置,而不存在上述缺点。
另外,本发明的目的是提供一种简单而成本有效的技术,用于减弱或消除风轮机的一个或多个叶片的边沿振荡。
发明内容
本发明提供一种风轮机,所述风轮机包括转子和检测装置,所述转子包括一个或多个可俯仰(可变桨距)的叶片,所述检测装置用于检测所述叶片中一个或多个的边沿振荡(沿边缘振荡)。该风轮机其特征在于,该风轮机包括控制装置,该控制装置用于如果检测装置在叶片中一个或多个内检测出边沿振荡则改变叶片中一个或多个的俯仰角(桨叶倾角),由此减弱或消除该边沿振荡。
对在风轮机叶片中发生边沿振荡来说,某些条件必需存在:风必需具有某种速度和/或不稳定性,叶片必需具有某种设计,叶片必需以某一俯仰角放置等。除了叶片的俯仰角之外,这些条件的大多数都不可控制或者至少不可低成本地控制。
主动失速控制式风轮机和桨距控制式风轮机按性质具有改变叶片的俯仰角的能力,以便控制转子或风轮机的电力输出,并保护叶片或风轮机免予损坏性过载。
因此,使风轮机叶片俯仰(变桨)的能力在最现代化的风轮机中已经存在,并且通过利用这种能力来改变发生边沿振荡或者至少积聚边沿振荡所必需的条件的至少其中之一是有利的,因为由此可设置简单而成本有效的装置以便减弱或消除风轮机叶片中的边沿振荡。
在本发明的一方面,所述控制装置包括用于,如果所述检测装置在所述叶片中一个或多个内检测出边沿振荡,则使所述叶片朝一方向俯仰的装置,该方向在正常运行期间会使所述叶片的升力降低。
风轮机叶片中的边沿振荡通常仅在较高的风速下发生。如果在叶片的正常运行行期间,叶片朝使升力增大的方向俯仰,则当检测出边沿振荡时,叶片或风轮机过载的危险将显著增加。
因此,有利的是使叶片朝减小叶片的升力的方向俯仰,即,使主动失速控制式风轮机上的叶片抵靠相对风更向上转动,由此增加拖曳力并使叶片进入更深的失速,或者,使桨距控制式风轮机上的叶片更偏离相对风转动,由此减少拖曳力并使叶片的沿边弦更平行于相对风的方向。
在本发明的一方面,所述控制装置包括用于,如果所述检测装置在一个或多个所述叶片中检测出边沿振荡,则基本同等地改变所述转子的所有叶片的俯仰角的装置。
确定哪个叶片出现边沿振荡可能很困难和/或成本高,因此,有利的是如果在任一转子叶片上检测出边沿振荡,则使所有叶片俯仰。
在本发明的一方面,所述检测装置是一个或多个放置在所述风轮机的机舱中的振荡传感器。
通过将振荡传感器器在机舱中,可以用非常简单的方式检测叶片的边沿振荡。另外,整个转子在正常运行期间是旋转的,因此将振荡传感器放置在(更固定的)机舱中是有利的。
在本发明的一方面,所述振荡传感器是一个或多个加速计,所述加速计连接到所述机舱的加强结构上。
加速计是检测振动的简单而成本有效的方式,并且通过将一个或多个加速计放置在机舱的加强结构上,可保证将叶片的边沿振荡较不受干扰地传递到传感器上,由此提供清楚而可靠的传感器测量结果。
在本发明的一方面,所述控制装置包括用于,如果所述检测装置在所述叶片中一个或多个内检测出边沿振荡,则改变所述叶片中一个或多个的俯仰角的装置,所述改变在0.5°和30°之间,优选在2°和15°之间,更优选在3°和8°之间。
如果叶片俯仰太小,则当检测边沿振荡时,振荡也许不被减弱,或者为使振荡停止需花较长时间。如果叶片俯仰太多,则电力生产停止或者减少较多。
用于—当检测出边沿振荡时—改变俯仰角的目前范围因此在阻尼效率和电力输出之间存在有利的关系。
应该强调,这种俯仰角的改变是相对的,也就是说,它是额外的改变,不包括在改变俯仰角以使叶片角度相对于来风在电力输出、载荷、噪音等方面最优的俯仰角变化之内。
在本发明的一方面,所述控制装置包括用于,当所述检测装置检测出所述边沿振荡的大小低于预定水平时,使所述一个或多个叶片返回其原始俯仰角位置的装置。
这是有利的,因为风轮机的电力输出重建很快,因而保证使风轮机的总电力输出保持在较高水平。
在本发明的一方面,所述控制装置包括用于,如果检测的边沿振荡高于预定水平,则仅改变所述叶片中一个或多个的俯仰角的装置。
当然,从叶片的基本最佳的生产电力位置改变叶片俯仰角将减少风轮机的电力输出,因此如果边沿振荡的大小仅是很小和非破坏性的,则在振荡的大小低于某一水平时制止叶片俯仰是有利的。
在本发明的一方面,所述控制装置还包括计时器(定时器),所述计时器用于,如果在预定的时间段内所述边沿振荡的大小未降到低于预定水平,则提供报警信号。
如果在预定时间段内边沿振荡的大小未降到低于预定水平,则某种东西可能是错的或者叶片可能由于振荡而损坏,因此使控制装置提供报警是有利的。这种报警信号然后可触发风轮机停机,或者可以传送到监测中心等,以便评估情况并采取必要行动。
本发明还提供用于减弱风轮机的一个或多个叶片中的边沿振荡的方法,所述方法包括以下步骤:
-检测所述叶片中的一个或多个是否存在边沿振荡,以及
-如果在所述叶片中一个或多个内检测出边沿振荡,则改变所述叶片中一个或多个的俯仰角。
由此提供了用于减弱或消除风轮机叶片中的边沿振荡的简单且成本有效的方法。
在本发明的一方面,当所述叶片中一个或多个内的所述边沿振荡的大小高于预定水平时,则仅改变所述一个或多个叶片的所述俯仰角。
在本发明的一方面,当所述边沿振荡的幅度已经降低到预定水平之下时,则使所述一个或多个叶片返回其原始俯仰角位置。
在本发明的一方面,如果在所述叶片中一个或多个内检测出边沿振荡,则基本同等地改变所述风轮机的所有叶片的俯仰角。
在本发明的一方面,如果在预定时间内所述边沿振荡的幅度未降到低于预定水平,则产生报警信号。
在本发明的一方面,如果所述检测装置在所述叶片中一个或多个内检测出边沿振荡,则使所述叶片朝正常运行期间将减少该叶片的升力的方向俯仰。
另外,本发明还提供了按照权利要求10-15之一所述方法的使用,其中,所述风轮机是包括用于检测边沿振荡的装置的主动失速控制式风轮机。
在主动失速控制式风轮机上使用上述方法是有利的,其中由于主动失速控制式风轮机的叶片在正常运行期间失速,所以在这种类型风轮机情况下发生边沿振荡的机会特别高。另外,主动失速控制式风轮机上叶片的设计使它们特别容易受到沿边缘振荡的损害,因此在主动失速控制式风轮机上的叶片使用这种方法特别有利。
附图说明
下面将参照附图说明本发明,在附图中:
图1示出从前面看去的、现有技术已知的大型现代风轮机,
图2示出从前面看去的风轮机叶片,
图3示出从叶片根部看去的、处于非失速状态的风轮机叶片的剖视图,
图4示出从叶片根部看去的、处于失速状态的风轮机叶片的剖视图,
图5示出从叶片根部看去的、处于深度失速状态的风轮机叶片的剖视图,以及
图6示出从侧面看去的、机舱的简化剖面图。
具体实施方式
图1示出现代风轮机1,它包括塔架2和位于该塔架2的顶部的风轮机机舱3。包括三个风轮机叶片5的风轮机转子4通过低速轴连接到机舱3上,该低速轴从机舱3的前面伸出。
图2示出从前侧/压力侧11看去的风轮机叶片5。该风轮机叶片5包括前缘6、尾缘(后缘)7、末端8和根部9。现有技术中已知的风轮机叶片5通常由碳纤维增强的玻璃纤维和树脂复合物、碳纤维增强的木材或其组合制成。
现有技术中已知的风轮机叶片5具有一至少相对于该叶片5的大部分的弹性中心,与尾缘7相比,该弹性中心更靠近前缘6。如果边沿振荡是在或接近叶片第一自然沿边频率的频率下发生,尤其是尾缘7因此暴露于相当大的应力下,则所述边沿振荡在某些条件下可能损坏叶片5,并沿着尾缘7产生裂纹10。
图3示出从叶片5的根部9看去的、处在非失速情况下的风轮机叶片5的剖视图。
图3所示的叶片5是正常运行期间的、普通桨距调节式风轮机1上的叶片5。在另一实施例中,它也可以是在低风力下运行或者在叶片5开始失速之前开始起动期间的、主动失速调节式风轮机1上的叶片5。
在桨距控制式风轮机1上,风轮机电子控制器检查风轮机1的电力输出,例如每秒检查数次。当电力输出变得太高时,控制器向叶片变桨机构传送指令,该叶片变桨机构立即使转子叶片5略微俯仰(转动)离开风。同样,只要风力再次下降,叶片5就转回风中。在正常运行期间,桨距调节式风轮机1的叶片5通常每次俯仰很小的度数,并且转子4将同时转动。
最常见的桨距控制式风轮机1不包括用于检测叶片5的边沿振荡的检测装置21,因此也不包括用于减弱或消除这些振动的主动式装置。因此,当为桨距控制式风轮机1提供按照本发明所述的装置时,能增加叶片5的输出,这是由于能够通过为风轮机1设置该装置以在发生破坏性的边沿振荡时减弱或消除该边沿振荡来降低失速的安全限度。
在桨距控制式风轮机1上,每次风力改变,控制器一般使叶片5轻微地俯仰,以便使转子叶片5保持最佳角度,从而使所有风速或者至少某个风速例如25米/秒以内的风速的输出最大,其中叶片5完全转动离开风—从而使叶片弦C(尾缘7和前缘6之间的连线)基本与风向平行,使转子4停止旋转或者至少使转子4闲置(空转)。这样可防止叶片5在高风速下受到破坏性过载的伤害,这也是桨距控制式风轮机1的叶片5可以制成比主动失速调节式风轮机1的叶片5较细长的原因之一。
桨距控制式风轮机1的叶片5在正常运行期间通常不失速,因为叶片5在失速可能发生之前俯仰离开风。但在某些情况下,阵风可能出现太快,以致风轮机1控制装置不能足够快反应,短时期内可能发生失速。这些短的失速期可能在叶片5中感生边沿振荡,所述边沿振荡潜在可能很有破坏性。尤其是,如果阵风以处于或接近叶片5第一自然边缘频率的频率有节奏地发生,则边沿振荡的能量可能积聚。
图4示出从叶片5的根部9看去的、处在失速情况下的风轮机叶片5的剖视图。
图4中所示的叶片5是在正常运行期间的、主动失速调节式风轮机1上的叶片5。在另一实施例中,该叶片也可以是在产生不希望的失速情况的突发阵风期间的、桨距调节式风轮机1上的叶片5。
在技术上,主动失速控制式风轮机1类似于桨距控制式风轮机1,因为它们都具有可俯仰的叶片,并且,为了在低风速下获得合理大的转矩(转动力),主动失速控制式风轮机1通常将编程使得叶片5更像低风速下的桨距控制式风轮机1。然而,当主动失速控制式风轮机1达到它的额定功率时,可以看到它与桨距控制式风轮机1的重要差别:如果发电机将要过载,则主动失速控制式风轮机1将使它的叶片5朝与桨距控制式风轮机1的叶片相反的方向俯仰。换句话说,它将增加转子叶片5的迎角以使叶片5进入较深的失速,由此会浪费风中的过多能量。因此,在高风速下,主动失速控制式风轮机1的叶片5必须能比桨距控制式风轮机1的叶片5承受高得多的极端载荷,仅使叶片5避免断裂和仅使叶片5避免弯曲太多,都存在叶片碰撞塔架2的危险。因此主动失速控制式风轮机1的叶片5制成比桨距控制式风轮机1的叶片5更粗壮和更重。
另外,失速产生噪音,而为了减少主动失速控制式风轮机1的噪音排放,其转子4的转动慢于桨距控制式风轮机1的转子4。因此,主动失速控制式风轮机1的叶片5必须更大且更宽,以便能有效地利用风能。
与被动失速控制式风轮机1相比,主动失速控制式风轮机1的优点之一是可以更精确地控制电力输出,以避免在阵风开始时超过风轮机1的额定功率。另一个优点是,主动失速控制式风轮机1可在至少处于某一最大风速以内的所有高风速下都几乎精确地在额定功率下运行。标准被动失速控制式风轮机1对于较高风速通常存在电力输出下降,因为转子叶片5进入了较深的失速。
图5示出从叶片5的根部9看去的、处于深度失速情况下的风轮机叶片5的剖视图。
图5所示的叶片5是在很高风速下运行期间、主动失速调节式风轮机1上的叶片5。
在这个实施例中,叶片5俯仰到风中,从而失速并且显著地失去所有风能,以便保护风轮机1免受破坏性的过载影响。
图6示出从侧面看去的、主动失速调节式风轮机1的机舱3的简化的剖视图。机舱3存在各种变型和构型,但在大多数情况下,机舱3中的传动系都包括下列部件中的一个或多个部件:齿轮传动装置15,联接器(未示出),某种断路系统16和发电机17。现代风轮机1的机舱3还可以包括转换器18(也称倒相器)和附加的外围设备,例如附加电力处理设备、控制柜、液力系统、冷却系统及更多。
包括机舱部件15、16、17、18的整个机舱3的重量由一加强结构19承载。各部件15、16、17、18通常放置在和/或连接到该共用负荷承载结构19上。在这个简化的实施例中,加强结构19仅沿着机舱3的底部延伸,例如形式为基架20,部件15、16、17、18中的一些或全部连接到该基架20上。在另一实施例中,加强结构19可以包括一将转子4的载荷传递到塔架2上的齿轮钟形件,或者负荷承载结构19可以包括多个互连部分例如网格结构。
在本发明的这个实施例中,传动系与水平面形成一角度。传动系形成角度以使转子4能相应地形成角度,例如以便保证叶片5不碰撞塔架2、补偿转子4的顶部和底部处的风速差异等。
在本发明的这个实施例中,检测装置21放置在机舱的背部,其形式为附接到基架20的背部上的加速计22。在这个实施例中,加速计22安装成能够检测机舱的水平或基本水平的振荡,所述振荡源自叶片的边沿振荡。
叶片5的边沿振荡使机舱3绕塔架的中心,即朝偏航方向,轻微地振荡,这就是这些振荡能在机舱3的背部被比较可靠地检测的原因。边沿振荡的典型频率(第一自然频率)在0.9-1.8Hz之间。作为例子,对某些Vestas风轮机来说,边沿振荡的频率是:V90型:1.45HZ,V100型:1.08HZ,V120型:1.00HZ。
在本发明的另一实施例中,检测装置21可以是加速计22之外的其它类型传感器,例如扩音器、应变仪、光纤等,所述传感器可以不同地安放在机舱3中,或者,检测装置21可以放置在机舱3的外部,如放置在轮毂中或者放置在一个或多个叶片5上或内。
检测装置21在本发明的这个实施例中连接到控制装置25上。如果检测出叶片5的边沿振荡或者如果检测出边沿振荡高于某一水平,则控制装置25可以开始使叶片5俯仰。
如上所述,主动失速调节式风轮机1或者桨距调节式风轮机设有变桨机构13。在所示实施例中,风轮机1的叶片5通过变桨轴承23连接到轮毂,从而使叶片5能绕它们的纵向轴线旋转。
在这个实施例中,变桨机构13包括用于使叶片旋转的装置,其形式为连接到轮毂和相应叶片5上的线性致动器24。在优选实施例中,线性致动器24是液压缸。在其它实施例中,变桨机构13可以包括步进电机或其它用于使叶片5旋转的装置。
在这个实施例中,控制装置25放置在轮毂中,但在更优选的实施例中,控制装置25可放置在机舱3中、塔架2中、相邻的外壳或别的地方,比如在与一般桨距控制装置(未示出)相同的位置处以用于相对于载荷或电力控制俯仰/桨距,或甚至结合在这些一般桨距控制装置中。
在这个实施例中,控制装置连接到线性致动器24,以用于响应于检测装置21的测量结果来控制叶片5的俯仰角。
如果边沿振荡的大小—由机舱3中的加速计22检测—高于特定水平如0.35米/sec,则控制装置25提供一信号,以保证所有叶片5朝一方向俯仰例如6.5°,这样降低了叶片5“吸收”风能的能力,亦即,叶片以这样的方向转动,该方向使叶片弦C更平行于桨距控制式风轮机1上的相对风的方向或者使叶片弦C更垂直于主动失速控制式风轮机1上的相对风的方向。
在本发明的另一实施例中,检测装置21可以放置在叶片5中,从而能单独地针对每个叶片5检测边沿振荡的大小。因而也能实现只使振荡高于预定水平的特定叶片5俯仰。
在本发明的实施例中,叶片5立即或在特定预定时间之后返回其原始位置或者基本返回其原始位置,但在优选实施例中,当检测装置21检测出振荡的大小再次降到低于某一预定水平时,叶片5返回。
如果在预定时间段内边沿振荡未消除或者已降到低于预定水平,则控制装置25将报警。同样,如果边沿振荡大小持续增大,则即使控制装置25已发出使叶片5俯仰的信号,也将发出报警信号。
上面已经参照风轮机1、检测装置21、减弱边沿振荡的方法等的具体示例说明了本发明。然而,应该理解,本发明不限于上述具体示例,而是可在权利要求所限定的本发明范围内进行各种设计和改变。
标号列表
1、风轮机;
2、塔架;
3、机舱;
4、转子;
5、叶片;
6、前缘;
7、尾缘;
8、末端;
9、根部;
10、裂纹;
11、压力侧;
12、下风侧;
13、变桨机构;
14、
15、齿轮传动装置;
16、断路系统;
17、发电机;
18、转换器;
19、加强结构;
20、基架;
21、检测装置;
22、加速计;
23、变桨轴承;
24、致动器;
25、控制装置;
C、弦。

Claims (16)

1.一种风轮机(1),包括:
转子(4),该转子包括一个或多个可俯仰的叶片(5),以及
检测装置(21),该检测装置用于检测所述叶片(5)中一个或多个内的边沿振荡,
其特征在于,
所述风轮机(1)包括控制装置(25),该控制装置用于在所述检测装置(21)检测出所述叶片(5)中一个或多个内的边沿振荡时改变所述叶片(5)中一个或多个的俯仰角,由此减弱或消除所述边沿振荡。
2.按照权利要求1所述的风轮机(1),其特征在于,所述控制装置(25)包括用于,当所述检测装置(21)检测出所述叶片(5)中一个或多个的边沿振荡时,使所述叶片(5)朝一在正常运行期间使该叶片(5)的升力减小的方向俯仰的装置。
3.按照权利要求1或2所述的风轮机(1),其特征在于,所述控制装置(25)包括用于,当所述检测装置(21)检测出所述叶片(5)中一个或多个的边沿振荡时,基本同等地改变所述转子(4)的所有叶片(5)的俯仰角的装置。
4.按照前述权利要求之一所述的风轮机(1),其特征在于,所述检测装置(21)是安放在所述风轮机(1)的机舱(3)中的一个或多个振荡传感器。
5.按照权利要求4所述的风轮机(1),其特征在于,所述振荡传感器是连接到所述机舱(3)的加强结构(19)上的一个或多个加速计(22)。
6.按照前述权利要求之一所述的风轮机(1),其特征在于,所述控制装置(25)包括用于,当所述检测装置(21)检测出所述叶片(5)中一个或多个的边沿振荡时,改变所述叶片(5)中一个或多个的俯仰角的装置,所述改变在0.5°和30°之间,优选在2°和15°之间,最优选在3°和8°之间。
7.按照前述权利要求之一所述的风轮机(1),其特征在于,所述控制装置(25)包括用于,当所述检测装置(21)检测出所述边沿振荡的大小低于预定水平时,使所述一个或多个叶片(5)返回其原始俯仰角位置的装置。
8.按照前述权利要求之一所述的风轮机(1),其特征在于,所述控制装置(25)包括用于,当所检测的边沿振荡高于预定水平时,仅改变所述叶片(5)中一个或多个的俯仰角的装置。
9.按照前述权利要求之一所述的风轮机(1),其特征在于,所述控制装置还包括计时器,该计时器用于,如果在预定时间段内所述边沿振荡的大小未降到低于预定水平,提供报警信号。
10.一种用于减弱风轮机(1)的一个或多个叶片(5)中的边沿振荡的方法,所述方法包括以下步骤:
-检测所述叶片(5)中一个或多个是否出现边沿振荡,以及
-如果在所述叶片(5)中一个或多个内检测出边沿振荡,则改变所述叶片(5)中一个或多个的俯仰角。
11.按照权利要求10所述的方法,其特征在于,如果所述叶片(5)中一个或多个的边沿振荡的大小高于预定水平,则仅改变所述一个或多个叶片(5)的所述俯仰角。
12.按照权利要求10或11所述的方法,其特征在于,当所述边沿振荡的幅度已降到低于预定水平时,使所述一个或多个叶片(5)返回其原始俯仰角位置。
13.按照权利要求10-12之一所述的方法,其特征在于,如果在所述叶片(5)中一个或多个内检测出边沿振荡,则基本同等地改变所述风轮机(1)的所有叶片(5)的俯仰角。
14.按照权利要求10-13之一所述的方法,其特征在于,如果在预定时间内所述边沿振荡的幅度未降到低于预定水平,则产生报警信号。
15.按照权利要求10-14之一所述的方法,其特征在于,如果所述检测装置(21)在所述叶片(5)中一个或多个内检测出边沿振荡,则使所述叶片(5)朝在正常运行期间使该叶片(5)的升力减小的方向俯仰。
16.按照权利要求10-15之一所述的方法的使用,其中,所述风轮机(1)是主动失速控制式风轮机(1),它包括用于检测边沿振荡的装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109477456A (zh) * 2016-05-26 2019-03-15 维斯塔斯风力系统集团公司 在维修期间具有减振的风力涡轮机系统
CN109563812A (zh) * 2016-06-13 2019-04-02 维斯塔斯风力系统集团公司 沿边风力涡轮机叶片振动的减振
CN110778452A (zh) * 2019-11-15 2020-02-11 东方电气风电有限公司 一种大型风力风电机组降载及安全控制系统及方法

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2557396C (en) * 2004-02-27 2010-12-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator, active damping method thereof, and windmill tower
EP2076672A1 (en) * 2006-10-24 2009-07-08 Vestas Wind Systems A/S A method for damping tower oscillations, an active stall controlled wind turbine and use hereof
CN101589229B (zh) * 2006-12-08 2011-11-16 维斯塔斯风力系统有限公司 减弱风轮机的一个或多个叶片中的边沿振荡的方法,主动失速控制式风轮机及其使用
DK179081B1 (da) 2007-06-25 2017-10-16 Siemens Wind Power As Overvågning af en vindmølles vingefrekvenser
ES2384012T3 (es) * 2007-10-23 2012-06-28 Vestas Wind Systems A/S Una turbina eólica, un procedimiento para acoplar un primer componente de tren de accionamiento del tren de accionamiento de una turbina eólica con un segundo componente de tren de accionamiento del tren de accionamiento, y uso de una turbina eólica
ES2644843T3 (es) * 2007-11-30 2017-11-30 Vestas Wind Systems A/S Una turbina eólica, un método para el control de una turbina eólica y uso de la misma
US8362632B2 (en) * 2007-11-30 2013-01-29 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine, a method for controlling a wind turbine and use thereof
EP2103915B1 (en) * 2008-03-17 2016-11-16 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus and method for determining a resonant frequency of a wind turbine tower
WO2010046403A2 (en) * 2008-10-23 2010-04-29 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine and a method for monitoring a wind turbine
WO2010059983A2 (en) 2008-11-21 2010-05-27 Preus Robert W Wind turbine
DE102009005959A1 (de) * 2009-01-23 2010-09-30 Avantis Ltd. Schaltschrankanordnung
US7988416B2 (en) 2009-03-18 2011-08-02 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade with damping element
DK2365215T3 (da) * 2010-03-10 2013-01-28 Siemens Ag Styring af rotationshastigheden af en vindmølle baseret på rotoracceleration
US8123478B2 (en) * 2010-05-26 2012-02-28 General Electric Company Systems and methods for monitoring a condition of a rotor blade for a wind turbine
DK2588752T3 (en) * 2010-06-30 2015-08-17 Vestas Wind Sys As WIND POWER SYSTEM FOR THE DETECTION OF WINGED-icing
US20110182730A1 (en) * 2010-07-27 2011-07-28 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade with damping element for edgewise vibrations
DE102010053523B4 (de) * 2010-12-04 2015-09-10 Nordex Energy Gmbh Verfahren zur Überwachung einer statischen und/oder dynamischen Stabilität einer Windenergieanlage
EP2463517B1 (en) * 2010-12-08 2014-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Method and control system for reducing vibrations of a wind turbine
US8922039B2 (en) * 2011-01-24 2014-12-30 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine and a method for powering one or more hydraulic pitch actuators
CN102121454B (zh) * 2011-01-30 2012-11-28 北京和利时自动化驱动技术有限公司 一种风力发电变桨驱动器及方法
US20120257967A1 (en) * 2011-04-05 2012-10-11 Per Egedal Method and controller for generating a blade pitch angle control signal and wind turbine comprising the controller
US20120328436A1 (en) * 2011-06-24 2012-12-27 Soidel William E Electromechanical actuator driven governor for ram air turbine
ES2398051B1 (es) * 2011-06-28 2014-09-05 Gamesa Innovation & Technology S.L. Un método para la identificación de la frecuencia principal del tren de potencia de un aerogenerador.
ES2727248T3 (es) 2011-08-31 2019-10-15 Woelfel Eng Gmbh Co Kg Procedimiento y dispositivo para el monitoreo de estado de palas de rotor
US9689374B2 (en) * 2013-10-09 2017-06-27 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for reduction of fatigue and gust loads on wind turbine blades
US10539119B2 (en) 2017-07-10 2020-01-21 WindESCo, Inc. System and method for augmenting control of a wind turbine assembly
CN112012884B (zh) * 2019-05-28 2022-08-16 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的控制方法及设备
EP4050206A1 (en) 2021-02-25 2022-08-31 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Controlling a wind turbine with respect to dynamic stability
US11879425B2 (en) 2021-12-08 2024-01-23 Ge Infrastructure Technology Llc System and method for controlling blade pitch of wind turbine rotor blades in an idling state of the rotor hub
US11572868B1 (en) 2022-03-03 2023-02-07 General Electric Company System and method for use of a tunable mass damper to reduce vibrations in wind turbine blades in a locked or idling condition of the rotor hub
US11802545B1 (en) 2022-09-26 2023-10-31 General Electric Company Method and system for detection and mitigation of edge-wise vibrations in wind turbine blades
US12092082B1 (en) 2023-07-13 2024-09-17 Ge Infrastructure Technology Llc System and method for use of an automatically tunable spring mass damper to reduce vibrations in wind turbine blades
CN118517370A (zh) * 2024-07-23 2024-08-20 东方电气风电股份有限公司 一种风电机组自动抗涡激方法、系统及存储介质

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4329117A (en) * 1980-04-22 1982-05-11 United Technologies Corporation Wind turbine with drive train disturbance isolation
US4420692A (en) 1982-04-02 1983-12-13 United Technologies Corporation Motion responsive wind turbine tower damping
DK172932B1 (da) * 1995-06-27 1999-10-11 Bonus Energy As Fremgangsmåde og indretning til reduktion af svingninger i en vindmøllevinge.
AU1484099A (en) 1997-12-09 1999-07-12 Lm Glasfiber A/S Windmill blade with vibration damper
ES2178872T3 (es) * 1998-01-14 2003-01-01 Dancontrol Engineering As Procedimiento para medir y controlar osilaciones en un motor de viento.
DK174437B1 (da) * 2001-04-11 2003-03-03 Lm Glasfiber As Vindmøllevinge med svingningsdæmper
CA2557396C (en) 2004-02-27 2010-12-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator, active damping method thereof, and windmill tower
US7317260B2 (en) 2004-05-11 2008-01-08 Clipper Windpower Technology, Inc. Wind flow estimation and tracking using tower dynamics
JP3956963B2 (ja) * 2004-08-16 2007-08-08 コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 画像読み取り装置
JP4814644B2 (ja) * 2006-02-01 2011-11-16 富士重工業株式会社 風力発電装置
US8277185B2 (en) * 2007-12-28 2012-10-02 General Electric Company Wind turbine, wind turbine controller and method for controlling a wind turbine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109477456A (zh) * 2016-05-26 2019-03-15 维斯塔斯风力系统集团公司 在维修期间具有减振的风力涡轮机系统
US11041480B2 (en) 2016-05-26 2021-06-22 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine system with damping during service
CN109563812A (zh) * 2016-06-13 2019-04-02 维斯塔斯风力系统集团公司 沿边风力涡轮机叶片振动的减振
US11092135B2 (en) 2016-06-13 2021-08-17 Vestas Wind Systems A/S Damping of edgewise wind turbine blade vibrations
US11965484B2 (en) 2016-06-13 2024-04-23 Vestas Wind Systems A/S Damping of edgewise wind turbine blade vibrations
CN110778452A (zh) * 2019-11-15 2020-02-11 东方电气风电有限公司 一种大型风力风电机组降载及安全控制系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
MX2009003399A (es) 2009-06-16
AR063074A1 (es) 2008-12-23
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CA2664917A1 (en) 2008-04-10
US20090185901A1 (en) 2009-07-23

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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