CN102032110A - 减小风力涡轮机中振动的方法和实现该方法的风力涡轮机 - Google Patents

减小风力涡轮机中振动的方法和实现该方法的风力涡轮机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及减小风力涡轮机中振动的方法和实现该方法的风力涡轮机。提供了一种在风力涡轮机的风力转子的偏转至少暂时不可行的情形下减小所述风力涡轮机的振动的方法。该方法包括调节第一转子叶片的第一桨距角和第二转子叶片的第二桨距角，使得第一桨距角和第二桨距角相差至少30度。

Description

减小风力涡轮机中振动的方法和实现该方法的风力涡轮机
技术领域
本申请涉及用于减小风力涡轮机中发生的振动的方法。更具体而言，本申请涉及用于在风力涡轮机的偏转(即风力涡轮机机舱绕着塔架轴线的旋转)不可行的情形下减小风力涡轮机中的振动的方法。
背景技术
风力发电厂(也称为风场或风园)包括在限定区域中安装成彼此相对靠近的若干个风力涡轮机。已知在这种风场中发生的一种现象是所谓的涡流。具体来说，在风力涡轮机的塔架周围流动的风在风力涡轮机塔架的下游产生冯·卡尔曼(von Karman)涡道。在有利于该现象的条件下，例如当出现与涡轮机和转子位置有关的特定的风速范围或风向时，涡轮机可开始垂直于风向振荡。然后这种振荡可在风力涡轮机的结构构件中产生应力。
发明内容
鉴于上述情况，提出了一种用于在风力涡轮机的风力转子的偏转至少暂时不可行的情形下减小所述风力涡轮机的振动的方法。该方法包括调节第一转子叶片的第一桨距角和第二转子叶片的第二桨距角，使得第一桨距角和第二桨距角相差至少30度。
根据另一个实施例，用于在不能偏转期间减小风力涡轮机的振动的方法包括将第一转子叶片和第二转子叶片调节到不同的桨距角，第一转子叶片和第二转子叶片的桨距角相差至少45度。
根据另外的实施例，提供了一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括：安装到转子轮毂上的第一转子叶片和第二转子叶片，各个转子叶片可绕着变桨轴线旋转，以调节各个转子叶片的相应的桨距角；适于调节各个转子叶片的桨距角的变桨驱动器系统；以及风力涡轮机控制器，其适于控制变桨驱动器系统，以在风力涡轮机的偏转至少暂时是不可行的情形期间，调节第一转子叶片的第一桨距角和第二转子叶片的第二桨距角，使得第一桨距角和第二桨距角相差至少30度。
根据从属权利要求、说明书和附图，本发明的另外的方面、优点和特征是显而易见的。
附图说明
在说明书的剩余部分(包括对附图的参照)中更加具体地阐述了对本领域普通技术人员来说完整和能够实施的公开，包括公开的最佳模式，在图中：
图1是风力涡轮机的示意性正视图；
图2是图1所示的风力涡轮机的叠置的顶部侧视图；
图3是根据本发明的一个实施例的、调节了转子叶片桨距角的、图1所示的风力涡轮机的叠置的顶部侧视图；
图4是根据本发明的一个实施例的方法的流程图；
图5是根据本发明的另一个实施例的方法的流程图；
图6是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机的侧视图；以及
图7是根据本发明的又一个实施例的方法的流程图。
部件列表
6    转子轴线
50，60  风向
100     风力涡轮机
110     塔架
115     塔架轴线
120     机舱
130    转子轮毂
140，150，160转子叶片
142，152，162前缘
144，154，164后缘
146    转子叶片变桨轴线
170    转子轴
180    变桨驱动器系统
185    紧急功率供应
190    风力涡轮机控制器
200    用于前后振动的振动探测器
210    风力涡轮机塔架的振动探测器
220    风速探测器
230    齿轮箱
240    发电机
250    偏转驱动器
Pa，Pb，Pc  桨距角
RBP    转子叶片平面
具体实施方式
现在将对各实施例进行详细参照，实施例中的一个或多个实例在各图中所有说明。各个实例是以解释的方式提供的，并且不意味着限制。例如，说明或描述成一个实施例的一部分的特征可用于其它实施例上或与其它实施例一起使用，以产生另外的实施例。意在本公开包括这样的修改和变化。
图1是具有三个转子叶片140、150、160的风力涡轮机100的示意性正视图。但是，本文描述的实施例和实例不限于具有三个转子叶片的风力涡轮机，而是还可关于具有不同数量的转子叶片(特别地，还有不仅两个转子叶片，以及还有四个或更多个转子叶片)的风力涡轮机来实践。三个转子叶片140、150、160在转子轮毂130周围布置在转子叶片平面中，转子轮毂130附连到风力涡轮机的机舱120上。在这一点上，应当理解，风力涡轮机转子可具有锥形形状，使得转子叶片的变桨轴线不完全在平面内对准，而是相反形成平锥。其中叶片的轴线布置在锥面上而非布置在平面中的这种实施例仍然能够实践本文描述的实施例。因此，只要对转子叶片平面进行参照，就由此也包含了锥形实施例。在平面和锥形实施例两者中，两个相邻转子叶片之间的角典型地是相等的，而且在所示具体实施例中，该角为120度。各个转子叶片140、150、160可绕着它们的变桨轴线(例如转子叶片140的变桨轴线146)旋转。线A-A、B-B、C-C表示沿着图2所示的转子叶片轴线的顶部侧视图。机舱120安装在塔架110的顶上。典型地，机舱120可借助于偏转驱动器250来绕着塔架110的竖直轴线115旋转。因此，风力转子(即转子轮毂130和安装到转子轮毂130上的转子叶片140)可与风向对准，使得转子叶片平面定向成基本垂直于风向。典型地，偏转驱动器250由电网供应的功率提供能量，风力涡轮机100连接到电网上。例如在电网丧失的情况下，偏转驱动器250没有足够的功率供应，并且因此不能使风力转子相对于风向对准。由于这种失准的原因，可发生以上阐明的涡流。
图2是图1所示的风力涡轮机的叠置的顶部侧视图。涡轮机的转子轴线6与转子轴170基本同轴且基本垂直于转子叶片平面RBP而延伸，转子叶片布置在转子叶片平面RBP中。转子轮毂130可旋转地附连到机舱120上。在转子轮毂130的顶上以叠置的方式显示了所有三个转子叶片140、150、160沿着线A-A、B-B、C-C的侧面截面图。将理解到，各个截面图表示相应的转子叶片已达到其顶部位置时所处的时刻。
另外，在图2中分别显示了三个转子叶片140、150和160的桨距角Pa、Pb、Pc。在风力涡轮机的正常操作期间，三个桨距角Pa、Pb和Pc将是相同的，或者彼此相差仅几度。仅出于清楚的目的而将桨距角Pa、Pb、Pc显示为不同。各个转子叶片140、150、160具有前缘142、152、162和后缘144、154、164。出于本公开的目的，桨距角定义如下。如果转子叶片的前缘和后缘位于转子叶片平面RBP内(即在图2中前缘面向左，而后缘面向右)，则该转子叶片位置定义为具有0度桨距角。从这个位置顺时针旋转叶片(此处前缘朝向转子轮毂130的突出部旋转)，正的叶片角增加+90度，从而成为针对叶片140的截面图A-A所显示的位置Pa。如图2所示，前缘142和后缘144现在与转子轴线6对准。图2所示的桨距角Pb和Pc也是正的，Pb小于+90度，而Pc则大于+90度。如果在图2中的转子叶片的前缘沿着转子叶片平面RBP面向右且转子叶片的后缘面向左，则转子叶片具有+180度的桨距角(未显示)。大于+180度的桨距角将导致前缘面朝机舱120。如果转子叶片逆时针旋转，即前缘面朝机舱120，则桨距角会呈现负值。例如，-90度桨距角对应于后缘144面朝转子轮毂130的突出部且前缘142面朝机舱120时的位置。因此，任何桨距角均可由正值和负值描述，例如+270度与-90度是相同的位置。这在图3中显示为关于转子叶片140的一个实例。可根据以上给出的定义获得关于其它桨距角的转子叶片的位置。
另外，在图2中针对转子叶片140显示的+90度桨距角Pa也称为转子叶片的顺桨位置。当在顺桨位置上时，转子叶片不会从风中吸取大量能量，并且甚至可导致风力转子的空气动力制动。因此，当涡轮机空转且没有产生动力时，通常使转子叶片140、150、160进入顺桨位置上。但是，前述只有在风向基本垂直于转子叶片平面RBP时才是实际情况，如由图2中的断续箭头50所指示的那样。在风力涡轮机的偏转至少暂时不可行(例如由于电网丧失的原因)的情形下，转子叶片平面RBP可相对于由图2中的完整箭头60所指示的风向失准。在图2中描绘的示例性情形下，转子叶片平面RBP相对于风向60失准90度。换句话说，转子叶片平面RBP不是垂直于风向，而是平行于风向60。在这种情形下，如果所有三个转子叶片均在顺桨位置上的话，就增强了涡流。具体来说，沿着转子轴线6的前后振荡或振动是由涡流引起的。而且，沿其它空间方向的振动可由涡流引起，并且可取决于转子叶片平面RBP和风向之间的失准而变化。如果转子叶片中的一个或多个具有-90度桨距角的话，也可出现相同的现象。因此，在风力转子在叶片具有-90度桨距角或一些叶片具有+90度桨距角而一些具有-90度桨距角的情况下空转的情形期间，也可发生前述振荡和振动。
在本发明的一个实施例中，第一转子叶片140的第一桨距角Pa和第二转子叶片150的第二桨距角Pb调节成使得第一桨距角和第二桨距角Pa、Pb相差至少30度。例如，第一桨距角Pa可设置成-90度，而第二桨距角Pb可设置成+30度。由于第一桨距角和第二桨距角之间的较大差异，显著地降低了涡流造成的影响。具体来说，阻尼了沿转子轮毂130的前后方向(沿该方向或转子轴线6)的振动。因此，转子轴170和其它传动系构件(例如图6所示的齿轮箱230和发电机240)上的振动载荷得到减小。因此，这个方法在风力转子的偏转至少暂时不可行的情形(例如在电网丧失期间)中特别有用。例如，在如以上描述的那样调节了第一桨距角和第二桨距角之后，风力转子可在电网丧失的持续时间里空转，并且保护涡轮机不受涡流的不利影响。
如以上已经阐述过的那样，振动阻尼作用是由桨距角中的较大差异引起的。因此，第一桨距角和第二桨距角可相差至少45度。具体来说，当面向特定方向的转子叶片截面积扩大时，沿这个特定方向的阻尼作用就得到改进。换句话说，当叶片的宽侧面向特定方向时，沿这个方向的振动的阻尼就得到改进，因为叶片的空气阻力将阻尼沿这个方向的振动。在没有偏转能力的情形下，叶片设置成不同的桨距角，使得在任何情况下都发生阻尼(且特别是对于变化的风向而言)。
另外，第三转子叶片160可为上述减振概念的一部分。在一个实施例中，第三转子叶片160的第三桨距角Pc调节成使得Pc与第一桨距角Pa和第二桨距角Pb显著地不同。例如，第三桨距角Pc可与第一桨距角Pa和第二桨距角Pb分别相差至少30度。这种布置的一个示例性实施例在图3中有所显示，图3是图1所示的风力涡轮机的叠置的顶部侧视图。在图3所示的实施例中，第一转子叶片140具有-90度的桨距角Pa，第二转子叶片150具有+30度的桨距角，而第三转子叶片160具有+150度的桨距角Pc。因此，当沿顺时针方向测量时，第一桨距角Pa和第二桨距角Pb之间的角差为120度，当沿顺时针方向测量时，第二桨距角Pb和第三桨距角Pc之间的角差为120度，且当沿顺时针方向测量时，第一桨距角Pa和第三桨距角Pc之间的角差为120度。当然，可根据情况来选择桨距角的其它值和它们之间的角差，使得各位置具有相等或不相等的角差。在一个实施例中，例如，第一桨距角Pa为-90度，第二桨距角Pb为+45度，而第三桨距角Pc为零度。在另一个实施例中，第一桨距角Pa为+90度，第二桨距角Pb为-30度，而第三桨距角Pc为-150度。
如上所述，一些实施例采用与仅30度相比进一步更大的角差，其中，第三桨距角沿顺时针方向与第一桨距角和第二桨距角分别相差至少45度。可在第一桨距角Pa、第二桨距角Pb和第三桨距角Pc之间分别使用甚至更大的差异，例如60度、80度、90度或120度。例如，第一桨距角Pa和第二桨距角Pb之间沿顺时针方向的差异可在从30至150度的范围中，特别是45至120度(的范围)，更特别的是60至90度(的范围)。在另一个实施例中，第二桨距角Pb和第三桨距角Pc之间沿顺时针方向的差异在从30至120度的范围中，特别是45至105度(的范围)，更特别的是60至90度(的范围)。而且，第一桨距角Pa和第三桨距角Pc之间沿顺时针方向的差异可在60至270度的范围中，特别是90至240度(的范围)，在一些实施例中更特别的是120至180度(的范围)。在一些实施例中，桨距角中的至少一个在0度直到但不包括180度的范围中，并且桨距角中的至少一个在180度直到但不包括360度的范围中。在其它实施例中，桨距角中的一个设置成零度。
在图4的流程图中显示了如以上描述的方法400的一个具体实施例。在图中，持续地监测风力涡轮机，以在决策框405处确定风力涡轮机的偏转是否是暂时不可行的。在探测到电网丧失或影响使风力涡轮机偏转的能力的任何其它情形的情况下，该方法继续，以调节转子叶片的桨距角，并且将它们设置成-35度、零度和+35度，以便在方框410处减小振动，特别是由于涡流引起的前后振动。但是，特定的桨距角仅是实例，并且可使用不同的桨距角值。在循环415中，监测电网丧失状态是否仍然存在。只要存在无法对偏转驱动器供以功率的情况，就保持桨距角的设置。
应当理解，可在没有来自电网的功率供应的情况下执行桨距角的调节和电网的监测。典型地，风力涡轮机包括使得能够在电网不可用作功率供应的情形下使叶片变桨的紧急功率供应，例如电池、蓄电池、电容器等。因此，桨距角的所述调节可受紧急功率供应的影响。但是，紧急功率供应具有有限的存储容量，并且可由于重复地调节桨距角而耗尽。因此，将典型地将桨距角一次调节到对于变化的风条件来说优化的值。在这种桨距角设置的情况下，即使是对于变化的风条件，涡轮机也处于安全状态。例如，这种安全设置可为图3所示的一种设置。最后，一旦风力涡轮机能够偏转，风力涡轮机就恢复正常操作420。典型地，使风力涡轮机回到正常操作包括具体的唤醒(wake-up)程序。
在其中偏转不可行但电网可用(例如偏转系统的故障)的其它实施例中，在无法进行偏转的时期期间，仍然可调节桨距角，而不消耗紧急功率供应。在这种情况下，风向的变化可提供在振动阻尼方面更优选的另一个桨距角设置。因为电网可用作用于变桨驱动器的功率供应，所以桨距角可调节成以便在实际条件下优化振动阻尼。在受损的偏转系统的情况下，只有在修理或更换偏转系统之后风力涡轮机才可恢复正常操作。在这种情况下，正常操作将不会恢复，但是该方法将包括有缺陷的部件的修理或更换。之后，风力涡轮机将根据正常程序重新启动。
如上所述，将选择桨距角差，以减小涡流和/或类似的现象引起的振动。因此，随着时间的过去可监测到不同的桨距角组合的结果，并且在采用了桨距角组合的时候，该结果可与相应的风条件(特别是风向和风速)相互关联。另外，振动探测器可感测涡轮机的不同部件中的振动，例如塔架振动、转子轴振动等等。而且，振动探测器可感测沿不同的空间方向的振动，例如沿两个或三个相互垂直的方向。前述措施允许收集数据和建立经验关系，它们可在无法进行偏转的情形下用来控制涡轮机。
根据本发明的另一方面，风力转子可停在其中转子叶片中没有一个定位在风力涡轮机100的塔架110附近的位置上。这包括其中叶片在塔架前面或在塔架后面或接近塔架的位置。具体来说，在叶片相对于风向来说在塔架前面或后面的情况下，也可发生涡流。在本实施例的情况下，用语“停”或“停止”指的是将风力转子锁定到不允许风力转子空转的这种位置上。例如，可通过应用制动来将风力转子锁定到期望的位置上。使风力转子停在所述位置上的原因在于，当转子在一个叶片在塔架附近(即一个叶片朝下)的情况下停放时，可增强涡流引起的振荡。振荡的该增强可能是由于在塔架附近的转子叶片的更低的阻尼和/或这个叶片上的涡流的空气动力作用引起的。在这方面，如果转子叶片的变桨轴线朝下且相对于塔架轴线的偏离在-15度至+15度的角范围内的话，转子叶片将典型地被认为是停在塔架附近。在这方面，向上和向下可理解为是相对于地平线的，或者换句话说，向上方向是沿着塔架轴线从塔架基部到机舱的，而向下方向是从机舱到塔架基部的。为了避免振荡的上述增强，风力转子停在使得叶片中没有一个定位在塔架前面、塔架后面或定位成接近塔架的位置上。具体来说，在探测到其中风力转子的偏转不可行的情形之后，风力转子就绕着转子轴线旋转到其中转子叶片中没有一个定位在风力涡轮机的塔架附近的位置上。因此，可避免增强。在一个实施例中，具有三个转子叶片的风力转子停在这样的位置上：其中，一个转子叶片朝上，并且转子叶片的变桨轴线与风力涡轮机塔架的纵向轴线形成在+15度至-15度的范围中的角，特别是在+10度至-10度的范围中的角，更特别的是+5度至-5度的范围中的角。例如，图1中显示了这种情形，其中，转子叶片140朝上，并且与塔架轴线115对准，即转子叶片变桨轴线146和塔架轴线之间的角为大约零度。对以上内容更进一步讲，当风力转子锁定时，最靠近塔架的转子叶片的桨距角可以这样的方式调节：即，使其较不倾向于获得涡流激励。例如，最靠近塔架的转子叶片的桨距角可调节成使得转子叶片的宽侧基本垂直于实际的和/或预期的风向。
另外，在不再能够进行桨距角调节的情况下，将风力转子定位成使得转子叶片中没有一个定位在塔架附近可能仍然是可行的。因此，可在不依赖于桨距角设置的情况下应用风力转子的所述定位，并且风力转子的所述定位将仍提供涡流引起的振动的一些减小。
图5是根据上述方法的另一个实施例的方法500的流程图。类似于图4，在决策框505处持续地监测风力涡轮机的偏转能力。在探测到电网丧失或影响偏转能力的任何其它情形的情况下，在方框510中，该方法继续，以将风力转子停在这样的位置上：其中，转子叶片中的一个相对于转子轴朝上，以便避免所引起的振动的增强。随后，在方框515中，第一桨距角设置成-90度，第二桨距角设置成30度，而第三桨距角设置成150度，以进一步减小振动。如上所述，桨距角的调节可受紧急功率供应的影响。典型地，将仅调节桨距角一次，以节约紧急功率供应的能量。在循环520中，监测条件是否仍然存在。只要存在无法对偏转驱动器供以功率的情况，就保持风力转子的停放位置和桨距角的设置。当涡轮机探测到电网再次可用或风力涡轮机以别的方式能够再次偏转时，涡轮机的正常操作将在方框525处恢复。典型地，使风力涡轮机回到正常操作包括可执行的具体的唤醒程序。
在该方法的一些实施例中，第一转子叶片、第二转子叶片和第三转子叶片的桨距角分别相差至少45度。在其它实施例中，不仅减小了沿一个空间方向(例如前后方向)的振动，而且还减小了沿垂直于转子轴的轴向方向的至少一个另外的方向的振动。在另外的其它实施例中，转子叶片的桨距角设置成使得沿三个相互垂直的空间方向发生振动阻尼的值。但是，前述振动类型仅是非限制性实例，而且本发明的实施例大体上与无法进行偏转的事件期间的减振有关。因此，本发明的实施例大体可用来减小风力涡轮机构件的振动。这种风力涡轮机构件包括但不限于塔架110、机舱120、转子轮毂130、转子叶片140、150、160、转子轴170、齿轮箱230或发电机240。通过调节转子叶片的桨距角来实现减振，如本文结合本发明的各实施例所描述的那样。典型地，将以经验的方式获得具体设置，因为它们取决于风场地点和风场内的涡轮机的位置处的具体条件。作为经验控制策略的基础，将对至少一个变量进行监测。典型地，该变量将为塔架振动、风力转子的前后振动、风向、风速、偏转角偏移、转子位置或它们的任何组合。当然，也可监测其它环境或涡轮机参数，而且这些参数可与涡轮机的振动状态相互关联。典型地，第一转子叶片、第二转子叶片和第三转子叶片的桨距角设置将基于确定的变量(一个或者多个)，以减小振动。
进一步应当注意到，在上述实施例中的任何一个中均允许风力转子绕着转子轴线旋转(仅除了其中风力转子锁定的实施例之外)。具体来说，桨距角的设置不限于其中风力转子的旋转被抑制的这种组合。相反，风力转子的缓慢旋转甚至可能是合乎需要的，以便避免对旋转机器造成压痕(brinelling)或其它振动引起的损害。将理解的是，本申请的潜在的基本概念可应用于锁定的风力转子和空转的风力转子两者。
图6是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机100的侧视图。风力涡轮机100具有安装到转子轮毂130上的第一转子叶片140、第二转子叶片150和第三转子叶片160。如图6所示，各个转子叶片可绕着变桨轴线(例如转子叶片140的轴线146)旋转，以调节其相应的桨距角。风力涡轮机进一步包括变桨驱动器系统180，其适于调节各个转子叶片140、150、160的桨距角。例如，变桨驱动器系统180可包括位于各个转子叶片处的电动伺服马达，使得允许对各个转子叶片进行独立的桨距角调节。另外，紧急功率供应185(例如电池组、蓄电池或电容器)位于轮毂130内。紧急功率供应185与变桨驱动器系统180连接，并且适于在不可获得来自电网的功率供应的情况下对变桨驱动器系统供应功率。另外，风力涡轮机100包括风力涡轮机控制器190。典型地，风力涡轮机控制器190是连接到一个或多个传感器上的特别地调适的计算机系统。因此，风力涡轮机控制器190可持续地监测风力涡轮机附近的环境状况和风力涡轮机的状况。基于这些数据，风力涡轮机控制器190然后确定是否应该调节任何涡轮机参数，例如，桨距角、偏转角、发电机扭矩。如果要调节涡轮机参数，风力涡轮机控制器就将控制信号发送给促动器，然后促动器相应地调节涡轮机参数。在图6所示的实施例中，风力涡轮机控制器190连接到第一振动探测器200上，第一振动探测器200适于探测沿机舱120的前后方向的振动。另外或备选地，第一振动探测器200可适于探测机舱120的侧向振动。例如，振动探测器200可直接安装到主框架或机舱120的壁上。在其它实施例中，振动探测器200可安装到转子轮毂130上。而且，振动探测器200可适于探测沿其它空间方向的振动，例如，沿塔架轴线方向的振动。在其它实施例中，可通过使用应变计来探测作用于转子轴170、叶片140、150、160、轮毂130、主框架或塔架壁上的弯曲力矩。另外，风力涡轮机控制器190连接到位于塔架110中的另外的振动传感器210上。振动传感器210适于探测沿相互垂直的空间方向的塔架振动，典型地沿垂直于塔架轴线的方向的振动，以及将探测到的振动报告给控制器190。大体上，风力涡轮机控制器190连接到适于感测至少一个风力涡轮机构件的振动的至少一个振动探测器上。风力涡轮机构件包括但不限于塔架110、机舱120、转子轮毂130、转子叶片140、150、160、转子轴170、齿轮箱230或发电机240。因此，控制器190具有对风力涡轮机的振动状态的概览，并且可确定可损害涡轮机构件(例如转子轴170、齿轮箱230和发电机240)的有害振动，例如前后振动。另外，控制器190连接到风传感器220上，风传感器220适于探测风向和风速。例如，风传感器220可包括风力计和风向标。因此，涡轮机的振动状态可与控制器190收集到(由控制器190本身收集的或在数据所报告到的控制中心中的)的风数据相互关联。另外，风力转子的位置(即转子叶片140、150、160相对于转子轴线6的定向)可用作风力涡轮机控制器190的控制策略的输入参数。基于这些数据，可在风力涡轮机控制器190中确定和实现经验控制策略，即用于具体风条件的具体桨距角设置。因此，控制器190可根据经验控制策略取决于由风传感器220探测到的风条件来调节转子叶片的桨距角。另外，可在控制器190中实现自学习算法，使得桨距角设置在偏转至少暂时不可行但桨距角调节仍然可行(例如当偏转系统出故障但电网可用时)的情形期间对于当前风条件而言是优化的。
图7是方法700(其可由图6所示的风力涡轮机执行)的流程图。在图中，在决策框705处持续地监测风力涡轮机的偏转。之后，在决策框710处确定电网是否仍然可用作变桨驱动器的功率供应。在电网仍然可用的情况下，该方法继续，以确定风速、风向和偏转角偏移，即风向和转子叶片平面之间的失准。在方框720处，基于所确定的变量的值，桨距角设置成减小沿至少两个相互垂直的空间方向的振动的值。因此，针对实际的环境状况改进了振动阻尼。在一些实施例中，桨距角调节成以便不仅减小沿两个相互垂直的空间方向的振动，而且还减小沿三个相互垂直的空间方向的振动。因此，振动阻尼得到增强。如图7所示，如果在决策框710处确定电网不可用，就应用备选程序。在这种情况下，在方框730处，该方法继续将叶片的桨距角调节到安全设置。安全设置将是适于不论风向如何都会阻尼振动的桨距角的组合。这种设置可为例如图3所示的设置。因为电网在此操作期间是不可用的，所以桨距角调节典型地由紧急功率供应实现。为了避免耗尽紧急功率供应，仅调节桨距角一次，也就是将其调节到安全设置，且然后在电网丧失期间不改变该桨距角。随后，在任何一种情况下，在决策框730处对风力涡轮机的偏转能力进行监测，以确定是否仍然存在涡轮机不能偏转的情况。如果偏转仍然不可行，该方法就返回到决策框710，并且如以上描述的那样从这里继续下去。如果在决策框730中探测到涡轮机又能够偏转的话，风力涡轮机就根据方框735恢复正常操作，这典型地包括执行如上所述的具体的唤醒程序。
通过参照三叶式风力涡轮机对本文描述的一些实施例进行了例示。但是，也可在具有不同数量的叶片的风力涡轮机中实践和实现本发明的实施例，特别是在具有仅两个叶片的风力涡轮机以及具有四个或更多个叶片的风力涡轮机中实践和实现。
本书面描述使用了实例，包括最佳模式，并且使本领域任何技术人员能够制造和使用所描述的主题。虽然已经在前述内容中公开了各种具体的实施例，但是本领域技术人员将认可，权利要求书的精神和范围允许同等有效的修改。特别而言，上述实施例的相互非排它性的特征可彼此结合。可授予专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的这种修改和其它实例。如果这种其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这种其它实例意在处于权利要求书的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于在风力涡轮机的风力转子的偏转至少暂时不可行的情形下减小所述风力涡轮机的振动的方法，所述方法包括：
调节第一转子叶片的第一桨距角和第二转子叶片的第二桨距角，使得所述第一桨距角和所述第二桨距角相差至少30度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风力转子进一步具有第三转子叶片，并且所述方法进一步包括调节所述第三转子叶片的第三桨距角，使得所述第三桨距角与所述第一桨距角和所述第二桨距角分别相差至少30度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一桨距角和所述第二桨距角彼此相差至少45度，和/或所述第三桨距角与所述第一桨距角和所述第二桨距角分别相差至少45度。
4.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述桨距角中的至少一个在从0度直到但不包括180度的范围中，并且所述桨距角中的至少一个在从180度直到但不包括360度的范围中。
5.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一桨距角和所述第二桨距角之间的沿顺时针方向的差异在从30至150度的范围中，所述第二桨距角和所述第三桨距角之间的沿顺时针方向的差异在从30至120度的范围中，并且所述第一桨距角和所述第三桨距角之间的沿顺时针方向的差异在从60至270度的范围中。
6.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在探测到所述风力转子的偏转至少暂时不可行的情形之后，所述风力转子停在这样的位置上：在该位置中，所述转子叶片中没有一个定位在所述风力涡轮机的塔架附近。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，一个转子叶片朝下，并且所述转子叶片的变桨轴线与所述风力涡轮机塔架的纵向轴线形成处于大于15度的范围中的角。
8.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括确定选自以下变量组成的组的至少一个变量：塔架振动、所述风力转子的前后振动、风向、风速、偏转角偏移、转子位置和它们的任何组合；以及
基于至少一个确定的变量来调节所述第一转子叶片、所述第二转子叶片和所述第三转子叶片的桨距角。
9.一种风力涡轮机(100)，包括：
安装到转子轮毂(130)上的至少两个转子叶片(140，150，160)，所述转子叶片中的各个可绕着变桨轴线(146)旋转，以调节所述转子叶片的相应的桨距角(Pa，Pb，Pc)；
适于调节各个转子叶片的所述桨距角的变桨驱动器系统(180)；以及
适于执行根据前述权利要求中任一项的方法的风力涡轮机控制器(190)。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机进一步包括适于探测至少一个风力涡轮机构件的振动的振动探测器(200，210)，其中，所述风力涡轮机控制器(190)进一步适于基于探测到的振动来调节所述第一桨距角和所述第二桨距角(Pa，Pb，Pc)，从而使得所述振动得到减小。
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