用于操作风力涡轮机的方法_3

文档序号:9369948阅读:来源:国知局
9不同的是,外圈10暴露于周围空气。因此,外圈10可以通过周围空气得到冷却。与外圈10相比,内圈9安置在径向内侧位置,这样使得内圈9不可能通过周围空气得到冷却。
[0057]因此,内圈9的温度通常高于外圈10。以此方式,可能相应地在轴承8内(S卩,尤其在内圈9与外圈10之间)发生温差或温度梯度。相应的温差或温度梯度可能进一步相应地受到内圈和/或外圈10的不同质量、导热涂层等等的影响。
[0058]风力涡轮机I还包括控制装置14。控制装置14可以称为是用于控制风力涡轮机I及其功能部件的操作的中央控制单元。控制装置14尤其适配成控制转子7的转速,并且因此控制联接至转子7的相应的被可旋转地支撑的风力涡轮机部件(S卩,尤其是转子轭11和转子轴毂12)的转速,并且控制发电机5的电功率输出。
[0059]控制装置14包括温度确定装置(未示出)或者与温度确定装置(未示出)通信。温度确定装置适配成确定温度信息,该温度信息表示轴承8的至少一个部件(尤其是内圈9和/或外圈10)的温度,和/或轴承的至少两个部件之间(尤其是内圈9与外圈10之间)的温差。温度确定装置因此可以包括温度传感器(未示出)或者可以与温度传感器(未示出)通信,这些温度传感器是随轴承8或轴承8的相应部件(S卩,尤其是内圈9和外圈10)提供的,或者提供在轴承8或轴承8的相应部件(S卩,尤其是内圈9和外圈10)处。
[0060]控制装置14还包括比较装置(未示出)或者与比较装置(未示出)通信。该比较装置适配成将相应温度信息与至少一个上限阈值温度信息(并且,如果需要的话,与最高阈值温度信息)比较。该至少一个上限阈值温度信息表示轴承8的至少两个部件之间的上限阈值温差,该最高阈值温度信息表示轴承8的至少两个部件之间的最高可容许阈值温差。因此,比较装置可以包含适当的比较算法。
[0061]控制装置14进一步与冷却装置(未示出)通信,该冷却装置适配成冷却发电机5的至少一个部件,尤其是定子6的至少一个部件,例如,相应的电绕组。冷却装置可以包括搅动装置(未示出),用于搅动冷却流体(例如,空气或水),使其沿着和/或穿过发电机5的至少一个部件(尤其是定子6的至少一个部件)流动。搅动装置可以构造成风扇、栗等等,或者可以包括风扇、栗等等。
[0062]与内圈9不同的是,外圈10暴露于冷却装置所使用的冷却流体,该冷却装置适配成冷却发电机5的至少一个部件。因此,冷却装置可以从外圈10传热。与外圈10相比,内圈9相对于主轴4的中心轴线安置在径向内侧位置,这样使得冷却装置通常不可能从内圈9传热。
[0063]控制装置14包括一种用于操作风力涡轮机I的具体控制方法。可以通过存储在控制装置14中的适当的控制算法、控制设置等等来实施该控制方法。以此方式,可以实现根据本发明的示例性实施例的用于操作风力涡轮机I的方法(参照图2、图3)。
[0064]图2示出了根据本发明的示例性实施例的用于操作风力涡轮机I的方法的流程图。
[0065]在第一步骤中(参照框15),确定温度信息。相应温度信息尤其表示轴承8的至少两个部件之间的温差,即,尤其是内圈9与外圈10之间的温差。相应温度信息可以另外表示轴承8的至少一个部件(尤其是外圈10)的温度。
[0066]在第二步骤中,将温度信息与上限阈值温度信息比较(参照框16)。相应上限阈值温度信息尤其表示轴承8的相应部件之间的上限阈值温差。
[0067]上限阈值温差表示轴承8特有的温差,超过这个温差,轴承部件和/或特定的轴承8的操作就可能会因为热的影响而受到不利影响。仅举一个例子,上限阈值温差可以是6。。。
[0068]总体上,还可以将温度信息与轴承8的相应部件之间的最高可容许阈值温差比较。仅举一个例子,最高可容许阈值温差可以是8°C。
[0069]同样,确定至少一个操作速度信息。该至少一个操作速度信息表示转子7和/或联接至转子7的至少一个被可旋转地支撑的风力涡轮机部件(例如,转子轭11或转子轴毂12)的转速。在本实施例中,操作速度信息表示转子7的转速。
[0070]将操作速度信息与至少一个最低操作转速信息比较(参照框17)。最低操作转速信息表示转子7和/或联接至转子7的至少一个被可旋转地支撑的风力涡轮机部件的最低操作转速。在本实施例中,最低操作速度信息表示转子7的最低操作转速。转子7的最低操作转速表示转子特有的转速,低于这个转速,风力涡轮机I的操作就相应地被视为不在操作或者在空转。仅举一个例子,转子7的最低操作转速可以是4 RPM (每分钟转数)。
[0071]在第三步骤中,如果轴承8的至少两个部件之间的所确定的温差上升到高于上限阈值温差,并且,如果转子7的转速上升到高于转子7的最低操作转速,则执行将转子7的转速具体限制为一个值,这个值不等于零,而又低于转子7的风力涡轮机特有的额定转速(参照框18)。仅举一个例子,转子7的额定转速可以是约13 RPM。在这个示例性情况下,转子7的转速可以例如限于8 RPM。
[0072]限制转子7的转速,还会引起相应地限制发电机5的电功率输出,因为转子7的转速与发电机5的电功率输出相关。
[0073]然而,在上述情况下,还可以将发电机5的电功率输出直接限制成一个值,这个值不等于零,而又低于发电机5的风力涡轮机特有的额定电功率输出。
[0074]因此,在上述情况下,控制装置14并不中断风力涡轮机I的操作,而是将在转子7的转速受到限制或降低和/或发电机5的电功率输出受到限制或降低的状态下控制风力涡轮机I的操作。风力涡轮机I的这种操作模式可以称为“受到限制或降低的操作模式”。
[0075]在这种情况下,控制装置14还可以调适用于冷却发电机5的至少一个部件(尤其是定子6的至少一个部件)的至少一个冷却装置的操作。因而,用如下方式调适至少一个冷却装置的操作:使对发电机5的至少一个部件启动冷却时的启动温度上升到高于风力涡轮机I正常操作过程中所使用的风力涡轮机特有的额定启动温度。仅举一个例子,启动温度可以从60°C的额定值上升到80°C的值,从而允许发电机5与轴承8 (尤其是外圈10)之间更好地热交换,这样会相应地使得轴承8内的温差或温度梯度减小。
[0076]从相应的受到限制或降低的操作模式开始,如果轴承8的至少两个部件之间的温差降低到低于轴承8的至少两个部件之间的上限阈值温差,或者降低到低于轴承8的至少两个部件之间的另外阈值温差(其低于最高可容许阈值温差)(参照框19),并且如果需要的话,另外如果轴承8的至少一个部件(尤其是外圈10)的温度高于最低可容许阈值温度,则自动取消或清除对转子7的转速所施加的限制。仅举几个例子,这个另外的阈值温差可以是4°C,并且这个最低可容许阈值温度可以是20°C。当然,还可以由使用者手动地取消或清除对转子7的转速所施加的限制。
[0077]相比之下,当从转子7的转速所施加的限制开始时,如果轴承8的至少两个部件之间的温差持续上升到高于上限阈值温差,并且尤其是达到最高可容许阈值温差,则暂时完全中断风力涡轮机I的操作(参照框20)。仅举一个例子,最高可容许阈值温差可以是8°C。
[0078]在这种情况下,控制装置14可以实施图3的流程图中描绘的方法。
[0079]因此,当从相应地中断风力涡轮机I的操作开始时,当满足至少一个恢复标准时,就恢复风力涡轮机I的操作。如果轴承8的至少两个部件之间的温差降低到低于最高可容许阈值温差,则满足这些恢复标准。通过框21表示这种情况。
[0080]然而,在恢复风力涡轮机I的操作之后,至少暂时在如下状态下执行风力涡轮机I的操作:将转子7的转速限制为上述值或者另一个值,这个值不等于零,而又低于转子7的风力涡轮机特有的额定转速;和/或将发电机5的电功率输出限制为所述值或者一个值,这个值不等于零,而又低于发电机5的风力涡轮机特有的额定电功率输出(参照框22)。
[0081]在这种情况下,控制装置14还可以调适用于冷却发电机5的至少一个部件(尤其是定子6的至少一个部件)的至少一个冷却装置的操作。因而,可以用如下方式调适至少一个冷却装置的操作:使对发电机5的至少一个部件启动冷却时的启动温度上升到高于风力涡轮机I正常操作过程中所使用的风力涡轮机特有的额定启动温度。仅举一个例子,启动温度可以从60°C的额定值上升到80°C的值,从而允许发电机5与轴承8 (尤其是外圈10)之间更好地热交换,这样会相应地使得轴承8内的温差或温度梯度减小。
[0082]根据所说明的方法,可以避免不必要地中断风力涡轮机I的操作。而且,减少了恢复发电机5的全电功率输出所需要的时间。此外,通过让风力涡轮机I能够自动降低转子速度和/或电功率输出,并对风力涡轮机I执行手动交互,因此可以减少轴承8的发热。
[0083]虽然已经参照优选实施例详细说明了本发明,但是本发明不受所公开的示例的限制,本领域的技术人员能够从这些公开的示例推导出其他变型,而并不背离本发明的范围。
【主权项】
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