用于风轮机上的减振的装置及方法与流程

本公开涉及用于减少风轮机中的振动的装置，并且涉及用于使用该装置和减轻风轮机振动的方法。更具体地，本公开涉及用于在风轮机停机时(尤其是在风轮机安装和/或维护期间)减少涡流引起的振动和失速引起的振动的装置，并且涉及可使用这些装置的方式，例如用于将它们安装在风轮机叶片上或一旦它们已经安装在其上。

背景技术：

1、现代风轮机通常用于向电网供电。这种类型的风轮机大体上包括塔架和布置在塔架上的转子。通常包括毂和多个叶片的转子在风对叶片的影响下置于旋转中。所述旋转生成转矩，转矩一般通过转子轴要么直接地(“直接地驱动”或“无齿轮”)，要么通过使用齿轮箱来传递至发电机。这样，发电机就产生可供应到电网的电力。

2、风轮机毂可旋转地联接到机舱的前部。风轮机毂可连接到转子轴，并且转子轴然后使用布置在机舱内侧的框架中的一个或多个转子轴轴承来可旋转地安装在机舱中。机舱是布置在风轮机塔架顶部上的壳体，其可容纳并且保护齿轮箱(如果存在)和发电机(如果不是放置在机舱外侧)，以及(取决于风轮机)其它构件，如功率转换器和辅助系统。

3、存在使风轮机叶片越来越长以捕获更多风并且将风能转化为电力的趋势。这使得叶片更加柔性，并且更容易受到叶片振动的影响。过度振动的风轮机叶片可能会受损。转子叶片的振动还可能导致整个风轮机结构振荡，例如前后振荡或侧向振荡。风轮机叶片中的振动还可能由于过大的应力而损坏风轮机的其它构件。

4、当风轮机处于操作(或称为运行，即operation)中时(即产生能量并且连接到电网)，风轮机控制器可操作辅助驱动系统诸如俯仰(pitch)系统或偏摆(yaw)系统以减少或改变叶片上的负载。这样，可抵消叶片的振动。然而，在风轮机停机并且与电网断开时的情况下，振动问题也可能很严重。

5、当风轮机停机时，风可能从不寻常的方向(即与处于正常操作中时不同)吹向风轮机。风轮机周围的气流可能引起风轮机振动。振动可能会对一个或多个风轮机构件造成应力并且甚至损坏，这可能会损害风轮机的性能，增加维修需求并且减少风轮机的寿命。由于与风轮机在操作时不同，风轮机叶片的指向不可针对来风方向调适(例如通过偏摆和/或俯仰)，因此风轮机停机时的振动的影响可能相比于风轮机正常操作并且产生能量时更大或不同。

6、具体而言，这在风轮机正在安装或调试时可能适用。例如，可能会发生安装不完全的转子(例如具有总共三个叶片中的单个叶片或两个叶片的转子)。其余的叶片可能要等到几天或一周后才能安装。同时，部分安装(或“不完全”)的转子可能处于静止中。转子可能锁定或可能未锁定，并且风轮机可能会暴露在变化的风况。如果例如出于维护原因，风轮机在几个小时、几天或几周内停止，则这同样适用。具体取决于风向，风轮机叶片可在这些情况中的任一情况下开始振动。

7、可提供用于减轻风轮机振动的不同类型的装置。这些装置可固定到风轮机叶片以用于修正风轮机叶片周围的气流。这些装置在长度上和横截面上都可能相对较大。例如，用于减振装置的长度可具有超过10m的长度。因此，在将它们安装在风轮机叶片上时不得不非常小心。存在撞击叶片以及(如果装置撞击叶片)损坏叶片和/或装置的风险。风轮机叶片上的锯齿可能特别容易受到损坏。

8、计算机模拟可帮助理解和预测安装了一个或多个用于减振的装置的风轮机在风吹并且与装置相互作用时可能如何反应。然而，可能发生的是，模拟无法完全预测风轮机在现实中将如何反应。从模拟中预计到的行为可能与风洞或现场测试中看到的不同。风轮机的减振可能不如预期的那么好，并且在一些情况下，在叶片上安装装置时，风轮机振动甚至可能会增加。

技术实现思路

1、在本公开的一个方面中，提供了一种用于减轻停机的风轮机的振动的减振装置。减振装置构造成与风轮机叶片布置在一起。减振装置包括一个或多个气流修正元件。气流修正元件中的至少一个构造成在缩回构造与延伸构造之间改变。

2、根据该方面，减振装置包括一个或多个气流修正元件。一个或多个气流修正元件(包括装置的所有气流修正元件)可为可缩回的和/或可延伸的。

3、减振装置的可缩回和/或可延伸的气流修正元件可帮助调适暴露于风的气流修正元件的表面量。因此，当将装置运送到停机的风轮机的叶片时，可增强对装置的控制。可能是特别有益的是，以缩回构造运送装置以降低损坏装置以及风轮机(例如风轮机塔架或风轮机叶片)的风险。一旦安装在叶片上，则装置的控制也可得到加强。如果需要更多的减振，如果装置的一个或多个气流修正元件尚未完全地延伸，则它们可进一步延伸。如果装置和/或风轮机经受意外或非期望的负载或振动，则一个或多个气流修正元件可缩回以减轻不期望的振动和/或应力。可避免减振装置从叶片的移除。这可提高对潜在危险或不想要的状况作出反应的效率。这可进一步便于在危险或不期望的事件已经结束的情况下激活装置，即延伸装置的气流修正元件。

4、在整个本公开中，气流修正元件可理解为构造成显著扰乱风轮机叶片周围的气流(例如其大小和/或其方向)的元件。在一些示例中，气流修正元件可构造成使气流成为更大湍流。在这些或其它示例中，气流修正元件可备选地或附加地构造成增加振荡中的拖拽(或阻力，即drag)。气流修正元件可为柔性的，以允许装置可延伸并且可缩回。在一些示例中，气流修正元件的厚度与其长度和宽度相比可忽略不计或非常小。

5、在整个本公开中，气流修正元件的缩回构造可意指气流修正元件具有其尺寸(即，长度、宽度和/或厚度)中的一个或多个比在延伸构造中更小的构造。在整个减振装置可缩回和可延伸的示例中，减振装置的缩回构造可意指该装置具有其尺寸(即长度、宽度和/或厚度)中的一个或多个比在延伸构造中更小的构造。例如，与在缩回构造中的其长度相比，在气流修正元件的延伸构造中，沿气流修正元件的纵向方向的气流修正元件的长度可增加。在这些或其它示例中，与气流修正元件的缩回构造相比，在气流修正元件的延伸构造中，气流修正元件的宽度可增加。这同样适用于减振装置的长度和/或宽度。

6、在整个本公开中，用语“静止”和“停机”可互换使用，并且可理解为风轮机不发电并且转子基本静止的情形。转子可能会或可能不会锁定在静止中。例如，风轮机可能在安装和/或调试期间停机或处于静止中。风轮机也可能因为例如在正常操作(即产生能量)之后，或在长期电网缺失的情况下出于维护原因停机。

7、在本文中可理解，当风轮机的转子以足够高的速度正在旋转以产生能量并且风轮机的发电机正在产生电能时，风轮机处于操作中。

8、在本公开的另一个方面中，提供了一种使用用于减轻停机的风轮机的振动的减振装置的方法。该方法包括将包括一个或多个气流修正元件的减振装置与风轮机叶片布置在一起，其中一个或多个气流修正元件中的至少第一气流修正元件处于第一构造中。该方法进一步包括将至少第一气流修正元件的构造改变到第二构造，其中第一构造是缩回构造和延伸构造中的一者，而第二构造是缩回构造和延伸构造中的另一者。

9、在本公开的还另一个方面中，提供了一种用于减轻停机的风轮机的振动的减振装置。该装置构造成至少部分地围绕风轮机叶片布置。该装置包括气流修正元件，气流修正元件构造成在装置的两端之间缩回和延伸。

10、技术方案1. 一种用于减轻停机的风轮机的振动的减振装置，所述减振装置构造成与风轮机叶片布置在一起，并且包括一个或多个气流修正元件，其中

11、所述气流修正元件中的至少一个构造成在缩回构造与延伸构造之间改变。

12、技术方案2. 根据技术方案1所述的装置，其特征在于，一个或多个气流修正元件构造成朝向叶根和叶顶中的至少一个延伸和/或缩回。

13、技术方案3. 根据技术方案1或技术方案2所述的装置，其特征在于，所述减振装置构造成当所述装置安装到所述叶片时在一个或多个气流修正元件与所述风轮机叶片之间提供间隙。

14、技术方案4. 根据技术方案1至技术方案3中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括从所述装置的根端延伸到顶端的内侧空气通道。

15、技术方案5. 根据技术方案1至技术方案4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括构造成支承一个或多个气流修正元件的框架，并且所述一个或多个气流修正元件构造成沿所述框架的至少一部分移动。

16、技术方案6. 根据技术方案1至技术方案5中任一项所述的装置，其特征在于，所述减振装置包括用于延伸和/或缩回所述气流修正元件中的至少一个的动力供应。

17、技术方案7. 一种风轮机叶片，包括根据技术方案1至技术方案6中任一项所述的一个或多个减振装置。

18、技术方案8. 一种使用用于减轻停机的风轮机的振动的减振装置的方法，所述方法包括：

19、将包括一个或多个气流修正元件的减振装置与风轮机叶片布置在一起，其中所述一个或多个气流修正元件中的至少第一气流修正元件处于第一构造中；以及

20、将至少所述第一气流修正元件的构造改变到第二构造；

21、其中所述第一构造是缩回构造和延伸构造中的一者，而所述第二构造是缩回构造和延伸构造中的另一者。

22、技术方案9. 根据技术方案8所述的方法，其特征在于，改变至少所述第一气流修正元件的构造包括在所述减振装置的第一端与第二端之间移动至少所述第一气流修正元件。

23、技术方案10. 根据技术方案8或技术方案9所述的方法，其特征在于，改变至少所述第一气流修正元件的构造包括沿所述装置的框架的一个或多个轨道移动至少所述第一气流修正元件。

24、技术方案11. 根据技术方案8所述的方法，其特征在于，改变至少所述第一气流修正元件的构造包括增加所述装置的第一端与第二端之间的距离和减小所述装置的第一端与第二端之间的距离中的至少一者。

25、技术方案12. 根据技术方案8至技术方案11中任一项所述的方法，其特征在于，所述减振装置布置成其中至少所述第一气流修正元件处于缩回构造中，并且至少所述第一气流修正元件的构造改变到延伸构造，所述方法进一步包括：

26、确定满足与所述减振装置相关的条件和/或与所述风轮机相关的条件；以及

27、响应于满足所述条件，将至少所述第一气流修正元件的构造改变到缩回构造。

28、技术方案13. 根据技术方案8至技术方案11中任一项所述的方法，其特征在于，所述减振装置布置成其中至少所述第一气流修正元件处于延伸构造中，并且其中响应于确定满足与所述减振装置和/或所述风轮机相关的条件，至少所述第一气流修正元件改变到缩回构造。

29、技术方案14. 根据技术方案12或技术方案13所述的方法，其特征在于，条件包括所述减振装置和所述风轮机中的至少一个上的振动和/或负载上的增加，具体是增加超过预定阈值。

30、技术方案15. 根据技术方案12至技术方案14中任一项所述的方法，其特征在于，确定包括使用一个或多个传感器和/或目视检查。