CN110088460A - 用于控制风能设施的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行风能设施(100)的方法，并且风能设施(100)具有空气动力学的转子(106)，所述空气动力学的转子具有转子毂和叶片角可调整的转子叶片(202)，并且空气动力学的转子(106)可以沿其方位方向调整，并且方法包括如下步骤：检测风暴情况，在所述风暴情况下占优的风的强度达到如下程度：为了自保护，将风能设施(100)置于空转运行中；将转子(106)在其方位位置中相对于风定向到低负荷的定向中，在所述定向中，风能设施(100)承受尽可能少的由来自主风向的风引起的负荷；检测至少一个由阵风引起的、作用于转子的负荷(LM)；并且调整至少一个转子叶片(202)的转子叶片的叶片角度，使得至少一个转子叶片(202)承受由作为起因的阵风而引起尽可能小的负荷。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制风能设施的方法。本发明也涉及一种用于设计风能设施的方法。此外，本发明涉及一种风能设施。
背景技术
风能设施是已知的，并且本发明尤其涉及常见的、所谓的水平轴风能设施，其中空气动力学的转子以至少一个、通常三个转子叶片围绕基本上水平的转子轴线转动。在风能设施运行时，所述风能设施以其转子或相应地以转子轴线相对于风定向。因此所述风能设施以其方位位置定向到风中。此外，风能设施以如下内容为基础，所述风能设施的转子叶片的叶片角分别可调整。在此，转子叶片围绕其纵轴线调整，以便将其位置匹配于相应的运行条件。
如果风能设施不处于运行中，至少不产生电流，那么转子叶片通常转动到旗标位置中，以便由此尤其在风暴情况下提供对于这种风暴的尽可能少的作用面。旗标位置在此是如下位置，其中转子叶片基本上以90度相对于部分负荷运行中的运行位置转动。简而言之，所述转子叶片大致平行于风，至少分别在每个转子叶片的部段中如此。
在此要注意的是，通常没有事先获知这种风暴可能来自的方向，进而尽管存在旗标位置在这种风暴的不利的风向下仍可能出现高的负荷。为了解决所述问题，能够提出，如果风能设施不处于运行中，即如果风能设施不主动地产生电流，那么也将所述风能设施的方位方向中定向到风中。
但是，方位位置的这种调整仍还可能根据风暴出现的方式引起风能设施的高的负荷。尤其成问题的可能是，在风暴之内出现不同的风向，使得造成所谓的斜向迎流。
德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：DE 10 2014 223640 A1、US 2014/0010651 A1以及出自2014年的Wind Engineering，第38卷，第413-423页，E.Kim等著的文章“Hurricane-Induced Loads on Offshore Wind Turbines withConsiderations for Nacelle Yaw and Blade Pitch Control”。
发明内容
因此本发明的目的是，解决至少一个上述问题。尤其，应提出如下解决方案，在所述解决方案中，将风能设施尽可能强地相对于风暴情况的机械负荷进行保护。至少应对迄今已知的解决方案提出替选的解决方案。
根据本发明提出根据权利要求1所述的方法，即用于控制风能设施的方法。在此，此处控制不理解成狭义的调节意义，而是在设施控制的意义上进行理解，所述设施控制能够控制不同的设施部分，这能够包含信息反馈。
因此方法基于如下风能设施，所述风能设施具有空气动力学的转子，所述转子具有转子叶片，所述转子叶片的叶片角能够调整。转子叶片的叶片角的这种调整也称作为桨距调节。
此外，空气动力学的转子的方位方向可调整，这通常能够通过如下方式进行：空气动力学的转子安装在吊舱上，对整个所述吊舱调整其方位方向、即调整其相对于风的定向。
所述方法现在首先提出，检测风暴情况。风暴情况在此在如下情况下存在：占优的风的强度达到如此程度：为了自保护，将风能设施置于空转运行中。风能设施那么因此不再产生电流并且使转子实现自由地转动。转子叶片在此但是设定成，使得空气动力学的转子(在此简而言之仅称作为转子)没有针对性地由风驱动。然而尤其也也不固定转子。
此外，检测至少一个由阵风作用于转子的负荷。尤其地，这能够通过在每个转子叶片处、如例如在每个转子的根部区域中的负荷测量来进行。出于简化原因，只要激活用于控制风能设施的所述方法，那么可以将每个在此检测的负荷视作为通过阵风作用于转子的负荷并且继续处理。但是，也能够以作为极限值的负荷高度为基础，以便识别通过阵风作用于转子的负荷或者视作为这种通过阵风作用于转子的负荷并且将其相应地继续处理。
现在提出，调整至少一个转子叶片的叶片角，即调节桨距，其中这如此进行，使得至少一个转子叶片承受由检测的负荷引起的尽可能小的负荷。
尤其地，在此观察，根据数值和方向检测作用于转子叶片的负荷，并且将转子叶片从所述阵风中转出或至少部分地转出。这也能够阐述成，使得转子叶片关于已被检测负荷的所述阵风转动到个体的旗标位置中。这尤其也能够表示，转子叶片根据所述阵风来自哪个方向经过参照关于主风向的旗标位置转出，所述主风向在此为了更好的可区分性能够称作为主旗标位置。如果关于主风向的所述主旗标位置例如为是90度的值，那么提出，根据负荷方向，叶片经过所述90度转动至更高值或者转动到小于所述90度的值，这包括在本实例中。
借此，尤其也已知的是，阵风不一定必须来自主风向，而是能够斜向地迎流转子。如果风能设施在其方位位置沿主风向定向，那么转子叶片关于主风向的主旗标位置不是关于来自其他方向的阵风的个体的旗标位置。这通过转子叶片的所提出的调整来考虑。转子的定向可以维持在其方位位置中，即维持其方位方向。
优选地，至少一个转子叶片与检测的叶片负荷相关地调整，其中检测的叶片负荷输入到负荷调节装置中，并且负荷调节装置根据检测的负荷来调整相关的转子叶片，使得负荷最小化。因此即提出调节装置或调节回路，所述调节装置或调节回路根据负荷来执行叶片调整。对此，能够进行负荷的理论-实际值比较。优选地，在此，负荷的理论值为值0。检测的负荷在此也能够带符号地被考虑。对此，能够在两个可能的负荷方向中规定为正的负荷，并且另一个规定成负的负荷，并且正的负荷那么能够引起沿一个方向调整转子叶片，并且负的负荷引起沿与此相反的方向调整转子叶片。
在此使用的负荷检测能够与由阵风引起的负荷的检测一致。
优选地对此提出，使用PI调节器。所述PI调节器能够设为，使得将描述的在理论负荷和实际负荷之间的理论-实际值比较提供给PI元件，所述PI元件作为输出值提供理论角度。所述理论角度例如能够表示与旗标位置的偏差，使得因此值0对应于旗标位置，即主旗标位置。如果负荷理论值为0，那么也能够将检测的负荷直接提供给PI元件。
根据一个实施方式，为负荷调节装置或作为负荷调节装置设置PD调节器。通过这种PD调节器能够实现对快速出现且快速变化的负荷的快速响应，并且已知的是，尤其考虑快速出现并且快速变化的负荷。也已知的是，在所基于的风暴情况下，风持续地改变从而调节器针对静态精度的设计不一定是需要的。
优选地提出，在转子相对于风沿低负荷的定向而定向时，转子叶片置于旗标位置中，并且基于此每个转子叶片的叶片角个体地以相对于旗标位置的角度偏差来调整。在此尤其提出，涉及主风向的所述旗标位置是用于降低负荷的角度调整的初始位置。提出的调整也能够涉及所述旗标位置，即主旗标位置，并且能够关于所述旗标位置来预设或规定相应的调节变量。
根据一个实施方式提出，为每个转子叶片设有至少一个负荷传感器。这例如能够是应变仪，这里仅列举一个实例。所述至少一个负荷传感器能够在转子叶片处、尤其在转子叶片的叶根的区域中设置，或者在转子叶片在转子毂处的固定的区域中设置。例如考虑，转子叶片经由叶片适配器固定在转子毂处。在该情况下，负荷传感器也能够设置在叶片适配器上，或者设置在从转子叶片到叶片适配器的过渡部中或者设置在从转子叶片或从叶片适配器到毂的过渡区域处。在任何情况下，所述负荷传感器设为用于，个体地检测相关的转子叶片的负荷。
由所述负荷传感器产生负荷信号，将所述负荷信号反馈至转子叶片的调节设备。因此为每个转子叶片设有调节设备或者在中央调节设备的情况下至少为每个单独的转子叶片设计个体的调节方面的考虑。负荷信号到调节设备的所述反馈应当用于，与其相关地执行转子叶片的调整，以便最小化或至少降低通过所述负荷信号检测的负荷。因此，提出基于每个单独的转子叶片的负荷信号对每个转子叶片进行个体的调节。借此，能够尤其好地个体地为每个转子叶片实现卸荷模式。
优选地对此设有信号传输装置，所述信号传输装置将这种负荷信号从负荷传感器传输至调节设备。优选地，为每个转子叶片设置这种信号传输装置并且所述信号传输装置能够是有线的和/或设有无线的数据传输。
优选地，为每个转子叶片设有自身的调节设备，并且所述调节设备优选与用于调整转子叶片的叶片调整装置相邻地设置。因此，能够为每个单独的转子叶片借助负荷传感器检测负荷并且传输给相关的转子叶片的调节设备。调节设备能够与此相关地操控叶片调整装置，即尤其使得通过负荷传感器检测的负荷最小化，至少降低。
根据一个实施方式提出，至少一个转子叶片的叶片角的调整在如下情况下才进行：作为起因的阵风对于检测的通过阵风作用于转子的负荷满足至少一个下述标准，也就是说使得作为起因的阵风具有高于预定的阵风极限速度的速度，使得作为起因的阵风具有如下风速，所述风速至少比占优的风的平均风速大预定的风速差，和/或使得作为起因的阵风具有阵风风向，所述阵风风向的数值与主风向至少相差预定的风向差。
因此并非在每种情况下对至少一个转子叶片执行调整，而是仅在特别强的阵风下和/或在阵风具有大程度偏离主风向的方向的情况下执行调整。阵风的强度也能够经由尤其在转子叶片处的负荷的负荷检测来进行。
对此，根据一个方面，能够基于预定的阵风极限风速。如果超过所述阵风极限风速，那么开始调整。此外或替选地，能够作为标准基于预定的风速差。那么不对阵风的绝对速度进行检查，而是检查所述阵风以何种强度或何种程度高于占优的风的平均风速。在此，例如能够以检测的风速的十分钟平均数为基础。借此原则上也考虑风速的波动强度。也能够同时检查两个标准并且以此为基础，其中例如当超过阵风风速和风速差时，才进行调整。但是在该情况下适宜的能够是，将阵风风速和/或风速差分别规定成较低值。
另一方面提出，检查阵风风向以何种强度偏离主风向。对此，以预定的风向差为基础。在此，提到如下认识，与主风向的尤其强的偏差作为所谓的斜向迎流能够是特别危险的，至少是尤其有负荷的。所述方面也能够与两个上述方面组合。一个可能性在于，同时满足全部标准，其中优选地相应地调整地即减小相应的预定的极限值。也考虑，阵风速度和/或超过平均风速的阵风风速和/或阵风风向分别以设有加权系数的方式相加并且与作为极限的共同的标准比较。所述共同的标准那么能够相应地是预定的阵风风速、预定的风速差和/或预定的风向差的和，分别以与加权系数相乘的方式。加权系数也能够分别考虑不同的物理单位，即一方面风速和另一方面风向。
也能够基于至少一个转子叶片处的负荷测量来进行对阵风和其风速还有阵风风向的检测，尤其用于检查，是否应对至少一个转子叶片进行调整。对于运行控制，原则上已知转子在方位位置中的定向，还有分别设定的叶片角。此外，转子沿其自身的转动方向的相应的位置是已知的。换言之因此已知，转子叶片分别处于哪个位置，即关于转子围绕转子轴线的转动。借助所述信息，由转子叶片处的负荷也能够估计在转子叶片的区域中的风速和风向。借此，从中也能够估计针对阵风的所述标准。
此外，从所提到的标准开始应对转子叶片进行调整，所述标准是最低标准，如果超过所述最低标准，那么其应立即引起转子叶片的调整。换言之，不一定考虑，首先测出相关的阵风，而是仅考虑，确定所述阵风是否超过阈值。如果超过所述阈值，那么开始对转子叶片进行调整并且随后阵风的风速也还能够继续升高。
尤其地，在上文中或在下文中描述的卸荷模式的激活也考虑用于电网失效，其中风能设施突然不再能够将电功率馈入到供电网中，从而在空转运行中运行。尤其对此提出，在任何情况下不激活卸荷模式，因为尤其在所述情况下也考虑，根本不存在暴风情况从而根本不考虑额外的负荷。
优选地，转子在其方位位置中的低负荷的定向是朝向主风向的定向。据此提出，风能设施因此在其方位位置中始终尽可能沿主风向定向。主风向在此例如能够在平均值不变的情况下被考虑，使得在斜向迎流的也许持续10秒或20秒的阵风的情况下，停止或至少克制地执行方位位置的跟踪，即不必以方位调整的最大可能的调整速度和/或不必立即执行方位位置的跟踪。
优选地，将阵风根据风速和风向进行检测。能够有利的是，如果出现至少一个强的阵风，那么在空转运行中才激活至少一个转子叶片的所描述的与负荷相关的调整。强的阵风是满足至少一个上述标准的阵风。例如，在空转运行中首先停用这种负荷相关的叶片调整，直至出现相应强的阵风。在此，能够接受，对这种第一强阵风在空转运行中还未执行负荷相关的调整，或者可能稍晚才执行所述调整。在此考虑，这种负荷的阵风实质上能够缩短风能设施的运行时间，但是通常不能够通过一次出现直接损坏风能设施。因此，这在如下情况下是足够的：在强的对风能设施造成负荷的阵风之后才通过以提出的方式调整转子叶片来考虑其他随后的阵风。
也考虑，关于风能设施一般性地观察阵风的风速和风向，即还不观察，所述阵风以何种程度在转子在运行中所掠过的转子面之上分布。因此首先对风能设施整体上检查，是否出现对风能设施整体上造成强负荷的阵风和相应地也考虑其他这种阵风。那么能够激活卸荷模式。如下模式在此称作为卸荷模式，在所述模式中对至少一个转子叶片、即对转子叶片个体地调整其叶片角，使得由阵风引起的负荷减小，尤其最小化。因此提出，为风能设施整体上激活或停用所述卸荷模式，使得在激活的卸荷模式的情况下然而为每个转子叶片个体地执行降低负荷的调整。
通过预先检查，对风能设施造成强负荷的阵风是否出现或可预期，能够避免用于调整转子叶片的迎角的调整驱动器的过度运行。
优选地，每个转子叶片根据检测的阵风采用比旗标位置更大的和更小的叶片角，即比主旗标位置更大的和更小的叶片角。迄今常见的是，将转子叶片从其在部分负荷运行中的运行位置的调整，在叶片角为大约0度或更小时，限制在旗标位置以内，所述旗标位置通常也大致为90度。这种限制通常也通过机械开关预设，所述开关防止转子叶片的过度旋转。在此现在提出，放弃这种开关并且允许明显超过所述90度位置的转动，尤其允许超过100°位置转动。借此应消除的所述安全检查替代于此能够通过相应的软件、优选通过冗余的软件检查取代。优选地，这种检查包含卸荷模式是否是激活的。因此，在卸荷模式激活的情况下，允许每个转子叶片明显超过主旗标位置的转动，而在卸荷模式停用的情况下，这种超过主旗标位置的转子叶片调整可能引起故障通知或至少引起报警通知。
根据本发明，也提出一种用于设计风能设施的方法。对于所述方法同样基于具有空气动力学的转子的风能设施，所述转子具有叶片角可调整的转子叶片，其中空气动力学的转子或承载所述转子的吊舱能够沿方位方向调整。对于所述设计方案，针对50年一遇风暴情况和/或年度风暴情况求出要预期的降低的设施负荷。
所述要预期的降低的设施符合为特定的运行状态的基础，在所述运行状态中，因此为了自保护，风能设施置于空转运行中，转子在其方位位置中沿低负荷的定向来相对于风定向，其中风能设施承受由来自主方向的风引起的尽可能小的负荷，并且每个转子叶片的叶片角调整成，使得每个转子叶片分别承受由在转子的区域中作用的阵风引起的尽可能小的负荷。
相应地，风能设施针对这样求出的要预期的降低的设施负荷来设计。尤其地，在此假设，风能设施如在上文中根据至少一个实施方式所描述的那样运行，即尤其地，通过卸荷模式执行低负荷的运行。由此，不仅风能设施整体上能够承受更小的负荷，而且也已知，这也能够在设计风能设施时被考虑。要注意的是，假设，在所述50年一遇风暴情况下出现的风情形中，尤其在可能考虑所谓的50年一遇阵风的情况下，卸荷模式已经被激活。这种风暴情况本身在一定时间期间发展并且直至那时本身满足用于激活卸荷模式的所述标准，只要选择所述卸荷模式仅在特定的情形下被激活的实施方式。同样内容适用于年度风暴情况。
根据一个实施方式提出，经由负荷模拟求出要预期的降低的设施负荷。这种负荷模拟能够观察到风能设施上的负荷集合并且也考虑不同的风情形。所述负荷模拟也能够考虑不同的风情形的分布，即也考虑不同的风暴情况，如在规划的所在地处预期所述风暴情况。这种负荷模拟原则上是已知的并且定期地执行。在此提出，为所述负荷模拟尤其以通过利用所描述的卸荷模式的运行管理为基础。因此考虑负荷模拟，转子叶片承受通过尤其不利的斜向迎流的阵风引起的相应较弱的负荷。相应地，结合较小的负荷考虑。负荷模拟能够对此进行记录从而尤其能够检查，成本更适宜的设计那么是否能够还是足够的设计。
附加地或替代50年一遇的风暴情况也能够考虑年度风暴情况。这种年度风暴情况、即每年预期一次的年度风暴情况也表示风能设施的能够显著地影响风能设施的设计的负荷。因此对于所述年度风暴情况，考虑要预期的降低的设施负荷，所述设施负荷由于使用卸荷模式而出现。尤其为了考虑总负荷，尤其用于风能设施的整个所基于的使用寿命的负荷集合提出，考虑50年一遇风暴情况以及年度风暴情况。
根据本发明也提出一种风能设施，所述风能设施具有空气动力学的转子，所述转子具有叶片角可调整的转子叶片，其中空气动力学的转子可沿其方位方向调整。风能设施配置用于，执行用于运行根据至少一个对此在上文中描述的实施方式的方法。尤其地，对此在风能设施中设有过程控制计算机。在所述过程控制计算机上所述步骤能够是编程的。
此外，风能设施在每个转子叶片处具有至少一个、尤其至少两个负荷传感器。这种负荷传感器能够安置在叶根处或叶片适配器处，所述叶片适配器将转子叶片与转子毂连接。优选地，负荷传感器围绕转子叶片纵轴线分布，为每个转子叶片尤其设有两个以90度彼此错开地设置的传感器。借此，也能够检测对转子叶片的负荷的方向。
但是原则上，每叶片唯一的传感器也能够是足够的。优选地，所述传感器设置成，使得所述传感器横向于在中部区域中转子叶片的轮廓的弦检测负荷。
优选地，所描述的卸荷模式工作成，使得叶片调整进行成，使得相关的转子叶片的负荷最小化。对此，优选地仅以唯一的传感器的测量值为基础。也考虑，对此分别使用多个传感器，其中那么根据建议将两个传感器的测量值组合成可为闭环控制反馈的测量值。但是要观察的是，如果风吹动，尤其如果猛烈的风吹动，当然在任意情况下负荷作用于转子叶片。因此转子叶片上的所有负荷能够不调节成0。但是尤其横向于转子叶片的轮廓的所述弦产生的负荷能够根据作用的风的方向变换其符号。直观地，转子叶片能够沿两个方向弯曲并且所述方向中的一个能够作为正的负荷并且另一个能够作为负的负荷被检测或考虑。
优选地，那么卸荷模式工作成，使得相应的转子叶片调整成，使得转子叶片在理想情况下甚至不弯曲。通常当然相应的转子叶片的如下调整是足够的，其中这种弯曲至少明显地相对于不调整减小。将这种负荷、即直观地描述的弯曲完全地并且持续地调节成值0已经由于动态变化的风条件而保持几乎不可实现的理想情况。仍能够列出这种调节规则，甚至当借此不实现理想情况时如此。
附图说明
下面参照附图示例性地根据实施方式详细阐述本发明。
图1示出风能设施的立体图。
图2示意地示出用于实现卸荷模式的调节图。
图3示意地示出叶片联接区域中的局部作为原理草图。
图4示出尤其用于激活卸荷模式的简化的流程图。
具体实施方式
图1示出具有塔102和吊舱104的风能设施100。在吊舱104上设置有转子106，所述转子具有三个转子叶片108和整流罩110。转子106在运行中通过风置于转动运动，从而驱动吊舱104中的发电机。
图2以图解说明的方式示出调节结构200，所述调节结构为了实现卸荷模式调节同样示意地示出的转子叶片202的叶片角。示意性地，在转子叶片202中，转子叶片纵轴线204作为点虚线绘制，并且同样极其示意地在转子叶片202的中间区域中用虚线绘制弦206。同样示出在转子叶片202的根部区域210中的负荷传感器208。
负荷传感器208例如设置成，使得所述负荷传感器记录负荷，所述负荷也对应于转子叶片202的基本上垂直于弦206的弯曲运动212。在此因此考虑围绕轴线的弯曲运动，所述轴线基本上垂直于弦206伸展。换言之，涉及例如弯曲运动或沿从吸力侧朝向压力侧的方向或相反方向的相应的负荷方向，而不涉及在前棱214和后棱216之间的方向。吸力侧和压力侧在图2的示意图中不能够非常清楚地示出，使得在此为了区分参照前棱和后棱214或216。
沿根据绘制的双箭头对应于弯曲运动212的方向的负荷由负荷传感器208记录。负荷传感器208对此产生相应的负荷信号，这在此视作为LM并且在加和部位218处从负荷理论值LS减去。理论值LS优选地能够具有值0。
也能够称作为e的所述理论-实际值差随后输入到PI调节框220中。PI调节器尤其据此提出，借此也维持叶片调整，所述叶片调整引起负荷从而负荷信号LM的最小化，即使在调节偏差e随后具有值0时也如此。但是也能够使用其他调节器或者例如也能够补充其他分量，如D分量，以便必要时影响调节动态。
PI调节框220的结果随后提供给示出的桨距调节框222，所述桨距调节框与同样仅示意地示出的桨距调节驱动器224共同作用。桨距调节框222和桨距调节驱动器224能够形成叶片调整装置或其一部分。桨距调节驱动器224那么经由示出的小齿轮226执行对叶片角的调整，即基本上围绕转子叶片轴线204转动，只要通过PI调节框220终归产生相应的调整信号。
图3在转子叶片联接区域300的示意剖面图中图解说明图2的示意图的可能的结构布置。根据图3的视图的叶片联接区域300包括转子叶片的根部区域310，所述转子叶片可以对应于图2的转子叶片202。所述根部区域310在毂部段332中的桨距调节轴承330中可转动地支承。转子叶片纵轴线304为了图解说明同样被绘制。
为了检测负荷，负荷传感器308作为应变仪图解说明地在根部区域310中被绘制。元件的、尤其负荷传感器308的示出的数量级，同样内容也适用于图2的负荷传感器208，不必对应于真正的大小关系，并且主要针对清楚示出的目的被选择。
借助负荷传感器308能够检测负荷信号LM，并且传输给调节设备334。调节设备334在此作为微处理器示出并且能够包含图2的结构的一部分，尤其在那里示出的加和部位218和PI调节框220。桨距调节框222也可能是调节设备334的一部分。
借助于调节设备334那么能够操控桨距调节驱动器324，所述桨距调节驱动器在此示意地作为发动机示出。可能的调整过程那么能够经由同样仅示出的小齿轮326实现。当然，也考虑经由与经由具有小齿轮的桨距驱动器其他的机械装置来调整转子叶片角。图3图解说明，调节设备334可以在转子叶片的区域中、尤其在叶片联接区域300中设置。借此，这种调节设备334也能够分别针对一个转子叶片设置进而能够为每个转子叶片个体地以简单的方式和方法执行相应的控制，尤其实现卸荷模式。
图4的示意流程结构400原则上基于风能设施的正常运行。这通过正常框440图解说明。基于此，在风暴检查框424中检查，风速V是否大于风暴风速VS。如果不是这种情况，那么保持正常运行，并且流程相应地返回值正常框440。
但是如果识别到，风速是相应高的，那么就此而言也在所述流程结构400中示出的运行管理转变到风暴运行模式中，所述风暴运行模式在此通过风暴框444图解说明。要注意的是，风暴框444图解说明的所述风暴运行模式不涉及如下风暴情况，其中风能设施以减小的功率和/或减小的转速继续运行，而是在所述风暴运行模式中风能设施不继续运行并且转变到空转运行。在空转运行中控制风能设施因此是在此观察的风暴情况的特征，风暴框444代表所述风暴情况。
此外根据流程结构400那么在阵风极限框446中检查，阵风B是否大于阵风极限BG。这能够表示，将阵风的风速与阵风的预定的极限风速进行比较和/或将阵风相对于占优的平均风速的风速提高与预定的极限值进行比较，和/或观察阵风的偏离占优的主风向的风向，并且将所述风向偏差与预定的风向偏差极限进行比较。
如果在所述比较中得出，阵风B不大于阵风极限，那么风暴运行基本上不变地继续工作。结构因此对于所述情况从阵风极限框446返回至阵风框444。
但是如果在阵风极限框466中识别到，阵风大于阵风极限，那么附加地激活卸荷模式。对此存在空转框448。在根据空转框448的所述卸荷模式中，随后激活调节装置，如例如示意性地在图2中示出的那样。换言之，根据所述流程结构400，将根据图2的所述调节装置在如下情况下才激活：这通过阵风极限框446触发。在根据风暴框444的风暴运行中，因此优选地根据图2的调节装置以在那里示出的方式和方法是还未激活的。
要注意的是，此外执行根据风暴检查框442的检查还有根据阵风极限框446的检查。根据阵风极限框446的检查因此此外也在激活的卸荷模式448中检查并且相应地可能再次停用卸荷模式。优选地，那么执行根据阵风极限框446的检查，使得如果在较长的时间期间，例如在至少10分钟的时间内或在至少一个小时的时间期间，不再出现阵风b不大于阵风极限BG的情况，那么才停用卸荷模式。
类似地，在风暴运行中能够在风暴检查框442的范围中进行检查，并且可能切回到正常运行中。
描述的发明尤其涉及在高的风速下调节风能设施。已知的是，风能设施在高的风速下设定正常的生产运行并且变换到空转运行中。在此，也能够简化地称作为叶片的转子叶片由风转动到所谓的旗标位置中，使得所述转子叶片不从迎流的空气提取能量或仅提取非常少的能量。处于旗标位置中的设施不转动或仅少量地转动。这在此称作为空转或空转运行。
已知的是，取决于风中的高的涡流，在此能够出现，风或各个阵风不理想地从前方作用于设施。关于所述阵风，设施那么不再处于旗标位置中并且从风中提取能量。所述提取的能量造成对设施的提高的负荷。
在提出的解决方案在此提出，通过调节叶片负荷信号相应地通过如下方式调整旗标位置：将负荷信号尤其借助于PI调节器调节成零。这能够个体地或独立地为全部叶片进行。通过调节，分别确定优化的叶片角，所述叶片角能够明显地不同于在90°处的正常的旗标位置。
调节因此引起在风暴中有时强烈降低的叶片联接负荷。在风暴中出现的负荷能够起确定大小的作用，使得负荷降低也能够引起通过降低的构件负荷造成的可能的成本下降。因此，设施的设计能够由此受到影响或者这能够在设计时被考虑。
对提出的算法的发展和实现附加地，根据一个设计方案，也提出调整可能的叶片角止挡。通常，也能够称作为桨距角的叶片角限制于近似90°的值。借助现在提出的解决方案，然而＞90°的桨距角也能够证实为是有益的，使得可能提出在叶片调整系统处的构造变化，所述叶片调整系统能够包含叶片调整装置和角度监控装置。
也已知，在风暴中出现的阵风不一定跟随主风向，使得叶片以强的斜向迎流来迎流所述阵风。这与在旗标位置中的迎流相比产生在叶片处更大升力，使得出现较高的叶片负荷。
对此优选地实现阵风识别，所述阵风识别在需要时激活卸荷模式。所述卸荷模式那么尤其优选地借助于PI调节器针对最小的叶片冲击负荷调节叶片角。这引起对偏离旗标位置的叶片角的修正。
由此，能够得出强烈降低的叶片联接负荷。所述叶片联接负荷也能够降低极限负荷。这种负荷情况也能够在设施中被确定大小，这种降低在此即能够具有对构造的直接影响或者在构造时被考虑。
Claims (14)
1.一种用于运行风能设施(100)的方法，和
-所述风能设施(100)具有空气动力学的转子(106)，所述空气动力学的转子具有转子毂和叶片角可调整的转子叶片(202)，并且
-所述空气动力学的转子(106)可沿其方位方向调整，
并且所述方法包括如下步骤：
-检测风暴情况，在所述风暴情况下,占优的风的强度达到如下程度：为了自保护，将所述风能设施(100)置于空转运行中，
-将所述转子(106)在其方位位置中相对于风定向到低负荷的定向中，在所述定向中，所述风能设施(100)承受由来自主风向的风引起的尽可能小的负荷，
-检测至少一个由阵风引起的、作用于所述转子的负荷(LM)，和
-调整所述转子叶片(202)中的至少一个的叶片角，使得所述至少一个转子叶片(202)承受尽可能小的由阵风引起的负荷。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
根据检测的叶片负荷(LM)调整所述至少一个转子(202)，并且将检测的叶片负荷(LM)输入到负荷调节装置中，并且所述负荷调节装置根据检测的负荷(LM)调整所述转子叶片(202)的叶片角，使得所述负荷(LM)最小化，尤其所述负荷调节装置构成为PI调节器或PD调节器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
-为每个转子叶片(202)在所述转子叶片(202)处或在所述转子叶片(202)在所述转子毂处固定的区域中设置至少一个负荷传感器(208)，和
-由所述至少一个负荷传感器(208)将负荷信号(LM)引回至所述转子叶片(202)的调节设备(334)，以便与此相关地执行所述转子叶片(202)的调整，以便最小化或至少降低通过所述负荷信号(LM)检测的负荷(LM)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在将所述转子(106)相对于风定向到低负荷的定向中时，将所述转子叶片(202)置于旗标位置中，并且从其开始，将每个转子叶片(202)的叶片角个体地以相对于所述旗标位置的角度差调整。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
当作为起因的阵风满足至少一个标准时，才调整所述至少一个转子叶片(202)的叶片角，所述标准选自具有如下标准的列表：
-所述作为起因的阵风具有高于预定的阵风极限风速的风速，
-所述作为起因的阵风具有至少比占优的风的平均风速高预定的风速差的风速，和
-所述作为起因的阵风具有如下阵风风向，所述阵风风向的绝对值与所述主风向至少相差预定的风向差。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述低负荷的定向是指向主风向的定向。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
根据风速和风向检测阵风。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
每个转子叶片(202)根据检测的阵风能够采用与所述旗标位置相比更大的和更小的叶片角。
9.一种用于设计风能设施(100)的方法，和
-所述风能设施(100)具有空气动力学的转子(106)，所述空气动力学的转子具有叶片角可调整的转子叶片(202)，并且
-所述空气动力学的转子(106)能够沿其方位方向调整，
并且所述方法包括如下步骤：
-针对50年度风暴情况和/或年度风暴情况求出要预期的降低的设施负荷，其中一个运行状态作为基础，
-其中为了自保护，将所述风能设施(100)置于空转运行中，
-将所述转子(106)的方位位置相对于风定向到低负荷的定向中，在所述定向中，所述风能设施(100)承受由来自主风向的风所引起的尽可能小的负荷，并且
-调整每个转子叶片(106)的叶片角，使得所述转子叶片分别承受由在所述转子(106)的区域中作用的阵风引起的尽可能小的负荷，其中
将所述风能设施(100)针对这样求出的要预期的降低的设施负荷来设计。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
经由负荷模拟求出要预期的降低的设施负荷。
11.一种风能设施(100)，所述风能设施包括：
-空气动力学的转子(106)，所述空气动力学的转子具有叶片角可调整的转子叶片(202)，其中
-所述空气动力学的转子(106)的方位方向能够调整，
并且其中所述风能设施(100)配置用于，尤其具有为此编程的过程控制计算机(334)，执行具有如下步骤的方法：
-检测风暴情况，在所述风暴情况下占优的风的强度达到如下程度：使得为了自保护，将所述风能设施(100)置于空转运行中，
-将所述转子(106)的方位位置相对于风定向到低负荷的定向中，在所述定向中，所述风能设施(100)承受由来自主风向的风引起的尽可能小的负荷，
-检测至少一个在所述转子(106)的区域中作用的阵风，和
-调整所述转子叶片(202)中的至少一个的叶片角，使得所述至少一个转子叶片(202)承受由检测的阵风引起的尽可能小的负荷(LM)。
12.根据权利要求11所述的风能设施(100)，
其特征在于，
所述风能设施配置用于，执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
13.根据权利要求11或12所述的风能设施(100)，
其特征在于，
-为每个转子叶片在所述转子叶片(202)处或在所述转子叶片(202)固定在所述转子毂处的区域中设置至少一个负荷传感器(208)，和
-设有信号传输装置，以便由所述负荷传感器(208)将负荷信号引回至所述转子叶片(106)的调节设备(334)，以便与其相关地执行所述转子叶片(202)的调整，以便将通过所述负荷信号(LM)检测的负荷最小化或至少降低。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的风能设施(100)，
其特征在于，
-为每个转子叶片(202)设置用于调整所述转子叶片(106)的叶片角的叶片调整装置(224)，和
-为每个转子叶片(106)设置自身的调节设备(334)，以便引起对所述转子叶片(202)的叶片角的调整，其中
所述调节设备(334)设计用于，从一个或所述负荷传感器(208)接收一个或所述负荷信号(LM)，并且与其相关地控制所述叶片调整装置(224)，以便引起对所述叶片角度的调整，以便将通过所述负荷信号(LM)检测的负荷(LM)最小化或至少降低。
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