CN112005009B - 用于以减小的转子速度操作的风力涡轮的改进超速监测的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于风力涡轮的超速监测的方法可大体上包括：在风力涡轮以当前速度设定点操作时，监测风力涡轮的实际转子速度；以及参考针对风力涡轮的动态超速设定值。该方法还可包括基于针对风力涡轮的动态超速设定值与预确定超速设定值之间的比较而确定将施加于风力涡轮的最终超速设定值。另外，该方法可包括：将风力涡轮的实际转子速度与最终超速设定值比较；以及当实际转子速度等于或超过最终超速设定值时，启动控制动作，以按减小实际转子速度的方式调整风力涡轮的操作。

Description

用于以减小的转子速度操作的风力涡轮的改进超速监测的系 统和方法

技术领域

本主题大体上涉及风力涡轮，并且更特别地涉及一种用于以减小的转子速度(例如，以低于风力涡轮的额定速度的速度设定点)操作的风力涡轮的超速监测的系统和方法。

背景技术

风力被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且，在这点上，风力涡轮已得到日益增加的关注。现代的风力涡轮典型地包括：塔架；机舱，其可旋转地支承于塔架上；发电机，其容纳于机舱中；以及一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理来从风捕获动能，并且将动能通过旋转能而传送，以使将转子叶片联接到齿轮箱或在未使用齿轮箱的情况下将转子叶片直接地联接到发电机的轴转动。然后，发电机使机械能转换成可部署到公用电网的电能。随着在风力发电的方面的兴趣日益增长，已作出相当大的努力以开发可靠并且高效的风力涡轮。

当前的风力涡轮典型地包括超速监测系统，超速监测系统相对于(一个或多个)固定超速设定值(即，针对风力涡轮的(一个或多个)固定最大转子速度设定值)而监测转子速度。大体上，(一个或多个)固定超速设定值根据针对风力涡轮的预确定额定速度而确定。例如，(一个或多个)固定超速设定值可设定为大于风力涡轮的额定速度的最大速度设定值。在这样的实例中，如果针对风力涡轮的转子速度超过(一个或多个)固定超速设定值，则可由超速监测系统实施控制动作，以减小转子速度和/或关闭风力涡轮。

在许多实例中，期望的是，以减小的速度(例如，以低于涡轮的额定速度的速度设定值)操作风力涡轮。例如，风力涡轮可通常以降额的速度操作，以补偿由较高的空气密度引起的较高的负荷。令人遗憾的是，给定常规的超速监测系统的配置，无论针对风力涡轮的速度设定点是设定于额定速度处还是设定于减小的速度处，由当前的监测系统施加的(一个或多个)固定超速设定值都相同。因而，如果在风力涡轮以减小的速度操作时涡轮控制器发生失效，则允许涡轮转子在由超速监测系统实施任何控制动作之前跨越大范围的速度值而从减小的转子速度加速到(一个或多个)固定超速设定值。转子的这样的显著加速通常造成超过风力涡轮构件中的一个或多个的负荷能力，由此导致这样的(一个或多个)构件的损伤和/或失效。

因此，用于以减小的转子速度(例如，以低于风力涡轮的额定速度的速度设定点)操作的风力涡轮的改进超速监测的系统和方法将在本技术中受欢迎。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本发明而了解。

在一个方面，本主题涉及一种用于风力涡轮的超速监测的方法。该方法可大体上包括：在风力涡轮以当前速度设定点操作时，利用控制装置来监测风力涡轮的实际转子速度；以及利用控制装置来参考针对风力涡轮的动态超速设定值。该方法还可包括：利用控制装置来基于针对风力涡轮的动态超速设定值与预确定超速设定值之间的比较而确定将施加于风力涡轮的最终超速设定值；利用控制装置来将风力涡轮的实际转子速度与最终超速设定值比较；以及当实际转子速度等于或超过最终超速设定值时，利用控制装置来启动控制动作，以按减小实际转子速度的方式调整风力涡轮的操作。

在另一个方面，本主题涉及一种用于风力涡轮的超速监测系统。该系统可包括涡轮控制器，涡轮控制器配置成控制风力涡轮的一个或多个构件，使得风力涡轮以当前速度设定点操作。涡轮控制器还可配置成确定针对风力涡轮的动态超速设定值。该系统还可包括通信地联接到涡轮控制器的超速控制装置。超速控制装置可配置成从涡轮控制器接收动态超速设定值，并且基于针对风力涡轮的动态超速设定值与预确定超速设定值之间的比较而确定将施加于风力涡轮的最终超速设定值。超速控制装置还可配置成监测风力涡轮的实际转子速度，并且将实际转子速度与最终超速设定值比较。另外，当实际转子速度等于或超过最终超速设定值时，控制装置可配置成启动控制动作，以按减小实际转子速度的方式调整风力涡轮的操作。

参考以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并构成本说明书的部分的附图图示了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了本发明(包括其最佳模式)的针对本领域普通技术人员的完整且能够实现的公开，在附图中：

图1图示了根据本主题的方面的风力涡轮的一个实施例的透视图；

图2图示了根据本主题的方面的图1中所示出的风力涡轮的机舱的一个实施例的简化内部视图；

图3图示了根据本主题的方面的超速监测系统的一个实施例的示意图；

图4图示了图3中所示出的超速监测系统的另一个实施例的示意图；以及

图5图示了根据本主题的方面的用于风力涡轮的超速监测的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中图示。各个示例通过本发明的解释而非本发明的限制的方式来提供。实际上，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中作出多种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分而图示或描述的特征可与另一个实施例一起使用以产生再一个另外的实施例。因而，意图的是，本发明涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。

大体上，本主题涉及一种用于风力涡轮的超速监测的系统和方法。特别地，提供所公开的系统和方法以用于在风力涡轮以减小或降额的转子速度(即，以低于针对风力涡轮的额定速度的速度设定点)操作时进行改进的超速监测。如将在下文中描述的，在若干实施例中，风力涡轮的涡轮控制器可配置成计算动态超速设定值，动态超速设定值根据风力涡轮的与当前速度有关的参数(诸如，针对风力涡轮的当前速度设定点或环绕风力涡轮的空气的当前空气密度)而变化。然后，所计算的动态超速设定值可传送到风力涡轮的独立的超速控制装置。超速控制装置还包括存储于其中的固定超速设定值，固定超速设定值根据针对风力涡轮的额定速度而确定。在接收到动态超速设定值时，超速控制装置可通过选择动态超速设定值与固定超速设定值之间的最小超速设定值而确定将施加于风力涡轮的超速设定值。给定根据针对风力涡轮的与当前速度有关的参数(与风力涡轮的固定额定速度形成对照)而确定动态超速设定值，当风力涡轮以减小的转子速度操作时，动态超速设定值可小于固定超速设定值。照此，超速控制装置可以以如下的方式利用减小的动态超速设定值来监测转子速度：可防止在针对速度降额的风力涡轮而发生控制器失效的情况下发生极端负荷状况。

现在参考附图，图1图示了根据本主题的方面的风力涡轮10的一个实施例的透视图。如所示出的，风力涡轮10大体上包括：塔架12，其从支承表面14延伸；机舱16，其安装于塔架12上；以及转子18，其联接到机舱16。转子18包括可旋转毂20和至少一个转子叶片22，转子叶片22联接到毂20，并且从毂20向外延伸。例如，在所图示的实施例中，转子18包括三个转子叶片22。然而，在备选实施例中，转子18可包括多于或少于三个转子叶片22。各个转子叶片22可围绕毂20隔开，以促进使转子18旋转，以使动能能够从风转变成可用的机械能，并且随后转变成电能。例如，毂20可以可旋转地联接到定位于机舱16内的发电机24(图2)，以容许产生电能。

风力涡轮10还可包括集中于机舱16内(或设置于风力涡轮10内和/或相对于风力涡轮10的任何其它合适的位置处)的涡轮控制系统或涡轮控制器26。大体上，涡轮控制器26可包括计算装置或任何其它合适的基于处理器的装置。因而，在若干实施例中，涡轮控制器26可包括合适的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被实施时使控制器26配置成执行多种不同功能，诸如接收、传送和/或执行风力涡轮控制信号。照此，涡轮控制器26可大体上配置成控制风力涡轮10的多种操作模式(例如，起动序列或关闭序列)和/或构件。例如，控制器26可配置成调整各个转子叶片22围绕其变桨轴线28的叶片桨距或桨距角(即，确定叶片22相对于风向的视角的角)，以便控制转子叶片22的旋转速度和/或由风力涡轮10生成的功率输出。例如，涡轮控制器26可通过将合适的控制信号传送到风力涡轮10的一个或多个变桨驱动器或桨距调整机构32(图2)而单独地或同时地控制转子叶片22的桨距角。类似地，涡轮控制器26可配置成调整机舱16围绕风力涡轮10的偏航轴线(未示出)的偏航角(即，确定机舱16相对于风向的视角的角)。例如，控制器26可将合适的控制信号传送到风力涡轮10的一个或多个偏航驱动机构46(图2)，以自动地控制偏航角。

现在参考图2，根据本主题的方面，图示了图1中所示出的风力涡轮10的机舱16的一个实施例的简化内部视图。如所示出的，发电机24可设置于机舱16内。大体上，发电机24可联接到转子18，以用于从由转子18生成的旋转能产生电功率。例如，如在所图示的实施例中示出的，转子18可包括转子轴38，转子轴38联接到毂20，以用于与毂20一起旋转。转子轴38继而可通过齿轮箱42而可旋转地联接到发电机24的发电机轴40。如大体上理解的，转子轴38可响应于转子叶片22和毂20的旋转而向齿轮箱42提供低速高转矩输入。然后，齿轮箱42可配置成使低速高转矩输入转换成高速低转矩输出，以驱动发电机轴40并且因而驱动发电机24。

另外，如上文中所指示的，控制器26还可位于机舱16内(例如，控制箱或面板内)。然而，在其它实施例中，控制器26可位于风力涡轮10的任何其它构件内或位于风力涡轮10外部的位置处。如大体上理解的，控制器26可通信地联接到风力涡轮10的任何数量的构件，以便控制这样的构件的操作。例如，如上文中所指示的，控制器26可经由变桨控制器30来通信地联接到风力涡轮10的各个桨距调整机构32(针对各个转子叶片22而设置一个桨距调整机构32)，以促进各个转子叶片22围绕其变桨轴线28的旋转。类似地，控制器26可通信地联接到风力涡轮10的一个或多个偏航驱动机构46，以用于调整机舱16的偏航角或位置。例如，(一个或多个)偏航驱动机构46可配置成通过旋转地接合风力涡轮10的合适的偏航轴承48(也被称为回转环或塔架环齿轮)而调整偏航位置，由此允许机舱16围绕其偏航轴线旋转。

应当认识到，在若干实施例中，涡轮控制器26可对应于基于处理器的装置，诸如计算装置或计算装置的任何组合。例如，涡轮控制器26可大体上包括配置成执行多种计算机实施的功能(例如，执行本文中所公开的方法、步骤、计算等)的一个或多个处理器和相关联的存储器。如本文中所使用的，用语“处理器”不仅指代在本领域中被称为被包括于计算机中的集成电路，而且还指代控制器、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电路。另外，(一个或多个)存储器装置可大体上包括(一个或多个)存储器元件，所述存储器元件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、压缩盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字通用盘(DVD)和/或其它合适的存储器元件。这样的存储器可大体上配置成存储(一个或多个)处理器可存取的信息，所述信息包括可由(一个或多个)处理器检索、操纵、创建和/或存储的数据和可由(一个或多个)处理器执行的指令。例如，(一个或多个)存储器装置可配置成存储合适的计算机可读指令，所述计算机可读指令在由(一个或多个)处理器实施时使涡轮控制器26配置成执行多种计算机实施的功能，所述功能包括但不限于本文中所描述的控制功能中的任何功能。还应当认识到，涡轮控制器26可包括允许控制器26如本文中所描述的那样起作用的任何合适的硬件。例如，在一个实施例中，针对控制器26的指令或逻辑可由硬连线逻辑或其它电路系统实施。

另外，风力涡轮10还可包括用于监测风力涡轮10的多种操作参数的一个或多个传感器。例如，在若干实施例中，风力涡轮10可包括一个或多个速度传感器50，一个或多个速度传感器50配置成监测风力涡轮10的一个或多个与速度有关的操作参数，诸如风力涡轮10的当前转子速度、风力涡轮10的当前发电机速度和/或环绕风力涡轮10的空气的当前空气密度。当然，风力涡轮10可进一步包括用于监测风力涡轮10的任何其它合适的操作状况的多种其它合适的传感器。

应当认识到，本文中所描述的多种传感器可对应于风力涡轮10的预先存在的传感器和/或已具体地安装于风力涡轮10内以允许监测一个或多个操作参数的传感器。还应当认识到，如本文中所使用的，用语“监测”及其变型指示风力涡轮10的多种传感器可配置成提供对被监测的操作参数的直接测量或对这样的操作参数的间接测量。因而，传感器可例如用于生成与被监测的操作参数有关的信号，然后，所述信号可由控制器26利用以确定实际操作参数。

如图2中所示出的，风力涡轮还可包括独立的超速控制装置60，超速控制装置60配置成监测风力涡轮10的转子速度，以便确定转子速度何时达到或超过针对风力涡轮10的(一个或多个)给定的超速设定值(例如，最大速度极限)。在若干实施例中，超速控制装置可对应于与涡轮控制器26分开的装置(例如，如图2中所示出的)。因而，超速控制装置60可独立于涡轮控制器26而监测转子速度，这可允许当针对风力涡轮10而检测到超速状况时，无论涡轮控制器26是否恰当地起作用，超速控制装置60都实施或启动校正或控制动作，以调整风力涡轮的操作。因此，超速控制装置60可充当用于确保风力涡轮10的转子速度不超过期望的速度极限或设定值的独立的器件。

类似于涡轮控制器26，在若干实施例中，超速控制装置60可对应于基于处理器的装置，诸如计算装置或计算装置的任何组合。在这样的实施例中，超速控制装置60可包括配置成执行多种计算机实施的功能(例如，执行本文中所公开的方法、步骤、计算等)的一个或多个处理器和相关联的存储器。例如，(一个或多个)存储器装置可配置成存储合适的计算机可读指令，所述计算机可读指令在由(一个或多个)处理器实施时使超速控制装置60配置成执行多种计算机实施的功能，所述功能包括但不限于本文中所描述的控制功能中的任何功能。应当认识到，超速控制装置60还可包括允许超速控制装置60如本文中所描述的那样起作用的任何合适的硬件。例如，在一个实施例中，针对超速控制装置60的指令或逻辑可由硬连线逻辑或其它电路系统实施。

如将在下文中参考图3而描述的，在若干实施例中，超速控制装置60可配置成从涡轮控制器26接收针对风力涡轮10的动态超速设定值。因而，应当认识到，超速控制装置60可配置成经由任何合适的通信链路来通信地联接到涡轮控制器26。例如，在一个实施例中，可在超速控制装置60与涡轮控制器26之间提供有线连接。在另一个实施例中，超速控制装置60和涡轮控制器26可配置成使用任何合适的无线通信协议来经由无线连接通信。

另外，应当认识到，出于图示的目的，超速控制装置60在图2中示出为位于与涡轮控制器26相同的控制箱或面板内。然而，在其它实施例中，超速控制装置60可位于相对于涡轮控制器26的任何其它合适的位置处，诸如位于机舱16上和/或机舱16内的任何其它位置、风力涡轮10的另一个构件上和/或该构件内的任何其它位置处，和/或位于风力涡轮10外部的位置处。

现在参考图3，根据本主题的方面，图示了用于风力涡轮的超速监测系统100的一个实施例的示意图。如所示出的，涡轮控制器26和超速控制装置60两者都可配置成从风力涡轮10的一个或多个构件(例如，从一个或多个速度传感器50)接收与风力涡轮10的当前或实际转子速度相关联的速度信号(例如，如由箭头102指示的)。如上文中所指示的，在若干实施例中，可为期望或必要的是，以减小或降额的转子速度(诸如，以小于针对风力涡轮10的额定速度设定点的速度设定点)操作风力涡轮。在这样的实施例中，针对风力涡轮10的速度设定点可设定于小于额定速度设定点的速度值(诸如小于额定转子速度设定点的5%或小于额定转子速度设定点的10%或小于额定转子速度设定点的20%或小于额定转子速度设定点的30%的值)处。

如图3中所示出的，在一个实施例中，涡轮控制器26可配置成实施内部或第一超速监测器104，内部或第一超速监测器104相对于针对风力涡轮10的第一预确定超速设定值106而监测风力涡轮10的当前转子速度(例如，经由速度信号102)。例如，第一预确定超速设定值106可对应于固定最大速度极限，固定最大速度极限基于针对风力涡轮10的额定速度设定值而确定(例如，通过将第一预确定超速设定值106设定于超过针对风力涡轮10的额定速度设定值预确定量的值处)。当实施第一超速监测器104时，涡轮控制器26可配置成将风力涡轮10的当前转子速度与第一预确定超速设定值106比较，以确定转子速度是否等于或超过这样的超速设定值。在转子速度等于或超过第一预确定超速设定值106的情况下，涡轮控制器26可配置成启动校正动作，以按将转子速度减小至低于第一预确定超速设定值106的水平的方式调整风力涡轮10的操作。例如，在一个实施例中，涡轮控制器26可配置成实施风力涡轮10的基于控制器的关闭序列，以启动涡轮10的受控制的关闭。备选地，涡轮控制器26可配置成启动造成转子速度减小的任何其它合适的校正动作，诸如通过使转子叶片22变桨、使机舱16偏航、调整对发电机24的转矩需求和/或激活风力涡轮10的制动器。

另外，涡轮控制器26还可配置成实施计算器(例如，如由方框108指示的)，计算器配置成计算针对风力涡轮10的动态超速设定值(例如，由箭头110指示)并且将这样的超速设定值110传送到超速控制装置60(例如，经由在控制器26与超速控制装置60之间提供的通信链路)。在若干实施例中，控制器26可配置成基于针对风力涡轮10的当前速度设定点而计算动态超速设定值110，使得动态超速设定值110根据当前速度设定点而变化。例如，当风力涡轮10在减小速度模式内操作时，针对风力涡轮10的当前速度设定点可设定于小于针对风力涡轮10的额定速度设定点的期望的转子速度处。在这样的实例中，涡轮控制器26可利用减小速度设定点来计算动态超速设定值110。例如，在一个实施例中，动态超速设定值110可使用以下等式(等式1)来计算：

(1)

其中，对应于针对风力涡轮10的动态超速设定值110，/>对应于针对风力涡轮10的当前速度设定点，并且，/>对应于由涡轮控制器26使用以根据当前速度设定点而设定动态超速设定值110的超速因子。

应当认识到，大体上，超速因子可对应于可用于提供当前速度设定点与动态超速设定值110之间的期望的关系的任何合适的(一个或多个)值或值表。例如，在一个实施例中，超速因子可选择为1.10与1.40之间的值，使得动态超速设定值110对应于在比当前速度设定点高大约10%至大约40%的范围内变动的速度极限或设定值，诸如通过将超速因子选择成1.20与1.30之间的值，使得动态超速设定值110对应于在比当前速度设定点高大约20%至大约30%的范围内变动的速度极限或设定值。还应当认识到，在一个实施例中，用于计算动态超速设定值的超速因子可跨越针对风力涡轮的所有速度设定点而保持恒定。备选地，超速因子可跨越针对风力涡轮的速度设定点中的一个或多个而变化。

应当认识到，在其它实施例中，动态超速设定值可基于针对风力涡轮的任何其它合适的与速度有关的参数而确定。例如，在一个实施例中，动态超速设定值可根据环绕风力涡轮的空气的当前空气密度而确定。具体地，如上文中所指示的，诸如当风力涡轮以减小的速度操作以补偿由较高的空气密度引起的较高的负荷时，风力涡轮通常可基于当前空气密度而以给定的速度设定点操作。在这样的实例中，诸如通过使用查找表或任何其它合适的手段来使多种空气密度值与对应的动态超速设定值相关，动态超速设定值可根据空气密度而变化。

如图3中所示出的，类似于涡轮控制器26，所公开的系统100的超速控制装置60也可配置成实施超速监测器120，超速监测器120相对于给定的超速设定值而监测风力涡轮10的当前转子速度(例如，经由速度信号102)。在这样做时，超速控制装置60可配置成从涡轮控制器26接收动态超速设定值110，并且基于这样的超速设定值110，确定将施加于风力涡轮10的最终超速设定值(例如，如由箭头122指示的)(例如，如在方框124处指示的)。具体地，如图3中所示出的，在一个实施例中，超速控制装置60可配置成将动态超速设定值110与存储于超速控制装置60内的第二预确定超速设定值(例如，由方框126指示)比较，以确定两个设定值之间的最低或最小速度值。在这样的实施例中，然后，动态超速设定值110与第二预确定超速设定值126之间的最小超速设定值可设定为将在超速监测器120内施加的最终超速设定值122。

当实施超速监测器120时，超速控制装置60可配置成将最终超速设定值122与当前转子速度比较，以确定转子速度是否等于或超过超速设定值122。在转子速度等于或超过最终超速设定值122的情况下，超速控制装置60可配置成启动校正或控制动作，以按将转子速度减小至低于可施加的超速设定值122的水平的方式调整风力涡轮10的操作。例如，如图4中所示出的，在一个实施例中，超速控制装置60可配置成激活安全链(例如，在方框130处)，安全链继而启动并非基于控制器的关闭序列，以便实施涡轮10的立即关闭。具体地，当激活安全链时，可使涡轮控制器26从其它风力涡轮构件脱离或以其它方式致使涡轮控制器26不能够执行其常规的控制功能，使得风力涡轮10可独立于涡轮控制器26而关闭。备选地，超速控制装置60可配置成启动造成转子速度减小的任何其它合适的校正动作，诸如通过仅仅使转子叶片22变桨、使机舱16偏航、调整对发电机24的转矩需求和/或激活风力涡轮10的制动器。

应当认识到，第二预确定超速设定值126可大体上对应于固定最大速度极限，固定最大速度极限基于针对风力涡轮10的额定速度设定值而确定(例如，通过将第二预确定超速设定值126设定于超过针对风力涡轮10的额定速度设定值预确定量的值处)。例如，在一个实施例中，第二预确定超速设定值126可对应于针对风力涡轮10的额定速度设定点乘以给定的超速因子(例如，在从1.1至1.4的范围内变动的值)。还应当认识到，在若干实施例中，第二预确定超速设定值126可不同于第一预确定超速设定值106。例如，在一个实施例中，由涡轮控制器26使用的第一预确定超速设定值106可等于比对应于第二预确定超速设定值126的速度极限或值更小的速度极限或值。

通过基于风力涡轮的与当前速度有关的参数(诸如，当前空气密度或针对风力涡轮10的当前速度设定点)而计算动态超速设定值110，所公开的系统100可调整由超速控制装置60施加的超速控制设定值，以便适应风力涡轮10以减小的速度操作的实例。例如，当风力涡轮10以小于其额定速度设定点的速度设定点操作时，通过随着针对风力涡轮10的速度设定点减小而按比例减小动态超速设定值110，动态超速设定值110可等于比对应于第二预确定超速设定值126的速度极限或值更小的速度极限或值。在这样的实例中，由超速控制装置60施加的最终超速设定值122可对应于动态超速设定值110，由此允许控制装置60使其控制功能性适于减小的转子速度。因此，在涡轮控制器26在风力涡轮10以减小速度模式操作时失效的情形下，可允许超速控制装置60激活安全链130，以在转子速度达到和/或超过较高的第二预确定超速设定值126之前实施风力涡轮10的立即关闭，由此防止风力涡轮10上的极端负荷状况。

现在参考图4，根据本主题的方面，图示了在上文中参考图3而描述的超速监测系统100的实施例的变型。大体上，图4中所示出的超速监测系统100配置成与上文中所描述的系统100相同。然而，除了超速控制装置60配置成基于从涡轮控制器26接收的动态超速设定值110而调整超速控制装置60的最终超速设定值122之外，超速控制装置60还可配置成针对涡轮控制器26而执行“看门狗”功能。具体地，如图4中所示出的，超速控制装置60可配置成基于从控制器26接收的“生命体征”信号(例如，由箭头142指示)而持续地监测涡轮控制器26的健康或操作状态(例如，如在方框140处指示的)。例如，涡轮控制器26可配置成周期性地将“生命体征”信号142传送到超速控制装置60(例如，每100微秒)，“生命体征”信号142提供涡轮控制器26是否恰当地操作的指示。例如，控制器26可配置成以给定的频率传送在“0”值与“1”值之间切换的“生命体征”信号142。在超速控制装置60未以所要求的频率接收“生命体征”信号142的情况下，和/或如果信号142未恰当地在适当的值之间切换，则超速控制装置60可确定涡轮控制器26未恰当地起作用。此后，超速控制装置26可配置成激活安全链130，以启动风力涡轮10的立即关闭。

应当认识到，尽管所公开的系统100的涡轮控制器26和超速控制装置60在上文中参考图3和图4而描述为执行具体控制功能，但各个单独的控制装置26、60可配置成执行上文中所描述的功能中的任何功能。例如，在备选实施例中，超速控制装置60可配置成基于针对风力涡轮的与当前速度有关的参数(诸如，当前速度设定点或当前空气密度)而计算动态超速设定值110。类似地，在另一个备选实施例中，涡轮控制器26可配置成实施超速控制装置60的功能中的全部。

现在参考图5，根据本主题的方面，图示了用于风力涡轮的超速监测的方法的一个实施例的流程图。大体上，将在本文中参考在上文中参考图3和图4描述的系统100而描述方法200。然而，本领域普通技术人员应当认识到，所公开的方法200可在任何其它系统内实施。另外，尽管图5出于图示和讨论的目的而描绘了以特定顺序执行的步骤，但本文中所讨论的方法不限于任何特定顺序或布置。使用本文中所提供的公开的本领域技术人员将认识到，在不偏离本公开的范围的情况下，本文中所公开的方法的多种步骤可以以多种方式省略、重新布置、组合和/或改造。

如图5中所示出的，在(202)处，方法200可包括在风力涡轮以当前速度设定点操作时监测风力涡轮的实际转子速度。例如，如上文中所指示的，超速控制装置60可配置成基于从风力涡轮10的一个或多个构件(例如，(一个或多个)速度传感器50)接收的转子速度信号102而监测风力涡轮的转子速度。

另外，在(204)处，方法200可包括参考针对风力涡轮的动态超速设定值。具体地，如上文中所指示的，在一个实施例中，涡轮控制器26可配置成基于风力涡轮10的与当前速度有关的参数(例如，当前速度设定点或当前空气密度)而计算动态超速设定值110并且将超速设定值110传送到超速控制装置60。在这样的实施例中，超速控制装置60可配置成参考从涡轮控制器26接收的动态超速设定值110，以确定最终超速设定值(例如，如下文中所指示的)。

此外，在(206)处，方法200可包括基于针对风力涡轮的动态超速设定值与预确定超速设定值之间的比较而确定将施加于风力涡轮的最终超速设定值。例如，在若干实施例中，超速控制装置可配置成将最终超速设定值选择为动态超速设定值与预确定超速设定值之间的最小值。

仍然参考图5，在(208)处，方法200可包括将风力涡轮的实际转子速度与最终超速设定值比较。另外，在(210)处，方法200可包括当实际转子速度等于或超过最终超速设定值时启动控制动作，以按减小实际转子速度的方式调整风力涡轮的操作。例如，如上文中所描述的，超速控制装置60可配置成当确定实际转子速度等于或超过由超速控制装置60施加的最终超速设定值时激活安全链130，以启动风力涡轮的关闭序列。

本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法)。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这样的其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (18)

1.一种用于风力涡轮的超速监测的方法，所述方法包括：

在所述风力涡轮以当前速度设定点操作时，利用控制装置来监测所述风力涡轮的实际转子速度；

利用所述控制装置来参考针对所述风力涡轮的动态超速设定值；

利用所述控制装置来基于针对所述风力涡轮的所述动态超速设定值与预确定超速设定值之间的比较而确定将施加于所述风力涡轮的最终超速设定值；

利用所述控制装置来将所述风力涡轮的所述实际转子速度与所述最终超速设定值比较；以及

当所述实际转子速度等于或超过所述最终超速设定值时，利用所述控制装置来启动控制动作，以按减小所述实际转子速度的方式调整所述风力涡轮的操作；

其中，确定针对所述风力涡轮的所述最终超速设定值包括将所述最终超速设定值选择为所述动态超速设定值和所述预确定超速设定值中的最小值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前速度设定点对应于小于针对所述风力涡轮的额定速度设定点的速度设定点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述动态超速设定值根据所述当前速度设定点而变化，使得当所述当前速度设定点小于针对所述风力涡轮的所述额定速度设定点时，所述动态超速设定值小于所述预确定超速设定值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，参考所述动态超速设定值包括从所述风力涡轮的涡轮控制器接收所述动态超速设定值，所述涡轮控制器对应于与所述控制装置分开的装置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态超速设定值根据所述当前速度设定点和超速因子中的至少一个而确定。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述超速因子被选择成使得所述动态超速设定值对应于比所述当前速度设定点高10％至40％的速度设定值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预确定超速设定值对应于基于所述风力涡轮的额定速度设定点而确定的针对所述风力涡轮的固定速度极限。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，启动所述控制动作以调整所述风力涡轮的所述操作包括启动针对所述风力涡轮的关闭序列。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，启动所述控制动作以调整所述风力涡轮的所述操作包括激活安全链，以使所述风力涡轮的涡轮控制器从所述风力涡轮的其它构件脱离。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括利用所述控制装置来监测所述风力涡轮的涡轮控制器的操作状态，所述涡轮控制器对应于与所述控制装置分开的装置。

11.一种用于风力涡轮的超速监测系统，所述系统包括：

涡轮控制器，其配置成控制所述风力涡轮的一个或多个构件，使得所述风力涡轮以当前速度设定点操作，所述涡轮控制器进一步配置成确定针对所述风力涡轮的动态超速设定值；以及

超速控制装置，其通信地联接到所述涡轮控制器，所述超速控制装置配置成从所述涡轮控制器接收所述动态超速设定值，并且基于针对所述风力涡轮的所述动态超速设定值与预确定超速设定值之间的比较而确定将施加于所述风力涡轮的最终超速设定值，所述超速控制装置进一步配置成监测所述风力涡轮的实际转子速度，并且将所述实际转子速度与所述最终超速设定值比较，

其中，当所述实际转子速度等于或超过所述最终超速设定值时，所述控制装置配置成启动控制动作，以按减小所述实际转子速度的方式调整所述风力涡轮的所述操作；

所述超速控制装置配置成将所述最终超速设定值选择为所述动态超速设定值和所述预确定超速设定值中的最小值。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述当前速度设定点对应于小于针对所述风力涡轮的额定速度设定点的速度设定点。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述动态超速设定值根据所述当前速度设定点而变化，使得当所述当前速度设定点小于针对所述风力涡轮的所述额定速度设定点时，所述动态超速设定值小于所述预确定超速设定值。

14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述超速控制装置对应于与所述涡轮控制器分开的装置。

15.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述动态超速设定值由所述涡轮控制器根据所述当前速度设定点和超速因子两者而确定。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述超速因子被选择成使得所述动态超速设定值对应于比所述当前速度设定点高10％至40％的速度设定值。

17.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述预确定超速设定值对应于基于所述风力涡轮的额定速度设定点而确定的针对所述风力涡轮的固定速度极限。

18.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述控制动作对应于针对所述风力涡轮的关闭序列的启动。