CN102052160A - 用于清洁风力涡轮机的主动流动控制系统的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于清洁风力涡轮机的主动流动控制系统的装置和方法，具体而言，提供了一种用于与风力涡轮机(10)一起使用的主动流动控制(AFC)系统(100)，风力涡轮机包括至少一个转子叶片(12)。该AFC系统包括至少两个歧管(102)、至少一个孔(104)以及阀系统(107)，所述至少两个歧管(102)至少部分地限定在所述至少一个转子叶片内，所述至少一个孔(104)与所述至少两个歧管的各个歧管成流动连通，气体源(106)与所述至少两个歧管成流动连通联接，并且阀系统(107)操作地联接在气体源上，阀系统配置成阻塞气流流向所述至少两个歧管的第一歧管，从而将气流重新分配到所述至少两个歧管的第二歧管中。

Description

用于清洁风力涡轮机的主动流动控制系统的装置和方法

相关专利的交叉引用

特此交叉引用以下相关的共同转让的待决申请：标题为“Method for Operating a Wind Turbine with Reduced Blade Fouling”的案卷235606、标题为“Active Flow Control System for Wind Turbine”的案卷235623、标题为“Systems and Methods for Assembling an Air Distribution System for Use in a Rotor Blade of a Wind Turbine”的案卷235625、标题为“Systems and Method for Operating a Wind Turbine Having Active Flow Control”的案卷235850、标题为“Systems and Method for Operating an Active Flow Control System”的案卷235852、标题为“Systems and Method for Operating a Wind Turbine Having Active Flow Control”的案卷235854。各个交叉引用的申请是由Jacob Johannes Nies和Wouter Haans发明的，并且与本申请同日提交。各个交叉引用的申请通过引用而完整地结合在本文中。

技术领域

本公开涉及风力涡轮机。特别地，本公开涉及风力涡轮机转子叶片和包括此类风力涡轮机转子叶片的风力涡轮机。

背景技术

虽然水平轴线的风力涡轮机近来得到很好的建设，但仍然在进行相当大的工程努力以进一步改善它们的整体效率、鲁棒性和功率发生能力。

此研究已经产生了最近的主动流动控制(AFC，active flow control)技术，其致力于改善风力涡轮机的效率。AFC技术试图通过主动地改变贴近转子叶片的风流动而避免转子叶片上的流分离。这可通过经由成形于转子叶片的表面中的孔排出气体来实现。

此类AFC系统的引入已经造成用于吹气的孔最终收集污物或杂质。此现象是所谓叶片结垢的一个方面。叶片结垢会极大地降低性能，特别是风力涡轮机的提取功率。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于与风力涡轮机一起使用的主动流动控制(AFC)系统。该风力涡轮机包括至少一个转子叶片。AFC系统包括至少部分地限定在该至少一个转子叶片内的至少两个歧管、与该至少两个歧管的各个歧管成流动连通的至少一个孔、与该至少两个歧管成流动连通联接的气体源、以及操作地联接在该气体源上的阀系统。阀系统配置成阻塞通向该至少两个歧管的第一歧管的气流，以便将气流重新分配至该至少两个歧管的第二歧管。

在另一方面，提供了一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括至少一个转子叶片以及主动流动控制(AFC)系统。AFC系统包括至少部分地限定在至少一个转子叶片内的至少两个歧管、与该至少两个歧管的各个歧管成流动连通的至少一个孔、与该至少两个歧管成流动连通联接的气体源、以及操作地联接在该气体源上的至少一个阀。所述至少一个阀配置成阻塞通向该至少两个歧管的第一歧管的气流，以便将气流重新分配至该至少两个歧管的第二歧管。

在又一方面，提供了一种用于清洁至少一个歧管的方法。该至少一个歧管至少部分地限定在具有主动流动控制(AFC)系统的风力涡轮机的至少一个转子叶片内。气体源与该至少一个歧管成流动连通。该方法包括在第一模式下运行AFC系统，确定该至少一个歧管是否待清洁，并在不同于第一模式的第二模式下运行AFC系统。在第二模式期间穿过所述至少一个歧管的气体流率高于第一模式期间穿过所述至少一个歧管的气体流率。

从所附权利要求、描述和附图，本文所描述的实施例的其它方面、优势和特征将显而易见。

附图说明

在说明书的其余部分，包括参照附图，对本领域普通技术人员更详尽地描述了完整且能够实现的公开，包括其最佳模式，其中：

图1是一种示范性风力涡轮机的示意性的侧视图；

图2是可与图1中所示的风力涡轮机一起使用的示范性转子叶片的示意性的弦向横截面图。

图3是图2中所示的转子叶片的示意性的纵向横截面图。

图4是用于清洁图2和图3中所示的转子叶片的示范性方法的流程图。

图5显示了根据本文所述实施例的风力涡轮机的一部分的示意图。

图6显示了根据本文所述其它实施例的风力涡轮机的一部分的示意图。

部件列表：

10 风力涡轮机

12 转子叶片

14 转子轮毂

16 机舱

18 塔架

20 表面

22 风向

24 弦线

26 前缘

28 后缘

30 末梢

100 主动流动控制(AFC)系统

102 歧管

104 孔

106 气体源

107 阀系统

108 阀

110 AFC控制器

200 方法

202 操作

204 将气体提供给歧管

206 通过孔喷出气体

208 切换至清洁模式？

210 操作

212 将歧管气体流率调节至增加的值

214 清洁歧管

216 继续AFC模式？

218 继续清洁模式

具体实施方式

现在将详细参考各种实施例，各图中图示了其一个或多个示例。各示例作为解释而提供，而并不意味着限制。例如，作为一个实施例的一部分而图示或描述的特征可用在其它实施例上，或结合其它实施例使用，以产生又另外的实施例。本公开意图包括此类改型和变体。

现代风力涡轮机设计成在特殊的地理区域生产最大的能量。然而，如果风速变得太大，并从而改变攻角高于一定值时，在风力涡轮机转子叶片上发生流分离，并导致失速。在此类情形下，减少或甚至阻止了风力涡轮机的能量生产。通过使转子叶片上的流分离延迟，可有利地改变风力涡轮机的设计，例如增加运行风速范围和/或改变设计参数，例如弦长。这将最终导致风力涡轮机成本的极大下降。

通过将气体吹出布置在转子叶片的表面上的小孔可使风力涡轮机转子叶片上的流分离延迟。由气体源通过至少部分地限定在转子叶片内的歧管可将气体供应给孔。可使用各种气体，例如但不局限于空气、氮气和/或二氧化碳。当在以下描述中使用用语“空气”时，这不试图限制所附权利要求的范围。穿过歧管并流出孔的气体流率受到气体源的控制。控制气体流率导致了延迟的流分离，这改变了转子叶片的空气动力学特性。本文所述的系统主动地控制从转子叶片的孔中流出的气流，该系统包括气体源、歧管和孔。此类系统被称为主动流动控制(AFC)系统。

图1显示了一个示范性风力涡轮机10。图2是装备有AFC系统100的转子叶片12的弦向横截面图。图3显示了转子叶片12的纵向横截面图。风力涡轮机10包括三个转子叶片12。转子叶片12安装在转子轮毂14上，转子轮毂14连接在机舱(nacelle)16上，机舱16固定在塔架18上。通常，风力涡轮机10包括至少一个转子叶片12，并且典型地包括三个转子叶片12。然而，风力涡轮机10可包括任何合适数量的转子叶片12。在该示范性实施例中，至少一个转子叶片12具有图3中所示的构造，然而，任何其它转子叶片可包括与图3中所示的构造不同的构造。

参看图1，在该示范性实施例中，各个转子叶片12均包括至少一个歧管102，该歧管102连接在穿过转子叶片12的表面20限定的孔104上。出于简单起见，图2中只描绘了具有一个歧管102和一个孔104的一个转子叶片12。再次参看图1，在歧管102的相对末端，所包括的各个歧管102连接到单个气体源106上，该气体源106将气体供应至转子叶片12的歧管102。

气体源106可包括，但不局限于泵、压力罐、压缩气缸、压缩机、风扇、泵送装置和/或鼓风机。典型地，供给歧管102的气体是空气、氮气和/或二氧化碳。在该示范性实施例中，气体源106定位在机舱16内，然而，气体源106可定位在风力涡轮机10内或外任何合适的位置。歧管102配置成在气体源106和孔104之间输送气体。虽然在该示范性实施例中，风力涡轮机10描绘成具有一个气体源106，但是应该懂得风力涡轮机10可包括多个气体源106，例如，用于执行AFC操作的第一气体源和用于执行清洁操作的单独的第二气体源。

参看图1-3，至少一个转子叶片12包括至少两个歧管102。更具体地说，在该示范性实施例中，各转子叶片12均包括多个歧管102a，102b和102c以及多个孔104。包括在转子叶片12内部的各个歧管102a，102b和102c可连接在一个孔104或多个孔104上。在该示范性实施例中，各歧管102a，102b和102c与相应的一组孔104成流动连通，其中各组孔104沿着转子叶片12的长度的相应部分而延伸。孔104可以是，但不局限于孔、槽和/或海绵型开口。典型地孔104的形状是圆形的，但也可以想象不同的形状，例如稍长的、椭圆形的和/或矩形形状。此外，还可改变孔104的尺寸或直径。

此外，风力涡轮机10包括阀系统107，该阀系统107具有在气体源106和至少一个歧管102之间成流动连通联接的至少一个阀108。在示范性实施例中，阀系统107和/或阀108布置在机舱16内部，然而，应该懂得阀系统107和/或阀108可处于风力涡轮机10内任何合适的位置，例如转子叶片12和/或转子轮毂14处。在特殊的实施例中，各个歧管102连接在阀108上，并且各个阀108配置成阻塞到相应的歧管102的气流。此外，在一些实施例中，各个歧管102和/或各个歧管102a，102b和/或102c连接在单独的阀108上。备选地，两个或多个歧管102和/或歧管102a，102b和/或102c连接在一个阀108上。在一些实施例中，为各个转子叶片12提供了单个阀108。在该示范性实施例中，转子叶片12包括歧管102a，102b和102c(图3中所示)，其每个均可被相应的阀108a，108b和108c分别阻塞。在此类实施例中，阀系统107包括阀108a，108b和108c。

参看图2，沿着转子叶片12的展向轴线见到转子叶片12。在典型的情形下，风向22在略高于弦线24在前缘26处与转子叶片12相交的区域撞击转子叶片12。孔104典型地定位在翼型件最大厚度的下风向的转子叶片12的吸力侧上。更具体地说，孔104的位置典型地位于后缘28附近的转子叶片12的吸力侧上。通过经由孔104喷出的气体改变了转子叶片12的空气动力学特性。更具体地说，各个歧管102a，102b和102c连接到孔104上，孔104是转子叶片12的表面20上的歧管102a，102b和102c的一部分。在转子叶片12的一端处流出孔104的气流导致了转子叶片12的改善的流分离，这改变了转子叶片12的空气动力学特性。

转子叶片12具有位于图3的左侧的前缘26和位于图3的右侧的后缘28。最靠近前缘26的歧管102a是最长的歧管，并几乎延伸直至转子叶片12的末梢30。歧管102c延伸转子叶片12的纵向长度的大约一半。歧管102c的末梢靠近转子叶片12的后缘28。中间歧管102b的长度大概等于外部歧管102a和102c的算术平均值。此类转子叶片12的具体特性只是示范性的。典型地，歧管102的数量和/或孔104的数量可能不同于图3中所示的示例。此外，歧管102a，102b和/或102c的长度和/或宽度和/或歧管102a，102b和/或102c在转子叶片12内的位置也可不同于图3中所示的那些长度和/或宽度和/或位置。

此外，歧管102a与长度方向上最靠近转子叶片12的末梢30定位的第一组孔104成流动连通，歧管102c与长度方向上最靠近转子叶片12的根部定位的第二组孔104成流动连通，并且歧管102b与长度方向上在第一组孔104和第二组孔104之间定位的第三组孔104成流动连通。

在示范性实施例中，风力涡轮机10还包括AFC系统100，该系统100包括气体源106、孔104和歧管102。AFC系统100还包括控制阀108和气体源106的流率的AFC控制器110。通过控制相应的阀108和/或气体源106的气体流率，可控制各个歧管102和/或102a，102b和/或102c内的气体流率。如以下更详细所述，AFC控制器110还在AFC模式和清洁模式之间切换AFC系统100。AFC控制器110可与风力涡轮机控制器组合或分离。

在一个特殊的实施例中，AFC控制器110通过改变气体源106的气体流率而控制穿过歧管102a，102b和/或102c的气体流率。备选地或附加地，AFC控制器110通过阻塞例如歧管102a而控制穿过歧管102a，102b和/或102c的气体流率，从而增加穿过未阻塞的歧管102b和102c的气体流率。因为孔104连接在歧管102a，102b和102c上，所以通过经由歧管102a，102b和102c的气体流率可控制穿过孔104的气体流率。根据上述两个实施例，AFC控制器110可使转子叶片12上的流分离延迟，这改变了转子叶片12的空气动力学特性。

更具体地说，AFC控制器110配置成在AFC模式、清洁模式和安全模式之间切换AFC系统100。至少在一些实施例中，风力涡轮机控制器配置成关闭AFC系统。当风力涡轮机控制器可关闭AFC系统100时，AFC控制器配置成在AFC模式和清洁模式之间切换AFC系统100。在该示范性实施例中，在AFC模式和清洁模式下，气体源106连接在相同的歧管102上。备选地，在AFC模式下将气体供应到至少一个歧管102的气体源106在清洁模式下连接到至少一个不同的歧管102上。

在AFC模式下，通过歧管102和转子叶片12的孔104吹出气体，以改善各个转子叶片12的空气动力学特性。风力涡轮机10可在AFC系统100打开或关闭的条件下进行操作。当AFC系统100关闭时，风力涡轮机10以被称为“安全模式”的模式运行。当AFC系统100打开时，在AFC模式或清洁模式下，从孔104喷出的空气或气体可能造成转子的空气动力学失衡。如果没有空气从孔104喷出，则典型地减少了转子的空气动力学失衡。这是为什么AFC系统100关闭所处的模式被称为安全模式的原因。原则上，每个技术上的缺陷均可能导致风力涡轮机10的某些部分在某种程度上的失衡。此类失衡可能源于质量分布偏差、空气动力学偏差、风湍流等等。造成AFC系统100的失衡的原因可能是由于技术缺陷而引起的不相等的空气流、结垢上的差异，和/或进行中的清洁动作。

当AFC系统100打开或关闭时，杂质和/或污物典型地累积在歧管102a，102b和/或102c的内壁上。根据杂质而定，需花费一定的力量以使杂质脱离歧管102a，102b和/或102c的内壁。例如，当气体流率增加超过一定的量时，此时由气体粒子所施加的力大于杂质粒子和歧管102内壁之间的附着力，杂质将从歧管102a，102b和/或102c的内壁上撕下，并将通过孔104清除，从而保持转子叶片12清洁。如果增加的气体流率在一些时间段保持恒定，则转子叶片12的歧管102a，102b和/或102c将被清除杂质和/或碎屑。

在清洁模式下，歧管102内的气体流率大于AFC模式下的气体流率。确定此增加的气体流率，使得气流将杂质粒子拖离歧管102的内壁，并通过孔104而将它们冲出歧管102，引起歧管102内部的清洁作用。这可同时或连续地针对单独的或各个歧管102和/或歧管102a，102b和/或102c而进行。

在该示范性实施例中，如以下更详细所述，使用阀108改变气体流率。更具体地说，如果一个阀108被AFC控制器110阻塞，则阻塞的气流被重新分配至未阻塞的歧管102和/或歧管102a，102b和/或102c中，因而增加了未阻塞的歧管中的气体流率，同时减少了被阻塞的歧管中的气体流率。增加的气体流率可用于清洁各个歧管102。

从气体源106喷入各个歧管102a，102b和/或102c中的气流可被阀108a，108b和108c阻塞，这些阀布置在歧管102a，102b和/或102c的起始处或其中，位于气体源106和歧管102a，102b和/或102c的接合部之后。为了清洁示范性实施例中的歧管102a，102b和/或102c，阀108a被阻塞，并将气流重新分配至未阻塞的歧管102b和102c中，因而同歧管102a，102b和102c中没有被阻塞的情形相比，增加了穿过未阻塞的歧管102b和102c的气流。增加的气流用于清洁未阻塞的歧管102b和102c。各个阀108a，108b和108c可连续地从完全打开的状态调节至完全关闭的状态。应该懂得，用语“阻塞”不一定意味着完全的阻塞，而是还可暗示歧管102a，102b和/或102c的部分阻塞。因而，阀108a，108b和108c可具有流动控制功能。如果阀108a不是完全关闭的，则与阀108a完全关闭的情形相比，穿过其它阀108b和108c的气流不会增加至相同的程度。如果试图清洁歧管102b和102c，穿过歧管102b和102c的气流需要足够大，以确保歧管102b和102c内的清洁作用。如果穿过歧管102b和102c的气流不足够大以从歧管102b和/或102c中除去粒子，则可增加气体源106的气体流率，并且/或者可更完全地关闭阀108a。在这两种情况下，可增加穿过歧管102b和102c的气流以超过其中清洁作用大到足以清洁歧管102b和102c的值。在备选实施例中，可由其它流动控制装置替代阀108a，108b和/或108c，其配置成控制穿过歧管102a，102b和/或102c的气流。

图4图示了方法200，其用于清洁具有AFC系统100的转子叶片12的歧管102。在该示范性实施例中，AFC系统100在第一模式即AFC模式下运行(步骤202)，该模式用于改善转子叶片12的空气动力学特性。AFC模式通过将气体提供(步骤204)给歧管102，之后通过孔104喷出(步骤206)气体来实现。当以AFC模式运行(步骤202)时，从孔104中连续地喷出(步骤206)气体。

在步骤208中确定AFC系统100是否从第一模式切换至第二模式即清洁模式。该决定可通过例如计算机或通过人类用户自动地做出。如果答案是“否”，则AFC系统100保持在AFC模式下。如果答案是“是”，则AFC系统100切换至在第二模式即清洁模式下运行(步骤210)。在清洁模式的第一步骤212中，如上所述利用阀系统107和/或阀108和/或改变气体源106的气流使穿过歧管102的气体流率调节至增加的气体流率。在清洁模式的下一步骤214中，通过对歧管102施加增加的气体流率的清洁作用清洁歧管102。

在将歧管102清洁一段时间之后，人们可选择(步骤216)继续在AFC模式下运行(步骤202)或选择(步骤218)在清洁模式下运行(步骤210)。如果选择继续AFC模式，则AFC系统100返回在AFC模式下运行(步骤202)，返回图4中所示方法的流程图的顶部。如果选择继续清洁模式，则AFC系统100保持在清洁模式下运行(步骤210)。在这些可能性都不想要的情况下，可选择终止方法200，因而停止风力涡轮机10和/或将AFC系统100切换至安全模式。

参看图3和图4，对具有多个歧管102a，102b和/或102c的转子叶片12执行方法200。虽然方法200被描述为当歧管102a，102b和/或102c处于相同的转子叶片12内时使用，但是如图5中所示，当至少两个歧管102与相同的气体源106成流动连通联接时，方法200可与定位在至少两个转子叶片12内的该至少两个歧管102一起使用。此外，虽然歧管102a描述为被阻塞，但是可额外或备选地将歧管102b和/或歧管102c完全或部分地阻塞。在该示范性实施例中，从气体源106到至少一个歧管102a的气流被阻塞，使得将被阻塞的气流重新分配至剩余的未阻塞的歧管102b和102c，因而增加了未阻塞的歧管102b和102c中的气流。阀108a用于阻塞歧管102a。在该示范性实施例中，AFC控制器110用于控制阀108a，108b和/或108c以及穿过歧管102a，102b和/或102c的气流。

因为穿过歧管102的气流被限制于未阻塞的歧管102b和102c，所以增加了歧管102b和102c中的气体流率。如上所述，这引起了增加的清洁作用，因为增加的气流将杂质粒子拖离了歧管102b和102c的内壁和孔104，并将它们冲出歧管102b和102c。备选地，该气体流率可通过增加气体源106的气体流率来增加，该气体源将气体供应至歧管102a，102b和/或102c。如果将气体供应至各个歧管102a，102b和/或102c的气体源106的气体流率增加，则各个歧管102a，102b和/或102c中的气体流率也会增加。

图5显示了风力涡轮机10的一个备选实施例。如图5中所示，各个转子叶片12包括至少一个歧管102，并且气体源106与定位在至少两个转子叶片12中的至少两个歧管102成流动连通联接。更具体地说，气体源106连接在歧管102上，歧管102设置在不同的转子叶片12中。虽然风力涡轮机10包括三个转子叶片12，但是出于清晰起见，图5只显示了两个转子叶片12和风力涡轮机10的其它相关部件。在该示范性实施例中，图示了两个转子叶片12，并且各个转子叶片12均包括至少一个歧管102。各个歧管102可被阀108阻塞。出于清晰原因，阀108被描绘在转子叶片12的外部，然而，阀108典型地布置在转子叶片12的内部、转子轮毂14的内部和/或机舱16的内部。

附加地或备选地，各个转子叶片12还可包括多个歧管102a，102b和/或102c以及多个孔104。关于图3实施例所述，尤其关于歧管102a，102b和102c以及孔104所述的情形也适用于图5中所示的实施例。

此外，在图5所示的实施例中，转子叶片12都安装在转子轮毂14上，其中两个歧管102连接在一起。气体源106布置在转子轮毂14的内部，与歧管102成流体成流动连通。具体地说，气体源106可连接在歧管102的接合部上，以便将气体供应至歧管102。备选地，还可将气体源106布置在转子叶片12的内部、塔架18的内部或邻近转子轮毂14的机舱16的内部。

图6显示了风力涡轮机10的一个备选实施例。更具体地说，在图6中，风力涡轮机10对于每个转子叶片12都包括一个气体源106。风力涡轮机10包括三个转子叶片12，然而出于清晰起见，图6只显示了两个转子叶片12和风力涡轮机10的其它相关部件。在该示范性实施例中，两个气体源106分别将气体供应至转子叶片12的歧管102。更具体地说，各个气体源106连接在不同的歧管102上，并将气体供应给那个歧管102。歧管102可在相同的转子叶片12或不同的转子叶片12中。气体源106布置在转子轮毂14的内部。附加地或备选地，气体源106，或只有单个气体源106，布置在转子叶片12的内部、塔架18的内部和/或邻近转子轮毂14的机舱16的内部。

根据另外的实施例，各个转子叶片12还可包括如参照图3所示和所述的多个歧管102和多个孔104。参照图3关于歧管102和孔104所述的也适用于图6中所示的实施例。

根据图6的实施例，歧管102中的气体流率由相应的阀108控制和/或阻塞。此类阀108可布置成使得一个阀108阻塞包括在完整叶片12中的歧管102，或者使得各个歧管102可被不同的阀108阻塞。备选地，到包括在各个转子叶片12中的多个歧管102的各个歧管102的气流可被单独地阻塞。

在另外的备选实施例中，当风力涡轮机10包括多个气体源106时，各个气体源106可将气体供应至单个歧管102或多个歧管102。例如，单个气体源106或多个气体源106可用作主清洁气体源106，而剩余气体源106仅仅用在AFC模式下。因此各个转子叶片12的歧管102可同时或连续进行清洁。如果不同的转子叶片12用在不同的模式下，例如AFC模式或清洁模式下，则风力涡轮机10必须在不同的操作点上运行，以补偿空气动力学特性上的变化，并且最终还引起空气动力学失衡。在多个气体源106将气体供应至歧管102的情况下，如果增加各个气体源106的气体流率，则各个歧管102中的气体流率随后也会增加。

在歧管102进行连续清洁的情况下，气体源106的气流可通过可切换的阀108而连接在相应的歧管102上。为了进一步增加穿过待清洁的歧管102的气体流率，可将一个或多个额外的气体源106串联连接到清洁歧管102的气体源106上。额外的气体源106可以是备用的气体源106，或者是风力涡轮机10的一部分但不是在所有时间都使用的气体源106。

在风力涡轮机10包括至少两个气体源106的特殊的实施例中，一个源106具有比剩余气体源106更大的气体流率。具有更大气体流率的气体源106用作主清洁气体源。当要清洁至少一个歧管102时，将主清洁气体源106连接到各个歧管102上以对其进行清洁。清洁可同时或连续进行。

当歧管102被连续清洁时，首先通过至少一个可切换的阀108将主清洁气体源106的气流连接到待清洁的单个歧管102上，之后通过经由歧管102吹送气体进行清洁。在清洁歧管102之后，将主清洁气体源106连接到待清洁的不同的单个歧管102上，然后通过将气体吹过其中清洁该歧管。重复此过程直至各个歧管102均被清洁。当各个歧管102同时进行清洁时，主清洁气体源106同时连接到各个歧管102上，之后用主清洁气体源106通过各个歧管102同时吹送气体。

当使用不止一个气体源106时，通过将另外的气体源106串联连接至至少一个气体源106上可增加那个气体源106的气体流率。该另外的气体源106可以是额外的气体源106或用于风力涡轮机10内部某处但不需要在那个时刻执行另一操作的气体源106。

在其中风力涡轮机10包括至少一个气体源106的备选实施例中，气体源106主要用作或仅用作主清洁气体源。同包括两个或更多气体源106的实施例相比，此实施例具有至少一个气体源106，该气体源106主要或仅仅用于清洁转子叶片12的歧管102。在AFC模式期间，根本不使用或只在很少的情况下使用气体源106。在清洁模式下，根本不使用AFC模式下所使用的气体源，而气体源106用于清洁歧管102。在上述单个气体源106的实施例中，通过将另外的气体源106串联连接到气体源106上可增加用作主清洁气体源的气体源106的气体流率。

根据又另外的备选实施例，风力涡轮机10包括至少一个气体源106，该气体源106具有处于或接近零流量的非零的气体流率。这样做以防止AFC模式或清洁模式下不使用的歧管102在歧管102的内壁上收集杂质。不使用的歧管102在特定的时间点将开始结垢。如果在一些类型的AFC模式或清洁模式下不使用一定的孔104情形可能如此。在那种情况下，恒定地将非零气流供应至不使用的歧管102，以清洁该歧管102的内壁，从而不使歧管102结垢。这典型地对在特定的时间点不使用的所有歧管102都执行。

当不止一个转子叶片12被同时清洁时，穿过各个转子叶片12中的至少一个歧管102的气流集中在各个转子叶片12的相同跨度方向的区域上。因而可防止或至少减少空气动力的失衡。还可以将流集中在各个转子叶片12的不同跨度方向的区域上。然而，这里应该注意，在这种情况下，风力涡轮机10典型地必须在不同的操作点运行，以补偿空气动力学特性上的变化并且还补偿最终引起的空气动力学失衡。在这种情况下，风力涡轮机10典型地以较低的转子角度速度运行。

在任何上述实施例中，风力涡轮机10的不同的转子叶片12可在AFC模式或清洁模式下运行。然而，如果不同的转子叶片12在不同的模式下运行，则风力涡轮机10典型地在不同的操作点运行，其中在那种运行模式下，转子叶片12的负载由于空气动力学失衡的增加而降低。备选地，风力涡轮机10在不同的运行模式下运行，以补偿风力涡轮机转子的空气动力学失衡，同时对具有不止一个转子叶片12的风力涡轮机10的至少一个转子叶片12应用非对称的AFC。更具体地说，对于各个转子叶片12，如果由于流出各个转子叶片12的孔104的气体的空气动力学特性上的变化所造成的转子上的力和力矩不同，则风力涡轮机10运行在非对称的AFC模式下。

本文所述的系统和方法的技术效果包括至少以下一个：(a)在第一模式下操作AFC系统；(b)确定至少一个歧管是否待清洁；和(c)在不同于第一模式的第二模式下操作AFC系统，其中在第二模式期间穿过至少一个歧管的气体流率高于在第一模式期间穿过该至少一个歧管的气体流率。

本书面描述使用了示例，包括最佳模式，以使本领域中的技术人员可制作和使用所述主题。虽然已经在前文中公开了各种特定的实施例，但是本领域中的技术人员应该认识到权利要求的精神和范围容许等效的改型。尤其是，可将上述实施例的相互不排斥的特征彼此组合起来。本发明可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括这种改型和本领域中的技术人员所想到的其它示例。如果这些其它示例具有并非不同于权利要求语言的结构元件，或者如果其包括与权利要求语言无实质差异的等效的结构元件，则这些其它示例都属于权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于与风力涡轮机(10)一起使用的主动流动控制(AFC)系统(100)，所述风力涡轮机(10)包括至少一个转子叶片(12)，所述AFC系统包括：

至少两个歧管(102)，其至少部分地限定在所述至少一个转子叶片内；

至少一个孔(104)，其与所述至少两个歧管的各个歧管成流动连通；

气体源(106)，其与所述至少两个歧管成流动连通联接；和

阀系统(107)，其操作地联接在所述气体源上，所述阀系统配置成阻塞气流流向所述至少两个歧管的第一歧管，从而将所述气流重新分配至所述至少两个歧管的第二歧管。

2.根据权利要求1所述的AFC系统(100)，其特征在于，所述阀系统(107)包括第一阀和第二阀，所述第一阀操作地联接在所述第一歧管(102)上，并且所述第二阀操作地联接在所述第二歧管上。

3.根据权利要求1所述的AFC系统(100)，其特征在于，所述至少两个歧管(102)限定在一个转子叶片(12)内。

4.根据权利要求1所述的AFC系统(100)，其特征在于，所述气体源(106)包括泵、压力罐、压缩气缸、压缩机、风扇、泵送装置和鼓风机的至少其中一个。

5.根据权利要求1所述的AFC系统(100)，其特征在于，所述AFC系统(100)还包括AFC控制器(110)，所述AFC控制器(110)操作地联接在所述气体源(106)和所述阀系统(107)的至少其中一个上，所述AFC控制器配置成控制从所述气体源供应至所述至少两个歧管(102)的至少其中一个歧管的气体流率。

6.根据权利要求1所述的AFC系统(100)，其特征在于，所述AFC系统(100)还包括第二气体源，所述第一歧管与所述第一气体源(106)成流动连通联接，并且所述第二歧管与所述第二气体源成流动连通联接。

7.根据权利要求1所述的AFC系统(100)，其特征在于，所述至少一个转子叶片(12)包括第一转子叶片和第二转子叶片，所述第一歧管(102)限定在所述第一转子叶片中，并且所述第二歧管限定在所述第二转子叶片中。

8.一种风力涡轮机(10)，包括：

至少一个转子叶片(12)；和

主动流动控制(AFC)系统(100)，其包括：

至少两个歧管(102)，其至少部分地限定在所述至少一个转子叶片内；

至少一个孔(104)，其与所述至少两个歧管的各个歧管成流动连通；

气体源(106)，其与所述至少两个歧管成流动连通联接；和

至少一个阀，其操作地联接在所述气体源上，所述至少一个阀配置成阻塞气流流向所述至少两个歧管的第一歧管，从而将所述气流重新分配至所述至少两个歧管的第二歧管。

9.根据权利要求8所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述至少一个转子叶片包括第一转子叶片和第二转子叶片，所述第一歧管(102)限定在所述第一转子叶片内，并且所述第二歧管限定在所述第二转子叶片内。

10.根据权利要求9所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述至少一个转子叶片(12)包括第一转子叶片和第二转子叶片，所述第一转子叶片包括第一多个歧管，并且所述第二转子叶片包括第二多个歧管。

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