用于操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于操作風(fēng)力渦輪機(jī)尤其是直接驅(qū)動(dòng)型風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括:發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，其中所述轉(zhuǎn)子通過(guò)至少一個(gè)軸承相對(duì)于所述定子被可旋轉(zhuǎn)地支撐；以及控制裝置，所述控制裝置適配成控制轉(zhuǎn)子和/或聯(lián)接至所述轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)被可旋轉(zhuǎn)地支撐的風(fēng)力渦輪機(jī)部件的轉(zhuǎn)速，和/或適配成控制所述發(fā)電機(jī)的電功率輸出。
【背景技術(shù)】
[0002]已知相對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)的定子可旋轉(zhuǎn)地支撐風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的軸承在風(fēng)力渦輪機(jī)操作過(guò)程中會(huì)發(fā)熱。很難在軸承上維持均勻的熱分布，即，尤其是在相應(yīng)的外圈和內(nèi)圈上。尤其是在風(fēng)力渦輪機(jī)的初始操作過(guò)程中(即在所謂的冷啟動(dòng)情形期間)，軸承的外圈和內(nèi)圈可能經(jīng)歷比較大的溫差或溫度梯度，這樣會(huì)在軸承內(nèi)相應(yīng)地產(chǎn)生比較高的機(jī)械負(fù)荷，尤其是機(jī)械應(yīng)力。
[0003]已知的一種操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法涉及到在確定了軸承內(nèi)的某些溫差時(shí)，暫時(shí)乃至完全停止風(fēng)力渦輪機(jī)的操作，即，暫時(shí)乃至完全關(guān)掉風(fēng)力渦輪機(jī)。在這種情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)不產(chǎn)生電力。
[0004]由于軸承內(nèi)會(huì)定期發(fā)生相應(yīng)溫差，所以這種方法通常會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)經(jīng)常關(guān)掉，在持續(xù)地操作風(fēng)力渦輪機(jī)和持續(xù)地產(chǎn)生電力這個(gè)總體目標(biāo)方面，上述情形是需要改善的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用于操作風(fēng)力渦輪機(jī)尤其是直接驅(qū)動(dòng)型風(fēng)力渦輪機(jī)的改進(jìn)的方法。
[0006]如上所述，通過(guò)一種用于操作風(fēng)力渦輪機(jī)尤其是直接驅(qū)動(dòng)型風(fēng)力渦輪機(jī)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。
[0007]該方法的特征在于下列步驟:
-確定至少一個(gè)溫度信息，其至少表示軸承的至少兩個(gè)部件尤其是外圈與內(nèi)圈之間的溫差，
-將所述溫度信息與至少一個(gè)上限閾值溫度信息比較，所述上限閾值溫度信息至少表示所述軸承的所述至少兩個(gè)部件之間的上限閾值溫差，
-如果所述軸承的所述至少兩個(gè)部件之間的溫差上升到高于所述上限閾值溫差，
則將轉(zhuǎn)子和/或聯(lián)接至所述轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)被可旋轉(zhuǎn)地支撐的風(fēng)力渦輪機(jī)部件的轉(zhuǎn)速限制為一個(gè)值，這個(gè)值不等于零，而又低于所述轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪機(jī)特有的額定轉(zhuǎn)速，和/或低于聯(lián)接至所述轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)被可旋轉(zhuǎn)地支撐的風(fēng)力渦輪機(jī)部件的風(fēng)力渦輪機(jī)特有的額定轉(zhuǎn)速，并且/或者將發(fā)電機(jī)的電功率輸出限制為一個(gè)值，這個(gè)值不等于零，而又低于所述發(fā)電機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)特有的額定電功率輸出。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的方法尤其適用于操作直接驅(qū)動(dòng)型風(fēng)力渦輪機(jī)，即設(shè)有被可旋轉(zhuǎn)地支撐的轉(zhuǎn)子軸轂與發(fā)電機(jī)的被可旋轉(zhuǎn)地支撐的轉(zhuǎn)子的直接機(jī)械連接的風(fēng)力渦輪機(jī)，所述轉(zhuǎn)子軸轂設(shè)有至少一個(gè)附接至其的轉(zhuǎn)子葉片。因此，尤其是在轉(zhuǎn)子軸轂與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的機(jī)械連接之間未安置齒輪箱。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的方法包括三個(gè)基本步驟，下文將更具體地予以說(shuō)明。
[0010]在第一步驟中，確定至少一個(gè)溫度信息。所述溫度信息至少表示軸承的至少兩個(gè)部件尤其是外圈與內(nèi)圈之間的溫差。所述溫度信息可以另外表示軸承的至少一個(gè)部件尤其是外圈的溫度，即，關(guān)于表示軸承的至少兩個(gè)部件之間的溫差的溫度信息的所有注解，也適用于另外表示軸承的至少一個(gè)部件尤其是外圈的溫度的溫度信息。
[0011]所述溫度信息通常是基于從溫度傳感器提交的傳感器信號(hào)來(lái)確定的，所述溫度傳感器是隨軸承提供的，或者是提供在軸承處的，即，尤其是隨內(nèi)圈和/或外圈提供的或者提供在內(nèi)圈和/或外圈處的溫度傳感器。術(shù)語(yǔ)“內(nèi)圈”和“外圈”還包含內(nèi)圈和/或外圈的分區(qū)段的或多部分的構(gòu)造。
[0012]可以用持續(xù)的方式或非持續(xù)的方式(S卩，以某些時(shí)間間隔)確定溫度信息。溫度信息可以表示軸承的至少兩個(gè)部件之間的溫差的平均值。平均值是從某一段時(shí)間(例如，10秒、20秒、30秒或60秒)求得的。
[0013]在第二步驟中，將溫度信息與上限閾值溫度信息比較。上限閾值溫度信息至少表示軸承的至少兩個(gè)部件之間的上限閾值溫差。上限閾值溫度信息可以另外表示軸承的至少一個(gè)部件的上限閾值溫度。軸承的至少兩個(gè)部件之間的上限閾值溫差通常表示一個(gè)軸承特有的溫差，高于這個(gè)溫差，特定軸承部件和/或特定軸承的操作可能會(huì)因?yàn)闊嵊绊懚艿讲焕挠绊?。因此，軸承的至少一個(gè)部件(尤其是涉及內(nèi)圈和/或外圈，和/或安置在內(nèi)圈與外圈之間的滾動(dòng)元件)的上限閾值溫度通常表示一個(gè)軸承部件特有的溫度，高于這個(gè)溫度，特定軸承部件和/或特定軸承的操作可能會(huì)因?yàn)闊嵊绊懚艿讲焕挠绊憽?br>[0014]上限閾值溫度信息，尤其包含上限閾值溫差，是風(fēng)力渦輪機(jī)特有的一個(gè)量值，并且因此通常對(duì)于不同規(guī)模和/或類型的風(fēng)力渦輪機(jī)是不同的。
[0015]通常通過(guò)適當(dāng)?shù)谋容^裝置來(lái)執(zhí)行溫度信息與上限溫度閾值信息的比較。所述比較裝置可以包含適當(dāng)?shù)谋容^算法。所述比較裝置可以實(shí)施在風(fēng)力渦輪機(jī)的控制裝置中。
[0016]因此，第二步驟通常包含確定或生成比較信息，所述比較信息表示比較結(jié)果，所述比較結(jié)果至少表示軸承的至少兩個(gè)部件之間的所確定的溫差是否上升到高于上限閾值溫差。
[0017]在第三步驟中，如果軸承的至少兩個(gè)部件之間的確定的溫差上升到高于(即超過(guò))上限閾值溫差，則在此情況下，執(zhí)行如下操作:將轉(zhuǎn)子和/或聯(lián)接至轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)被可旋轉(zhuǎn)地支撐的風(fēng)力渦輪機(jī)部件的轉(zhuǎn)速具體限制為一個(gè)值，這個(gè)值不等于零，而又低于轉(zhuǎn)子和/或至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)部件的風(fēng)力渦輪機(jī)特有的額定轉(zhuǎn)速，和/或?qū)l(fā)電機(jī)的電功率輸出限定地限制為一個(gè)值，這個(gè)值不等于零，而又低于發(fā)電機(jī)的風(fēng)力渦輪機(jī)特有的額定電功率輸出。
[0018]相反，如果軸承的至少兩個(gè)部件之間的所確定的溫差未上升到高于上限閾值溫差，則維持風(fēng)力渦輪機(jī)的正常操作。因此，將轉(zhuǎn)子和/或至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)部件的轉(zhuǎn)速設(shè)置成風(fēng)力渦輪機(jī)特有的額定轉(zhuǎn)速，和/或?qū)l(fā)電機(jī)的電功率輸出設(shè)置成風(fēng)力渦輪機(jī)特有的額定電功率輸出。
[0019]因此，在軸承的至少兩個(gè)部件之間的所確定的溫差上升到高于上限閾值溫差的情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法不是直接讓風(fēng)力渦輪機(jī)完全關(guān)掉，而是使得風(fēng)力渦輪機(jī)在轉(zhuǎn)子和/或至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)部件的轉(zhuǎn)速受到限制或者降低的狀態(tài)下操作，和/或使得風(fēng)力渦輪機(jī)在發(fā)電機(jī)的電功率輸出受到限制或者降低的狀態(tài)下操作。風(fēng)力渦輪機(jī)的這種(這些)操作模式可以稱為“受到限制或降低的操作模式”。在這種受到限制或降低的操作模式下，目標(biāo)是要降低在軸承(即，尤其是內(nèi)圈)內(nèi)部生成的熱量，并且因此降低軸承的至少兩個(gè)部件之間的溫差，同時(shí)使得發(fā)電機(jī)的電功率輸出保持盡可能得高。
[0020]關(guān)于風(fēng)力渦輪機(jī)在上述受到限制或降低的操作模式下的操作，可以在用于冷卻發(fā)電機(jī)的至少一個(gè)部件(尤其是定子的至少一個(gè)部件)的至少一個(gè)冷卻裝置的操作經(jīng)過(guò)調(diào)適的狀態(tài)下執(zhí)行風(fēng)力渦輪機(jī)的操作。下文將更具體地提到至少一個(gè)冷卻裝置的經(jīng)過(guò)調(diào)適的操作。
[0021]因此，本發(fā)明的原理是基于如下觀念:相應(yīng)軸承內(nèi)的發(fā)熱主要與轉(zhuǎn)子和/或相應(yīng)風(fēng)力渦輪機(jī)部件的轉(zhuǎn)速成比例。轉(zhuǎn)子和/或相應(yīng)風(fēng)力渦輪機(jī)部件的轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)的電功率輸出相關(guān)。
[0022]在風(fēng)力渦輪機(jī)正常操作的過(guò)程中，轉(zhuǎn)子和/或至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)部件的轉(zhuǎn)速值被限制為通常在轉(zhuǎn)子和/或至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)部件的風(fēng)力渦輪機(jī)特有的額定轉(zhuǎn)速的10-90%的范圍內(nèi)，尤其是在30 - 70%的范圍內(nèi)。這也適用于發(fā)電機(jī)的電功率輸出被限制成的值。上述值的性質(zhì)只是示例性的。
[0023]因此，即便軸承的至少兩個(gè)部件之間的所確定的溫差上升到高于上限閾值溫差，根據(jù)本發(fā)明的方法總體上也允許維持電力的產(chǎn)生。
[0024]因此，根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)一步允許減少軸承的溫度相對(duì)較低的部件(S卩，尤其是外圈)與發(fā)電機(jī)之間的熱傳遞，這樣可以減少因?yàn)橥馊Ρ容^“涼”而內(nèi)圈比較“燙”而導(dǎo)致在外圈與內(nèi)圈之間給出溫差。這個(gè)溫差是基于如下事實(shí):外圈的溫度通常比內(nèi)圈低很多，因?yàn)橥馊υ诟蟪潭壬媳┞队谥車鷹l件，因此可能受到周圍空氣的冷卻。
[0025]通常通過(guò)控制裝置來(lái)執(zhí)行對(duì)轉(zhuǎn)子和/或至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)部件的轉(zhuǎn)速的限制?？刂蒲b置可以包含適當(dāng)?shù)南拗扑惴?。控制裝置可以是風(fēng)力渦輪機(jī)的中央控制單元，或者可以實(shí)施在風(fēng)力渦輪機(jī)的中央控制單元中。
[0026]風(fēng)力渦輪機(jī)部件通常直接用機(jī)械方式聯(lián)接至轉(zhuǎn)子，從而使得風(fēng)力渦輪機(jī)部件的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)被直接傳遞至轉(zhuǎn)子。因此，例如可以使用設(shè)有至少一個(gè)附接至其的轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子軸轂作為相應(yīng)的風(fēng)力渦輪機(jī)部件。
[0027]根據(jù)所述方法的一個(gè)實(shí)施例，不但在軸承的至少兩個(gè)部件之間的所確定的溫差上升到高于上限閾值溫差的情況下執(zhí)行風(fēng)力渦輪機(jī)的上述受到限制或降低的操作，而且在滿足另一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)也執(zhí)行這種操作。這個(gè)另一標(biāo)準(zhǔn)可能與轉(zhuǎn)子和/或風(fēng)力渦輪機(jī)部件的轉(zhuǎn)速有關(guān)。
[0028]根據(jù)所述方法的優(yōu)選實(shí)施例，執(zhí)行下列步驟:
-另外，確定至少一個(gè)轉(zhuǎn)速信息，其表示轉(zhuǎn)子和/或至少一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)部件的轉(zhuǎn)速，
-將轉(zhuǎn)速信息與至少一個(gè)最低操作速度信息比較，最低操作速度信息表示轉(zhuǎn)子和/或至少風(fēng)力渦輪機(jī)部件的