NL1018670C2

NL1018670C2 - Windturbineregeling.

Info

Publication number: NL1018670C2
Application number: NL1018670A
Authority: NL
Inventors: Robert Roelofs
Original assignee: Ngup Holding B V
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2003-02-03

Description

WINDTURBINEREGELING

De uitvinding betreft een werkwijze voor het regelen van een windturbine, die een aantal rotorbladen en in de rotorbladen aangebrachte doorbuigingssensoren omvat.

5 Er zijn reeds windturbines bekend, waarin doorbuigingssensoren zijn aangebracht in de rotorbladen van de windturbine. Deze doorbuigingssensoren worden gebruikt om trillingen in de rotorbladen te detecteren. Bij het overschrijden van een bepaalde drempelwaarde van 10 de doorbuigingssensoren wordt de windturbine uitgeschakeld. Voor een evaluatie achteraf, worden metingen van de periode rondom het moment waarop de drempelwaarde wordt overschreden opgeslagen. Zo kan men achteraf evalueren waarom de regeling de windturbine 15 heeft uitgeschakeld.

Windturbines worden ontworpen en doorgerekend op basis van vooraf bepaalde windbelastingen. Nadat een windturbine gebouwd is en op een zekere locatie geplaatst is, kan het echter zo zijn dat de daadwerkelijke 20 windbelasting niet overeenkomt met de windbelasting waarmee rekening gehouden is tijdens het ontwerp van de windturbine. Dit kan leiden tot grotere slijtage van de windturbine of tot inefficiënt gebruik van de windturbine.

25 Bestaande windturbines hebben verder het nadeel dat zij in veel gevallen niet goed gericht naar de wind zijn. Hierdoor wordt de windturbine scheef belast en werkt de windturbine niet optimaal.

Het is een doel van de uitvinding een werkwijze 30 te verschaffen voor het regelen van een windturbine, waarbij bovengenoemde nadelen gedeeltelijk of zelfs geheel worden voorkomen. Dit doel wordt bereikt met een werkwijze volgens de uitvinding, die de stappen omvat: 1018670 2 - het continu meten van de doorbuiging van de rotorbladen; - het opslaan van met ten minste één omwenteling overeenkomende meetwaarden; 5 - het analyseren van de opgeslagen meetwaarden; - het aan de hand van de analyse regelen van de windturbine.

Doordat de meetwaarden van een omwenteling worden opgeslagen, kan tijdens de analyse nagegaan worden hoe een rotorblad bij een bepaalde stand belast wordt.

Aan de hand van deze analyse kan dan de windturbine 5 geregeld worden.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding worden de metingen van ten minste een deel van één omwenteling van de rotor gelijk aan de reciproque van het aantal rotorbladen 10 opgeslagen. Indien een windturbine bijvoorbeeld drie rotorbladen heeft met elk een daarin aangebrachte doorbuigignssensor kan al bij een derde omwenteling nagegaan worden hoe een rotorblad bij een bepaalde stand belast wordt. Indien twee rotorbladen aanwezig zijn, dan 15 volstaat een halve omwenteling.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm zijn de rotorbladen roteerbaar aangebracht op een kruibare gondel. De werkwijze omvat daarbij verder de stappen: - het bij het analyseren vergelijken van de 20 doorbuigingsmeetwaarden aan de ene zijde van de krui-as met de meetwaarden van aan de andere zijde van de krui-as; - het regelen van de windturbine, zodat de gondel zodanig gekruid wordt, dat de 25 doorbuigingsmeetwaarden aan beide zijden van de krui-as gelijk zijn.

Doordat de meetwaarden van een gehele omwenteling beschikbaar zijn, kan gekeken worden hoe de belasting van een rotorblad ten opzichte van de verticaal 30 aan de ene zijde van de gondel is ten opzichte van de belastingen aan de andere zijde. Zo kan bepaalde worden 1018670 3 of het rotorblad aan beide zijden gelijk belast wordt door de wind of dat hier een verschil in zit, als gevolg waarvan de gondel gekruid moet worden om deze recht in de wind te richten.

5 Bij een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is de pitch van de rotorbladen afzonderlijk instelbaar en omvat de werkwijze verder de stappen: - bij het analyseren van de meetwaarden bepalen 10 van de optimale pitch van een rotorblad bij een rotor- bladstand; - het regelen van de windturbine, zodat tijdens het roteren van de rotorbladen de bij de rotorstand bepaalde optimale pitch voor elk rotorblad wordt inge- 15 steld.

indien een windturbine door een laminaire windstroom wordt aangedreven, dan zal de lokale windsnelheid afhankelijk zijn van de afstand en windrichting tot de grond, de windrichting kan dicht bij 20 de grond afwijken van de richting op grotere afstand van de grond. De windsnelheden dicht bij de grond zullen lager liggen dan op grotere afstand van de grond. De pitchstand van rotorbladen wordt ingesteld naar aanleiding van de heersende windsnelheid en windrichting. 25 Om een windturbine zo efficiënt mogelijk aan te drijven, wordt aldus volgens de uitvinding de pitchstand van de rotorbladen ingesteld afhankelijk van de rotorstand. Als het rotorblad zich aan de onderzijde van de gondel bevindt, dan is de pitchstand ingesteld op de lagere 30 windsnelheden en/of afwijkende windrichting wanneer het rotorblad zich boven de gondel bevindt, is de pitchstand ingesteld voor hogere windsnelheden en bijbehorende windrichting.

In weer een andere uitvoeringsvorm omvat de 35 werkwijze volgens de uitvinding de stap dat bij het analyseren van de meetwaarden de belasting van elk rotorblad wordt vastgesteld. Aan de hand van deze 1018870 4 berekende belasting kan vastgesteld worden hoe groot de technische levensduur van de rotorbladen nog is.

In een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding kan de werkwijzestap zijn voorzien 5 dat bij het overschrijden van een drempelwaarde van de belasting de windturbine wordt afgeremd. Bij een te hoge belasting van een rotorblad kan dit leiden tot scheurvorming, breuk of andere schade aan het rotorblad. Om dit te voorkomen kan de windturbine stilgezet worden. 10 In weer een andere werkwijzestap volgens de uitvinding is de hoogte van de drempelwaarde afhankelijk van de momentane energievraag. Wanneer een rotorblad veel belast wordt, zal de technische levensduur snel verminderen. Dit kan opwegen tegen de geldelijke 15 opbrengst, die gegenereerd wordt als gevolg van de momentane energievraag. Zo zal het overdag aantrekkelijker zijn om de windturbine onder hogere belastingen te laten functioneren, dan 's-nachts.

Deze en andere kenmerken worden nader 20 toegelicht aan de hand van de bijgaande figuur.

De figuur toont schematisch de verschillende stappen voor het uitvoeren van een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding.

In de figuur is een windturbine 1 getoond met 25 een kruibare gondel 2 waarop een drietal rotorbladen 3 roteerbaar zijn aangebracht. In elk rotorblad 3 is een sensor 4 aangebracht, die de belasting van het bijbehorende rotorblad door middel van doorbuiging meet. De meetwaarden van de sensoren 4 gaan via leidingen 5 30 naar een verwerkingseenheid 6. Samen met de hoekstand a van de rotorbladen 3 worden de signalen van de sensoren 4 opgeslagen in een opslagdeel 7.

De hoekstand α kan door middel van een hoeksensor gemeten worden, maar kan tevens worden 35 afgeleid uit de signalen van de sensoren 4. Aangezien deze signalen sinusvormig zijn, daar de doorbuiging van de rotorbladen althans gedeeltelijk door het eigen 1018670 5 gewicht veroorzaakt wordt, kan de hoekstand a uit deze signalen worden afgeleid.

De in de eenheid 7 opgeslagen signalen geven een relatie tussen de hoekstand a en de belasting P. Dit 5 kan door een analyse-eenheid 8 geanalyseerd worden en naar aanleiding van deze analyse kan door middel van een signaal 9 worden ingegrepen op de windturbine 1. Dit kan bijvoorbeeld door het laten kruien van de gondel 2, door het uitschakelen van de windturbine of door het 10 verstellen van de rotorbladen 3. Dit alles ten einde de windturbine 1 zo optimaal mogelijk te laten functioneren in de aanwezige omstandigheden.

1018670

Claims

1. Werkwijze voor het regelen van een windturbine, die een aantal rotorbladen en in de rotorbladen aangebrachte doorbuigingssensoren omvat, welke werkwijze de stappen omvat: 5. het continu meten van de doorbuiging van de rotorbladen; - het opslaan van met ten minste één omwenteling overeenkomende meetwaarden; - het analyseren van de opgeslagen meetwaarden; 10. het aan de hand van de analyse regelen van de windturbine.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de metingen van ten minste een deel van één omwenteling van de rotor gelijk aan de reciproque van het aantal 15 rotorbladen wordt opgeslagen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de rotorbladen roteerbaar zijn aangebracht op een kruibare gondel, welke werkwijze verder de stappen omvat: - het bij het analyseren vergelijken van de 20 doorbuigingsmeetwaarden aan de ene zijde van de krui-as met de meetwaarden van aan de andere zijde van de krui-as; - het regelen van de windturbine, zodat de gondel zodanig gekruid wordt, dat de 25 doorbuigingsmeetwaarden aan beide zijden van de krui-as gelijk zijn.

4. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de pitch van de rotorbladen afzonderlijk instelbaar is, welke werkwijze verder de stappen 3. omvat: <018670 * - bij het analyseren van de meetwaarden bepalen van de optimale pitch van een rotorblad bij een rotor-bladstand; - het regelen van de windturbine, zodat tijdens 5 het roteren van de rotorbladen de bij de rotorstand bepaalde optimale pitch voor elk rotorblad wordt ingesteld.

5. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende de stap: 10. het bij het analyseren van de meetwaarden vaststellen van de belasting van elk rotorblad.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, omvattende de stap: - het bij het overschrijden van een 15 drempelwaarde van de belasting afremmen van de windturbine.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij de hoogte van de drempelwaarde afhankelijk is van de momentane energievraag. 1018670