專利名稱：用于操作風能裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于操作風能裝置的方法，該風能裝置具有轉(zhuǎn)子和至少一個在其沖角方面可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子葉片。本發(fā)明還涉及一種風能裝置，其具有轉(zhuǎn)子、至少一個在其沖角方面可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子葉片，以及操作控制機構(gòu)。此外，本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的方法在根據(jù)本發(fā)明的風能裝置中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
除了熱學的和化學的方法以外，還可應(yīng)用機械的方法來對大型風能裝置的轉(zhuǎn)子葉片進行除冰。從專利文獻US 6,890, 152 BI中可知一種用于對風能裝置的轉(zhuǎn)子葉片除冰的方法，其中轉(zhuǎn)子葉片的表面通過激振元件而振動，該激振元件尤其是揚聲器或擴音器，其頻率 尤其處于低聲頻的范圍內(nèi)。從國際申請WO 2009/043352 A2中可知一種用于對風能裝置的轉(zhuǎn)子葉片除冰的方法，其中粘附在停機的風能裝置的轉(zhuǎn)子葉片上的冰通過機罩、轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子葉片的突然加速和制動被抖落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種為風能裝置的轉(zhuǎn)子葉片除冰的有效方法，以及相應(yīng)的風
能裝置。上述目的通過一種用于操作風能裝置的方法來實現(xiàn)，該風能裝置具有轉(zhuǎn)子和至少一個在其沖角方面可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子葉片，該風能裝置的進一步特征為，轉(zhuǎn)子葉片通過至少五次重復(fù)的、尤其是周期性的針對沖角關(guān)于其縱軸的調(diào)節(jié)操作來加速，其中激發(fā)了具有振動振幅和振動頻率的轉(zhuǎn)子葉片的彎曲振動。對于除冰而言，這里也避免了復(fù)雜的輔助系統(tǒng)以及很高的和/或不受控制的結(jié)構(gòu)性附加負載，例如在除冰之前和/或之后需要使風能裝置完全停機。本發(fā)明尤其基于通過有針對性地激發(fā)轉(zhuǎn)子葉片的振動來使轉(zhuǎn)子葉片的表面彈性地變形的想法，其中粘附的冰破碎和/或松動并掉落。具有高振幅的振動導(dǎo)致強烈的變形，這反過來對除冰的效率產(chǎn)生積極的影響。尤其是，由此產(chǎn)生了搖擺式振動，其中尤其是在葉片前緣上得到足夠大的變形，其導(dǎo)致冰的松動。搖擺式振動是指這樣的轉(zhuǎn)子葉片的彎曲振動，其在轉(zhuǎn)子葉片處于局部負載區(qū)域或小俯仰運動的工作位置中時大致處于轉(zhuǎn)子平面內(nèi)。轉(zhuǎn)子葉片的第一彎曲共振頻率通常處于沖擊方向。搖擺式振動主要與沖擊方向垂直。因此，搖擺式振動尤其是從轉(zhuǎn)子葉片的后緣到轉(zhuǎn)子葉片的前緣的振動?，F(xiàn)代風能裝置的轉(zhuǎn)子葉片在沖角方面是可調(diào)節(jié)的。為此，每個轉(zhuǎn)子葉片配備有調(diào)節(jié)機構(gòu)以便關(guān)于縱軸旋轉(zhuǎn)。在每一次改變調(diào)節(jié)速度、尤其是當開啟和停止調(diào)節(jié)機構(gòu)的時候，加速力作用在轉(zhuǎn)子葉片上，由此轉(zhuǎn)子葉片因其質(zhì)量慣性而被迫振動。根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子葉片關(guān)于其縱軸加速，其中加速力通過至少五個連續(xù)的、尤其是周期性的調(diào)節(jié)操作而反復(fù)地施加到轉(zhuǎn)子葉片上。在本發(fā)明的框架內(nèi)，沖角特別是指轉(zhuǎn)子葉片關(guān)于其縱軸的角位置。關(guān)于葉片縱軸的調(diào)節(jié)可以通過在現(xiàn)有技術(shù)中已知的液壓的和電氣的調(diào)節(jié)系統(tǒng)來進行。所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子葉片表面的合成運動可以被看做不同振動的疊加。通過復(fù)雜的葉片幾何形狀，尤其是葉片軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)、沖擊振動、搖擺式振動以及扭轉(zhuǎn)振動彼此耦聯(lián)。優(yōu)選地，尤其是激發(fā)了搖擺式振動的第一自然頻率。全部在同一方向進行或者交替地在相反方向上進行的調(diào)節(jié)操作均激發(fā)轉(zhuǎn)子葉片的彎曲振動，尤其是搖擺式振動。在每個調(diào)節(jié)操作中加速葉片可以理解為在本發(fā)明的框架內(nèi)，每個調(diào)節(jié)操作的加速力在振動的轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子葉片彎曲運動的方向上具有至少一個子分量。轉(zhuǎn)子葉片彎曲振動的振動振幅因此隨著每次調(diào)節(jié)操作而增加。根據(jù)本發(fā)明，至少執(zhí)行了五個連續(xù)的調(diào)節(jié)操作。這確保了能夠獲得足夠高的振動振幅以有效地除冰。轉(zhuǎn)子葉片的彎曲振動被摩擦力所衰減，使得振動振幅在一系列調(diào)節(jié)操作的最后一次調(diào)節(jié)操作之后連續(xù)地減小。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，至少進行八個連續(xù)的調(diào)節(jié)·操作，這樣不僅能夠達到振動振幅的期望高度，還可以使之維持更長的一段時間。在本發(fā)明的一個尤其優(yōu)選的實施方案中，通過以小于8度/秒、尤其是小于4度/秒的調(diào)節(jié)速度來執(zhí)行調(diào)節(jié)操作，避免了結(jié)構(gòu)性負載和磨損，或者將其保持在最小的程度。轉(zhuǎn)子葉片的彎曲振動優(yōu)選地是搖擺式振動，尤其是具有與第一自然搖擺式振動頻率相一致的頻率的搖擺式振動。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，調(diào)節(jié)操作以一定的時間間隔連續(xù)進行，使得在同一方向上的兩次連續(xù)調(diào)節(jié)操作之間的時間間隔相比于轉(zhuǎn)子葉片的反向的第一搖擺式自然頻率而言不偏離±10%。因此，該時間間隔尤其是處于反向的第一搖擺式自然頻率的90%和110%之間。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方案中，調(diào)節(jié)操作以一定的時間間隔連續(xù)進行，使得在同一方向上的兩次連續(xù)的調(diào)節(jié)操作之間的時間間隔與反向振動頻率的倍數(shù)或大致的倍數(shù)相一致，或者是比之更長或更短不到10%，和/或使得在相反方向上的兩次連續(xù)的調(diào)節(jié)操作之間的時間間隔優(yōu)選地與反向振動頻率的一半的整倍數(shù)或大致的整倍數(shù)相一致，或者比之更長或更短不到10%。這兩種方法也可以結(jié)合起來。在最佳配合的調(diào)節(jié)操作的情況中，可實現(xiàn)的振動振幅并非無限高，而是受到與衰減相關(guān)的最大值所限制，該最大值取決于振動頻率和其它因素。當振動頻率的值接近轉(zhuǎn)子葉片的共振頻率時，可以獲得尤其高的振動振幅的最大值。尤其有利的是本發(fā)明的如下實施方案，其中有針對性地激發(fā)了搖擺式振動的第一或最低的共振頻率，從而可以有效地達到振動振幅的最大值。該振動頻率優(yōu)選小于1.8Hz。相較具有相同構(gòu)造的無冰的轉(zhuǎn)子葉片而言，粘附有冰的轉(zhuǎn)子葉片具有不同的質(zhì)量分布。因此，轉(zhuǎn)子葉片的共振頻率相對于無冰的狀態(tài)發(fā)生了改變。此外，共振頻率在冰掉落的除冰過程中不斷地改變。在本發(fā)明的一個尤其有利的實施方案中，利用傳感器系統(tǒng)來執(zhí)行、控制和/或調(diào)整所述調(diào)節(jié)操作，并且尤其是實現(xiàn)時間上的同步。傳感器系統(tǒng)的納入尤其有利，在該傳感器系統(tǒng)中，通過監(jiān)控適當?shù)臏y量變量來捕獲、測量和/或監(jiān)測振動的轉(zhuǎn)子葉片的運動。調(diào)節(jié)操作優(yōu)選地針對變化的共振頻率、尤其是第一搖擺式自然頻率進行調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案中，傳感器系統(tǒng)捕獲、測量和/或監(jiān)控用來操作轉(zhuǎn)子葉片的沖角或各個沖角的調(diào)節(jié)機構(gòu)的電流。這里所考慮的是，在逆著轉(zhuǎn)子葉片的振動運動的調(diào)節(jié)操作中，調(diào)節(jié)機構(gòu)的功率消耗要高于在順著轉(zhuǎn)子葉片的振動運動的調(diào)節(jié)操作中的功率消耗。因此，用于使調(diào)節(jié)機構(gòu)工作的電流跟隨著轉(zhuǎn)子葉片的振動運動，尤其是搖擺式振動。這里優(yōu)選地用電流來控制調(diào)節(jié)操作。有利的是，通常使用已經(jīng)存在的傳感器來控制調(diào)節(jié)機構(gòu)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，傳感器系統(tǒng)測量和/或監(jiān)控風能裝置上的、尤其是轉(zhuǎn)子葉片上的至少一個負載、應(yīng)變和/或加速度值。由此，可以直接確定轉(zhuǎn)子葉片的彎曲振動、尤其是搖擺式振動的振動頻率和振動振幅。例如，可以通過對裝配在輪轂上的轉(zhuǎn)子葉片的負載、轉(zhuǎn)子葉片表面的應(yīng)變或轉(zhuǎn)子葉片的加速度的測量來做到這一點。在本發(fā)明的一個實施方案中，當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率低于轉(zhuǎn)子葉片的彎曲振動、尤其是搖擺式振動的振動頻率的五分之一，特別是十分之一，尤其是十五分之一時，這樣的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)也是尤其優(yōu)選的，其中轉(zhuǎn)子葉片限定了具有上半圓和下半圓的一轉(zhuǎn)，并且在每一轉(zhuǎn)中執(zhí)行一個上升運動和一個下降運動。因此，能夠確保在轉(zhuǎn)子的一轉(zhuǎn)中至少進行五個調(diào)節(jié)操作。
尤其有利的是本發(fā)明的另一個實施方案，其中轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的頻率位于風能裝置的網(wǎng)絡(luò)耦合操作的低頻范圍中。這消除了用來制動或啟動風能裝置的長轉(zhuǎn)換相位，因此可以直接在除冰程序之前和之后生產(chǎn)電力，或者電力的產(chǎn)生可以甚至在除冰程序的其間繼續(xù)。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子葉片的彎曲振動或尤其是轉(zhuǎn)子葉片的搖擺式振動將受到更強的衰減，這是因為振動衰減的空氣動力學分量增加了。如果必要，額外地衰減轉(zhuǎn)子葉片彎曲振動、尤其是搖擺式振動的振動振幅仍然是有利的，以便避免風能裝置的高的或無法控制的負載。振動振幅優(yōu)選地至少在轉(zhuǎn)子葉片的一轉(zhuǎn)的一部分內(nèi)通過一個或多個振動衰減的調(diào)節(jié)操作來減小。通過對轉(zhuǎn)子葉片的沖角的調(diào)節(jié)操作來獲得額外的衰減，該調(diào)節(jié)操作以有針對性的方式控制轉(zhuǎn)子葉片在葉片輪轂上的當前的振動運動。這種調(diào)節(jié)操作的調(diào)節(jié)速度、持續(xù)時間和次數(shù)通過所期望的衰減程度決定。調(diào)節(jié)操作優(yōu)選地與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)同步。尤其有利的是，激發(fā)振動的調(diào)節(jié)操作只在下降運動或在轉(zhuǎn)子葉片一轉(zhuǎn)的下半圓中進行，和/或衰減振動的調(diào)節(jié)操作只在上升運動和/或在轉(zhuǎn)子葉片一轉(zhuǎn)的上半圓中進行。因此得到了轉(zhuǎn)子葉片的彎曲振動、尤其是搖擺式振動的公稱振動振幅僅存在于轉(zhuǎn)子葉片一轉(zhuǎn)的下半圓中。這能夠防止冰在一轉(zhuǎn)的上半圓中松動，從而撞擊和/或損壞風能裝置。在本發(fā)明的一個尤其有利的實施方案中，激發(fā)振動的調(diào)節(jié)操作僅僅在轉(zhuǎn)子葉片一轉(zhuǎn)的下半圓中進行。如果合適，還有利的是可以在達到轉(zhuǎn)子葉片一轉(zhuǎn)的下半圓之前在轉(zhuǎn)子葉片的下降運動中就進行第一調(diào)節(jié)操作，以便于在下半轉(zhuǎn)動開始時就獲得所期望高度的振動振幅。在本發(fā)明的一個尤其優(yōu)選的實施方案中，振動振幅在一轉(zhuǎn)的上半圓中以有針對性的方式衰減，使得在一轉(zhuǎn)的上半圓中沒有冰會松動，因此風能裝置的位于下方的部分不會被損毀。如果合適，有利的是在轉(zhuǎn)子葉片的上升運動中在達到一轉(zhuǎn)的上半圓之前就開始該有針對性的衰減。還有利的是使用另外的除冰工藝，例如熱學的或化學的除冰工藝。與根據(jù)本發(fā)明的方法相結(jié)合，將使得能夠以更少的能量和從而更低的成本來使用尤其是熱學的除冰系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的還可通過具有轉(zhuǎn)子、至少一個可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子葉片和操作控制機構(gòu)的風能裝置來實現(xiàn)，其中操作控制機構(gòu)設(shè)計用來使用根據(jù)本發(fā)明的方法。


下面將在不限制本發(fā)明的大致思路的情況下基于示例性的實施方案并參考附圖來描述本發(fā)明，其中關(guān)于未在文本中詳細描述的所有細節(jié)的展示可清楚地參照附圖。附圖顯示如下圖I是具有轉(zhuǎn)子和可調(diào)轉(zhuǎn)子葉片的風能裝置的示意性圖示，其描述了具有上半部和下半部的一轉(zhuǎn)。圖2是根據(jù)本發(fā)明的風能裝置的示例性實施方案的示意性方框圖。圖3是使用了示例性實施方案的本發(fā)明的可視化的示意圖。
圖4是使用了另一個示例性實施方案的本發(fā)明的可視化的示意圖。在隨后的附圖中，相同的或相似的元件或分別相應(yīng)的部分使用相同的附圖標記，為了避免需要再次對其進行介紹。
具體實施例方式圖I示意性顯示了具有轉(zhuǎn)子12、轉(zhuǎn)子葉片14以及兩個另外的轉(zhuǎn)子葉片的示例性風能裝置10，其中例如轉(zhuǎn)子葉片14可以關(guān)于其縱軸15沿著調(diào)節(jié)方向16調(diào)節(jié)。當轉(zhuǎn)子12轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子葉片14限定了具有上半部18和下半部19的一轉(zhuǎn)。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的風能裝置10的示意性方框圖。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子葉片14示意性地與轉(zhuǎn)子輪轂13和驅(qū)動機構(gòu)11相連接。轉(zhuǎn)子葉片14可通過調(diào)節(jié)機構(gòu)32關(guān)于其縱軸15在調(diào)節(jié)方向16上調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)機構(gòu)32通過電流36運行，并且由操作控制機構(gòu)30來控制。操作控制機構(gòu)30使用了監(jiān)控電流36的傳感器系統(tǒng)34。另外，傳感器系統(tǒng)監(jiān)控轉(zhuǎn)子葉片14上的應(yīng)變值37、轉(zhuǎn)子葉片14上的加速度值38、轉(zhuǎn)子葉片14與轉(zhuǎn)子輪轂13的連接處的負載值39、轉(zhuǎn)子輪轂13的加速度值38’，以及轉(zhuǎn)子輪轂13和驅(qū)動機構(gòu)11之間的連接處的負載值 39’。圖2中所示的應(yīng)變、加速度和負載的值37，38，38’，39和39’以及電流36僅僅作為傳感器系統(tǒng)34所測量、捕獲和/或監(jiān)控的可能的值的例子。并非所有的這些值都需要測量、捕獲和/或監(jiān)控。也可以測量、捕獲和/或監(jiān)控其他的值。圖3顯示了本發(fā)明的示例性實施方案的一些示意圖。圖3中顯示的五個圖從上到下分別顯示了如下I.以度為單位的轉(zhuǎn)子葉片位置的時間曲線20，其中O度對應(yīng)豎直向上的位置。2.以度為單位的沖角的時間曲線22。3.以度/秒為單位的調(diào)節(jié)速度的時間曲線24。4.以kNm為單位的葉根處彎矩的時間曲線26。5.調(diào)節(jié)機構(gòu)32的功耗的時間曲線28。在本實施例中，轉(zhuǎn)子12具有大約O. 08Hz的旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子葉片14因此限定了一轉(zhuǎn)，使得轉(zhuǎn)子葉片14的位置跟隨時間曲線20而變化。轉(zhuǎn)子葉片14從而交替處于一轉(zhuǎn)的上半部18或下半部19中，如圖中上部的箭頭所顯示。
始于轉(zhuǎn)子葉片14的上升運動，即在一轉(zhuǎn)的上半部18的中間，促動調(diào)節(jié)機構(gòu)32，其中轉(zhuǎn)子葉片14關(guān)于其縱軸15沿著調(diào)節(jié)方向16被加速。也顯示了調(diào)節(jié)速度的時間曲線24。通過調(diào)節(jié)操作來激勵轉(zhuǎn)子葉片14的轉(zhuǎn)子葉片彎曲振動，尤其是搖擺式振動。搖擺式振動將在下面更詳細地討論。分別進行八個具有正的和負的調(diào)節(jié)速度的調(diào)節(jié)操作，其中沖角周期性地變化，該沖角的時間曲線22已顯示。在轉(zhuǎn)子葉片14的上升運動中，即從一轉(zhuǎn)的下半部19的中間到達到一轉(zhuǎn)的上半部18的中間之間，不進行調(diào)節(jié)操作。另外還顯示了在葉根處、即在轉(zhuǎn)子葉片14和轉(zhuǎn)子12之間的連接處的彎矩的時間曲線26?？梢钥吹絻蓚€重疊的分量。第一個分量源于在凈重時的轉(zhuǎn)子葉片14的負載，并且和轉(zhuǎn)子葉片14的位置的時間曲線20相互關(guān)聯(lián)。第二個分量源于轉(zhuǎn)子葉片14的搖擺式振 動，并且以相應(yīng)的振動頻率擺動。顯然，在所示情況中，搖擺式振動在葉根區(qū)域造成了比轉(zhuǎn)子葉片14的凈重低得多的彎矩。如果要在葉根區(qū)域中松動所存在的冰，振動的振幅或許需要增大。在尤其引起關(guān)注的外部葉片區(qū)域中，搖擺式振動引起的額外負載顯著地增大，因此冰在那里松動。調(diào)節(jié)速度的時間曲線24和彎矩的時間曲線26之間的比較顯示出，在本實施例中，調(diào)節(jié)操作周期性地進行，其頻率主要與彎矩的振動頻率相一致。另外可以看到，追溯到搖擺式運動的彎矩的分量僅僅在下半部19中存在，而不存在于上半部18中，這是因為從一轉(zhuǎn)的下半部19的中間開始沒有進行調(diào)節(jié)操作，并且搖擺式振動一直減少到一轉(zhuǎn)的上半部19為止。轉(zhuǎn)子葉片的搖擺式振動的激勵尤其有效，這是因為非常容易結(jié)冰的葉片尖端承受著最大的額外負載，并因而還承受著最大的額外膨脹。由于冰不會膨脹很多，因此其可以從葉片表面有效地松解掉。在最后一個圖中顯示了調(diào)節(jié)機構(gòu)32的功耗的時間曲線28。通過將其與彎矩的時間曲線26進行比較，可以發(fā)現(xiàn)其與轉(zhuǎn)子葉片14的搖擺式振動具有關(guān)聯(lián)性。圖4顯示了本發(fā)明的另一個示例性實施方案的相應(yīng)曲線的對比圖。在此實施例中，呈現(xiàn)了具有大約O. 04Hz頻率的較慢的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)子12的較慢旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子葉片14的下降運動中可進行15個具有正的和負的調(diào)節(jié)速度的調(diào)節(jié)操作，其中觸發(fā)了與在前一個實施例中相同的搖擺式振動的振動頻率。顯然，相比圖3的示例性實施方案，在時間曲線26’中達到了高出許多的搖擺式振動的振動振幅。盡管如此處的情況所示在轉(zhuǎn)子葉片14的上升運動期間沒有進行調(diào)節(jié)操作，然而在轉(zhuǎn)子葉片14的一轉(zhuǎn)的上半部18中也呈現(xiàn)出了具有相當大的振動振幅的搖擺式振動。在這種情況中，在達到轉(zhuǎn)子葉片14的一轉(zhuǎn)的上半部18之前，通過控制針對振動的轉(zhuǎn)子葉片14的運動的調(diào)節(jié)操作來有利地衰減了搖擺式振動。當風能裝置運行時，即當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，可以預(yù)防性地為了除冰而識別結(jié)冰，其可不需要結(jié)冰探測，或者利用傳感器系統(tǒng)來進行。然后可實現(xiàn)風能裝置的功率和/或速度的降低。操作控制系統(tǒng)或操作控制系統(tǒng)的相應(yīng)控制機構(gòu)而后轉(zhuǎn)換為除冰模式，這是因為一些狀態(tài)碼和監(jiān)控條件需要被去激活。轉(zhuǎn)子葉片或各個轉(zhuǎn)子葉片之后激發(fā)所期望的轉(zhuǎn)子葉片的彎曲振動，尤其是搖擺式振動。可選地，轉(zhuǎn)子葉片的沖角的調(diào)節(jié)操作可以推遲到轉(zhuǎn)子的上半部，并且潛在地，轉(zhuǎn)子葉片的沖角可以歸屬于其余轉(zhuǎn)子葉片的葉片沖角的平均值。葉片的可能成功的除冰的探測步驟可以作為另一個可選步驟。其余轉(zhuǎn)子葉片的相應(yīng)除冰程序的步驟可相繼地跟隨。風能裝置之后回到正常操作模式。將操作控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到除冰模式的步驟優(yōu)選地包括選擇性地將單個葉片沖角轉(zhuǎn)換到除冰模式，以便去激活特定的安全問題，例如關(guān)于可允許的轉(zhuǎn)子葉片的沖角的加速度。這優(yōu)選地通過輪轂的滑環(huán)以自動防故障的方式進行，也就是相應(yīng)地只針對一個葉片軸。除冰的一個備選實施方案在停機狀態(tài)下進行，例如當轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了冰引起的失衡時。首先通過適宜的方法識別結(jié)冰，例如通過在啟動期間的相當大的轉(zhuǎn)子失衡。而后轉(zhuǎn)子葉片被調(diào)到標記位置以將轉(zhuǎn)子減速。之后，轉(zhuǎn)子在失衡造成的特定位置處通過轉(zhuǎn)子閘而被鎖住。操作控制系統(tǒng)之后轉(zhuǎn)換到除冰模式，以便去激活標準模式的狀態(tài)碼和監(jiān)控條件。根據(jù)本發(fā)明，最低位置的葉片的轉(zhuǎn)子葉片彎曲振動或相應(yīng)的搖擺式振動重復(fù)地進行。可選地，之后可以進行該葉片的成功除冰的探測。之后釋放開轉(zhuǎn)子閘。之后可以設(shè)置轉(zhuǎn)子的被動的或相應(yīng)的支持葉片調(diào)節(jié)的校正以及由失衡造成的另一個轉(zhuǎn)子葉片的新位置。之前的步 驟(從用轉(zhuǎn)子閘鎖住轉(zhuǎn)子到釋放開轉(zhuǎn)子閘，以及在重復(fù)的激發(fā)之間，即執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的除冰程序)可以重復(fù)地用于其它葉片，并且直到失衡被修復(fù)或辨識不出任何進一步的改善為止。風能裝置而后轉(zhuǎn)換到正常操作模式。通過例如在風能裝置啟動時評估轉(zhuǎn)速信號來識別失衡，例如通過低速模式或通過塔頂處的加速度傳感器。所出現(xiàn)的振動振幅、尤其是搖擺式振動振幅是可以調(diào)節(jié)的，尤其是在給定葉片特性或恒定葉片特性的情況下使用兩個參數(shù)。這些參數(shù)為激活的力度，即俯仰速度和加速度，以及激發(fā)頻率和葉片的自然頻率或搖擺式振動的自然頻率之間的距離。由于帶有冰的轉(zhuǎn)子葉片的自然頻率通過附加的質(zhì)量而被減少，結(jié)冰期間的激發(fā)必須也減少。為了這個目的，實際的葉片搖擺式旋轉(zhuǎn)頻率可以由傳感器(例如加速度、應(yīng)變或力的傳感器)來確定，并且可被調(diào)節(jié)以實現(xiàn)激發(fā)。備選地，激發(fā)頻率可以從尤其是葉片未結(jié)冰時的公稱自然頻率、尤其是葉片的搖擺自然頻率開始逐漸減少。 所出現(xiàn)的振動振幅優(yōu)選地通過已存在的傳感器來監(jiān)測，例如用于如下變量的傳感器葉片沖角系統(tǒng)中的電學變量或參數(shù)，例如沖角電流或相應(yīng)的電流，其用來操作轉(zhuǎn)子葉片沖角的調(diào)節(jié)機構(gòu)。搖擺式振動之后優(yōu)選以具有優(yōu)選為最大振幅的激發(fā)頻率多次地激發(fā)。如果振動振幅減小，激發(fā)頻率再次輕微地增加，這是因為很可能是此刻冰已經(jīng)掉落。在成功地除冰之后，具有公稱頻率的激發(fā)必須引導(dǎo)最大的振動振幅，這意味著轉(zhuǎn)子葉片已被成功地除冰。在通過調(diào)節(jié)葉片沖角的激發(fā)的情況中，指定在正方向上的補償來防止葉片角的負設(shè)定導(dǎo)致氣流瓦解、從而導(dǎo)致停滯的后果。用語“自然頻率”在本申請的范圍內(nèi)使用時，其還包括用語“共振頻率”，反之亦然。所有提到的特征，包括僅從附圖中提取的特征以及與其他特征相結(jié)合地公開的單個特征，單獨地或相結(jié)合體地對于本發(fā)明被認為是同等重要的。根據(jù)本發(fā)明的實施方案可以通過單個特征或多個特征的結(jié)合來完成。標號列表10風能裝置11驅(qū)動機構(gòu)12 轉(zhuǎn)子13轉(zhuǎn)子輪轂
14轉(zhuǎn)子葉片15 縱軸16調(diào)節(jié)方向
18—轉(zhuǎn)(上半部)19 一轉(zhuǎn)(下半部)20，20’時間曲線(轉(zhuǎn)子葉片的位置)22，22’時間曲線(沖角)24，24’時間曲線(調(diào)節(jié)速度)26，26’時間曲線(彎矩)28，28’時間曲線(功耗)30操作控制機構(gòu)32調(diào)節(jié)機構(gòu)34傳感器系統(tǒng)36 電流37應(yīng)變值38，38’加速度值39，39’ 負載值
權(quán)利要求
1.一種用于操作風能裝置(10)的方法，所述風能裝置(10)具有轉(zhuǎn)子(12)和至少一個轉(zhuǎn)子葉片(14)，所述轉(zhuǎn)子葉片(14)在其沖角方面是可調(diào)節(jié)的，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片(14)通過至少五個針對沖角關(guān)于其縱軸(15)的重復(fù)性的調(diào)節(jié)操作來加速，其中激發(fā)了具有振動振幅和振動頻率的轉(zhuǎn)子葉片的彎曲振動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，至少進行八個重復(fù)性的調(diào)節(jié)操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，以少于8度/秒、尤其是少于4度/秒的調(diào)節(jié)速度來進行所述調(diào)節(jié)操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片的彎曲振動是搖擺式振動，尤其是具有與第一自然搖擺式旋轉(zhuǎn)振動頻率相一致的頻率的搖擺式振動。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述振動頻率小于I.SHz0
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的方法，其特征在于，利用傳感器系統(tǒng)(34)來執(zhí)行、控制和/或調(diào)整所述調(diào)節(jié)操作，尤其是使它們在時間上同步。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述傳感器系統(tǒng)捕獲、測量和/或監(jiān)控用來運行轉(zhuǎn)子葉片沖角的調(diào)節(jié)機構(gòu)(32)的電流(36)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述傳感器系統(tǒng)(34)捕獲、測量和/或監(jiān)控至少一個負載、應(yīng)變和/或加速度的值(37，38，38’，39，39’ )。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項所述的方法，其特征在于，呈現(xiàn)出的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率小于振動頻率的五分之一，尤其小于其十分之一，特別是小于其十五分之一，其中所述轉(zhuǎn)子葉片(14)限定了具有上半圓(18)和下半圓(19)的一轉(zhuǎn)，并且在每一轉(zhuǎn)中執(zhí)行上升運動和下降運動。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率位于風能裝置(10)的網(wǎng)絡(luò)耦合操作的低頻率范圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，通過一個或多個衰減振動的調(diào)節(jié)操作來使振動振幅至少在轉(zhuǎn)子葉片(14)的一轉(zhuǎn)的一個扇區(qū)部分內(nèi)減少。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項所述的方法，其特征在于，通過轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)來使調(diào)節(jié)操作同步化，其中尤其是激發(fā)振動的調(diào)節(jié)操作只在下降運動中或轉(zhuǎn)子葉片(14)的一轉(zhuǎn)的下半圓(19)中進行，和/或衰減振動的調(diào)節(jié)操作只在上升運動中和/或轉(zhuǎn)子葉片(14)的一轉(zhuǎn)的上半圓(18)中進行。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至12中任一項所述的方法，其特征在于，使用附加的除冰工藝，尤其是熱學的除冰工藝。
14.風能裝置(10)，具有轉(zhuǎn)子(12)和至少一個可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子葉片(14)以及操作控制機構(gòu)(30)，其中所述操作控制機構(gòu)(30)設(shè)計用來使用根據(jù)利要求I至13中的一項或多項所述的至少一個方法，以對所述至少一個可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子葉片(14)除冰。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至13中任一項所述的方法在操作根據(jù)權(quán)利要求14所述的風能裝置中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及操作風能裝置(10)的方法，該風能裝置(10)具有轉(zhuǎn)子(12)和至少一個在其沖角方面可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)子葉片(14)。本發(fā)明的特征在于，轉(zhuǎn)子葉片(14)通過至少五個針對沖角的關(guān)于其縱軸(15)的重復(fù)性的調(diào)節(jié)操作來加速，其中具有振動振幅和振動頻率的轉(zhuǎn)子葉片的彎曲振動被激活。
文檔編號F03D11/00GK102893024SQ201180010372
公開日2013年1月23日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月22日
發(fā)明者馬丁·馮·穆蒂烏斯 申請人:瑞能系統(tǒng)歐洲股份公司