CN109964029A - 在低侵蚀条件期间高于额定的风力涡轮机操作 - Google Patents

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Abstract

提出了一种用于控制风力涡轮机(100)的方法(320)，其中，所述风力涡轮机包括具有一个或多个叶片(103)的风力涡轮机转子(102)，其中，风力涡轮机具有风力涡轮机转子的额定角旋转速度(214)，所述方法包括：获取(322)关于环境条件的信息(323)，基于所述信息确定是否满足侵蚀标准，如果满足侵蚀标准，则根据扩展模式控制(328)风力涡轮机，其中，在扩展模式中，允许风力涡轮机转子的角旋转速度超过额定角旋转速度(214)。

Description

在低侵蚀条件期间高于额定的风力涡轮机操作
技术领域
本发明涉及一种用于控制风力涡轮机的方法，更具体地涉及一种用于控制风力涡轮机以在环境条件下增加角旋转速度的方法，其中，可以允许这种增加而不会快速增加叶片、相应的控制系统、软件和风力涡轮机的机械损伤。
背景技术
如本领域中已知的风力涡轮机，诸如离岸风力涡轮机，包括风力涡轮机塔架和转子。转子包括一个或多个转子叶片，其可能遭受由诸如下雨的降水引起的机械损伤。
US 6,837,681 B2描述了由风力设备承载的转子叶片在某些程度上受到周围环境影响，诸如雨、雪、冰雹或还有昆虫。特别地，转子叶片的前边缘在这方面负载很重。在那种情况下，可能发生转子叶片，特别是其前边缘在一段时间后遭受(机械)损坏，从而需要进行成本密集型修理，特别是为此目的经常需要起重机，并且由于修理，整个风力设备也长时间停止，并且在某些情况下甚至必须将单个转子叶片运输到维修位置。US 6,837,681B2的目的是减少转子叶片处的侵蚀损坏并避免上述缺点。US 6,837,681 B2描述了一种操作风力设备的方法，该风力设备具有至少一个传感器，用于检测撞击在传感器上的颗粒的数量和/或速度和/或脉冲，以及用于处理由传感器检测的测量数据的数据处理和控制装置，其中，如果超过传感器测量的颗粒测量值，则风力设备的转子的旋转速度(其可以互换地被称为角旋转速度)可以减少(借助于数据处理/控制装置)和/或停止风力设备。然而，这也导致风力设备产生的总功率减少。
用于操作风力涡轮机的改进方法将是有利的，并且对于能够增加风力涡轮机的能量产生而同时避免增加机械损伤率或至少避免过大增加机械损伤率的方法尤其有利。
本发明可适用于离岸风力涡轮机。
发明内容
本发明的目的可以是提供一种用于控制风力涡轮机的方法，该方法通过使得能够增加风力涡轮机的能量产生的同时避免增加机械损伤率或至少避免过大增加机械损伤率，来解决或减轻上述问题。
在本发明的第一方面，旨在通过提供一种用于控制风力涡轮机的方法获得上述目的，其中，所述风力涡轮机包括：
-具有一个或多个叶片的风力涡轮机转子，其中，风力涡轮机具有风力涡轮机转子的额定角旋转速度，所述方法包括：
-获取关于环境条件的信息，
-基于所述信息，确定是否满足侵蚀标准，
-如果满足侵蚀标准，则根据扩展模式控制风力涡轮机，
其中，在扩展模式中，允许风力涡轮机转子的角旋转速度超过额定角旋转速度。
本发明特别地但非排他地有利于获得一种能够增加角旋转速度(并因此增加能量产生)的方法，而同时所述增加没有导致侵蚀速率的不可接受的增加(这又可能导致叶片前边缘寿命的不可接受的减少)。更具体地，本发明的方法获取关于环境条件的信息，其能够识别是否满足侵蚀标准，使得可以增加角旋转速度而不会不利地增加侵蚀速率，从而减少叶片寿命。
“(风力涡轮机转子的)角旋转速度”(ω)可以理解为在任何给定时刻转子的转数除以时间，其可以以弧度/秒(rad/s)来测量。角旋转速度(ω)和转子尖端速度(v)之间的关系由下式给出
v＝r*ω,
其中，r是转子的半径。或者，可以以每分钟转数(rpm)来测量角旋转速度。
“(风力涡轮机转子的)额定角旋转速度”(ωrated)可以理解为最大允许角旋转速度(诸如在常态模式中)，其是固定值(与角旋转速度相反)。额定角旋转速度可以取固定值，例如设计涡轮机时设定的值。
“关于环境条件的信息”可以理解为与风力涡轮机周围的大气有关的信息，诸如包括有关以下中的一个或多个的信息：
-降水，诸如：
-降水类型(例如，降雨、冰雹、霰、雪)，
-降水强度(例如，以毫米/小时为单位测量)，
-颗粒大小(例如，雨滴大小)，
-悬浮的水性颗粒，诸如雾或霭，其中，所述信息可以与类型和/或浓度有关，
-非水性颗粒，诸如灰尘或沙或气溶胶，其中，所述信息可以与类型和/或浓度有关，
-湿度，
-昆虫。
根据一个实施方式，提供了一种方法，其中，所述降水强度被定义为每单位时间的累积降水(诸如降雨)量，该降水强度被测量为在预定时间段(诸如10分钟)内的高度。
“获取关于环境条件的信息”可以理解为接收(诸如经由天气预报或天气报告)或测量(诸如经由一个或多个传感器)。
“侵蚀标准”可以理解为与估计的侵蚀程度相关的预定标准，其可以直接或间接地与关于环境条件的信息相关联。例如，如果满足特定雨滴大小的标准，则侵蚀标准可以与关于环境条件的信息直接相关联。例如，如果至少部分地从所述信息导出值(例如，如果至少部分地基于关于环境条件的信息计算侵蚀速率)，则侵蚀标准可以与关于环境条件的信息间接相关联，然后如果该值高于或低于某个阈值(例如，如果估计的侵蚀速率低于侵蚀速率阈值)，则满足侵蚀标准。例如，在没有下雨、没有冰雹、雨滴频率低于预定雨滴频率阈值、空气中颗粒水平低于预定阈颗粒水平、平均雨滴大小低于预定的雨滴大小阈值、估计的侵蚀速率低于预定的侵蚀速率阈值和/或孵育期间高于预定的孵育期间阈值的情况下，可以满足侵蚀标准。
一般地，如果满足侵蚀标准，则与不满足侵蚀标准的情况相比，侵蚀的风险可能相对较低。
“扩展模式”可以理解为可以操作风力涡轮机的模式，该模式与至少一种其他模式不同，至少一种其他模式可以指常态模式，其中，在常态模式中，风力涡轮机转子的角旋转速度受到额定角旋转速度的限制，并且可以仅取得高达额定角旋转速度的值。一般可以理解为，在常态模式中，角旋转速度不允许超过额定角旋转速度，并且对于风速至少在额定风速和达到切出风速的范围内角旋转速度保持在额定角旋转速度，诸如在略低于额定风速和达到切出风速的范围内。一般可以理解为，在扩展模式中，允许风力涡轮机转子的角旋转速度超过额定角旋转速度，诸如其中，对于风速度超过额定风速，风力涡轮机的角旋转速度超过风的额定角旋转速度，诸如从额定风速到切出风速的范围。
在一个实施方式中，提供了一种方法，其中，关于环境条件的信息包括关于雨滴撞击在一个或多个叶片上或可能撞击在一个或多个叶片上的信息，并且其中，该方法包括：
-如果所述雨滴的平均液滴大小低于预定的雨滴大小阈值，则确定满足侵蚀标准。
侵蚀速率可以与液滴大小成比例，因此该方法的优点可以是其实现了一种非常简单的方法，用于识别可以在不会不利地增加侵蚀速率的情况下增加角旋转速度的情况。在没有雨滴(例如，干燥天气)的情况下，平均雨滴大小被理解为零。
在另一实施方式中，在以下情况下可以满足侵蚀标准：
-没有冰雹，
-雨滴频率低于预定的雨滴频率阈值，和/或
-空气中颗粒水平低于预定阈颗粒水平。
在一个实施方式中，提供了一种方法，其中，关于环境条件的信息使得能够估测估计的侵蚀速率，并且其中，该方法包括：
-基于所述信息，估测估计的侵蚀速率，
-如果估计的侵蚀速率低于预定的侵蚀速率阈值，则确定满足侵蚀标准。
本方法能够识别侵蚀速率(诸如对应于角旋转速度等于或高于额定角旋转速度的侵蚀速率)是否低到可以增加角旋转速度，而不会不利地增加侵蚀速率从而减少叶片寿命。
“侵蚀速率”可以理解为叶片前边缘的侵蚀速率，诸如叶片的尖端(此处速度最高)的前边缘。侵蚀速率可以以单位kg/s/m2给出。
“使得能够估测估计的侵蚀速率”可以理解为所述关于环境条件的信息-可选地与操作参数(诸如角旋转速度或额定角旋转速度)和/或风力涡轮机上的结构信息(诸如转子直径和/或叶片前边缘材料)一起-允许系统和/或用户估测侵蚀速率，诸如在额定角旋转速度下叶片的前边缘的尖端的侵蚀速率。可以特别理解的是，“使得能够估测估计的侵蚀速率的关于环境条件的信息”至少对应于侵蚀速率的参数化(诸如公式)中的参数，其涉及环境条件(诸如在此处应当理解为也可获得任何剩余的参数，例如与角旋转速度、转子直径和叶片前边缘材料相关的参数)。
“预定的侵蚀速率阈值”可以理解为固定值(与侵蚀速率相反)，其允许与估计的侵蚀速率进行比较。
在一个实施方式中，提供了一种方法，其中，关于环境条件的信息使得能够估测孵育期间，并且其中，该方法包括：
-基于所述信息，估测孵育期间，
-如果孵育期间高于预定的孵育期间阈值，则确定满足侵蚀标准。
孵育时间tic根据给出的公式确定：
tic(诸如以小时[hr]为单位)∝-1Iα*Vt β*(V*cos(θ))γ*dζ
其中：
-tic(诸如以小时[hr]为单位)表示孵育时间，
-I(诸如以毫米/小时[mm/hr]为单位)表示降水强度(单位时间累积的降雨量)，
-Vt(诸如以米/秒为单位[m/s])表示雨滴终端速度，
-V(诸如以米/秒为单位[m/s])表示雨滴冲击速度，
-θ(诸如以弧度[rad]为单位)表示雨滴冲击角，
-d(诸如以毫米[mm]为单位)表示雨滴直径，
-α是常数，诸如1，
-β是常数，诸如-1，
-γ是常数，诸如在6到7之内，诸如6或6.05或6.7或7，
-ζ是常数，诸如-1或2.3-3之内。
在此背景下，“孵育时间”理解为降雨开始以后的时间，其中，经受雨滴的重复冲击的材料(例如叶片尖端的材料)的重量损失不再是无关紧要的。因此，从降雨开始并直到孵育时间有一时间段，可以称为孵育期间，其中，材料的重量损失是无关紧要的。常数α，β，γ，ζ可以取值诸如(α，β，γ，ζ)＝(1，-1，6.7，-1)或(α，β，γ，ζ)＝(1，-1，6.5，2.5)。
能够推导出孵育时间和/或侵蚀速率的公式可以在1976年作者Springer，GeorgeS.，出版商Scripta Pub.Co.的题为“Erosion by liquid impact”的书中找到，其通过整体引用结合于此，并且特别参考第1章(“General considerations”)、第2章(“Erosion ofhomogeneous materials”)，更具体地参见表2-2以及导出的结果的总结。
在第二方面，本发明涉及一种具有指令的计算机程序制品，该指令在被执行时使得用于风力涡轮机的计算装置或控制系统执行根据第一方面的方法。
在第三方面，本发明涉及一种用于风力涡轮机的控制系统，其布置成用于执行根据第一方面的方法。
在第四方面，本发明涉及一种风力涡轮机，诸如离岸风力涡轮机，包括根据第三方面的控制系统。
将更容易理解许多伴随的特征，因为参考以下结合附图考虑的详细描述，相同的特征将变得更好理解。正如对技术人员明显的那样，优选的特征可以适当地组合，并且可以与本发明的任何方面组合。
附图说明
图1示出了风力涡轮机。
图2是分别根据常态模式和扩展模式的角旋转速度的曲线图。
图3示出了根据本发明实施方式的流程图。
具体实施方式
现在将更详细地解释本发明。尽管本发明易于各种修改和替代形式，还是通过示例的方式公开了具体实施方式。然而，应该理解的是，本发明并非意在限于所公开的特定形式。相反，本发明将覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。
图1示出了根据第四方面的风力涡轮机100，其中，所述风力涡轮机包括
-具有一个或多个叶片103(诸如三个叶片)的风力涡轮机转子102，
-发电机，其配置成由风力涡轮机转子的旋转能量驱动。
在该特定的实施方式中，所描绘的风力涡轮机100(其也可以被称为风力涡轮发电机(WTG))还包括塔架101。转子连接到舱104，所述舱安装在塔架101的顶部上并适配为驱动位于舱内的发电机。光学雨量计106放置在机舱的顶部。风力涡轮机转子102可利用风的作用绕转子轴线105旋转。风引起的叶片103的旋转能量经由轴传递到发电机。因此，风力涡轮机100能够借助转子叶片将风的动能转换成机械能，并且随后借助于发电机转换成电力。发电机可包括用于将发电机AC功率转换成DC功率的功率转换器和用于将DC功率转换成将被注入到公用电网的AC功率的功率逆变器。发电机是可控的以生产对应于功率请求的功率。
叶片103可以被变桨以便改变叶片的空气动力特性，例如，以便最大化风能的吸收并且确保当吹强风时转子叶片不经受过大的负载。风力涡轮机100包括控制系统，该控制系统被布置成确定桨距信号，并且可以在用于风力涡轮机的通用控制器或控制元件中实现，所述控制元件诸如专用桨距控制器，例如，其中，通过具有由桨距控制系统控制的变桨力系统的桨距系统来单独地变桨叶片，其中，变桨力系统包括致动器，诸如液压致动器，用于取决于来自桨距控制系统的桨距信号单独地变桨叶片，诸如桨距信号包括对应于一个或多个相应叶片的一个或多个单独的叶片桨距角控制信号。
图2是分别根据常态模式和扩展模式的角旋转速度(ω)作为风速(u)的函数的曲线图。在常态模式中，根据(实线的、粗、灰色)常态模式曲线210，角旋转速度(此处以任意单位(arb.)显示，但可以量化，例如，每分钟转数(rpm))被控制为风速的函数(此处以任意单位(arb.)显示，但可以量化，例如米/秒(m/s))。在扩展模式中，根据(虚线的、薄的、黑色)扩展模式曲线211，角旋转速度被控制为风速的函数，而对于具有提供非常低侵蚀条件的环境条件的最优情况，可以使用高达(或恰好低于)角旋转速度阈值ωext threshold216的角旋转速度。这种情况对应于最优扩展模式曲线212。当在扩展模式中操作时，扩展模式曲线的高风角旋转速度被设置为高于额定角旋转速度ωrated214和低于取决于实际的侵蚀条件的角旋转速度阈值。例如，没有预报或观察到降水但是非水性颗粒(例如沙粒)以高水平存在的条件可能导致中等侵蚀情况，其中，在高风处的扩展模式角旋转速度设定在额定角旋转速度和角旋转速度阈值之间。如果环境条件改善，则扩展模式角旋转速度曲线211可以如箭头218所示向上朝向曲线212移动；如果环境条件恶化，则扩展模式角旋转速度曲线211可以如箭头220所示向下(朝向210)移动。
特别注意到，在扩展模式中，允许角旋转速度超过额定角旋转速度。
一般在扩展模式中，对于风速超过额定风速，风力涡轮机的角旋转速度超过额定角旋转速度，但是在本实施方式中，在低于额定风速的风速处额定角旋转速度已经被超过。
根据一个实施方式，提供了一种方法，其中，在扩展模式中，风力涡轮机转子的角旋转速度被限制在角旋转速度阈值216之下，
其中，角旋转速度阈值大于风力涡轮机的额定角旋转速度。
这样的优点可以是将角旋转速度保持在阈值之下，可确保风力涡轮机的结构完整性，诸如保持风力涡轮机的可接受的寿命。
“(风力涡轮机转子的)角旋转速度阈值”(ωextended)被理解为最大允许角旋转速度(在扩展模式中)，这是一个固定值(与角旋转速度相反)，它比额定角旋转速度更大。
根据一个实施方式，提供了一种方法，其中，角旋转速度阈值216是：
-与估计的侵蚀速率325成反比例，和/或
-设定以保持恒定侵蚀速率，诸如以给出达到叶片尖端的前边缘的给定寿命的特定概率，和/或
-根据预先计算的查找表设定，诸如与估计的侵蚀速率和最大尖端速度相关的预先计算的查找表，和/或
-根据最大相应的结构负载设定(可选地经由在线计算设定或预先计算并插入查找表中)，诸如对应于角旋转速度阈值的结构负载(如推力负载、循环负载、传动系统上的负载)等于或低于一个或多个风力涡轮机部件上的最大可接受结构负载，和/或
-根据噪声水平(诸如最近邻域处或风力涡轮机场中相邻涡轮机处的最大可接受噪声水平)设定。
根据另一实施方式，提供了一种方法，其中，所述角旋转速度阈值216相对于额定角旋转速度大于102％，诸如大于105％(如在105-110％之内)，诸如大于110％，诸如大于125％。
根据图2中描绘的实施方式，在风速低于特定风速值(uthreshold)的情况下，扩展模式的角旋转速度与常态模式相同。然而，超过所述特定风速(uthreshold)时，角旋转速度在常态模式和扩展模式中被不同地控制，并且分别地由不同最大值具体地限制，如下虚线曲线214所示的额定角旋转速度(ωrated)和上虚线曲线216所示的角旋转速度阈值(ωextended)。对于高于另一特定风速值(额定风速(urated))的风速，角旋转速度保持恒定于相应的最大值处。
图3示出了根据本发明的实施方式的流程图，更具体地，示出了用于控制风力涡轮机100的方法320，其中，所述风力涡轮机包括：
-具有一个或多个叶片103的风力涡轮机转子102，其中，风力涡轮机具有风力涡轮机转子的额定角旋转速度214，
所述方法包括：
-获取322关于环境条件的信息323，该信息能够估测估计的侵蚀速率，
-基于所述信息323，估测324估计的侵蚀速率325，
-确定326估计的侵蚀速率325是否低于预定的侵蚀速率阈值，
-如果估计的侵蚀速率325低于预定的侵蚀速率阈值，则根据扩展模式控制328风力涡轮机，
其中，在扩展模式中，允许风力涡轮机转子的角旋转速度超过额定角旋转速度。
在所示的特定实施方式中，步骤322-326可以重复多次，诸如连续检查是否满足侵蚀标准，诸如连续监测侵蚀速率。
可以理解，估测324和确定326的步骤是基于所述信息确定是否满足侵蚀标准的更一般步骤的实施方式。
根据流程图中所示的实施方式，其中，该方法还包括
-根据扩展模式，控制328角旋转速度，
-随后获取330关于环境条件的后续信息332，该信息使得能够估测随后估计的侵蚀速率，
-随后基于所述后续信息，估测334随后估计的侵蚀速率335，
-确定336随后估计的侵蚀速率335是否高于预定的侵蚀速率水平，
-如果随后估计的侵蚀速率335高于预定的侵蚀速率水平，则根据扩展模式停止控制338风力涡轮机，诸如如果随后估计的侵蚀速率335超过预定的侵蚀速率水平，则停止扩展模式并且根据常态模式执行操作，诸如其中，涡轮机的角旋转速度将被设定回到(原始)额定旋转速度(例如在风速高于额定风速的情况下)。
后续步骤330-338的优点可以是它们能够中断根据扩展模式的操作。
在所示的特定实施方式中，步骤330-338可以重复多次，诸如连续监测侵蚀速率，诸如基于(随后)估计的侵蚀速率连续调节角旋转速度。
预定的侵蚀速率水平可以相对于预定的侵蚀速率阈值相似或不同。
根据一个实施方式，提供了一种方法，其中，以高于额定角旋转速度的角旋转速度产生的功率量高于以额定角旋转速度产生的功率量。在一个更具体的实施方式中，产生的功率随着角旋转速度而增加(诸如，对于从额定风速到切出风速的范围之内的风速)，使得当角旋转速度增加时(诸如增加到超过额定角旋转速度)涡轮机的电功率也可增加。这样的一个优点是，当电力生产(其中，功率P由P＝M*ω给出，其中，M为扭矩而ω为角旋转速度)受齿轮箱扭矩限制时，它允许最大化功率生产，因此对于扭矩限制的涡轮机，如果角旋转速度增加(诸如增加到超过额定角旋转速度)一给定百分比，则产生的电功率的增加可以增加相同的百分比。
根据一个实施方式，提供了一种方法，其中，估计的侵蚀速率与风力涡轮机叶片的尖端的前边缘的估计的寿命成反比例(诸如为其倒数)，其中，基于所述信息和对应于额定角旋转速度的风力涡轮机转子的角旋转速度，估测所述的估计的寿命。因此，可以通过基于所述(关于环境条件的)信息估测寿命并假设角旋转速度是额定角旋转速度并取所述寿命的倒数，估测侵蚀速率。可以通过计算孵育期间并将估计的寿命与计算的孵育期间等同来估测估计的寿命。
根据一个实施方式，提供了一种方法，其中，关于环境条件的信息包括关于以下中的一个或多个的信息：
-风力涡轮机周围空气中的固体颗粒，诸如可能撞击叶片的固体颗粒，
-风力涡轮机周围空气中的液体颗粒，诸如可能撞击叶片的液体颗粒，
-湿度。
根据一个实施方式，提供了一种方法，其中，关于环境条件的信息包括关于雨滴或冰雹撞击在一个或多个叶片上或可能撞击在一个或多个叶片上的信息。
根据一个实施方式，提供了一种方法，其中，获取322所述信息包括以下中的任何一个或多个，：
-提供一个或多个传感器并从所述一个或多个传感器接收数据，诸如所述一个或多个传感器包括
-降水传感器，诸如：
-雨量计，诸如
-光学雨量计106，或
-声学雨量计，
-湿度传感器，
-接收天气报告，
-接收天气预报，或
-从另一风力涡轮机(可能是相邻的涡轮机、同一风力涡轮机场中的涡轮机或另一涡轮机)、变电站(诸如风力涡轮机100形成其一部分的风力涡轮机场的变电站、或附近风力涡轮机场的变电站)、或远程控制中心(诸如控制多个风力涡轮机或风力涡轮机场的控制中心)，接收数据和/或预报。
在实施方式中，所述一个或多个传感器可以是以下任何：
-风力涡轮机上的一个或多个传感器，
-放置在风力涡轮机旁边的一个或多个传感器，例如，在风力涡轮机场中的相邻风力涡轮机上，
-相对于风力涡轮机远程放置的一个或多个传感器。
根据一个实施方式，提供了一种方法，其中，所述风力涡轮机100还包括：
-用于控制一个或多个叶片103的桨距角的桨距控制系统，
并且其中，该方法还包括：
-通过利用桨距控制系统控制一个或多个叶片的桨距角，控制角旋转速度。
替代地，或者除了变桨之外，还可以通过使用发电机上的功率/扭矩需求，控制风力涡轮机的角旋转速度。这可以例如应用于控制以低风速的角旋转速度。
根据一个实施方式，提供了一种方法，其中，获取322关于环境条件的信息323包括利用以下中的一个或多个的测量：
-雨量计，
-光学雨量计106，
-声学雨量计。
光学雨量计可具有一排收集漏斗。在下方封闭空间中，每个都是激光二极管和光电晶体管检测器。当收集到足够的水以产生液滴时，它会从底部掉落，落入激光束路径中。传感器与激光器成直角设置，使得足够的光被散射以检测为突然闪光。然后读取并发送或记录来自这些光电检测器的闪光。
当雨水冲击测量仪内的水面时，声学雨量计(也称为水听器)可能能够感测对于每个水滴大小的声音特征。由于每个声音特征都是唯一的，因此转化水下声场以估测雨的水滴大小分布是可能的。
一般地，作为雨量计(诸如光学或声学雨量计)中的任何一个的传感器，可以安装在风力涡轮机上，诸如在机舱的顶部。然而，传感器不需要安装在风力涡轮机上，其例如可以安装在风力涡轮机旁边或相邻的风力涡轮机上。
根据一个实施方式，风力涡轮机100还包括：
-用于控制一个或多个叶片103的桨距角的桨距控制系统，
其中，该方法还包括：
-通过利用桨距控制系统控制一个或多个叶片的桨距角，控制角旋转速度。
可以想到控制角旋转速度的其他方式，诸如经由发电机扭矩，其可以至少在某些情况下(例如低于额定风速)使用。
虽然已经结合具体实施方式描述了本发明，但不应将其解释为以任何方式限于所给出的示例。由所附权利要求书设定本发明的范围。在权利要求的上下文中，术语“包括”或“包含”不排除其他可能的元件或步骤。此外，提及诸如“一”或“一个”等的指代不应被解释为排除多个。权利要求中关于附图中所示元件的附图标记的使用也不应被解释为限制本发明的范围。此外，不同权利要求中提及的各个特征可以有利地组合，并且在不同权利要求中提及这些特征并不排除特征的组合是不可能的和有利的。

Claims (15)

1.一种用于控制风力涡轮机(100)的方法(320)，其中，所述风力涡轮机包括：
-具有一个或多个叶片(103)的风力涡轮机转子(102)，其中，风力涡轮机具有风力涡轮机转子的额定角旋转速度(214)，
所述方法包括：
-获取(322)关于环境条件的信息(323)，
-基于所述信息，确定是否满足侵蚀标准，
-如果满足侵蚀标准，则根据扩展模式控制(328)风力涡轮机，
其中，在扩展模式中，允许风力涡轮机转子的角旋转速度超过额定角旋转速度(214)。
2.根据前述权利要求中任一项所述的方法(320)，其中，关于环境条件的信息(323)包括关于雨滴撞击在一个或多个叶片上或可能撞击在一个或多个叶片上的信息，并且其中，所述方法包括：
-如果所述雨滴的平均液滴大小低于预定的雨滴大小阈值，则确定满足侵蚀标准。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法(320)，其中，关于环境条件的信息(323)使得能够估测估计的侵蚀速率，并且其中，所述方法包括：
-基于所述信息(323)，估测(324)估计的侵蚀速率(325)，
-如果估计的侵蚀速率(325)低于预定的侵蚀速率阈值，则确定满足侵蚀标准。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(320)，其中，以与所述额定角旋转速度相比更高的角旋转速度生产的功率量高于以所述额定角旋转速度生产的功率量。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(320)，其中，在扩展模式中，风力涡轮机转子的角旋转速度被限制在角旋转速度阈值(216)以下，
其中，角旋转速度阈值大于风力涡轮机的额定角旋转速度。
6.根据权利要求5所述的方法(320)，其中，角旋转速度阈值(216)是：
-与估计的侵蚀速率(325)成反比例，和/或
-设定以保持恒定的侵蚀速率，和/或
-根据预先计算的查找表设定，诸如与估计的侵蚀速率和最大尖端速度相关的预先计算的查找表，和/或
-根据最大相应的结构负载设定，和/或
-根据噪声水平设定。
7.根据权利要求5-6中任一项所述的方法(320)，其中，所述角旋转速度阈值(216)相对于额定角旋转速度大于102％。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法(320)，其中，关于环境条件的信息包括关于以下中的一个或多个的信息：
-风力涡轮机周围空气中的固体颗粒，
-风力涡轮机周围空气中的液体颗粒，
-湿度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法(320)，其中，关于环境条件的信息包括关于雨滴或冰雹撞击在一个或多个叶片上或可能撞击在一个或多个叶片上的信息。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法(320)，其中，获取(322)所述信息包括以下中的任何一个或多个：
-提供一个或多个传感器并从所述一个或多个传感器接收数据，诸如所述一个或多个传感器包括
-降水传感器，诸如：
-雨量计，诸如
-光学雨量计(106)，或
-声学雨量计，
-湿度传感器，
-接收天气报告，
-接收天气预报，或
-从另一风力涡轮机、变电站或远程控制中心接收数据和/或预报。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法(320)，其中，所述方法还包括：
-根据扩展模式，控制(328)角旋转速度，
-随后获取(330)关于环境条件的后续信息(332)，该信息使得能够估测随后估计的侵蚀速率，
-随后基于所述后续信息，估测(334)随后估计的侵蚀速率(335)，
-如果随后估计的侵蚀速率(335)高于预定的侵蚀速率水平，则根据扩展模式停止控制(338)风力涡轮机。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法(320)，其中，所述风力涡轮机(100)还包括：
-用于控制所述一个或多个叶片(103)的桨距角的桨距控制系统，
并且其中，该方法还包括：
-通过用桨距控制系统控制所述一个或多个叶片的桨距角，控制角旋转速度。
13.具有指令的计算机程序制品，所述指令在被执行时使得用于风力涡轮机(100)的计算装置或控制系统执行根据前述权利要求中任一项所述的方法(320)。
14.一种用于风力涡轮机(100)的控制系统，其被布置用于执行根据权利要求1-12中任一项所述的方法(320)。
15.风力涡轮机(100)，其包括根据权利要求14所述的控制系统。
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