CN102052265A - 用于风力涡轮的主动流动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于风力涡轮的主动流动控制系统。提供与风力涡轮(10)一起使用的主动流动控制(AFC)系统(100)。该风力涡轮包括至少一个转子叶片(12)，其具有至少部分地延伸穿过其中的至少一个歧管(104)和限定为穿过至少一个转子叶片的表面的至少一个开孔(106)，至少一个开孔与至少一个歧管流动连通。AFC系统包括构造成用于将环境空气吸入风力涡轮的空气进入导管(114)、与空气进入导管以流动连通的方式联接并且构造成用于过滤环境空气的自清洁空气过滤器(102)，以及构造成用于喷射过滤空气穿过至少一个开孔的AFC分配系统(120)。

Description

用于风力涡轮的主动流动控制系统
相关申请的交叉引用
本文对相关的共同转让的共同未决申请进行了交叉引用：卷号235606，题目为″Method for Operating a Wind Turbine with Reduced Blade Fouling″；卷号235625，题目为″Systems and Methods for Assembling an Air Distribution System for Use in a Rotor Blade of a Wind Turbine″；卷号235850，题目为″Systems and Method for Operating a Wind Turbine Having Active Flow Control″；卷号235851，题目为″Apparatus and Method for Cleaning an Active Flow Control(AFC)System of a Wind Turbine″；卷号235852，题目为″Systems and Method for Operating an Active Flow Control System″；卷号235854，题目为″Systems and Method for Operating a Wind Turbine Having Active Flow Control″。各交叉引用的申请是由Jacob Johannes Nies和Wouter Haans发明的，并且与本申请同一天提交。各交叉引用申请通过引用而整体并入到本文中。
技术领域
本公开涉及风力涡轮。具体而言，本公开涉及与风力涡轮一起使用的主动流动控制(AFC)系统，包括这种AFC系统的风力涡轮转子叶片，以及包括这种转子叶片的风力涡轮。
背景技术
尽管横轴式风力涡轮目前已沿用已久，但仍然投入了相当多的技术工作来进一步改善其总体效率、稳健程度和功率产生能力。
这些研究引出了针对改善风力涡轮效率的最近的AFC技术。AFC技术通过主动地改变转子叶片附近的风流来避免转子叶片上的流动分离。这可通过将空气吹过转子叶片的表面上的开孔来实现。
这种AFC系统的引入造成了用于吹动空气的开孔最终聚集污垢或杂质的事实。该现象是称为″叶片结垢″的一个方面。叶片结垢可显著降低性能，尤其是风力涡轮获取的功率。
一些风力涡轮位于遥远的地方，例如，离岸或沙漠中。由于保养间隔最少半年并且趋于更长，故需要以最少的维护工作量来在较长的时间段内使风力涡轮的这些AFC系统保持清洁。
发明内容
一方面，提供用于与风力涡轮一起使用的主动流动控制(AFC)系统。该风力涡轮包括至少一个转子叶片，其具有至少部分地延伸穿过其中的至少一个歧管，以及限定为穿过至少一个转子叶片的表面的至少一个开孔。至少一个开孔与至少一个歧管流动连通。AFC系统包括构造成用于将环境空气吸入风力涡轮的空气进入导管，与空气进入导管以流动连通的方式联接并且构造成用于过滤环境空气的自清洁空气过滤器，以及构造成用于通过至少一个开孔喷射过滤空气的AFC分配系统。
另一方面，提供风力涡轮。该风力涡轮包括转子叶片，至少部分地延伸穿过转子叶片的至少一个歧管，构造成用于将环境空气吸入风力涡轮的空气进入导管，与至少一个歧管以流动连通的方式联接并且构造成用于供应气体至至少一个歧管的气体供应源，以及与空气进入导管和气体供应源以流动连通的方式联接的自清洁空气过滤器。自清洁空气过滤器构造成用于过滤环境空气并且将过滤空气引导至气体供应源。
又一方面，提供用于操作风力涡轮的方法。该风力涡轮包括具有自清洁空气过滤器的主动流动控制(AFC)系统。该方法包括将环境空气吸入自清洁空气过滤器，使得碎屑收集在自清洁空气过滤器内；将清洁空气流引入自清洁空气过滤器以除去收集在自清洁空气过滤器内的碎屑；以及引导从自清洁空气过滤器除去的碎屑，并且使其远离风力涡轮。
本文所述实施例的其它方面、优点和特征将通过从属权利要求、说明书和附图而变得明显。
附图说明
在包括对附图的参照的余下说明书中更为具体地阐述了对于本领域技术人员的完整和实现的公开，包括其最佳模式，在附图中：
图1为示例性风力涡轮的示意性侧视图。
图2为可与图1所示的风力涡轮一起使用的示例性转子轮毂的示意性侧视图。
图3为可与图1所示的风力涡轮一起使用的示例性转子叶片的翼弦方向的截面图。
图4为图3所示的转子叶片的示意性纵向截面图。
图5为可与图1所示的风力涡轮一起使用的示例性AFC系统的示意图。
图6为可用于操作图1所示的风力涡轮的示例性方法的流程图。
部件列表
10 风力涡轮
12 转子叶片
14 转子轮毂
16 机舱
18 塔架
20 表面
22 风向
24 翼弦线
26 前缘
28  后缘
30  尖端
32  根部
100 AFC系统
102 自清洁空气过滤器
104 歧管
106 AFC开孔
108 气体供应源
110 AFC控制器
112 阀
114 空气进入导管
116 加压空气装置
118 排出阀
120 AFC分配系统
122 空气喷射系统
124 反冲洗式(back-flushing)空气过滤器
200 方法
202 将环境空气吸入过滤器中
204 使用过滤器过滤环境空气
206 将过滤空气引导至AFC系统
208 将清洁流引导到过滤器中
210 引导从过滤器上除去的碎屑
具体实施方式
现将详细地参照各种实施例，实施例的一个或多个实例在各图中示出。各个实例通过说明的方式提供而并非意图作为限制。例如，示出为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于其它实施例或结合其它实施例来使用，以产生又一个实施例。本公开意图包括这种修改和变型。
现代风力涡轮设计成在特定的地理区域中产生最大量的能量。然而，如果风速变得过大并且因此使攻角变为高于某值，则在风力涡轮叶片上的流动分离就会出现并导致失速。在此情形下，减少或甚至阻止风力涡轮的能量产生。通过延迟风力涡轮叶片上的流动分离，可有利地改变风力涡轮的设计，例如，增大操作风速范围和/或改变设计参数，如翼弦和/或转子直径。这最终将导致风力涡轮能量产生的大量增加。
风力涡轮叶片上的流动分离可通过将气体吹出限定为穿过转子叶片表面的小开孔来延迟。气体可经由气体供应源通过转子叶片中的歧管来供应至开孔。可使用各种气体，例如但不限于空气、氮气和/或二氧化碳。如果用语″空气″用于以下描述，则这并没有任何限制所附权利要求的范围的意图。穿过歧管且离开开孔的气体流速由气体供应源和阀来控制。通过控制气体流速，可改变转子叶片的空气动力特性，从而导致延迟的流动分离。包括气体供应源、阀、歧管和开孔的系统主动地控制离开转子叶片的开孔的气体流。该系统有时称为主动流动控制(AFC)系统。因此，开孔有时称为AFC开孔。
根据本文所公开的实施例，通过过滤从气体供应源引导到歧管中的环境空气来避免叶片结垢，尤其是包括在转子叶片内的歧管的结垢。应理解″环境空气″具体包括气体供应源周围和附近的空气，或风力涡轮附近或内部的空气。具体而言，环境空气可从转子叶片的内部、从转子轮毂、机舱和/或风力涡轮塔架的内部获取。另外地或替代地，环境空气可从风力涡轮的外部获取。空气进入导管用于吸入环境空气。
通过过滤如本文所述的气体供应源所使用的环境空气，最初只有很少的杂质进入风力涡轮的歧管中。本文所述的过滤导致转子叶片的结垢的减少，尤其是至少部分地限定在转子叶片内的AFC系统的结垢的减少，更具体是AFC系统的歧管的结垢的减少。
图1示出了具有AFC系统100的示例性风力涡轮10，其包括自清洁空气过滤器102。风力涡轮10包括三个转子叶片12，但也可具有多于或少于三个的转子叶片12。转子叶片12安装在转子轮毂14上，转子轮毂14连接到机舱16上，机舱16固定在塔架18的顶部上。
在示例性实施例中，各转子叶片12均包括至少一个歧管104，其连接到限定为穿过转子叶片12的表面20的开孔106上。出于简化的原因，仅绘出了具有歧管104和开孔106的一个转子叶片12。然而，风力涡轮10的任何转子叶片12都可包括歧管104和开孔106。在歧管104的上游端处，各歧管104均连接到气体供应源108上，空气从气体供应源108供应至歧管104。在操作中，气体供应源108将空气供应至歧管104，空气然后通过开孔106喷射。
在示例性实施例中，各转子叶片12均包括与至少一个开孔106流动连通的至少一个歧管104。穿过歧管104的空气流速由AFC控制器110和/或风力涡轮控制器控制，风力涡轮控制器可为风力涡轮10的组合构件或单独构件。在具体实施例中，AFC控制器110通过改变气体供应源108的空气流速来控制穿过歧管104的空气流速。在另外的或替代的实施例中，AFC控制器110通过堵塞风力涡轮10的一个歧管104从而增大穿过未堵塞歧管104的空气流速来控制穿过歧管104的空气流速。这可用于改变喷射空气的喷射模式，以改变转子叶片12的空气动力特性。为了堵塞歧管104，AFC控制器110使用至少一个阀112。当开孔106连接到歧管104上时，穿过开孔106的空气流速可通过控制穿过歧管104的空气流速来控制。根据上述两个实施例，AFC控制器110可改变转子叶片12的空气动力特性，这通常导致转子叶片12上的流动分离的延迟。
图2示出了可由风力涡轮10(图1所示)使用的转子轮毂14。在示例性实施例中，转子轮毂14包括AFC系统100的至少一部分。如下文更为详细描述，AFC系统100包括空气进入导管114、自清洁空气过滤器102、加压空气装置116、排出阀118、气体供应源108、阀112、AFC控制器110、歧管104和开孔106。
图3为配备有AFC系统100的转子叶片12的翼弦方向的截面图。图4示出了转子叶片12的纵向截面图。图3中示出了AFC开孔106的位置。此外，在图3中，沿转子叶片12的翼展方向的轴线观察转子叶片12。在典型情形下，风向22在略微高于翼弦线24在前缘26处与转子叶片12相交的位置的区域处冲击转子叶片12。
转子叶片12的空气动力特性通过在其吸入侧上喷射空气穿过转子叶片12的表面20上的开孔106而改变。开孔106通常位于最大翼型件厚度的顺风的转子叶片12的吸入侧上。
转子叶片12具有在图4的左手侧上的前缘26以及在图4的右手侧上的后缘28。在示例性实施例中，转子叶片12包括AFC系统100，其包括气体供应源108和歧管104a，104b和104c。替代地，转子叶片12可包括延伸穿过其中的一个或多个歧管104。在示例性实施例中，气体供应源108将空气供应至并行地连接到气体供应源108的歧管104a，104b和104c。
最靠近前缘26的歧管104a为最长的歧管104，并且几乎延伸至转子叶片12的尖端30。歧管104c延伸大约一半的转子叶片12的纵向长度。中间歧管104b的长度大致等于外部歧管104a和104c的算术平均值。本文所述的转子叶片12的具体特性仅为示例性的。通常，转子叶片12的歧管104或开孔106的数目可不同于图4所示的实例。例如，歧管104a，104b和/或104c的长度和/或宽度，和/或歧管104a，104b和/或104c在转子叶片12内的位置可变化。
从气体供应源108引导到各歧管104a，104b和/或104c中的空气流可在气体供应源108与歧管104a，104b和/或104c的接合处之后由布置在歧管104a，104b和/或104c的起始端处或起始端中的阀112a，112b和/或112c堵塞。阀112a，112b和112c分别对应于歧管104a，104b和104c并且分别操作地联接到歧管104a，104b和104c。各歧管104a，104b和/或104c均连接到相应的开孔106组上。出于清楚的原因，阀112a，112b和112c及AFC控制器110描绘为至少部分在转子叶片12的外部。然而，阀112a，112b和/或112c和/或AFC控制器110通常布置在转子叶片12内部、转子轮毂14内部或机舱16内部。
穿过歧管104a，104b和/或104c的空气流速由AFC控制器110控制。在示例性实施例中，AFC控制器110通过改变气体供应源108的空气流速来控制穿过歧管104a，104b和/或104c的空气流速。替代地或另外地，AFC控制器110例如通过堵塞歧管104a从而增大穿过未堵塞歧管104b和104c的空气流速来控制穿过歧管104a，104b和/或104c的空气流速。为了堵塞歧管104a，104b和/或104c，AFC控制器110可使用阀112a，112b和/或112c。各阀112a，112b和112c均可从完全开启连续地调整至完全关闭。应当理解的是，用语″堵塞″未必指的是完全堵塞，而是还可表示歧管104a，104b和/或104c的部分堵塞。阀112a，112b和/或112c因此具有流动控制功能。如果阀112a未完全地关闭，则流过其它阀112b和112c的气体不增加至与阀112a完全关闭的情况相比相同的程度。
如果意图清洁歧管104b和104c，则穿过歧管104b和104c的气体流就需要足够多，以确保在歧管104b和104c内的清洁作用。例如，如果穿过歧管104b和104c的气体流并非足够多，则气体供应源108的气体流速就可增加和/或阀112a可更为完全地关闭。在两种情况下，穿过歧管104b和104c的气体流可增大至超过清洁作用足够大以清洁歧管104b和104c的值。根据替代实施例，阀112a，112b和/或112c可由适于控制穿过歧管104a，104b和/或104c的气体流的其它流动控制装置替代。由于开孔106与歧管104a，104b和104c流动连通，故穿过开孔106的空气流速可通过控制穿过歧管104a，104b和/或104c的空气流速来控制。根据上述两个实施例，AFC控制器110可延迟转子叶片12上的流动分离，以改变转子叶片12的空气动力特性。
图5为可与风力涡轮10(图1所示)一起使用的AFC系统100的示意图。在示例性实施例中，AFC系统包括AFC分配系统120。在一个实施例中，AFC分配系统120为气体供应源108。气体供应源108包括而不限于泵、压力槽、压缩气瓶、压缩机、风扇、泵送装置、风机和/或任何其它适合的装置。在示例性实施例中，AFC分配系统120构造成用于产生用于清洁自清洁空气过滤器102的清洁空气流。
AFC系统100包括空气喷射系统122，在示例性实施例中，空气喷射系统122由歧管104实现。歧管104在其上游端处连接到AFC分配系统120上。在其下游端处，歧管104连接到布置在转子叶片12的表面20上的开孔106。在本文中，用语″上游″和″下游″是指AFC分配系统120内的气体流动方向。因此，用语″下游″是指从AFC分配系统120朝空气喷射系统122的方向。在示例性实施例中，空气喷射系统122通过转子叶片12的表面20上的开孔106来喷射过滤空气。从转子叶片12中吹出的空气通过延迟流动分离来改善转子叶片12的空气动力特性，如上所述。如上所述，穿过歧管104的空气流速由AFC控制器110控制。
AFC系统100包括空气进入导管114以吸入环境空气。更具体而言，AFC系统100的空气进入导管114吸入环境空气并且将该空气供应至自清洁空气过滤器102。因此，空气进入导管114与自清洁空气过滤器102流动连通。在图2所示的实施例中，环境空气从转子轮毂14内部吸入，然而在替代实施例中，空气从风力涡轮10的外部吸入。这通常通过使用例如位于转子轮毂14中的空气进入导管114来实现。根据图2所示的实施例，自清洁空气过滤器102过滤环境空气，并且将过滤空气引导到气体供应源108，气体供应源108与自清洁空气过滤器102流动连通。
更具体而言，空气进入导管114与构造成用于过滤环境空气的自清洁空气过滤器102以流动连通的方式联接。自清洁空气过滤器102与AFC分配系统120以流动连通的方式联接，AFC分配系统120将过滤空气从自清洁空气过滤器102引导到空气喷射系统122。更具体而言，自清洁空气过滤器102与气体供应源108和环境空气流动连通。此外，在示例性实施例中，自清洁空气过滤器102位于转子叶片12的根部32。根部32可固定到转子轮毂14上。
自清洁空气过滤器102为构造成用于通过从自清洁空气过滤器102的过滤元件上除去杂质来时常地清洁其过滤元件的任何适合的过滤器。在示例性实施例中，自清洁空气过滤器102实现为反冲洗式空气过滤器124。反冲洗式空气过滤器124为特殊类型的自清洁空气过滤器102，其能够通过使用反冲洗式空气流来清洁其过滤元件。为了产生这种反冲洗式空气流，通常使用压缩空气和/或加压空气。该加压空气冲出例如从反冲洗式空气过滤器124的过滤元件上剥去的杂质。更具体而言，反冲洗式空气流用于剥去过滤元件上或过滤元件处的杂质，并且然后将杂质冲至排出阀118。排出阀118将从反冲洗式空气过滤器124内部排出的污垢排出至AFC系统100的外部。因此，反冲洗式空气过滤器124可在过滤空气的同时清洁其自身。
更具体而言，在示例性实施例中，反冲洗式空气过滤器124与加压空气装置116流动连通，该加压空气装置116压缩从反冲洗式空气过滤器124中出现的过滤空气。该压缩空气和/或加压空气然后供应回至反冲洗式空气过滤器124，用作清洁反冲洗式空气过滤器124的反冲洗式空气流。替代地或另外地，反冲洗式空气流由气体供应源108提供，气体供应源108构造成用于提供反冲洗式空气流。当使用气体供应源108和加压空气装置116时，气体供应源108和加压空气装置116可交替地或同时地提供反冲洗式空气流。
在示例性实施例中，自清洁空气过滤器102的过滤元件由空气流连续地清洁。例如，自清洁空气过滤器102包括用于环境空气的入口，以及与环境空气入口相对的用于反冲洗式空气流的入口。诸如排出阀118的杂质出口在用于接收反冲洗式空气流的位置处位于环境空气入口附近。过滤元件围绕位于环境空气入口与反冲洗式空气流入口之间的轴线旋转。当过滤元件旋转时，过滤元件的一部分收集通过环境空气入口进入自清洁空气过滤器102的杂质和/或碎屑，而另一部分由除去碎屑和将除去的碎屑引导到杂质出口的反冲洗式空气流来清洁。连续和/或周期性的自清洁保持自清洁空气过滤器102的功能，而不需要维护和/或检查。此外，自清洁空气过滤器102的过滤功能在AFC系统100或转子叶片12中连续地提供。
在示例性实施例中，自清洁空气过滤器102构造成用于确定自清洁空气过滤器102的过滤元件的堵塞程度。自清洁空气过滤器102还构造成如果过滤元件的堵塞程度超过堵塞阈值则清洁自清洁空气过滤器102的过滤元件。在一个实施例中，过滤元件的堵塞程度基于自清洁空气过滤器102的压差来确定。压差确定为在自清洁空气过滤器102的上游和下游测量的总压力之差。因此，该压差用作过滤器堵塞的测量方式。理想的是，自清洁空气过滤器102的压差为零或接近于零，然而，清洁自清洁空气过滤器102的堵塞阈值取决于自清洁空气过滤器102的特征。上述压差可由压差测量装置直接测量，和/或通过测量两个压力水平和将其相减来间接地测量。
参看图1、图2、图4和图5，排出阀118的位置选择为使得杂质不沉积在转子叶片12的表面20上，以便防止叶片结垢。例如，如图1所示，杂质从机舱16的后部排出；如图2所示，杂质从机舱16的顶部排出；以及如图4所示，杂质从根部32和/或转子叶片12的后缘28排出。在AFC系统100位于机舱16内的实施例中，杂质通过排出阀118在转子叶片12、轮毂14和/或机舱16的背风侧或后侧上排出。因此，风将污垢运离机舱16，并且防止风力涡轮10的结垢。在特定的实施例中，排出阀118通过转子轮毂14的横向侧喷射出杂质。在替代实施例中，排出阀118将杂质引导至塔架18、机舱16和/或转子叶片12。从该处，杂质可喷射到风力涡轮10的外部。
替代地，杂质储存在容器(未示出)中，容器通常定位在风力涡轮10的转子轮毂14内。在这种实施例中，排出阀118与容器流动连通。容器可为空的，或可在维护活动期间由维护人员利用空容器替换。尽管通常定位在转子轮毂14处或转子轮毂14中，但是用于杂质的容器还可定位在机舱16中、塔架18中或塔架18处，或转子叶片12中或转子叶片12处。
当杂质喷射到风力涡轮10外部的空气中时，要考虑诸如风向、风速和/或存在或不存在降水的环境条件。通常，杂质在转子叶片12的后缘28处或在转子叶片根部32处的位置上喷射，在后一情况下，朝连接的转子轮毂14喷射或直接喷射到转子叶片12外部的空气中。
图6为操作风力涡轮10(图1所示)的方法200的流程图。通过执行方法200，便于修正和/或防止叶片12(图1至图4所示)和/或AFC系统100(图1、图2和图4所示)的结垢。该方法200至少部分地通过风力涡轮控制器和/或AFC控制器110(图1、图2和图4所示)发送或传输命令和/或指令至风力涡轮10的构件来执行。风力涡轮控制器和/或AFC控制器110由构造成用于执行方法200的代码段来编程。替代地，方法200在计算机可读介质上编码，该介质可由风力涡轮控制器和/或AFC控制器110读取。在这种实施例中，风力涡轮控制器和/或AFC控制器110构造成用于读取计算机可读介质来执行方法200。
在示例性实施例中，方法200根据预定的修正计划、预定的预防计划、条件触发的自动操作和/或条件触发的手动操作来连续地或周期性地执行。在特定实施例中，风力涡轮控制器和/或AFC控制器110在风力涡轮控制器、AFC控制器110和/或操作员确定存在用于执行方法200的最佳条件之后执行方法200。替代地或另外地，风力涡轮控制器和/或AFC控制器110构造成用于确定污垢何时出现和/或将在何时出现，并且在作出这种确定时执行方法200。
参看图1至图6，方法200包括将环境空气通过自清洁空气过滤器102吸入202风力涡轮10中。更具体而言，环境空气通过空气进入导管114吸入202自清洁空气过滤器102中。吸入202自清洁空气过滤器102中的环境空气然后使用自清洁空气过滤器102来过滤204。例如，在引导环境空气穿过自清洁过滤器102时，自清洁空气过滤器102的过滤元件收集夹带在环境空气内的碎屑。
如上文更为详细描述，过滤空气引导206至风力涡轮10的AFC系统100，以改变至少一个转子叶片12的空气动力特性。在示例性实施例中，过滤空气引导206至AFC系统100的气体供应源108，用于在AFC系统100的歧管104中进行分配。与引导206过滤空气交替地或同时地，清洁空气流引导208到自清洁空气过滤器102中，以除去收集在自清洁空气过滤器102内的碎屑。在示例性实施例中，清洁空气流从加压空气装置116引导208到自清洁空气过滤器102中作为上述的反冲洗式空气流。当清洁流引导208穿过自清洁空气过滤器102时，收集在其中的碎屑，如过滤元件上的碎屑，被除去并且夹带在清洁空气流中。当碎屑变为从自清洁空气过滤器102上除去时，碎屑从自清洁空气过滤器102引导210，并且因此远离转子叶片12和/或风力涡轮10。更具体而言，具有夹带于其中的碎屑的清洁空气从自清洁空气过滤器102通过排出阀118引导210至风力涡轮10的外部和/或风力涡轮10内的容器。
方法200的各步骤202，204，206，208和/或210均可连续地和/或同时地执行。例如，如上所述，过滤元件可在自清洁空气过滤器102内旋转，以利用过滤元件的一部分来收集碎屑，同时从过滤元件的另一部分上清除碎屑。自清洁空气过滤器102的这种连续的清洁防止自清洁空气过滤器102变为由碎屑堵塞至清洁空气流不足以充分地清洁自清洁空气过滤器102的这种程度。然而，自清洁空气过滤器102的连续清洁或间断清洁的有效性基于自清洁空气过滤器102的特征。
本文所述的系统和方法的技术效果包括以下中的至少一个：(a)将环境空气吸入自清洁空气过滤器中；(b)使用自清洁过滤器来过滤环境空气；(c)将过滤空气从自清洁空气过滤器引导至AFC系统；(d)将清洁空气流引导到自清洁空气过滤器以除去收集在自清洁空气过滤器内的碎屑；以及(e)引导从自清洁空气过滤器上除去的碎屑，并且使其远离转子叶片和/或风力涡轮。
本说明书使用了包括最佳模式的实例来使本领域技术人员能够制造和使用所述主题。尽管上文已经公开了各种具体实施例，但本领域技术人员将认识到，权利要求的精神和范围容许同等有效的改进。尤其，上述实施例的非相互排斥的特征可彼此结合。专利范围由权利要求限定，并且可包括这些改进和本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有并非不同于本权利要求的字面语言的结构元件，或者如果这些其它实例包括与本权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则这些其它实例意图在本权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种与风力涡轮(10)一起使用的主动流动控制(AFC)系统(100)，所述风力涡轮包括至少一个转子叶片(12)，其具有至少部分地延伸穿过所述至少一个转子叶片的至少一个歧管(104)和限定为穿过所述至少一个转子叶片的表面的至少一个开孔(106)，所述至少一个开孔与所述至少一个歧管流动连通，所述AFC系统包括：
空气进入导管(114)，其构造成用于将环境空气吸入所述风力涡轮；
自清洁空气过滤器(102)，其与所述空气进入导管以流动连通的方式联接并且构造成用于过滤所述环境空气；以及
AFC分配系统(120)，其构造成用于喷射过滤空气穿过所述至少一个开孔。
2.根据权利要求1所述的AFC系统(100)，其特征在于，所述自清洁空气过滤器(102)包括反冲洗式空气过滤器(124)。
3.根据权利要求2所述的AFC系统(100)，其特征在于，所述反冲洗式空气过滤器(124)构造成用于由反冲洗式空气流清洁。
4.根据权利要求2所述的AFC系统(100)，其特征在于，所述AFC分配系统(120)包括构造成用于将所述反冲洗式空气流提供至所述反冲洗式空气过滤器(124)的气体供应源(108)。
5.根据权利要求1所述的AFC系统(100)，其特征在于，所述自清洁空气过滤器(102)构造成用于以规则的时间间隔从所述自清洁空气过滤器的过滤元件移除碎屑。
6.根据权利要求1所述的AFC系统(100)，其特征在于，所述自清洁空气过滤器(102)构造成用于：
确定所述自清洁空气过滤器(102)的过滤元件的堵塞程度；以及
当所述过滤元件的堵塞程度超过堵塞阈值时，从所述自清洁空气过滤器的过滤元件移除碎屑。
7.根据权利要求6所述的AFC系统(100)，其特征在于，所述过滤元件的堵塞程度基于压差确定，所述压差为所述自清洁过滤器(102)上游测得的压力值与所述自清洁空气过滤器下游测得的压力值之间的差。
8.一种风力涡轮(10)，包括：
转子叶片(12)；
至少一个歧管(104)，其至少部分地延伸穿过所述转子叶片(12)；
空气进入导管(114)，其构造成用于将环境空气吸入所述风力涡轮(10)；
气体供应源(108)，其与所述至少一个歧管以流动连通的方式联接并且构造成用于供应气体至所述至少一个歧管；以及
自清洁空气过滤器(102)，其与所述空气进入导管和所述气体供应源以流动连通的方式联接，所述自清洁空气过滤器构造成用于过滤所述环境空气并且将过滤空气引导到所述气体供应源。
9.根据权利要求8所述的风力涡轮(10)，其特征在于，所述自清洁空气过滤器(102)包括构造成用于由反冲洗式空气流清洁的反冲洗式空气过滤器(124)。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮(10)，其特征在于，所述气体供应源(108)构造成用于将所述反冲洗式空气流引导到所述自清洁空气过滤器(102)。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103410656A (zh) * 2013-08-13 2013-11-27 河海大学常州校区 一种叶根部位转捩延迟控制的风力机叶片
CN110905727A (zh) * 2019-11-18 2020-03-24 合肥敬卫新能源有限公司 一种风能电站用风能发电机装置

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7956482B2 (en) * 2008-01-18 2011-06-07 General Electric Company Speed controlled pitch system
JP5455508B2 (ja) * 2009-08-28 2014-03-26 三菱重工業株式会社 風力発電用風車
US20110103950A1 (en) * 2009-11-04 2011-05-05 General Electric Company System and method for providing a controlled flow of fluid to or from a wind turbine blade surface
US20110211950A1 (en) * 2009-11-12 2011-09-01 Remco International, Inc. Method of dynamic energy-saving superconductive propeller interaction with a fluid medium
US20110206531A1 (en) * 2010-02-22 2011-08-25 Desktop Aeronautics Efficient low-cost wind energy using passive circulation control
GB2484148A (en) * 2010-10-02 2012-04-04 Duncan James Parfitt Windmill with apertured flexible vanes
US8038398B2 (en) * 2010-10-06 2011-10-18 General Electric Company System and method of distributing air within a wind turbine
US8057175B2 (en) * 2010-11-11 2011-11-15 General Electric Company Active control of a wind turbine blade
US9133819B2 (en) * 2011-07-18 2015-09-15 Kohana Technologies Inc. Turbine blades and systems with forward blowing slots
DE102011079432B4 (de) * 2011-07-19 2014-10-23 Siemens Aktiengesellschaft Ansteuerung einer Windturbine, Rotorblatt und Windturbine
DE102011086603A1 (de) * 2011-11-17 2013-05-23 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlagen-Rotorblatt und Verfahren zum Enteisen eines Windenergieanlagen-Rotorblattes
CN104220746B (zh) * 2011-11-23 2017-12-08 Lm Wp 专利控股有限公司 风轮机叶片
US8616846B2 (en) 2011-12-13 2013-12-31 General Electric Company Aperture control system for use with a flow control system
DK3069020T3 (en) * 2013-11-11 2018-11-26 Vestas Wind Sys As HEATING INSTALLATION DEVICE
US20150132130A1 (en) * 2013-11-12 2015-05-14 NAB & Associates, Inc. Wind turbine noise and fatigue control
DE102015015338A1 (de) * 2015-11-26 2017-06-01 Munters Euroform Gmbh Windkraftanlage, Gondel und Kühleinrichtung für eine Windkraftanlage
EP3222849A1 (en) * 2016-03-24 2017-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Cooling, de-icing and cleaning method for a wind turbine
DE102017125415B8 (de) 2017-10-30 2018-10-25 clean energy one gmbh Windenergieanlage mit CO2 Sammler und Windenergieanlagen-CO2-Sammler-Steuerungs- bzw. Betriebsverfahren
US10683076B2 (en) 2017-10-31 2020-06-16 Coflow Jet, LLC Fluid systems that include a co-flow jet
WO2021016321A1 (en) 2019-07-23 2021-01-28 Gecheng Zha Fluid systems and methods that address flow separation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2049299U (zh) * 1989-03-07 1989-12-13 王淑芳 一种改进的自由浮球式疏水器
US20040201220A1 (en) * 2003-04-10 2004-10-14 Advantek Llc Advanced aerodynamic control system for a high output wind turbine
CN1955459A (zh) * 2005-10-27 2007-05-02 通用电气公司 用于风能涡轮转子的叶片
CN201056516Y (zh) * 2006-10-26 2008-05-07 上海市政工程设计研究总院 一种活性污泥过滤装置
CN201221877Y (zh) * 2008-05-23 2009-04-15 天津美意空调设备销售有限公司 原生污水热泵空气调节系统

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3685292A (en) * 1971-03-19 1972-08-22 Westinghouse Electric Corp System and method for determining whether drain conduits for draining condensate from the turbine casing are clogged and clearing the conduits if they are
CH609003A5 (en) * 1975-06-23 1979-02-15 Ernst Rudin Device for separating solid particles from a gas stream
GB2149319B (en) * 1983-11-08 1987-08-26 Coopers Filters Ltd Air filter cleaning
US4692095A (en) * 1984-04-26 1987-09-08 Sir Henry Lawson-Tancred, Sons & Co. Ltd. Wind turbine blades
GB8602008D0 (en) 1986-02-28 1986-03-05 Int Research & Dev Co Ltd Wind turbine
JPH05202537A (ja) * 1992-01-28 1993-08-10 Yoshio Usui 霧水捕集装置
IT1277170B1 (it) * 1995-03-20 1997-11-05 Mazzini Ici S P A Filtro autopulente per circuiti pneumatici
US5938404A (en) * 1997-06-05 1999-08-17 Mcdonnell Douglas Helicopter Company Oscillating air jets on aerodynamic surfaces
ES2344937T3 (es) * 2001-12-06 2010-09-10 Pp Energy Aps Metodo y aparato para tratamiento de una pala de rotor en un aeromotor.
US6972498B2 (en) * 2002-05-28 2005-12-06 General Electric Company Variable diameter wind turbine rotor blades
ITMI20021439A1 (it) * 2002-06-28 2003-12-29 High Technology Invest Bv Impianto di generazione eolica ad alto rendimento energetico
US6629674B1 (en) * 2002-07-24 2003-10-07 General Electric Company Method and apparatus for modulating airfoil lift
ITTO20020908A1 (it) * 2002-10-17 2004-04-18 Lorenzo Battisti Sistema antighiaccio per impianti eolici.
ES2396120T3 (es) 2003-04-15 2013-02-19 Vestas Wind Systems A/S Método de mantenimiento de los componentes externos de una turbina eólica tales como las palas de una turbina eólica y la torre con una plataforma de trabajo y plataforma de trabajo
EP1517033B1 (en) 2003-09-16 2013-05-01 AH Industries A/S Apparatus for cleaning oblong objects
JP4648403B2 (ja) * 2004-12-14 2011-03-09 アロイス・ヴォベン 風力発電設備用のローターブレード
DK176133B1 (da) * 2004-12-21 2006-09-18 Lm Glasfiber As Offshore-vindmölle med isbekæmpelsesindretning
US7387491B2 (en) * 2004-12-23 2008-06-17 General Electric Company Active flow modifications on wind turbine blades
US7582977B1 (en) * 2005-02-25 2009-09-01 Clipper Windpower Technology, Inc. Extendable rotor blades for power generating wind and ocean current turbines within a module mounted atop a main blade
US7435057B2 (en) * 2005-07-13 2008-10-14 Jorge Parera Blade for wind turbine
US20070231151A1 (en) * 2005-10-10 2007-10-04 General Electric Company Active flow control for wind turbine blades
US7363808B2 (en) * 2005-12-05 2008-04-29 General Electric Company Method, system and computer program product for nacelle wind speed correction
US7420289B2 (en) * 2006-12-06 2008-09-02 General Electric Company Method for predicting a power curve for a wind turbine
CN101605988B (zh) 2007-01-05 2012-11-14 Lm玻璃纤维制品有限公司 具有槽或孔形式的升力调节装置的风力涡轮机叶片
US7896616B2 (en) * 2007-01-29 2011-03-01 General Electric Company Integrated leading edge for wind turbine blade
US20090311097A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 General Electric Company Wind turbine inflow angle monitoring and control system
GB2466433B (en) 2008-12-16 2011-05-25 Vestas Wind Sys As Turbulence sensor and blade condition sensor system
US20100135790A1 (en) * 2009-10-14 2010-06-03 Sujan Kumar Pal Wind turbine blade with foreign matter detection devices

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2049299U (zh) * 1989-03-07 1989-12-13 王淑芳 一种改进的自由浮球式疏水器
US20040201220A1 (en) * 2003-04-10 2004-10-14 Advantek Llc Advanced aerodynamic control system for a high output wind turbine
CN1955459A (zh) * 2005-10-27 2007-05-02 通用电气公司 用于风能涡轮转子的叶片
CN201056516Y (zh) * 2006-10-26 2008-05-07 上海市政工程设计研究总院 一种活性污泥过滤装置
CN201221877Y (zh) * 2008-05-23 2009-04-15 天津美意空调设备销售有限公司 原生污水热泵空气调节系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103410656A (zh) * 2013-08-13 2013-11-27 河海大学常州校区 一种叶根部位转捩延迟控制的风力机叶片
CN103410656B (zh) * 2013-08-13 2015-07-15 河海大学常州校区 一种叶根部位转捩延迟控制的风力机叶片
CN110905727A (zh) * 2019-11-18 2020-03-24 合肥敬卫新能源有限公司 一种风能电站用风能发电机装置

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Publication number Publication date
US20100143122A1 (en) 2010-06-10
EP2320071A2 (en) 2011-05-11
EP2320071A3 (en) 2014-02-12
US7883313B2 (en) 2011-02-08
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