SE534957C2 - Metod för att bestämma ett balanserat läge hos en vindturbin - Google Patents
Metod för att bestämma ett balanserat läge hos en vindturbin Download PDFInfo
- Publication number
- SE534957C2 SE534957C2 SE0950359A SE0950359A SE534957C2 SE 534957 C2 SE534957 C2 SE 534957C2 SE 0950359 A SE0950359 A SE 0950359A SE 0950359 A SE0950359 A SE 0950359A SE 534957 C2 SE534957 C2 SE 534957C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- turbine
- unbalance
- pitch
- yaw
- imbalance
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
- F03D7/0224—Adjusting blade pitch
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
- F03D13/30—Commissioning, e.g. inspection, testing or final adjustment before releasing for production
- F03D13/35—Balancing static or dynamic imbalances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
- F03D17/009—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics characterised by the purpose
- F03D17/015—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics characterised by the purpose for monitoring vibrations
- F03D17/016—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics characterised by the purpose for monitoring vibrations indicative of rotor imbalance
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
- F03D17/027—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics characterised by the component being monitored or tested
- F03D17/029—Blade pitch or yaw drive systems, e.g. pitch or yaw angle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/0296—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor to prevent, counteract or reduce noise emissions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/0298—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor to prevent, counteract or reduce vibrations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/04—Automatic control; Regulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/80—Diagnostics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y02E10/723—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
- Y10T29/49318—Repairing or disassembling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
- Y10T29/4932—Turbomachine making
- Y10T29/49321—Assembling individual fluid flow interacting members, e.g., blades, vanes, buckets, on rotary support member
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
- Y10T29/49327—Axial blower or fan
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/51—Plural diverse manufacturing apparatus including means for metal shaping or assembling
Abstract
Föreliggande uppfinning avser en metod for balansering av en vindturbin, vilken metodinnefattar stegen: a) mätning av åtminstone en egenskap som är beroende av en motorarbetsbelast-ning hos åtminstone en ginnotor (52) i ett mjukt girsystem (5) under entidsperiod, och varvid metoden dessutom innefattar stegen: b) beräkning av en obalans baserad på mätningen i steg a), c) fastställande av en pitchförskjutningsvinkel for åtminstone ett turbinblad (41)baserat på beräkningen i steg b), och d) ändring av pitchen for nämnda åtminstone ett turbinblad i överensstämmelsemed pitchfórskjutningsvinkeln i steg c) för att minska nämnda obalans. Uppfinningen avser också ett system for att balansera en vindturbin.
Description
534 95? REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att elirninera eller åtminstone minimera ovannärrmda problem. Detta uppnås med en metod för balansen-ing av en turbin i ett vindkraftverk, varvid metoden innefattar stegen: a) mätning av åtminstone en egenskap som är beroende av en motorarbetsbelastning hos åtminstone en girrnotor i ett mjukt girsystem under en tidsperiod, och varvid metoden dessutom innefattar stegen: b) beräkning av en obalans baserad på mätningen i steg a), c) fastställande av en pitchfórskj utningsvinkel för åtminstone ett turbinblad baserad på beräkningen i steg b), och d) ändring av pitchen för nämnda åtminstone ett turbinblad i överens- stämmelse med pitchförskjutriingsvinkeln i steg c) for att minska nämnda obalans.
Därigenom kan en obalans upptäckas, analyserad och minimeras för att uppnå en effektivare och pålitligare drift av vindkraftverket, samtidigt som risken för skada på vindkraftverkets konstruktion beroende på obalanser minskas.
Enligt en aspekt på uppfinningen är nämnda egenskap ett girmotormoment. Därigenom kan det vridmoment som krävs för att motverka krafter på vindkraftverket på gnmd av obalansen i turbinen identifieras och analyseras, vilket möjliggör en detaljerad analys av själva obalansen.
Enligt en annan aspekt på uppfinningen innefattar metoden stegen: e) mätning av ett vinkelläge för nämnda turbin under nämnda tidsperiod, och f) användning av mätningen från steg e) tillsammans med mätningen från steg a) för beräkningarna i steg b).
Därigenom kan vinkelpositionen, exempelvis i form av en azimutvinkel, användas för att identifiera en fas i obalansen för att fastställa vilket turbinblads pitchförskjutning som kan ändras för att minska obalansen.
Enligt en ytterligare aspekt på uppfinningen innefattar steg b) beräkning av åtminstone någon av: l) en storlek på eller 2) eller fas i nämnda obalans. Därigenom kan storleken och därigenom allvaret i obalansen fastställas eller alternativt den sektion av turbinen lO 534 95? som kan sägas orsaka nämnda obalans. Genom att fastställa en eller flera av dessa faktorer kan obalansen analyseras noggrannare och minimeras på ett effektivare sätt.
Enligt ärmu en annan aspekt på uppfinningen kan stegen a)-d) upprepas tills en storlek på den beräknade obalansen är mindre än 10%, företrädesvis mindre än 5%, mer före- draget mindre än 2% av ett maximalt ginnoment för nämnda åtminstone en ginnotor.
Därigenom kan obalanserna minskas tills de är tillräckligt små för att inte hindra den normala driften av vindkraftverket för att nämnda girrnotor skall kunna motverka eventuella extema krañer på ett effektivt sätt.
Enligt en ytterligare aspekt på uppfinningen kan ett varningsförfarande initieras om storleken på den uträknade obalansen är högre än ett förutbestärnt värde, varvid nämnda värde är 20%, företrädesvis 15%, mer föredraget 10% av nänmda maximala girmoment.
Därigenom kan en obalans som är tillräckligt stor för att utgöra ett hinder för normal drift av girmotorema resultera i en varningsprocess som ändrar driften av vindkraft- verket eller i att underhållspersonal larmas, eller båda. Faran för skador på vindkraf- tverket kan således minskas väsentligt.
Enligt en arman aspekt på uppfinningen kan ett balanserat tillstånd hos turbinen fastställas för åtminstone ett kollektivt pitchvärde för nämnda turbinblad. Därigenom kan den optimal pitchförskjutningen för en eller ett antal olika kollektiva pitchvärden fastställas för att underlätta balanseringsoperationen efter en ändring i det kollektiva pitchvärdet. För kollektiva pitchvärden som ligger mellan sådana positioner där en balans har förutbestämts kan en preliminär balans beräknas genom användning av balansdata för sådana närliggande positioner, exempelvis genom interpolation, och genom användning av en sådan optimal eller preliminär balans som utgångspunkt efter ändring av det kollektiva pitchvärdet kan det balanseringsförfarande som krävs för att uppnå en lämplig balans vid en viss tidpunkt väsentligt underlättas.
KORT F IGURBESKRIVNTNG Uppfinningen kommer nu att beskrivas mer i detalj med hänvisning till bifogade ritningar, varvid: Fig. 1 visar en perspektivvy av ett vindkraftverk innefattande ett balanseringssystem enligt en föredragen utföringsforrn av uppfinningen, F ig. 2a visar ett exempel på ett girmotorrnoment under en tidsperiod, Fig. Zbvisar en turbinvinkelposition under samma tidsperiod som i Fig. 2a, 534 95? Fig. 3 visar ett diagram med klungor av balanspunkter vid tre olika kombinationer av pitchfórskjutningsvinklar, och Fig. 4 visar ett diagram med påverkan från bladpitchfórskjutningen på balanspunkten hos en turbin.
DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN F ig. _1 visar ett vindkraftverk 1 med ett balanseringssystem 9 (visas ej) enligt en före- dragen utföringsform av uppfinningen, där ett tom 2 är förenat med en nacell 3 som rymmer en generator 7 for elektrisk energi. Nämnda energigenerator 7 innefattar en generator med en axel 71 som kan fås att rotera runt en axel A utmed nacellens 3 längd, och på denna axel 71 är en turbin 4 monterad med ett nav 42 där åtminstone ett, företrädesvis två eller tre turbinblad 41 i sin tur är monterat/monterade. När nacell 3 justeras så att turbinen 4 vänder mot den ungefärliga riktningen på den inkommande vinden, kan nämnda vind som samverkar med turbinbladen 41 åstadkomma rotation av turbinen 4 och resultera i att elektrisk energi genereras av generatom 7 och överförs till ett kraftnät eller lagras i en lämplig lagringsanordning (visas ej). Balanseringssystemet 9 innefattar en styrenhet 92 (visas ej) och pitchstymingsorgan 91 fór att ändra pitchen på åtminstone ett av turbinbladen 41. Företrädesvis är pitchstymingsorganet 91 anordnat att individuellt ändra pitchen på vart och ett av bladen 41. Nämnda styrenhet 92 innefattar organ för att beräkna en obalans samt organ för att fastställa en pitchförskjut- ningsvinkel fór åtminstone ett av nämnda turbinblad 41 för att minska nämnda obalans genom att addera denna pitchtörskj utning till åtminstone ett av turbinbladen 41.
Termen turbin som används häri skall tolkas som ett nav 42 innefattande åtminstone ett blad 41 och konstruerat att rotera nmt en axel för att generera elektrisk krafi i en kraft- generator 7 eller arman lärnplig anordning för att använda den rotationsenergi som således skapas. Själva rotationsrörelsen åstadkoms huvudsakligen genom påverkan av en vind.
För att riktningen på turbinen 4 skall kunna justeras, kan nacellen 3 rotera runt en axel B som sträcker sig utmed tomets 2 längd, dvs. från marken och huvudsakligen vertikalt uppåt såsom antyds i Fig. l. Rotationen genomförs med ett girsystem 5 som är placerat i skarven mellan tornet 2 och nacellen 3 och innefattar ett girlager 51 som tillåter en glidande rotationsrörelse av nacellen 3 runt nämnda axel B.
Glidrörelsen genomförs åtminstone delvis medelst åtminstone en, företrädesvis 2-6 gimrotorer 52, som är monterad/e på nacellen 3 och anordnad/e att samverka med 534 957 girlagret 51 på tomet 2 på sådant sätt att glidrörelsen kan styras. Åtminstone en girrnotor 52 kan verka som ett vridmoment M som är mindre än eller lika med ett maximalt vridmoment Mm antingen medsols eller motsols. Balanseringssystemet 9 innefattar dessutom organ för att mäta åtminstone en egenskap hos girmotom 52 i form av ett sensororgan 53 (visas ej) avseende girmomentet vilket organ är monterat intill girsystemet och är anordnat att upptäcka åtminstone en egenskap hos girmotorn 52, såsom vridmomentet M.
Intill turbine 4 är ett vinkelpositionsorgan 6 (visas ej) anordnat att mäta en vinkel- position för turbinen 4, exempelvis i fonn av en azimutvinkel för turbinen 4 vid en viss tidpunkt. I denna utföringsform är azimutvinkeln satt till 0° när ett första av bladen pekar rakt nedåt, men detta värde kan också välj as för vilken position som helst för turbinbladen 41. Genom att spåra azimutvinkeln och upptäcka det motorrnoment M som används av girsystemet för positionering av nacellen 3 på ett sätt som är lämpligt för driften av vindkrafiverket l kan eventuella störningar beroende på obalans i turbinen 4 upptäckas, såsom kommer att beskrivas nedan med hänvisning till Pig. 2-4. Vinkel- positionen kan också mätas i någon annan form. i Handhavandet av balanseringssystemet kommer nu att beskrivas mer i detalj med hänvisning till figurema.
När driften av vindkraftverket l initieras eller återupptas efter ett stillestånd eller också några gånger under drift, är det fördelaktigt att analysera turbinens 4 balans och genom- föra korrigeringar för att om möjligt uppnå ett bättre balanserat system. Denna analys kan genomföras online eller offline. Båda metoderna kommer att beskrivas nedan som utföringsformer av uppfinningen, men andra analyseringsmetoder kan också vara möjliga att använda inom ramen för kraven.
För offline-analys registreras turbinens 4 azimutvinkel (p under en tidsperiod, t.ex. 30- 60 s. Under detta tidsintervall registreras också det motormoment M som tillämpas av det mjuka girsystemet 5 för att hålla turbinen 4 i den önskade positionen. Storleken på detta motormoment M är beroende på förändringar i vindens styrka och riktning, men också på en obalans på turbinen 4 som kan orsaka en girliknande rotationskrafi att tillämpas på själva turbinen. Om någon egenskap hos ett eller flera av turbinbladen 41 såsom exempelvis pitch, vikt eller elasticitet, skiljer sig från de andra bladens 41 egenskaper, orsakar detta en sådan kraft och gör också att turbinen tar upp eller tappar hastighet beroende på var varje individuellt blad 41 är positionerat vid ett visst 7 534 95? ögonblick. Genom att registrera azimutvinkeln (p och det använda motormomentet M simultant kan därför en analys av en sådan obalans genomföras.
Egenskapema hos en girmotor, såsom vridmomentet M, kan mätas på ett antal olika sätt. Exempelvis kan den ström som tillämpas på girmotorn mätas och genom att känna till andra girmotoregenskaper kan man uppnå tillförlitliga data beträffande det tillämpade girmotormomentet M vid en viss tidpunkt. Kraften från girmotom 52 kan också användas för denna mätning, eller någon annan egenskap som är beroende av en arbetsbelastning på ginnotorerna 52.
Fig. 2a visar en kurva över det använda girrnotormomentet M som en funktion av tid och Fig. 2b visar azimutvinkeln cp som en funktion av tid. Genom att kombinera dessa kurvor och analysera resultatet fór att avlägsna eventuella störningar som inte är periodiska, dvs. som inte inträffar varje gång som turbinen 4 är positionerad i samma azimutvinkel (p, kan en icke linjär kurvpassning ge en bild av det periodiska gir- momentet M i formeln M = A cos (tot-PG) där A anger en amplitud för girmomentet M och 6 anger en fas. I denna ekvation betecknar co turbinens vinkelhastighet och t tiden.
Den resulterande amplituden och fasen kan illustreras som en balanspunkt i ett diagram såsom det som visas i Fig. 3, där en storlek på en obalans i procent av det maximala girmotormomentet Mmax visas som avståndet från mitten av diagrammet och fasen visas i den runtomgående riktningen. I diagrammet visas en klunga 71 som innefattar ett antal sådana balanspunkter. Varje punkt 71 ' representerar en sådan ickelinjär kurvpassning baserad på registreringen av motonnoment M och azimutvinkel cp för en tidsperiod.
Efter ett antal registreringar och analyser kan således klungan 71 skapas.
För att minimera den upptäckta obalansen kan exempelvis en pitchförskjutning adderas till ett eller flera av turbinbladen 41. I Fig. 4 visas diagrammet enligt Fig. 3 med pilar 81, 82, 83 som indikerar riktningen på förändring i position av en beräknad balanspunkt som skulle inträffa om en pitchförskjutning lades till ett första, andra eller tredje turbinblad 41. När man på nytt betraktar klungan 71 i F ig. 3 och järnfór den med de riktningar som visas med pilarna 81, 82, 83, kan man se att en adderad pitchförskjutning till det första av turbinbladen 41, som resulterar i en förflyttning i pilens 81 riktning, skulle vara fördelaktig för att minska den obalans som upptäckts i klungan 71. I Efter att en sådan pitchförskj utning adderats till turbinbladet 41 betecknat som det första bladet, kan en ny balansanalys genomföras, vilken resulterar i en ny klunga 72 av 534 957 balanspunkter 72' placerad i den riktning som motsvarar pilen 81 i Fig. 4 och indikerad med en pil 81' i Fig. 3. Den nya klungan 72 är placerad närmare diagrammets mitt och motsvarar därigenom en mindre arnplitud A och därigenom en minskad obalans.
Ytterligare korrigeringar kan göras för att ytterligare minimera den obalans som visas av klungan 72, såsom en adderad pitchförskjutning till bladet 41 som betecknas som det andra bladet, och som resulterar i en ny klunga 73 som bildas i pilens 82 riktning i Fig. 4 eller 82' i F ig. 3. Denna klunga är placerad i närheten av diagramrnets mitt och indikerar därigenom en mycket liten obalans, om någon. Ett idealiskt resultat skulle vara där en arnplitud A ligger nära 0, vilket tyder på att turbinbladen 41 arbetar identiskt och att inte någon obalans existerar. Fasen 6 används därför väsentligen endast för att upptäcka vilket blad som skall justera förskjutningen för att minimera amplituden A.
Ibland kan en pitchförskjutning adderas till fler än ett blad 41 samtidigt. I det exempel som visas i Fig. 3 med en pitchförskjutrring adderad till det första och andra bladet 41 skulle det således vara möjligt för klungan 71 att inta klungans 73 position utan att nå klungans 72 position. Detta sätt att minimera en upptäckt obalans kan genomföras på ett tidseffektivt och lämpligt sätt.
Det bör noteras att beteckningen på turbinbladen 41 som första, andra och tredje är ett godtyckligt val och att de vinkelvärden som överensstämmer med turbinen och visas rtmt kantema i diagrammet i Fig. 4 kan ändras genom ändring av den position som väljs som azimutvinkel (p = O°. För en vindturbin 4 med ett annat antal turbinblad 41 blir de riktningar som visas med pilarna 81, 82, 83 samt antalet pilar olika, men den grund- läggande principen för att minska en obalans i en turbin 4 är väsentligen densamma.
Obalansen kan också upptäckas och korrigeras med en online-metod, där en fullständigt automatiserad balansering av turbinen kan genomföras utan behov av manuell över- vakning.
Enligt en metod för online-analys av balansen registreras turbinens 4 vinkelhastíghet för att fastställa frekvensen och ett lärnpligt filter används för att registrera girmotorrnomentet M för att eliminera huvuddelen av störningar som inte beror på en obalans i turbinen. Genom att använda denna teknik kan storleken (dvs. amplituden) på obalansen fastställas relativt enkelt. 534 957 En annan online-metod innefattar en korskorrelation av girmotormomentet M med cosinusfunktionen hos azimutvinkeln (p, cos (p, och jämförelse av resultatet med ett antal förutbestämda faser, exempelvis 12 olika faser, för att fastställa vilken fas som bäst motsvarar den faktiska funktionen cos (p. Med denna metod kan storleken på obalansen samt den fas som är involverad fastställas och tillåta en snabb och enkel korrigering av den upptäckta obalansen.
Ett balanseringsiörfarande kan genomföras automatiskt i regelbundna intervall, eller manuellt vid tidpunkter när det kan misstänkas att turbinens 4 balans har ändrat sig, eller båda. Vid igångsättning eller efter en skadehändelse såsom blixtnedslag eller annan olyckshändelse kan ett balanseringsförfarande exempelvis vara nödvändigt för att uppnå. önskad drift av vindkraflverket 1. Det kan bli möjligt att övervaka balansen på turbinen 4 kontinuerligt och att initiera automatiska balanseringsförfaranden om den upptäckta obalansen överskrider ett förutbestämt värde. Ett automatiskt larm kan också ställas in så att det sätter igång om en sådan synnerligen stor obalans upptäcks och för att avbryta drifien av vindkrafiverket 1 vid en sådan tidpunkt. Ett sådant avbrott kan också genomföras i den händelse att balanseringstörfarandet misslyckas, dvs. om den upptäckta obalansen inte kan minskas genom användning av förfarandena eller om den individuella pitchtörändringen som beräknas krävas överskrider ett törutbestämt maxímivärde.
Det är viktigt att notera att turbinbladens 41 balans kan variera vid olika pitchvinklar, och därför växlar balansen när ett kollektivt pitchvärde adderas till bladen 41, såsom när vindkrañverket är inställt att öka eller minska turbinens 4 vinkelhastighet. Balanserings- förfaranden kan därför genomföras varje gång en kollektiv pitchtörändring inträffat, men för att undvika behovet av detta kan ett balanseringsprogram genomföras vid någon tidpunkt, exempelvis under igångsättning av vindkraftverket 1, för att hitta den önskade balansen vid ett antal förutbestämda kollektiva pitchvinklar, Analysen kan exempelvis genomföras vid en kollektiv pitch av of 0°, 5°, l0° etc. och balansen vid någon punkt mellan dessa vinklar kan fastställas genom interpolation, där en känd balanspunkt används som utgångspunkt för beräkningarna.
Vindkraftverkets mjuka girsystem 5 är anordnat att kontinuerligt tillämpa det nödvän- diga girmotormoment M som behövs för nacellen 3 med turbinen 4 för att sträva mot en position där driften av vindkraftverket 1 är som bäst. Girrnotorrnomentet M kan nå sitt maximivärde value Mmax och riktas såväl medsols som motsols för att gira nacellen 3 i endera av dessa riktningar beroende på kraven vid den tidpunkten. Om motormomentet 534 957 Mmax inte är tillräckligt för att hålla nacellen 3 i den önskade positionen, kommer nacellen att flytta sig sakta med vinden tills det blir möjligt för girrnotorerna 52 att på nytt rotera nacellen 3 mot den önskade positionen.
För att fastställa de obalansnivåer för vilka en korrigering är nödvändig kan storleken på obalansen jämföras med det maximala vridmomentet Mmx somvkan lämnas från gir- systemet 5. En obalans på mindre än 5% av Mmax kan exempelvis anses vara en lämplig nivå för att initiera ett balanseringsfórfarande, om obalansen övervakas kontinuerligt. På liknande sätt kan en obalans på 10% eller mer vara en lämplig nivå för en larmsignal att indikera att obalansen är för stor, eftersom driften av vindkraftverket 1 allvarligt hindras när girsystemet 5 måste använda en stor del av det tillgängliga motormomentet M för att korrigera periodiska stömingar i form av ett girmässigt vridmoment som beror på obalanser i turbinen 4.
Om en kontinuerlig övervakning av turbinens 4 balans genomförs, kan en automatisk kontroller användas för att kontinuerligt genomföra upprepade korrigeringar mot en önskad balans. Varje förändring i det kollektiva pitchvärdet eller i andra förhållanden som omger vindkraftverket kan medföra behov av att förbättra balansen Styrenheten 92 i balanseringssystemet 9 kan även innefatta vamingsorgan för att initiera en varningssekvens eller -förfarande om obalansen är större än ett förutbestämt värde, t.ex. 20%, mer föredraget 15% eller ännu mer föredraget 10% av det maximala girrnomentet Mmax. Driften av vindkraftverket kan avbrytas eller ändras som svar på en sådan upptäckt obalans eller till exempel om den obalans som upptäckts inte kan minskas medelst balanseringssystemet. En vamingssignal kan också genereras för att uppmärksarmna underhållspersonal på ett potentiellt problem i vindkraftverket.
Uppfinningen skall inte anses begränsad till ovan beskrivna föredragna utföringsformer utan kan varieras inom ramen för bifogade krav, såsom enkelt inses av fackmän inom området. Ovan beskrivna beräkningar och kurvpassning kan exempelvis genomföras på ett antal olika sätt och komponenterna i vindkraftverket och balanseringssystemet kan integreras eller konstrueras samt monteras på vindturbinen på olika sätt.
Claims (9)
1. 0 15 20 25 30 35 KRAV 534 95? 10 l. Metod for att bestämma ett balanserat läge hos en vindturbin, vilken metod innefattar stegen: a) b) <1) mätning av åtminstone en egenskap som är beroende av en motorarbets- belastning hos åtminstone en girmotor (52) i ett mjukt girsystem (5) under en tidsperiod, _ beräkning av en obalans baserad på mätningen i steg a), fastställande av en pitchfiirskjutningsvinkel for åtminstone ett turbinblad (41) baserat på beräkningen i steg b), och ändring av pitchen for nämnda åtminstone ett turbinblad i överensstämmelse med pitchíörskjutningsvinkeln i steg c) för att minska nämnda obalans, och k ä n n e t e c k n a d av användning av nämnda metod för fastställande av ett balanserat läge hos turbinen for åtminstone ett kollektivt pitchvärde for nämnda turbinblad.
2. Metod enligt krav 1, k ä n n e te c k n a d av att nämnda egenskap är ett girmotormoment.
3. Metod enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att metoden också innefattar stegen: e) f) mätning av en azimutvinkel for nämnda turbin under nämnda tidsperiod. användning av mätningen från steg e) tillsammans med mätningen från steg a) för beräkningarna i steg b).
4. Metod enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att steg b) innefattar beräkning av åtminstone någon av: l) en storlek på eller 2) en fas i nämnda obalans.
5. Metod enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att stegen a) - d) upprepas tills en storlek på den beräknade obalansen är mindre än 10%, företrädesvis mindre än 5%, mer föredraget mindre än 2% av ett maximalt girrnoment for närrmda åtminstone en girmotor.
6. Metod enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d av att en varningsprocess initieras om storleken på den beräknade obalansen är högre än ett fórutbestärnt värde. 10 20 25 30 35 10. 11. 12. 534 957 ll Metod enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att nänmda förutbestämda värde är 20%, företrädesvis 15%, mer föredraget 10% av nämnda maximala girmoment. Metod enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att ett balanserat läge för ett kollektivt pitchvärde fastställs genom användning av data beträffande ett annat balanserat läge som en utgångspunkt för beräkningarna. Metod enligt krav något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda balanserade läge används som utgångspunkt innan metoden för balansering av turbinen används. System för att bestämma ett balanserat läge hos en vindturbin, varvid närnnda system innefattar: - en turbin med åtminstone tvâ turbinblad, - pitchstymingsorgan för ändring av pitchen på närrmda turbinblad, - åtminstone en girrnotor för giming av turbinen mot vinden, och - organ för fastställande av en pitchförskjutníngsvinkel för åtminstone ett av nämnda turbinblad för att minska nämnda obalans genom användning av nämnda pitchstyrningsorgan, och k ä n n e t e c k n a t av att systemet dessutom innefattar: - organ för mätning av åtminstone en egenskap som är beroende av motorbelastníngen på nämnda åtminstone en girmotor, - organ för beräkning av en obalans baserad på mätningen av nämnda åtminstone en egenskap, - balanseringsorgan som är anordnade att fastställa ett balanserat läge hos turbinen för åtminstone ett kollektivt pitchvärde för nämnda turbinblad. System enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda egenskap är ett girmotorrnoment. System enligt krav 10 eller 11, k ä n n e t e c k n a t av att systemet även innefattar: - organ för mätning av en azimutvinkel för nämnda turbin under nämnda tidsperiod. 10 15 20 25 30 13. 14. 15 16. 1
7. 1
8. 1
9. 534 957 12 System enligt krav 12, k ä n n e t e c k n at av att nämnda organ för beräkning av en obalans är anordnat att även använda mätningar från nämnda organ för mätning av en azimutvinkel för beräkning av nämnda obalans. System enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda organ för beräkning av en obalans är ordnat att beräkna åtminstone någon av: 1) en storlek på eller 2) en fas i nämnda obalans. . System enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a t av att organet för beräkning av en obalans är anordnat att förhindra att en pitchförskjutningsvinkel tillämpas på nämnda åtminstone ett turbinblad om nänmda storlek på obalansen är mindre än 10%, företrädesvis mindre än 5%, mer föredraget mindre än 2% av ett maximalt girmoment i nämnda åtminstone en girrnotor. System enligt krav 14 eller 15, k ä n n e t e c k n a t av att systemet dessutom innefattar vamingsorgan som är anordnat att initiera en varningsprocess om storleken på den beräknade obalansen är högre än ett förutbestämt värde. System enligt krav 16, k ä n n e te c k n a t av att nämnda förutbestämda värde är 20%, företrädesvis 15%, mer föredraget 10% av nämnda maximala gir- moment. System enligt något av kraven 10-17, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda balanseringsorgan är anordnade att fastställa ett balanserat läge för åtminstone ett kollektivt pitchvärde med användning av data beträffande ett annat balanserat läge som en utgångspunkt för beräkningarna. System enligt krav något av kraven10-18, k ä n n e t e c k n at av att nämnda balanserade läge är anordnat att användas som utgångsposition för ett kollektivt pitchvärde för åtminstone två turbinblad innan systemet för balansering av turbinen används.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0950359A SE534957C2 (sv) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Metod för att bestämma ett balanserat läge hos en vindturbin |
GB1119671.4A GB2482455B (en) | 2009-05-20 | 2010-05-13 | Method for balancing a wind turbine |
DE112010002632T DE112010002632T5 (de) | 2009-05-20 | 2010-05-13 | Verfahren zum Auswuchten einer Windenergieanlage |
CN201080033674.1A CN102459888B (zh) | 2009-05-20 | 2010-05-13 | 用于平衡风力涡轮机的方法 |
PCT/EP2010/056634 WO2010133512A2 (en) | 2009-05-20 | 2010-05-13 | Method for balancing a wind turbine |
US13/321,803 US8683688B2 (en) | 2009-05-20 | 2010-05-13 | Method for balancing a wind turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0950359A SE534957C2 (sv) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Metod för att bestämma ett balanserat läge hos en vindturbin |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0950359A1 SE0950359A1 (sv) | 2010-11-21 |
SE534957C2 true SE534957C2 (sv) | 2012-02-28 |
Family
ID=43126566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0950359A SE534957C2 (sv) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Metod för att bestämma ett balanserat läge hos en vindturbin |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8683688B2 (sv) |
CN (1) | CN102459888B (sv) |
DE (1) | DE112010002632T5 (sv) |
GB (1) | GB2482455B (sv) |
SE (1) | SE534957C2 (sv) |
WO (1) | WO2010133512A2 (sv) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2497946A1 (en) * | 2011-03-09 | 2012-09-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and arrangement for detecting a blade pitch angle misalignment of a rotor blade system of a wind turbine |
DE102011077613A1 (de) | 2011-06-16 | 2012-12-20 | AVAILON GmbH | Windnachführungsanordnung und Verfahren zur Nachführung eines Rotors einer Windenergieanlage sowie Überwachungsvorrichtung hierfür |
US20140123491A1 (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-08 | Asia Vital Components Co., Ltd. | Fan impeller balance calibrating method |
DK3286430T3 (da) * | 2015-04-23 | 2020-04-06 | Envision Energy Denmark Aps | Fremgangsmåde til korrektion af ubalance i rotoren og vindmølle deraf |
CN107630793B (zh) | 2016-07-18 | 2018-11-20 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 风机齿形带或变桨轴承疲劳状态的检测方法、装置及系统 |
ES2716774A1 (es) * | 2017-12-14 | 2019-06-14 | Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology SL | Método de control de un aerogenerador y un aerogenerador que comprende unos medios de control configurados para llevar a cabo el método de control |
US10975732B2 (en) | 2019-04-04 | 2021-04-13 | General Electric Company | Rotor turning device for balancing a wind turbine rotor |
JP2021152472A (ja) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | ナブテスコ株式会社 | トルク推定装置、トルク推定方法及びトルク推定プログラム |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5584655A (en) | 1994-12-21 | 1996-12-17 | The Wind Turbine Company | Rotor device and control for wind turbine |
DE102004051843B4 (de) * | 2004-10-25 | 2006-09-28 | Repower Systems Ag | Windenergieanlage und Verfahren zur automatischen Korrektur von Windfahnenfehleinstellungen |
WO2007104306A1 (en) * | 2006-03-16 | 2007-09-20 | Vestas Wind Systems A/S | A method and control system for reducing the fatigue loads in the components of a wind turbine subjected to asymmetrical loading of the rotor plane |
US7437264B2 (en) * | 2006-06-19 | 2008-10-14 | General Electric Company | Methods and apparatus for balancing a rotor |
BRPI0717277A2 (pt) | 2006-10-02 | 2013-01-15 | Clipper Windpower Technology | turbina de vento com controle de passo de pÁ para compensar cisalhamento eàlico e desalinhamento eàlico |
EP1978246A1 (en) * | 2007-04-04 | 2008-10-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Method of reducing an unbalance in a wind turbine rotor and device for performing the method |
DK2037119T3 (da) * | 2007-09-12 | 2012-01-09 | Siemens Ag | Styring til vindmøllekrøjesystem og fremgangsmåde til at mindske de belastninger, der virker på et sådant krøjesystem |
US8240990B2 (en) | 2007-12-06 | 2012-08-14 | General Electric Company | Apparatus and method for reducing asymmetric rotor loads in wind turbines during shutdown |
-
2009
- 2009-05-20 SE SE0950359A patent/SE534957C2/sv unknown
-
2010
- 2010-05-13 GB GB1119671.4A patent/GB2482455B/en active Active
- 2010-05-13 US US13/321,803 patent/US8683688B2/en active Active
- 2010-05-13 WO PCT/EP2010/056634 patent/WO2010133512A2/en active Application Filing
- 2010-05-13 CN CN201080033674.1A patent/CN102459888B/zh active Active
- 2010-05-13 DE DE112010002632T patent/DE112010002632T5/de active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102459888B (zh) | 2016-09-07 |
CN102459888A (zh) | 2012-05-16 |
WO2010133512A3 (en) | 2011-06-16 |
US8683688B2 (en) | 2014-04-01 |
US20120180314A1 (en) | 2012-07-19 |
GB2482455A (en) | 2012-02-01 |
DE112010002632T5 (de) | 2012-06-14 |
GB201119671D0 (en) | 2011-12-28 |
SE0950359A1 (sv) | 2010-11-21 |
GB2482455B (en) | 2015-08-12 |
WO2010133512A2 (en) | 2010-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE534957C2 (sv) | Metod för att bestämma ett balanserat läge hos en vindturbin | |
DK2531724T3 (en) | Method and system for determining a mass change on a rotary blade of a wind turbine | |
CN103206342B (zh) | 桨叶载荷传感器的标定 | |
CN104728040B (zh) | 检测桨距角调整故障 | |
CN106795857B (zh) | 改善风力涡轮机中的转子的平衡的方法及风力涡轮机系统 | |
EP2175131A2 (en) | Apparatus and method for continuous pitching of wind turbine blades | |
EP3557050B1 (en) | Doubly-fed wind turbine blade imbalance detection method based on stator current data | |
JP2012189080A (ja) | 風力タービンのロータブレードシステムのブレードピッチ角アンバランスを検出する方法および装置 | |
CN105134488B (zh) | 一种风电机组的启动方法 | |
BR102019001020A2 (pt) | Método para monitorar um sistema de afastamento de uma turbina eólica, turbina eólica e sistema de monitoramento para um sistema de rolamento de uma turbina eólica | |
CN107191339A (zh) | 风力发电机组风轮不平衡监测方法 | |
JP2013543459A (ja) | 回転体のバランス調整方法 | |
WO2016092945A1 (ja) | 回転機械の状態監視装置、回転機械、及び回転機械の状態監視方法 | |
EP3642481A1 (en) | A method for determining wind turbine blade edgewise load recurrence | |
TW201602455A (zh) | 風車及其停止方法 | |
CZ2011588A3 (cs) | Zpusob urcení aktuální excentricity rotujícího rotoru a diagnostika excentricity rotujícího rotoru | |
CN113357097B (zh) | 风力发电机组的叶片卡桨检测方法和装置 | |
KR20190085080A (ko) | 빗방울 크기에 기초한 풍력 터빈 제어 | |
US20140161610A1 (en) | Method and device for reducing a pitching moment which loads a rotor of a wind power plant | |
EP3237753B1 (en) | A method of operating a wind turbine | |
BR112017005102B1 (pt) | Máquina rotativa e instalação para converter energia hidráulica em energia mecânica ou elétrica | |
DK2851559T3 (en) | Method and device for controlling the rotor movement of a wind turbine rotor | |
WO2019115283A1 (en) | Control method for controlling a wind turbine and a wind turbine comprising control means configured for carrying out the control method | |
US11815065B2 (en) | Method and system for detecting a wind gust that affects a wind turbine | |
DK3237753T3 (en) | A WAY TO OPERATE A WINDMILL |