CN110608134A - 控制风力涡轮以最大限度减小转子叶片损坏的系统和方法 - Google Patents

控制风力涡轮以最大限度减小转子叶片损坏的系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于监测和控制风力涡轮以最大限度地减小转子叶片损坏的方法包括从一个或多个传感器接收传感器数据，该传感器数据指示转子叶片在预定时间段内的至少一个叶片参数。该方法还包括使在预定时间段内的传感器数据关于至少一个风参数趋势化。此外，该方法包括确定趋势化的传感器数据的至少一个特性。此外，该方法包括将趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值进行比较。另外，该方法包括如果趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则实施控制动作。

Description

控制风力涡轮以最大限度减小转子叶片损坏的系统和方法
技术领域
本主题大体上涉及风力涡轮，且更特别地涉及用于在其操作期间监测和控制风力涡轮以便最大限度地减小转子叶片损坏的系统和方法。
背景技术
风力被认为是目前可用的最清洁、最环境友好的能源中的一种，且风力涡轮在这点上得到了增加的(increased)关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型原理从风中获得(capture)动能，且通过旋转能来传送动能，以转动轴，该轴将转子叶片耦合到齿轮箱，或如果未使用齿轮箱则直接耦合到发电机。发电机然后将机械能转换成电能，电能可部署至公用电网。
为确保风力仍然是可行的(viable)能源，已努力通过修改风力涡轮的尺寸和负载量(capacity)来增加能量输出。一种这样的修改是增加转子叶片的长度。然而，转子叶片可为风力涡轮最少数字连接的构件中的一种，即使它们也可为最昂贵的。虽然灾难性的叶片故障是相对罕见的事件，但此类故障具有使整个涡轮停机的可能。
为防止此类故障，常规的叶片监测系统基于风速算法、天气报告和/或通过例行检查来确定对于转子叶片的叶片角度设定点。还可检测相关构件和/或天气异常(诸如变桨系统构件故障、风暴停机消息等)。然而，常规的叶片监测技术未能考虑每个独立叶片的独特负载和结构方面。
因此，本领域在不断地寻求用于在没有过高的复杂性和成本的情况下提供可靠数据的其操作期间监测和控制风力涡轮(诸如转子叶片、变桨轴承、变桨系统、相关联的传感器等)的新的和改进的系统和方法。
发明内容
本主题的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中显而易见，或可通过实践本发明来学习。
在一个方面，本主题针对一种用于控制风力涡轮以最大限度地减小转子叶片损坏的方法。该方法包括经由控制器接收来自一个或多个传感器的传感器数据，该传感器数据指示风力涡轮的转子叶片在预定时间段内的至少一个叶片参数。该方法还包括经由控制器使在预定时间段内的传感器数据关于至少一个风参数和/或环境状况趋势化(trending)。此外，该方法包括经由控制器确定趋势化的(trended)传感器数据的至少一个特性。此外，该方法包括经由控制器将趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值进行比较。另外，该方法包括如果趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则实施控制动作。
在一个实施例中，(一个或多个)叶片参数可包括桨距角(pitch angle)、叶片质量矩或能够指示转子叶片的结构和/或负载特性的任何其它合适的叶片参数。在另一个实施例中，(一个或多个)风参数和/或环境参数可包括风速、风向、风湍流、风切变、尾流、温度、雷击、空气密度和/或其组合。
在另外的实施例中，趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性可包括例如传感器数据的平均值和/或标准偏差。在若干实施例中，将趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值进行比较的步骤可包括确定趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性是否在某一风速范围内以预定量偏离损坏阈值。在备选的实施例中，将趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值进行比较的步骤可包括确定趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性是否在预定时间段内的某一时间段内偏离损坏阈值。
在额外的实施例中，实施控制动作的步骤可包括改变转子叶片的桨距角、风力涡轮的速度、风力涡轮的功率或风力涡轮的推力中的一个或多个，使风力涡轮停机，或使风力涡轮的机舱偏转(yawing)。
在若干实施例中，该方法可包括如果趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性偏离操作阈值，则向用户发送通知信号。例如，在一个实施例中，通知信号可包括转子叶片轴线中的哪个是受影响的转子叶片和/或转子叶片的特性(behavior)的描述。
在特定的实施例中，该方法还可包括如果趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则从用户接收指示是否实施控制动作的指令。
在另一个方面，本公开内容针对一种用于控制风力涡轮以最大限度地减小转子叶片损坏的方法。该方法包括接收来自一个或多个传感器的传感器数据，该传感器数据指示转子叶片在预定时间段内的叶片质量矩特性。该方法还包括使在预定时间段内的传感器数据关于风速趋势化。此外，该方法包括确定趋势化的传感器数据的至少一个特性。此外，该方法包括将趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值进行比较。另外，该方法包括如果趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则修改转子叶片的桨距角设定点。
在又一个方面，本公开内容针对一种用于控制风力涡轮的转子叶片以最大限度地减小叶片损坏的系统。该系统包括：用于生成传感器数据的至少一个传感器，该传感器数据指示转子叶片在预定时间段内的至少一个叶片参数；以及通信地耦合到该至少一个传感器的控制器。控制器包括处理器和相关联的存储器装置。存储器装置包括指令，当由处理器实施这些指令时，这些指令配置控制器来执行一个或多个操作，包括但不限于：使在预定时间段内的传感器数据关于至少一个风参数趋势化；确定趋势化的传感器数据的至少一个特性；将趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值进行比较；以及如果趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则实施控制动作。
技术方案1. 一种用于控制风力涡轮以最大限度地减小转子叶片损坏的方法，所述方法包括：
经由控制器接收来自一个或多个传感器的传感器数据，所述传感器数据指示所述转子叶片在预定时间段内的至少一个叶片参数；
经由所述控制器使在所述预定时间段内的所述传感器数据关于至少一个风参数趋势化；
经由所述控制器确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性；
经由所述控制器将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值进行比较；以及，
如果所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则经由所述控制器实施控制动作。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述至少一个叶片参数包括桨距角或叶片质量矩中的至少一个。
技术方案3. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述至少一个风参数包括风速、风向、风湍流、风切变、尾流或其组合中的至少一个。
技术方案4. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述趋势化的传感器数据的至少一个特性还包括所述趋势化的传感器数据的平均值或所述传感器数据的标准偏差中的至少一个。
技术方案5. 根据技术方案1所述的方法，其中，将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值进行比较还包括确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性是否在某一风速范围内以预定量偏离所述损坏阈值。
技术方案6. 根据技术方案1所述的方法，其中，将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值进行比较还包括确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性是否在所述预定时间段内的某一时间段内偏离所述损坏阈值。
技术方案7. 根据技术方案1所述的方法，其中，在所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生的情况下实施所述控制动作还包括改变所述转子叶片的桨距角，使所述风力涡轮停机，或使所述风力涡轮的机舱偏转。
技术方案8. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述方法还包括如果所述趋势化的传感器数据的至少一个特性偏离所述操作阈值，则向用户发送通知信号。
技术方案9. 根据技术方案8所述的方法，其中，所述通知信号包括受影响的转子叶片轴线或所述转子叶片的特性中的至少一个的描述。
技术方案10. 根据技术方案8所述的方法，其中，所述方法还包括如果所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则从用户接收指示是否实施所述控制动作的指令。
技术方案11. 一种用于控制风力涡轮以最大限度地减小转子叶片损坏的方法，所述方法包括：
接收来自一个或多个传感器的传感器数据，所述传感器数据指示所述风力涡轮的转子叶片在预定时间段内的叶片质量矩特性；
使在所述预定时间段内的所述传感器数据关于风速趋势化；
确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性；
将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值进行比较；以及，
如果所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则修改所述转子叶片的桨距角设定点。
技术方案12. 一种用于控制风力涡轮以最大限度地减小转子叶片损坏的系统，所述系统包括：
用于生成传感器数据的至少一个传感器，所述传感器数据指示所述转子叶片在预定时间段内的至少一个叶片参数；
通信地耦合到所述至少一个传感器的控制器，所述控制器包括处理器和相关联的存储器装置，所述存储器装置包括指令，当由所述处理器实施所述指令时，所述指令配置所述控制器来执行一个或多个操作，所述一个或多个操作包括：
使在所述预定时间段内的所述传感器数据关于至少一个风参数趋势化；
确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性；
将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值进行比较；以及，
如果所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则实施控制动作。
技术方案13. 根据技术方案12所述的系统，其中，所述至少一个叶片参数包括桨距角。
技术方案14. 根据技术方案12所述的系统，其中，所述至少一个风参数包括风速、风向、风湍流、风切变、尾流或其组合中的至少一个。
技术方案15. 根据技术方案12所述的系统，其中，所述趋势化的传感器数据的至少一个特性还包括所述趋势化的传感器数据的平均值或所述传感器数据的标准偏差中的至少一个。
技术方案16. 根据技术方案12所述的系统，其中，将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值进行比较还包括确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性是否在某一风速范围内以预定量偏离所述损坏阈值。
技术方案17. 根据技术方案12所述的系统，其中，将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值进行比较还包括确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性是否在所述预定时间段内的某一时间段内偏离所述损坏阈值。
技术方案18. 根据技术方案12所述的系统，其中，在所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生的情况下实施所述控制动作还包括改变所述转子叶片的桨距角，使所述风力涡轮停机，或使所述风力涡轮的机舱偏转。
技术方案19. 根据技术方案12所述的系统，其中，所述一个或多个操作还包括如果所述趋势化的传感器数据的至少一个特性偏离所述操作阈值，则向用户发送通知信号，所述通知信号包括受影响的转子叶片轴线或所述转子叶片的特性中的至少一个的描述。
技术方案20. 根据技术方案12所述的系统，其中，所述一个或多个操作还包括如果所述趋势化的传感器数据的至少一个特性偏离所述操作阈值，则从用户接收指示是否实施控制动作的指令。
参照以下描述和所附权利要求书，本主题的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在该说明书中且构成该说明书的一部分的附图示出本主题的实施例，且连同描述一起用来解释本主题的原理。
附图说明
针对本领域普通技术人员的本主题的完整且开放(enabling)的公开内容(包括其最佳模式)参照附图在说明书中阐述，在附图中：
图1示出了根据本公开内容的风力涡轮的一个实施例的透视图；
图2示出了根据本公开内容的风力涡轮的机舱的一个实施例的透视内部视图；
图3示出了根据本公开内容的可包括在风力涡轮控制器中的合适构件的一个实施例的示意图；
图4示出了根据本公开内容的用于控制风力涡轮的转子叶片以最大限度地减小叶片损坏的方法的一个实施例的流程图；以及
图5示出了根据本公开内容的风场的一个实施例的示意图。
具体实施方式
现在将详细地参照本主题的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例被提供作为本主题的解释，而非本主题的限制。实际上，对本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本主题的范围或精神的情况下，可在本主题中作出各种修改和变型。例如，示出或描述为一个实施例的部分的特征可与另一个实施例一起使用，以产生更进一步的实施例。因此，意图的是，本主题覆盖如落入所附权利要求书和它们的等同物的范围内的此类修改和变型。
现在参照附图，图1示出了根据本公开内容的风力涡轮10的一个实施例的透视图。如示出的，风力涡轮10包括从支承表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16，以及耦合到机舱16的转子18。转子18包括可旋转的毂20以及耦合到毂20且从毂20向外延伸的至少一个转子叶片22。例如，在示出的实施例中，转子18包括三个转子叶片22。然而，在备选的实施例中，转子18可包括多于或少于三个的转子叶片22。每个转子叶片22可围绕毂20间隔开，以便于旋转转子18，以使动能能够从风转换成可用的机械能且随后转换成电能。例如，毂20可旋转地耦合到定位在机舱16内的发电机24(图2)，以允许产生电能。
现在参照图2，示出了风力涡轮10的机舱16的一个实施例的简化内部视图。如示出的，发电机24可设置在机舱16内。大体上，发电机24可耦合到风力涡轮10的转子18，以用于从由转子18生成的旋转能生成电功率。例如，转子18可包括主轴40，主轴40耦合到毂20以用于随其旋转。发电机24然后可耦合到主轴40，使得主轴40的旋转驱动发电机24。例如，在示出的实施例中，发电机24包括发电机轴42，其通过齿轮箱44可旋转地耦合到主轴40。然而，在其它实施例中，应了解的是，发电机轴42可直接可旋转地耦合到主轴40。备选地，发电机24可直接可旋转地耦合到主轴40。另外，如示出的，应了解的是，主轴40大体上可由定位在风力涡轮塔架12顶上的支承框架或底板46支承在机舱16内。
如图1和图2中示出的，风力涡轮10还可包括机舱16内的涡轮控制系统或涡轮控制器26。例如，如图2中示出的，涡轮控制器26设置在控制柜53内，控制柜53安装到机舱16的一部分。然而，应了解的是，涡轮控制器26可设置在风力涡轮10上或风力涡轮10中的任何位置处，设置在支承表面14上的任何位置处，或大体上设置在任何其它位置处。涡轮控制器26大体上可配置成控制风力涡轮10的各种操作模式(例如，启动或停机序列)和/或构件。
每个转子叶片22还可包括桨距调整机构32，其构造成使每个转子叶片22围绕其桨距轴线(pitch axis)34旋转。此外，每个桨距调整机构32可包括变桨驱动马达33(例如，任何合适的电动、液压或气动马达)、变桨驱动齿轮箱35和变桨驱动小齿轮36。在此类实施例中，变桨驱动马达33可耦合到变桨驱动齿轮箱35，使得变桨驱动马达33将机械力给予变桨驱动齿轮箱35。类似地，变桨驱动齿轮箱35可耦合到变桨驱动小齿轮36，以用于随其旋转。变桨驱动小齿轮36继而可与耦合在毂20与对应的转子叶片22之间的变桨轴承54旋转接合，使得变桨驱动小齿轮36的旋转引起变桨轴承54的旋转。因此，在此类实施例中，变桨驱动马达33的旋转驱动变桨驱动齿轮箱35和变桨驱动小齿轮36，从而使变桨轴承54和转子叶片22围绕桨距轴线34旋转。类似地，风力涡轮10可包括通信地耦合到控制器26的一个或多个偏转驱动机构38，其中每个偏转驱动机构38构造成改变机舱16相对于风的角度(例如，通过接合风力涡轮10的偏航轴承(yaw bearing)56)。
另外，如图2中示出的，一个或多个传感器48、50、52可设在风力涡轮10上。更具体地，如示出的，叶片传感器48可与转子叶片22中的一个或多个一起配置，以监测转子叶片22。例如，此类叶片传感器48可配置成监测转子叶片22的各种叶片参数，诸如叶片质量矩等。此外，如示出的，风传感器50可设在风力涡轮10上。例如，风传感器50可为风向标和风速计、LIDAR传感器，或测量风速和/或风向的另一种合适的传感器。因而，传感器48、50、52还可与控制器26通信，且可向控制器26提供相关信息。另外，如示出的，本文中描述的(一个或多个)变桨驱动机构32可包括用于监测(一个或多个)转子叶片22的桨距角的传感器52。
还应了解的是，如本文中使用的，用语“监测”和其变型指示风力涡轮10的各种传感器可配置成提供所监测的参数的直接测量和/或此类参数的间接测量。因此，本文中描述的传感器例如可用来生成与所监测的参数相关的信号，信号然后可由控制器26利用来确定状况。
现在参照图3，示出了根据本公开内容的可包括在控制器26内的合适构件的一个实施例的框图。如示出的，本公开内容的控制器26可包括一个或多个处理器60和相关联的存储器装置62，其配置成执行各种计算机实施的功能(例如，执行方法、步骤、计算等，以及存储如本文中公开的相关数据)。另外，控制器26还可包括通信模块64，以便于风力涡轮10的各种构件与控制器26之间的通信。此外，通信模块64可包括传感器接口66(例如，一个或多个模数(analog-to-digital)转换器)，以允许从一个或多个传感器48、50、52传送的信号转换成可由处理器60理解和处理的信号。应了解的是，传感器48、50、52可使用任何合适的器件通信地耦合到通信模块64。例如，如图3中示出的，传感器48、50、52经由有线连接耦合到传感器接口66。然而，在其它实施例中，传感器48、50、52可经由无线连接耦合到传感器接口66，诸如通过使用本领域中已知的任何合适的无线通信协议。
如本文中使用的，用语“处理器”不仅指的是本领域中被认为包括在计算机中的集成电路，而且指的是控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路以及其它可编程的电路。另外，(一个或多个)存储器装置62大体上可包括(一个或多个)存储器元件，其包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(例如，闪速存储器)、软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字多功能盘(DVD)和/或其它合适的存储器元件。(一个或多个)此类存储器装置62大体上可配置成存储合适的计算机可读指令，当由(一个或多个)处理器60实施这些指令时，这些指令配置控制器26来执行各种功能，包括但不限于传送合适的控制信号以响应于超过如本文中描述的预定阈值的距离信号来实施(一个或多个)校正动作，以及各种其它合适的计算机实施的功能。
在风力涡轮10的操作期间，风从方向28冲击转子叶片22，这引起转子18旋转。在转子叶片22旋转且受到离心力时，转子叶片22还受到各种力和弯矩。因而，转子叶片22可从中立位置或非偏转位置偏转到偏转位置。随着空气动力负载增加，过高的力和弯矩可引起转子叶片22中的一个或多个冲击塔架12，从而导致对于风力涡轮10的显著损坏和停机时间。
因此，本公开内容针对用于监测转子叶片22和控制风力涡轮10以最大限度地减小叶片损坏的系统和方法。现在参照图4，可执行以用于最大限度地减小叶片损坏的控制算法100的特定的实施例的流程图根据本主题的方面来示出。大体上，本文中将参照图1和图2中示出的风力涡轮10以及图3中示出的控制器26来描述控制算法100。然而，在其它实施例中，算法100可与具有任何其它合适的器具(implement)配置的任何其它合适的器具结合和/或与具有任何其它合适的系统配置的任何其它合适的系统结合使用。
应了解的是，虽然出于说明和论述的目的，图4描绘了以特定顺序执行的控制步骤或功能，但本文中论述的控制算法不限于任何特定的顺序或布置。使用本文中提供的公开内容，本领域技术人员将了解，在不偏离本公开内容的范围的情况下，可以以各种方式省略、重新布置、组合和/或调整本文中公开的算法的各种步骤或功能。
如图4中(102)处示出的，控制器26配置成接收来自传感器48、50、52的传感器数据。更具体地，在某些实施例中，传感器数据可指示转子叶片22中的一个或多个在预定时间段内的一个或多个叶片参数。例如，在一个实施例中，(一个或多个)叶片参数可包括桨距角、叶片质量矩或能够指示(一个或多个)转子叶片22的结构和/或负载特性的任何其它合适的叶片参数。因而，控制器26配置成评估反馈响应中的模式。由于控制器26还编程为具有直接、实时的负载调节算法，反馈响应中的改变可指示转子构件(例如，叶片22、变桨系统、编码器等)中的一个或多个中的损坏。因此，对于具有负载控制系统的风力涡轮(其中传动系统传感器耦合到控制器26，控制器26可使叶片22变桨以改进负载处理性能)，可将转子叶片22的叶片质量矩特性计算(factored)到由控制器26使用的叶片角度设定点中。因此，基于每个独立叶片22的独特负载和/或结构方面，可部分地解释叶片/桨距角特性。
仍参照图4，如(104)处示出的，控制器26可配置成使在预定时间段内的传感器数据关于至少一个风参数趋势化。例如，在一个实施例中，(一个或多个)风参数可包括风速、风向、风湍流、风切变、尾流和/或其组合。因此，在特定的实施例中，(一个或多个)风参数可经由本文中描述的(一个或多个)风传感器50来监测，且/或可经由控制器26来估计。另外，如图4中(106)处示出的，控制器26可配置成确定趋势化的传感器数据的至少一个特性。例如，在一个实施例中，控制器26可配置成确定传感器数据的平均值和/或标准偏差。因此，通过使用在预定时间段内获得的叶片角度特性，叶片特性的偏差上的趋势和/或在高风速下偏差上的趋势可指示很可能发生或已发生的可能的叶片损坏。
更具体地，如图4中(108)处示出的，控制器26可配置成将趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性与操作阈值进行比较。在某些实施例中，操作阈值可为预定的或自学习的。此外，在若干实施例中，控制器26可配置成确定趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性(例如，平均值和/或标准偏差)是否在某一风速范围内以预定量偏离损坏阈值。在某些实施例中，损坏阈值可为预定的或自学习的。在备选或额外的实施例中，控制器26可配置成确定趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性是否在预定时间段内的某一时间段内偏离损坏阈值(即，趋势上随时间的偏差)。
仍参照图4，如(110)处示出的，控制器26还可配置成如果趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性偏离操作阈值，则实施控制动作。由控制器26执行的控制动作可采取许多形式。例如，在一个实施例中，控制动作可包括使风力涡轮10停机。在另一个实施例中，控制动作可包括改变一个或多个叶片22的叶片桨距。如上文指示的，这可通过控制桨距调整机构32中的一个或多个来实现。大体上，改变转子叶片22中的一个或多个的叶片桨距通过增加平面外刚度来减小叶片负载。
在另一个实施例中，控制动作可包括通过增加定位在机舱16内的发电机24(图2)上的扭矩需求来修改风力涡轮10上的叶片负载。这降低转子叶片22的旋转速度，从而潜在地减小作用在叶片22的表面上的空气动力负载。
备选地，控制动作可包括使机舱16偏转以改变机舱16相对于风的方向28(图1)的角度。更具体地，偏转驱动机构38可用来改变机舱16的角度，以便保护各种外部的风力涡轮构件，诸如变压器、扶梯(stairs)等。
然而，应容易了解的是，控制器26不必执行上文描述的控制动作中的一个，且大体上可执行设计成减小叶片负载以便最大限度地减小叶片损坏的任何控制动作。另外，控制器26可配置成同时执行多个控制动作，其可包括上文描述的控制动作中的一个或多个。
现在参照图5，还应理解的是，示出了本文中描述的风力涡轮10可为根据本公开内容的系统和方法控制的风场70的部分。如示出的，风场70可包括多个风力涡轮72(包括上文描述的风力涡轮10)以及场级控制器74。例如，如在示出的实施例中示出的，风场70包括十二个风力涡轮(包括风力涡轮10)。然而，在其它实施例中，风场70可包括任何其它数量的风力涡轮，诸如少于十二个风力涡轮或多于十二个风力涡轮。在一个实施例中，风力涡轮10的控制器26可通过有线连接通信地耦合到场级控制器74，诸如通过合适的通信链路76或网络(例如，合适的线缆)来连接控制器26。备选地，控制器26可通过无线连接通信地耦合到场级控制器74，诸如通过使用本领域中已知的任何合适的无线通信协议。另外，场级控制器74大体上可与用于风场70内的独立风力涡轮72中的每一个的控制器26类似地配置。
因此，控制器26还可配置成当来自风场70中的任何风力涡轮72的任何转子叶片22的趋势化的传感器数据指示叶片损坏时生成通知信号。因此，如示出的，控制器26、74中的至少一个可配置成如果趋势化的传感器数据的(一个或多个)特性偏离操作阈值，则向用户发送通知信号(例如，经由用户接口78)。更具体地，在一个实施例中，通知信号可包括风场70中的哪个风力涡轮72受影响、哪个转子叶片轴线受影响和/或受影响的转子叶片22的特性的描述。因此，在特定的实施例中，控制器26、74中的至少一个还可配置成经由用户接口78接收来自用户的指令，该指令指示是否实施控制动作和/或在叶片损坏正在发生或即将发生的情况下实施哪种类型的控制动作。
该书面描述使用示例来公开本主题(包括最佳模式)，且还使本领域的任何技术人员能够实践本主题，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本主题的可取得专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括带有与权利要求书的字面语言无实质的差别的等同结构元件，则此类其它示例意在处于权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于控制风力涡轮以最大限度地减小转子叶片损坏的方法，所述方法包括：
经由控制器接收来自一个或多个传感器的传感器数据，所述传感器数据指示所述转子叶片在预定时间段内的至少一个叶片参数；
经由所述控制器使在所述预定时间段内的所述传感器数据关于至少一个风参数趋势化；
经由所述控制器确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性；
经由所述控制器将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与操作阈值进行比较；以及，
如果所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则经由所述控制器实施控制动作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个叶片参数包括桨距角或叶片质量矩中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个风参数包括风速、风向、风湍流、风切变、尾流或其组合中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述趋势化的传感器数据的至少一个特性还包括所述趋势化的传感器数据的平均值或所述传感器数据的标准偏差中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值进行比较还包括确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性是否在某一风速范围内以预定量偏离所述损坏阈值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值进行比较还包括确定所述趋势化的传感器数据的至少一个特性是否在所述预定时间段内的某一时间段内偏离所述损坏阈值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生的情况下实施所述控制动作还包括改变所述转子叶片的桨距角，使所述风力涡轮停机，或使所述风力涡轮的机舱偏转。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如果所述趋势化的传感器数据的至少一个特性偏离所述操作阈值，则向用户发送通知信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通知信号包括受影响的转子叶片轴线或所述转子叶片的特性中的至少一个的描述。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如果所述趋势化的传感器数据的至少一个特性与所述操作阈值的比较指示叶片损坏正在发生或很可能发生，则从用户接收指示是否实施所述控制动作的指令。
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