专利名称：风力涡轮机的停机的方法
技术领域：
本发明大体上涉及风力涡轮机，具体而言，涉及具有一个或多个气闸板或与气闸作用相同的“扰流板”的风力涡轮机转子叶片。
背景技术：
风电被认为是目前可用的最清洁最环保的能源之一，并且就这点而言，风力涡轮机已经获得了越来越多的关注。现代风力涡轮机通常包括塔架、发电机、变速箱、机舱、以及一个或多个转子叶片。这些转子叶片使用已知的翼型原理从风捕获动能，并且其通过使联轴器转动的动能将该动能传输到变速箱，或如果不使用变速箱，则将该动能直接传输到发电机。发电机然后将机械能转换成可以应用到公用电网的电能。为了确保风电保持可行的能源，已经付出努力通过修改风力涡轮机的大小和容量来增加能量输出，修改包括增加转子叶片的长度和表面积。然而，转子叶片的挠曲力和负载的大小大体上是叶片长度、连同风速、涡轮运行状态、叶片刚度，以及其它变量的函数。该增加的负载不仅在转子叶片和其它风力涡轮机部件上产生疲劳，而且还可能增加转子叶片突发灾难性故障的风险，例如当过度负载使得叶片的挠曲导致塔架摧毁时。负载控制因此在现代风力涡轮机的运行中是重要的考虑因素。主动桨距控制系统被广泛地用来通过改变叶片的桨距来控制转子叶片上的负载。许多风力涡轮机上的紧急停机系统在紧急状况下使用主动桨距控制系统来使叶片迅速地顺桨以降低升力并且使转子停止。然而，该类型的停机系统并不是没有缺点。例如，备用电源(例如电池组)必须维持(带电)并且与马达结合放置以在发生断电的情况下将叶片顺桨到桨距控制系统。利用液压桨距控制系统，断电导致液压压力的损耗并且叶片借助弹簧顺桨到安全位置。然而，液压系统显著增加风力涡轮机的成本和维护，并且移动整个叶片所需的弹簧体积大且昂贵。美国专利号.4，692，095描述了带有主动扰流板的风力涡轮机叶片，这些主动扰流板在叶片的低压侧上，迅速地展开以控制超速状况。这些扰流板连接到电动离合器，电动离合器通常将这些扰流板保持在齐平安装位置。在超速状况下，离合器释放绳子并且扰流板借助弹簧打开。然而，随着转子变慢，扰流板抵抗叶片上方的空气流的力而打开，并且弹簧必须具备足够的大小和强度以保持扰流板打开。同样，离合器必须具备足够的大小和功率以使扰流板抵抗弹簧的力而缩回。因此，该行业将受益于用于风力涡轮机转子叶片改进的紧急停机系统。
发明内容
本发明的方面和优点将在下列描述中部分阐明，或可以从该描述变得明显，或者可以通过对本发明的实施而认识到。一方面，风力涡轮机转子叶片设有压力侧，该压力侧在前缘和尾缘处连结到吸入侧并且限定叶片的内腔。一个或多个气闸板齐平安装在吸入侧的凹部，并且其可从该凹部的缩回位置驱动到打开位置，在该打开位置，气闸板从吸入侧横向延伸。气闸板具有铰接端以及相邻于前缘的自由端，使得在打开位置，气闸板由吸入侧上方的空气流偏置为停留在打开位置。自动防故障式致动器可连接到气闸板，并且其配置在致动器的通电状态下将气闸板保持在缩回位置。致动器在断电之后将气闸板释放到打开位置。在特定的实施例中，控制器与致动器通信，并且响应(例如来自负载传感器的)停机状况信号，使致动器断电以使气闸板展开。致动器可以在多方面地配置。例如，在一个实施例中，致动器可以是具有弹簧偏置杆的电控弹簧延伸致动器，该弹簧偏置杆连接到气闸板并且在致动器断电之后将该气闸板驱动到打开位置。在另一实施例中，致动器可包括锁件，该锁件将气闸板固定在缩回位置中并且在锁件断电之后释放气闸板。在又一实施例中，偏置元件可配置为具有气闸板，以在致动器断电之后产生气闸板从凹部出来的初始移动，因而从吸入侧上的气流随后将气闸板移动到打开位置。例如，致动器可包括连接到气闸板的杆，且偏置元件包括布置为作用该杆上的弹簧。复位弹簧可以布置为一旦叶片变慢或停止就使杆返回到气闸板的缩回位置，与偏置弹簧相反。在另一个实施例中，致动器可包括锁件，该锁件将气闸板固定在缩回位置并在锁件断电之后释放气闸板，且偏置元件在释放锁件之后作用在气闸板上。例如，偏置元件可以布置在凹部内，以便在释放锁件之后直接作用在气闸板下侧的弹簧上。在另一实施例中，致动器可包括连接到气闸板的下侧并缠绕在电控离合器上的电缆，其断电之后，离合器释放并且偏置元件将气闸板从凹部移出，使得吸入侧上的气流随后将气闸板移动到打开位置。在其它实施例中，致动器可包括连接到如下杆的电控形状记忆弹簧:该杆在形状记忆弹簧断电之后将气闸板驱动到打开位置。在功率恢复之后，弹簧缩回并且将气闸板拉到缩回位置。在另一个实施例中，止动弦线(stop cord)可配置为具有气闸板以独立于致动器将气闸板的移动范围限定到打开位置。目前的主题还包含如下风力涡轮机叶片的实施例:该风力涡轮机叶片包括顶端齐平安装在吸入侧内的竖直展开的气闸板。气闸板可从叶片的内腔室缩回位置驱动到打开位置，在打开位置，气闸板大体上从吸入侧竖直延伸。自动防故障式致动器可连接到气闸板，并配置为在致动器的通电状态下将气闸板保持在缩回位置，以及在致动器断电之后释放气闸板并将其移动到打开位置。致动器可以被多方面地配置在竖直可展开的气闸板中。例如，致动器可以是电控形状记忆弹簧致动器，其在形状记忆弹簧致动器断电之后将气闸板驱动到打开位置，以及在随后对形状记忆弹簧致动器通电之后将气闸板拉到缩回位置。在替代实施例中，致动器可包括锁件，该锁件将气闸板固定在缩回位置中并在锁件断电之后释放气闸板。致动器可进一步包括弹簧，该弹簧布置为在释放锁件之后将气闸板移动到打开位置。返回驱动机构，例如齿轮传动机构或任何其它适当的机械、电动，或气动机构，可配置为将气闸板移动到缩回位置。本发明还包含具有一个或多个涡轮机叶片的风力涡轮机，涡轮机叶片配置此处所述的气闸板。本发明还包含用于有一个或多个带有此处所述使气闸板的风力涡轮机叶片的风力涡轮机停机的各种方法的实施例。特定的方法包括通过不同于正常桨距控制停机的手段来检测需要使风力涡轮机加速或紧急停机的风力涡轮机的操作条件。在检测操作条件之后，配置在涡轮机叶片中的每一个上一个或多个气闸板通过对可连接到气闸板中的每一个自动防故障式致动器断电而展开。这些自动防故障式致动器被配置成将相应气闸板相对于在自动防故障式致动器通电状态下的涡轮机叶片的吸入侧保持在缩回位置，以及在自动防故障式致动器断电之后释放气闸板用于自动展开到打开位置。启动停机检测到的操作条件可以是这些状况中的任意一种或组合。例如，在一个实施例中，检测到的操作条件可以指示可操作地配置有风力涡轮机的安全系统未被启用。对于转子或发电机超速状况、过度振动、桨距控制系统的故障、或控制器系统故障，安全系统可被配置成借助一个或冗余的“安全链”来启动对风力涡轮机的制动。在另一个实施例中，检测到的操作条件可以指示配有风力涡轮机的桨距控制系统的损耗或失灵，不考虑安全系统的状态。在进一步的实施例中，检测到的操作条件可以是来自配有风力涡轮机的风力涡轮机控制器的紧急停机命令(出于任何原因)的产生。风力涡轮机一般配置为对配电网供电。在这种情况下，检测到的操作条件可以指示电网的损耗或电网的供应能力。在展开气闸板之后，该方法可进一步包括检测涡轮转子何时已经停止以及涡轮机叶片是否可以利用桨距控制而顺桨到空挡位置。如果这些状况被遇到，该方法可进一步包括将叶片顺桨到空挡位置并且将使风力涡轮机处于停机状态。在停机状态下，可以对自动防故障式致动器供电以使气闸板缩回。取决于气闸板的配置，这些方法实施例中的一些可能包括:在对自动防故障式致动器断电以使气闸板相对于涡轮机叶片的吸入侧移动到初始位置之后，对气闸板提供初始原动力，使得吸入侧的气流随后作用于气闸板，并使气闸板移动到完全展开的位置。在这些实施例中，气闸板可以安装到涡轮机叶片的吸入侧。在这些实施例中，气闸板具有顶端，该顶端在气闸板的缩回位置中与涡轮机叶片的吸入侧齐平安装并且可从涡轮机叶片的吸入侧沿大体上垂直方向展开，该方法可包括:在对自动防故障式致动器断电之后，对气闸板提供足够的动力以使气闸板相对于涡轮机叶片的吸入侧移动到完全展开位置。参照下文的描述以及所附权利要求，本发明的这些和其它的特征、方面以及优点将变得更好理解。结合在本说明书中并且构成本说明书一部分的附图显示了本发明的实施例并且与描述一起用于对本发明的原理进行解释。
参照附图，说明书中阐述了面向本领域普通技术人员的本发明的完整公开，这种公开使得本领域普通技术人员能够实现本发明，包括本发明的最佳模式，在附图中:图1示出根据本发明带有叶片的风力涡轮机的透视图；图2示出带有多个沿着叶展方向(span-wise)对齐的气闸板的风力涡轮机转子叶片的纵视图；图3示出带有可展开的气闸板的风力涡轮机转子叶片的截面图；图4示出带有气闸板的风力涡轮机叶片的吸入侧表面的一部分的透视图；图5示出根据本发明各方面的气闸板和致动器的一实施例的截面图；图6不出气闸板和致动器的另一实施例的截面图；图7不出气闸板和致动器的又一实施例的截面图；图8不出气闸板和致动器的不同实施例的截面图；图9示出气闸板和致动器的另一实施例的截面图；图10示出竖直展开的气闸板和致动器的实施例的截面图；图11示出竖直展开的气闸板和致动器的不同实施例的截面图；并且图12是根据本发明各方面用于使风力涡轮机停机的方法的实施例的框图。
具体实施例方式现在将详细参照本发明的多个实施例，这些实施例中的一个或多个示例在附图中示出。每个示例通过对本发明的解释而提供，而非对本发明的限制。事实上，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以在本发明中做出各种修改和变型。例如，图示或描述为一个实施例的一部分的特征可以与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此，目的是本发明涵盖这样的修改和变型作为在所附权利要求及其等同物的范围内。参照这些附图，图1示出水平轴风力涡轮机10的透视图。应理解，风力涡轮机10可以是竖直轴风力涡轮机。在该示出的实施例中，风力涡轮机10包括塔架12、安装在塔架12上的机舱14、以及通过驱动轴和传动装置连接到机舱14内的发电机的转子毂18。塔架12可以用管钢或其它适当的材料制造。转子毂18包括连接到毂18并且从毂18径向向外伸展的一个或多个转子叶片16。转子叶片16大体上可以具有根据设计标准使得风力涡轮机10能够起作用的任何适当的长度。转子叶片16使转子毂18旋转，以使得从风传递的动能转化成可用机械能，随后转化成到电能。特别是毂18可旋转地被连接到定位在机舱14内用于产生电能的的发电机(未示出)。参照图1和2，叶片16包括一个或多个沿着每个相应的叶片的前缘32布置的气闸板40。这些气闸板40是自动防故障式装置，因为在风力涡轮机控制系统断电(或气闸板40的致动器断电)的情况下，气闸板40自动展开到打开位置(图4)以降低叶片16上的负载并使转子18变慢或停止。在下文中更详细地描述气闸板40和相关联致动器的各个实施例。如图1所示，风力涡轮机10还可包括涡轮控制系统或涡轮控制器20，该涡轮控制系统或涡轮控制器20位于机舱14内或在风力涡轮机10上的任何位置或风力涡轮机10中，或大体上在任何其它适当的位置。控制器20可包括适当处理器和/或其它处理功能，适当处理器和/或其它处理功能被配置为控制风力涡轮机10的运行以及此处所述的与气闸板相关的功能。例如，通过将适当的控制信号传输到机舱14内的桨距驱动或桨距调整系统，控制器20可以分别或同时控制转子叶片16的桨距角。此外，随着风向的改变，控制器20可配置为借助在机舱14内的偏转驱动机构来将机舱14相对于偏转轴的位置控制到转子叶片16相对于风力方向的位置。仍旧参照图1，气闸板40可以由与叶片16中的每一个相关联的控制器54借助电力/控制线24来启动和控制。相应的控制器54可以进而借助用于各种气闸板44的协调控制的控制/功率线26与风力涡轮机控制器20通信。控制器20可以接收来自各种传感器22的任何形式的输入，各种传感器22被适当地布置并且被配置成感测叶片16上的诸如由叶片16经历的极端或瞬时负载状况的各种操作条件。在这样的负载状况下，控制器20可以借助功率/控制线26通过使盘致动器断电来致动任何数量的气闸板40或其组合。在控制器20完全断电的情况下，气闸板40将自动展开，如上所述。为了维持转子18和叶片16的总体平衡，叶片16中的每一个的相同的数量和组合的气闸板40可以借助相应的控制机构54 —致致动。在瞬时负载结束时，气闸板40可以通电并返回缩回位置。图3示出配置为带有可展开的气闸板40的叶片16的一实施例截面图。叶片16包括吸入侧构件30和压力侧构件28。构件28、30从叶尖到根部连接在前缘32和尾缘34处。内腔36被限定在叶片16内，任何形式的结构、控制装置等可定位在叶片16。例如，转子叶片16通常包含结构支撑构件38，例如纵向延伸的抗剪腹板以及连接到吸入侧30和压力侧28的内表面的相应翼梁帽(spar cap)。还应理解，转子叶片16并不限制于任何特定的形状或配置，并且在目前的图中所示的叶片并不意味着作为对叶片的总体设计和配置的限制。图3和图4示出气闸板40的多个方面。气闸板40中的每一个均具有铰接端46，该铰接端46借助任何形式适当铰链48相对于吸入侧构件30的表面枢转(图5)。气闸板40具有与叶片16的前缘32相邻的自由边缘/端44。在图2所述的气闸板40的缩回或关闭位置，气闸板40留在在吸入侧构件30的上表面限定的凹部42，使得气闸板40实质上与吸入侧构件30的表面齐平。气闸板40从图3和图4所示的缩回位置移动到展开或打开位置，使气闸板40从吸入侧构件30横向伸展并且用于降低叶片16上的气动负载以使转子18变慢或停止(图1)。气闸板40由致动器52 (图3)驱动，该致动器52在通电状态下将气闸板40保持在凹部42内的缩回位置中。在致动器52断电之后，例如在从控制器54收到信号或风力涡轮机系统控制器20断电之后，致动器释放气闸板40，然后该气闸板40移到打开位置，如下文更详细地讨论。参照图2，风力涡轮机叶片16中每一个可配置任意组合的气闸板40。例如，叶片16可具有沿着叶片16前缘32在叶展方向上布置的一个气闸板40或一系列气闸板40。与单个叶片16相关联的多个气闸板40可通过单个控制器54 —致致动，或气闸板40中的每一个可具有相应的控制器54，使得气闸板40可以分别致动。致动器52的各实施例是在本发明的范围和精神内。例如，参照图5，致动器可以是任何方式的适当的电控弹簧延伸致动器56。这些类型的致动器(以及弹簧缩回致动器)是已知的并且是可以商购的，并且不必在此处详细描述。通常，这类弹簧延伸致动器包括内部弹簧58，该内部弹簧58在致动器56的通电状态下缩回。在致动器56断电之后，弹簧58释放并延伸。弹簧58连接到任何形式的诸如杆60的适当的传递机构，该适当的传递机构借助适当的杆枢轴84连接到气闸板40。应理解，在替代配置中，常规弹簧缩回致动器也可以配置连杆，在弹簧58缩回之后，这些连杆使得气闸板40的运动传递到气闸板40以使气闸板40移动到图5所示的打开位置。图6描绘出致动器52的一实施例，其中电控锁件62被配置成保持杆60使得气闸板40在缩回位置。锁件62可以是电磁体64等，当电磁体64通电时，该电磁体64吸引并保持连接到杆60的基座构件66。在对电磁体64断电之后，锁件62释放，并且气闸板40自由移动到打开位置。仍旧参照图6，在某些实施例中可能期望合并偏置元件68，该偏置元件68起到对气闸板40提供朝打开位置的初始程度的移动的作用。例如，一旦锁件62释放杆60，可以是任何形式的适当的弹簧、弹性盘、机械致动器、气动致动器等的偏置元件68将气闸板40的自由端44从凹部42移出，到使得吸入侧构件30 (由图6中的箭头所指示)上的空气流撞击气闸板40的下侧50并且迫使气闸板40到打开位置的程度。在图6的实施例中，复位弹簧70还与致动器52合并。该弹簧70起到对杆60和基座66提供回程力的作用，使得在使转子停止或变慢到吸入侧构件30上的空气流是相对可忽略的程度之后，弹簧70具有足够的力以使杆60和基座66移回与电磁体64相接触，因而锁件62可以再次通电以再一次将气闸板40锁定在缩回位置。虽然对利用图6 (以及图8和图9)的实施例进行了描述，但是容易理解的是，偏置元件68可以由此处所述的致动器52的实施例中的任意一个利用。在图7的实施例中，致动器52包括以弹簧的形式的偏置元件68，该偏置元件68被配置成在致动器内以作用在杆60上。该实施例可包括在断电之后释放杆60的任何形式的机械或电锁件。偏置弹簧68然后对杆60提供初始力以使气闸板40移动到如下位置:在该位置，吸入侧构件30上的空气流“捕捉”在气闸板40下并且将气闸板40移动到完全打开位置。当已经使得叶片16变慢或停止时，复位弹簧70具有足够的力来克服偏置弹簧68的力。再次参照图6，此处的气闸板40实施例中的任意一个也可以包含止动弦线80，该止动弦线配置在气闸板40的下侧50并连接到叶片16的内腔36内的止动块82。弦线80限定气闸板40相对于吸入侧构件30的相对移动的程度，并且可以被设置成具有足够的强度以便减轻来自致动器52和杆60的负载，这将是保持气闸板40抵抗吸入侧构件30气流的力所需要的。因此，该类型的配置的致动器52仅需设计成使气闸板40移动到如下位置:在该位置，在吸入侧构件30上的空气流捕获气闸板40并且打开该盘。止动弦线80 (其可以是电缆或其它类似的构件)抵抗空气流的力将气闸板40保持在静态打开位置中，而不考虑致动器52的强度或坚固性，这允许便宜得多的致动器52。图8中的实施例描绘出利用连接到气闸板40的下侧50并且接合在电控离合器74上的电缆72的致动器52。离合器74可以通过控制器54通电以缠绕电缆72并且抵靠偏置元件68，将气闸板40拉到凹部42内的缩回位置。在断电之后，离合器74空转并且允许电缆72松开。气闸板40的自由端44因偏置元件68的力而被移动到吸入侧构件30上方的气流中，因而在吸入侧构件30上的气流然后将气闸板40和固定电缆72移动到打开位置。图9描绘出致动器是形状记忆弹簧致动器76的实施例。这些类型的致动器76利用形状记忆弹簧78，该形状记忆弹簧78被通电时，紧紧地缠绕或盘绕。在弹簧78断电之后，弹簧释放并张开。弹簧78可以配置杆60，使得弹簧78的张开促使气闸板40移动到打开位置，如上所述。形状记忆弹簧和相关联的致动器在本领域已知并且可以商购，并且不必在此处详细描述。图10和图11描绘出气闸板40和相关联的致动器52的一实施例，其中气闸板40相对于吸入侧构件30的表面是竖直展开的。气闸板40具有顶端88，该顶端88在气闸板40的缩回位置与吸入侧构件30齐平安装。在该位置，气闸板40伸展到叶片的内腔室36中，并且在释放致动器52之后，气闸板40被移动到如图10和图11所示的伸展横向位置。仍旧参照图10和图11，用于竖直地展开的气闸板40的致动器52可以如上被多方面地配置。例如，在图10的实施例中，致动器52可以配置为如上相对于图9的实施例的形状记忆弹簧致动器76。在图11的实施例中，致动器52可以配置为利用弹簧58来将杆60和连接的气闸板40移动到伸展位置的弹簧延伸致动器以及如上相对于图6的实施例的电锁件62。该实施例还可包括任何形式的驱动机构90，该驱动机构90可以是齿轮装置、马达等，其用于使杆60和连接的气闸板40返回到缩回位置，在该缩回位置中，基座66在随后对致动器52重新通电之后与电磁体64啮合。应理解，图11所描绘的返回驱动机构90可以与以上讨论的其它实施例中的任意一个合并。例如，返回驱动机构90可以具有图5实施例的配置以通过使杆60抵抗弹簧58的力返回使弹簧延伸致动器56复位。应理解，本发明还包括合并此处所述的具有一个或多个空气气闸板40的一个或多个风力涡轮机叶片16的任何形式的风力涡轮机10 (图1)。本发明还包括用于利用如上所述的气闸板和自动防故障式致动器使风力涡轮机在紧急或加速程序下受控停机的各种方法实施例。一般而言，风力涡轮机借助桨距控制系统以受控方式停机，其中叶片被顺桨到空挡位置以使转子毂停止，此时，机械制动器一般被应用到主转子轴。然而，可能存在决定风力涡轮机的更加速的或“紧急”停机的某些操作条件。利用此处所述的风力涡轮机叶片和自动防故障式致动器上的制动盘在该情形下是特别有用的。参照图12，方法100可包括通过不同于风力涡轮机的正常桨距控制停机的手段来检测需要加速或紧急停机的风力涡轮机的操作条件中的任意一种或组合。例如，图示的方法实施例100的初始步骤102可包括关于风力涡轮机安全系统是否被启用的决定。风力涡轮机一般设置有某些安全特征或特性，这些安全特征或特性监测某些状况，并且在这些状况中的一个或多个满足的情况下使风力涡轮机停机。例如，对于转子或发电机超速、过度振动、桨距控制系统的故障，或风力涡轮机控制器系统的故障，风力涡轮机安全系统可以启动对风力涡轮机的制动。安全系统一般包括用于启动在这些状况中的任意一种下风力涡轮机停机的一个或冗余途径或“安全链”。步骤102可能使监测这些安全链的状态成为必要，并且在一个或多个链故障(其表示安全系统的某些方面无法启用)的情况下，在步骤110中通过使自动防故障式致动器断电来接合自动防故障式制动盘(或称为闸板)。方法100可包括在步骤104中检测风力涡轮机的桨距控制系统是否正在运行。如果做出桨距控制系统不能运行的决定，则在步骤110中可以通过接合自动防故障式闸板来启动风力涡轮机的受控停机。在步骤106中，做出关于停机信号是否已经针对主涡轮机控制系统的涡轮而产生的决定。如果这样的信号已经产生(出于任何原因)，则风力涡轮机可以通过在步骤110中接合自动防故障式闸板以加速的方式停机。在步骤108中，可以受到监测的另一操作条件是电网的可用性。下游电网(包括风力涡轮机对电网供应电力的能力)的损耗是可以在步骤110中使风力涡轮机的加速或紧急停机成为必需的另一状况。此外，风力涡轮机可以从电网接收电力用于诸如桨距控制的某些操作功能，其中电网的损耗导致这些功能的损耗。因为电网的损耗而导致的桨距控制的损耗可能是使自动防故障式闸板的启动成为必需的一种状况。仍旧参照图12，可以理解的是，如果在步骤102、104、106、和108中所示的所有的状况均得到满足，则风力涡轮机的运行在步骤112下可以借助风力涡轮机的桨距控制系统继续进行对涡轮机叶片的正常桨距控制。方法实施例100中的一个或多个可包括在风力涡轮机已经进入通过闸板的接合而停止的状态下之后的另外的步骤。例如，在步骤114中可以做出关于涡轮机叶片是否已经进入停止或安全空转速度的状态的决定。在某些状况下，在桨距控制系统的返回之后涡轮不必是完全停止，而是可以进入空转速度的状态，直至叶片可以被顺桨到停机位置为止。如果涡轮转子尚未停止/空转，则这样的状况在步骤120中连续受到监测，直到确定转子停止为止。一旦转子停止，则该方法进入下面讨论的步骤124。除了检测涡轮转子的停止之外，在步骤116中还做出关于电网对风力涡轮机是否可用的决定。该状况在步骤122中连续受到监测。如果电网是可用的，则该方法进入步骤118，在步骤118中，做出叶片是否可以利用桨距控制系统进行顺桨的决定。如果该状况可以得到满足，则该方法进入步骤124。步骤124确定两个状况的满足情况:涡轮机叶片是否已进入在步骤114中所阐明的停止状态，以及叶片是否已经被顺桨到空挡位置。这些状况在步骤126中受到监测，直到它们得到满足为止。一旦这些状况得到满足，则涡轮机在步骤128(其可包括机械制动器的应用)中处于停机状况。虽然在图12中未描绘，但是应理解，此处所述的自动防故障式制动功能可以定期受到测试。例如，系统可以在风力涡轮机的每次启动之后受到测试。系统也可以根据在风力涡轮机的运行期间设定的时间表在一定数量的运行时数之后受到测试。本文使用描述示例来公开本发明，包括最佳方式，并且还使得本领域的技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本发明的范围由权利要求限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果这样的实例包括不同于权利要求字面语言的结构元件，或包括与权利要求的字面语言无实质区别的等价结构元件，则它们在权利要求的范围内。
权利要求
1.一种风力涡轮机的停机的方法，所述风力涡轮机包括一个或多个风力涡轮机叶片，所述方法包括: 通过不同于正常桨距控制停机的手段来检测需要加速或紧急停机的风力涡轮机的操作条件；以及 根据操作条件的检测，通过使可操作地连接到每一个气闸板的自动防故障式致动器断电，来使配置在每一个所述涡轮机叶片上的一个或多个气闸板展开，所述自动防故障式致动器被配置成在自动防故障式致动器的通电状态下将相应的气闸板保持在相对于所述风力涡轮机叶片的吸入侧的缩回位置，以及在所述自动防故障式致动器断电之后释放所述气闸板用于自动展开到打开位置。
2.按权利要求1所述的方法，其中检测的操作条件表示风力涡轮机可操作地配置的安全系统未被启用。
3.按权利要求2所述的方法，其中对于转子或发电机超速、过度振动、桨距控制系统的故障、或控制器系统故障的情况，所述安全系统启动对风力涡轮机的制动。
4.按权利要求1所述的方法，其中检测的操作条件表示风力涡轮机可操作地配置的桨距控制系统的损耗或失灵。
5.按权利要求1所述的方法，其中检测的操作条件表示来自风力涡轮机可操作地配置的风力涡轮机控制器的紧急停机命令。
6.按权利要求1所述的方法，其中所述风力涡轮机向电网供应电力或者从电网接收电力，检测的操作条件表示电网的损耗。
7.按权利要求1所述的方法，其中在所述气闸板的展开之后，所述方法进一步包括:检测所述风力涡轮的转子何时已经停止以及所述风力涡轮机叶片是否能够利用桨距控制而顺桨到空挡位置。
8.按权利要求7所述的方法，其中一旦所述风力涡轮的转子已经停止并且桨距控制是可用的，则所述风力涡轮机叶片被顺桨到空挡位置并且风力涡轮机被放置在停机状态。
9.按权利要求8所述的方法，其中一旦风力涡轮机被放置在停机状态，电力就被供应给自动防故障式致动器以使所述气闸板缩回。
10.按权利要求1所述的方法，包括:通过对所述自动防故障式致动器断电以向所述气闸板提供初始动力使所述气闸板相对于所述涡轮机叶片的吸入侧移动到初始位置，使得吸入侧上方的空气流随后作用于所述气闸板并且使所述气闸板移动到完全展开的位置。
11.按权利要求10所述的方法，其中所述气闸板被枢转地安装到所述风力涡轮机叶片的吸入侧。
12.按权利要求1所述的方法，包括:在使所述自动防故障式致动器断电后向所述气闸板提供足够的动力以将所述气闸板移动到相对于所述涡轮机叶片的吸入侧的完全打开位置。
13.按权利要求12所述的方法，其中所述气闸板具有在所述气闸板的缩回位置时与所述风力涡轮机叶片的吸入侧齐平安装的顶部，所述气闸板在从所述风力涡轮机叶片的吸入侧沿大体上垂直的方向展开。
全文摘要
一种用于使具有一个或多个风力涡轮机叶片的风力涡轮停机的方法，该方法包括通过不同于正常桨距控制停机的手段来检测需要使风力涡轮加速或紧急停机的风力涡轮的操作条件。在检测操作条件之后，配置在涡轮机叶片中的每一个上一个或多个气闸板通过对可操作地连接到气闸板中的每一个自动防故障式致动器断电而展开。自动防故障式致动器被配置成在自动防故障式致动器的通电状态下将相应气闸板相对于涡轮机叶片的吸入侧保持在缩回位置，以及在自动防故障式致动器断电之后释放气闸板用于自动展开到打开位置。
文档编号F03D7/04GK103089540SQ20121041706
公开日2013年5月8日 申请日期2012年10月26日 优先权日2011年10月27日
发明者E.L.麦克格拉思, R.W.里奇维 申请人:通用电气公司