CN102052247B - 减少叶片污结的操作风力涡轮机的方法 - Google Patents

减少叶片污结的操作风力涡轮机的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102052247B
CN102052247B CN201010543355.7A CN201010543355A CN102052247B CN 102052247 B CN102052247 B CN 102052247B CN 201010543355 A CN201010543355 A CN 201010543355A CN 102052247 B CN102052247 B CN 102052247B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind turbine
rotor blade
aperture
flow control
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201010543355.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102052247A (zh
Inventor
W·哈安斯
J·J·尼伊斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN102052247A publication Critical patent/CN102052247A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102052247B publication Critical patent/CN102052247B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/50—Maintenance or repair
    • F03D80/55—Cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/60—Fluid transfer
    • F05B2260/63—Preventing clogging or obstruction of flow paths by dirt, dust, or foreign particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/80—Diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/80—Devices generating input signals, e.g. transducers, sensors, cameras or strain gauges
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本申请涉及一种减少叶片污结的操作风力涡轮机的方法。其中，一种风力涡轮机(10)包括：至少一个转子叶片(16)；主动流动控制(AFC)***(100)，其至少部分地限定在该至少一个转子叶片内，该AFC***被构造成更改该至少一个转子叶片的空气动力特性；传感器(12)，其被构造成测量该风力涡轮机周围的环境条件。风力涡轮机控制器(110)被构造成以第一模式操作该风力涡轮机，且取决于该环境条件，以不同于该第一模式的第二模式操作该风力涡轮机，该第二模式包括调整该风力涡轮机的至少一个操作参数使得减轻AFC***的污结。

Description

减少叶片污结的操作风力涡轮机的方法
相关申请的交叉引用
本文对下列相关的共同转让的共同待决的申请做出交叉引用：名称为“用于风力涡轮机的主动流动控制***”代理号235623；名称为“用于装配风力涡轮机的转子叶片所用的空气分配***的***和方法”代理号235625；名称为“用于操作具有主动流动控制的风力涡轮机的***和方法”代理号235850；名称为“用于清洁风力涡轮机的主动流动控制***的设备和方法”代理号235851；名称为“用于操作主动流动控制***的***和方法”代理号235852；名称为“用于操作具有主动流动控制的风力涡轮机的***和方法”代理号235854。每个交叉引用的申请由Jacob Johannes Nies和Wouter Haans发明且与本申请在同一天提交。每个交叉引用的申请以其全文引用的方式结合到本文中。
技术领域
本公开内容涉及以减少的污结(fouling)操作风力涡轮机的方法，特别地涉及具有主动流动控制(active flow control，AFC)***的风力涡轮机以及包括这种AFC***的风力涡轮机。
背景技术
尽管水平轴线风力涡轮机目前已良好确立，仍需要进行很多工程设计努力来进一步改进其总效率、坚固性和发电能力。
这种研究已导致旨在改进风力涡轮机效率的最近的AFC技术。AFC技术通过主动地更改转子叶片附近的风流动来试图避免转子叶片上的流动分离。穿过在转子叶片表面中形成的孔口喷射气体来实现这点。
引进这种AFC***带来以下事实：用于吹送气体的孔口最终收集污垢或杂质。这种现象是被称作叶片污结的一个方面。叶片污结可显著地降低性能，特别是风力涡轮机的提取功率。
发明内容
在一方面，提供一种操作风力涡轮机的方法。该风力涡轮机具有至少一个转子叶片和主动流动控制(AFC)***。至少一个转子叶片具有穿过其表面限定的至少一个孔口，且AFC***被构造成通过将气体穿过至少一个孔口喷射来更改至少一个转子叶片的空气动力特性。该方法包括以第一模式操作风力涡轮机，确定指示AFC***污结的风力涡轮机周围的环境条件，且基于该环境条件以不同于第一模式的第二模式操作该风力涡轮机。第二模式便于减轻AFC***的污结。
在另一方面，提供一种操作风力涡轮机的方法。该风力涡轮机具有至少一个转子叶片和主动流动控制(AFC)***。至少一个转子叶片包括穿过至少一个转子叶片表面限定的至少一个孔口，且AFC***构造成更改至少一个转子叶片的空气动力特性。该方法包括确定指示降水(precipitation)的风力涡轮机周围的环境条件，且调整至少一个转子叶片的桨距角(pitch angle)和方位角中的至少一个从而使至少一个孔口湿润。
在又一方面，提供一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括至少一个转子叶片和至少部分地限定在至少一个转子叶片内的主动流动控制(AFC)***。AFC***被构造成更改至少一个转子叶片的空气动力特性。该风力涡轮机还包括传感器和风力涡轮机控制器，传感器被构造成测量风力涡轮机周围的环境条件。风力涡轮机控制器被构造成以第一模式操作风力涡轮机，且基于环境条件以不同于第一模式的第二模式操作该风力涡轮机。第二模式包括调整风力涡轮机的至少一个操作参数使得减轻AFC***的污结。
通过从属权利要求、说明书和附图，本发明的另外的方面、优点和特点将会变得明显。
附图说明
在说明书的其余部分中并参考附图，向本领域技术人员更具体描述了全面并可实施的公开内容。
图1是示范性风力涡轮机的示意侧视图。
图2是可用于图1所示的风力涡轮机的示范性转子叶片的弦向截面图。
图3是用于操作图1所示的风力涡轮机的示范性方法的流程图。
图4是用于操作图1所示的风力涡轮机的第一替代方法的流程图。
图5是用于操作图1所示的风力涡轮机的第二替代方法的流程图。
图6是用于操作图1所示的风力涡轮机的第三替代方法的流程图。
图7是用于操作图1所示的风力涡轮机的第四替代方法的流程图。
图8是在结合旋转的转子执行图7所示方法期间图2所示的转子叶片的示意图。
图9是在结合旋转的转子执行图7所示方法期间图2所示的转子叶片的示意图。
图10是在结合不旋转的转子执行图7所示方法期间图2所示的转子叶片的示意图。
图11是在结合不旋转的转子执行图7所示方法期间图2所示的转子叶片的示意图。
部件列表：
10 风力涡轮机
12 传感器
14 风力涡轮机控制器
16 转子叶片
18 转子轮毂
20 机舱
22 塔架
24 风向
26 弦线
28 前边缘
30 叶片表面
32 螺距控制器
100 AFC***
102 孔口
104 阻挡歧管
106 气体供应
108 阀
110 AFC控制器
200 方法
202 以第一模式操作
204 确定风力涡轮机周围的环境条件
206 确定是否继续以第一模式操作
208 以第二模式操作
300 方法
302 以第一模式操作
304 检测环境条件
306 确定估计的昆虫密度/气溶胶浓度值
308 估计的昆虫密度/气溶胶浓度值是否大于阈值？
310 增加AFC***的气体流率
400 方法
402 以第一模式操作
404 检测环境条件
406 确定估计的昆虫密度/气溶胶浓度值
408 估计的昆虫密度/气溶胶浓度值是否大于阈值？
410 停止风力涡轮机
500 方法
502 以第一模式操作
504 确定环境条件
506 是否下雨？
508 调整转子叶片的桨距角和旋转速度使得孔口湿润
510 通过孔口将水拉入到转子叶片内
512 将水和杂质通过孔口吹出
600 方法
602 以第一模式操作
604 确定环境条件
606 是否下雨？
608 调整转子叶片的桨距角和旋转速度使得孔口湿润
610 以低旋转速度操作风力涡轮机
612 使AFC***气体流动反向
614 调整桨距角使得实际迎角为大约270°
616 通过孔口将水拉入到转子叶片内
618 等待直到阵雨停止
620 增加风力涡轮机的旋转速度
622 使AFC***气体流动正向
624 调整桨距角使得实际迎角小于发生失速的迎角
626 将水和杂质通过孔口吹出
具体实施方式
现将详细地参考各个实施例，其一个或多个实例在每个图中示出。每个实例以解释说明的方式给出且并不意味着限制。举例而言，作为一个实施例的部分的说明或描述的特征可用于其它实施例或者结合其它实施例使用以得到又一实施例。预期本公开内容包括这些更改和变化。
现代风力涡轮机被设计成产生最大量能量。但是，如果风速变得太大且因此导致迎角变得高于特定值，那么在风力涡轮机叶片上出现流动分离且导致失速。在这种情形下，减少了涡轮机的能量生产。如果可延迟风力涡轮机叶片上的流动分离，那么风力涡轮机的设计可有益地改变以(例如)增加风速范围的能量生产和/或改变诸如弦的设计参数。这将最终导致风力涡轮机能量生产的显著增加。
风力涡轮机叶片上的流动分离可由于从置于转子叶片表面的小孔口吹出气体而延迟。可由气体供应通过转子叶片内的歧管向孔口馈送气体。可使用各种气体，诸如，但不限于空气，氮气或二氧化碳。在下文中，将示范性地使用用语“空气”，但预期并不限制所附权利要求的范围。通过歧管且从孔口出来的气体流率受到气体供应的控制。控制气体流率导致延迟的流动分离，这改变转子叶片的空气动力特性。包括气体供应、歧管和孔口的***主动地控制从转子叶片的孔口出来的气体流动。这种***被称作主动流动控制(AFC)***。
尽管本文所述的实施例关于非零净质量流量控制***(nonzero-net-mass flow control system)进行说明，但应了解本文所述的***和方法也可用于零净质量流量控制***。
图1示出示范性风力涡轮机10，其具有AFC***100、传感器12和风力涡轮机控制器14。图2示出配备了AFC***100的转子叶片16的弦向截面图。如图1所示，风力涡轮机10包括三个转子叶片16，但风力涡轮机10可包括多于三个或少于三个转子叶片16。转子叶片16安装于转子轮毂18上，转子轮毂18连接到机舱20，机舱20固定于塔架22顶部。图2示出转子叶片16的AFC孔口102的位置。在图2中，沿着转子叶片16的展向轴线(span-wise axis)观察转子叶片16。在典型情况下，风向24在转子叶片16前边缘28处略高于弦线26与转子叶片16相交处的区域中冲击转子叶片16。
穿过孔口102喷射气体改变转子叶片16的空气动力特性，孔口102在转子叶片16的吸力侧上穿过转子叶片16的表面30限定。孔口102通常位于转子叶片16的吸力侧上翼面最大厚度的下风。在图2中，吸力侧是转子叶片16的上侧。根据另外的实施例，孔口102位于主要发生流动分离的转子叶片部段上。
根据本文所公开的实施例，通过以预防方式操作风力涡轮机使得AFC***100和特别是AFC***100的歧管104和孔口102收集更少污染或者起初不受污染，避免了或至少减轻了风力涡轮机10的叶片污结，特别是包括于转子叶片16内的孔口102和歧管104的污结。
在图1所示的实施例中，每个转子叶片10包括至少一个歧管104。在下游端，歧管104连接到转子叶片16表面30的至少一个孔口102。为了简便起见，仅描绘了带有一个歧管104和一个孔口102的仅一个转子叶片16。但是，通常多个具有不同长度的歧管104可设于转子叶片16内。而且，每个歧管104连接到多个孔口102。尽管仅描绘了一个转子叶片16，但其它转子叶片16包括歧管104和孔口102。在上游端，歧管104连通到气体供应106，气体从气体供应106供应到歧管104。在本文中，用语“上游”和“下游”参考AFC***100内的气体流动方向。特别地，下游方向被定义为从气体供应106到孔口102。下游方向是在AFC模式期间气体流动方向，其中，通过转子叶片16的孔口102喷射气体以便改进转子叶片16的空气动力特性。另一方面，上游方向被定义为从孔口102朝向气体供应106的方向。在图1所示的实施例中，气体供给106位于机舱20内。根据其它实施例，气体供应106也可位于塔架22内，位于转子轮毂18内和/或位于转子叶片16内。根据替代实施例，提供用于每个转子叶片16的一个气体供应106。根据这些实施例中的某些实施例，在每个转子叶片16中设有一个气体供应106。
根据图1的实施例，每个歧管104被构造成导送气体且连接到阀108。每个阀108被构造成阻挡到相应歧管104的流体流动且位于风力涡轮机10的机舱20内。每个阀108可从完全打开到完全关闭连续地调整。应了解用语“阻挡”未必表示完全阻挡，而是也可暗示歧管104的部分阻挡。阀108因此可具有流量控制功能。如果阀108未完全关闭，通过其余阀108的气体流动不会增加到与阀108完全关闭时相同的程度。根据某些实施例，阀108可由被构造成控制歧管104的气体流动的其它流量控制装置替换。根据其它实施例，阀108也可位于转子轮毂18内，位于转子叶片16内或位于塔架22内。当气体供应106位于塔架22内时使用后一种布置。转子叶片16的歧管104通常并联地连接到气体供应106且可由其相应阀108阻挡。AFC控制器110可包括于风力涡轮机控制器14中或者独立于风力涡轮机控制器14，AFC控制器110控制阀108和气体供应106。这种控制由图1中的箭头表示。前文的描述只是示范性的且不应认为具有限制意义，因为本申请还涵盖不带阀108的实施例。
通过歧管104的气体流率受到AFC控制器110控制。根据一实施例，AFC控制器110通过改变气体供应106的气体流率而控制通过歧管104的气体流率。根据另一实施例，AFC控制器110通过阻挡(例如)歧管104从而增加通过未阻挡的歧管104的气体流率而控制通过歧管104的气体流率。因此，更改了喷射空气的喷射型式且改变了转子叶片16的空气动力特性。为了阻挡歧管104，AFC控制器110可使用阀108。每个阀108可从完全打开连续地调整到完全关闭，在完全关闭的情况下阻挡气体流动。AFC控制器110是AFC***100的部分，AFC***100包括歧管104、孔口102、空气供应106和阀108。根据上文所述的实施例，AFC***100，特别是AFC控制器110，被构造成更改转子叶片16的空气动力特性，这通常会导致延迟转子叶片16上的流动分离。
在图1所示的实施例中，风力涡轮机控制器14控制AFC控制器110、气体供给106和螺距控制器32。根据另外的实施例，风力涡轮机控制器14还控制偏转角和/或发电机速度。一般而言，风力涡轮机控制器14被构造成基于传感器12所测量的环境条件来调整风力涡轮机10的至少一个操作参数从而减轻AFC***100的污结。根据图1所示的实施例，AFC控制器110控制气体供给106，而风力涡轮机控制器14控制AFC控制器110。根据其它实施例，风力涡轮机控制器14控制气体供应106。通常，风力涡轮机控制器14可控制风力涡轮机10的任何操作参数。操作参数包括(但不限于)旋转速度、转子叶片16的桨距角、偏转角和/或通过AFC***100(特别是通过气体供应106)的气体流率。
传感器12被构造成测量传感器风力涡轮机10周围的环境条件。环境条件指示AFC***100的污结。环境条件由风力涡轮机控制器处理以确定如何操作风力涡轮机10。尽管描绘为在机舱20处，但传感器12还可位于塔架22中或处于塔架22处，位于转子轮毂18内，位于转子叶片16内和/或远离风力涡轮机10。举例而言，传感器12可为靠近风力涡轮机10安装或者至少靠近风力涡轮机10所在的风电场的气象站。
环境条件包括(但不限于)空气湿度，风速，空气温度，气溶胶浓度，空气传播的粒子浓度，空气传播的污染物浓度，任何种类的植物群、动物群和/或其任何副产物(例如绒毛)的浓度，风向，雨方向、阵风频率，大气压力，风冷因素，云高，云量，能见度，露点，鸟类和/或其它动物的迁徙，和/或动物排便(特别是鸟粪)的频率和/或量。而且，前述环境条件中两个或两个以上的任何组合可用于确定是否存在AFC污结的增加的风险。
图3说明操作(在图1中所示)风力涡轮机10的示范性方法200。通过执行方法200，便于校正和/或防止转子叶片16(在图1和图2中示出)和/或AFC***100(在图1中示出)的污结。方法200由风力涡轮机控制器14(在图1中示出)和/或AFC控制器110(在图1中示出)执行，风力涡轮机控制器14和/或AFC控制器110向风力涡轮机10的构件(诸如AFC***100和/或任何合适构件)发送命令和/或指令。风力涡轮机控制器14和/或AFC控制器110由用于执行方法200的代码段编程。或者，方法200编码于计算机可读介质上，计算机可读介质可由风力涡轮机控制器14和/或AFC控制器110读取。在此实施例中，风力涡轮机控制器14和/或AFC控制器110被构造成读取用于执行方法200的计算机可读介质。
参看图1至图3，方法200包括以第一模式(诸如正常模式)操作202风力涡轮机10。用语“正常模式”是指操作风力涡轮机10和/或AFC***100使得AFC***100驱动流体流动以增加在至少一个转子叶片16上的升力的模式。正常模式包括在基本上整个功率曲线上的正常操作；当风速过低不能发电但风力涡轮机10准备发电时的操作；使用恒定且可变的速度范围；在调峰范围(peak shaver)内的操作；在超过额定条件(above rated condition)下的操作；和/或执行风暴停机(storm cut out)。在正常模式期间流体流动的流动特征凭经验确定和/或是预定的，以取决于周围条件实现转子叶片16上的最佳升力，周围条件为诸如风速和/或风向，降水，和/或其它大气和/或环境条件。可在正常模式期间，基于变化的周围条件和/或风力涡轮机10的操作特征，调整和/或改变流体流动的至少一个流动特征，以便于实现最佳叶片升力。
风力涡轮机10和/或AFC***100根据预定排程和/或基于风况以正常模式操作202。举例而言，当风速高时，基本上终止AFC***100的操作202，这是因为在转子叶片16上增加的升力在这种风况下是不合需要的。但即使是在终止了主动流动控制时，足够流体从孔口102排放以便于防止昆虫和/或其它碎屑飞入到歧管104内。这种主动流动控制的终止被认为是正常操作模式的部分。
由于风力涡轮机10以正常模式操作202，风力涡轮机10确定204风力涡轮机10周围的至少一个环境条件。更具体而言，风力涡轮机10使用传感器12收集数据且处理数据以确定204环境条件。基于环境条件，确定206以正常模式还是以第二模式(诸如清洁模式)操作风力涡轮机10。如本文所用的用语“第二模式”是指操作风力涡轮机10和/或AFC***100以实现除转子叶片16上最佳升力之外的或不同的结果的模式。如本文所用的用语“最佳升力”是指使发电最多且发电成本降低的升力，诸如被优化以符合(account for)风力涡轮机10的最初成本的升力和/或产生最大年能量俘获与最初成本的比例的升力；但可使用任何合适的优化机制来实现最佳升力。应了解风力涡轮机10可以多于两种模式操作。在示范性实施例中，第二模式是故意有益于执行清洁操作而非执行诸如俘获能量这样的操作目标的模式。在第二模式期间，AFC***100受到控制以便于从AFC***100移除碎屑。第二模式包括至少一个清洁模式以便于从AFC***100移除碎屑。
通过比较环境条件与特定标准，确定206以正常模式还是以第二模式操作风力涡轮机10。如果确定206以第一模式操作，那么风力涡轮机10继续执行步骤202和204。如果确定206以第二模式操作，那么风力涡轮机10从第一模式切换到以第二模式操作208。基于时间段、操作者的命令，所传感的环境条件和/或任何其它合适标准，风力涡轮机10以第二模式操作208，然后返回以第一模式的操作202。
图4是用于操作(图1所示)风力涡轮机10的第一实例方法300的流程图。方法300包括方法200(在图3中示出)的步骤中的至少某些，且因此相似步骤用相似附图标记来标注。参看图1、图2和图4，在风力涡轮机10以第一模式操作302时，方法300开始使用传感器12来传感304环境条件来确定204指示AFC***100污结的风力涡轮机10的环境条件。至少一个传感的环境条件用于确定306指示风力涡轮机10的AFC***100的高污结风险的具体值。更具体而言，从所传感的环境条件来确定306估计的昆虫密度和/或气溶胶浓度。
举例而言，昆虫密度，灰尘、杂质或气溶胶或类似物的浓度是存在高AFC污结风险的典型指示。举例而言，在特定天气状况时期，飞行的昆虫可能会飞入到风力涡轮机10附近的空气中。这些飞行的昆虫可能会经由孔口102进入到AFC***100的歧管104，从而堵塞歧管104和孔口102。同样，当周围空气中存在高浓度的灰尘粒子或气溶胶时更可能会出现AFC***100的污结。由传感器12直接地或间接地检测304这种条件。举例而言，经验知识或理论考虑可能使某些天气状况与高昆虫活动或高气溶胶浓度联系起来。因此，可从实际天气状况间接地确定306更高的气溶胶浓度。
根据另一实例，所传感的环境条件可用于确定306昆虫密度。某些昆虫种类更可能更倾向于在高空气湿度、低风和高于10℃温度条件下飞行。如果满足这些条件，孔口102被这些昆虫堵塞的可能性就更高。
基于在步骤304中所传感的环境条件状态来确定306估计的昆虫密度值和/或估计的气溶胶浓度值。根据另外的实施例，作为估计的昆虫密度值和/或估计的气溶胶浓度值的补充或替代，在方法300中使用上述环境条件中的至少一个条件。
判定308估计的昆虫密度值和/或估计的气溶胶浓度值是否大于相应阈值。对于不同的环境条件，阈值无需恒定。阈值更可为各种参数(例如，空气湿度、空气温度和/或其它变量)的复合函数。在特定实施例中，昆虫密度阈值的典型值在大约0.003m-3至大约0.01m-3之间的范围，且气溶胶浓度阈值约等于10μg·m-3。根据某些实施例，阈值函数受到风力涡轮机10运行的功率曲线的哪部分、污结减轻行为历史和/或环境条件历史(例如最近数星期或数年)的影响。根据另外的实施例，作为上述步骤308的替代，实施决策过程。在此决策过程中，判定所检测的环境条件(特别是所测量的昆虫密度或气溶胶密度)是否需要切换到第二模式，诸如污结减轻模式。
在示范性实施例中，如果估计的昆虫密度值或估计的气溶胶浓度值都不大于其相应阈值，那么风力涡轮机10的操作并不从第一模式变成第二模式。更具体而言，在示范性实施例中，风力涡轮机10的操作参数并不基于环境条件而改变，且方法300返回到步骤302以继续监视风力涡轮机10周围的环境条件。本领域技术人员应了解任何操作参数可基于除AFC污结之外的考虑进行调整。在此情形下，能量产率和/或涡轮机负荷是最重要的考虑，使得操作参数(例如，桨距角)可经过调整以增加涡轮机的能量产率。另一方面，必须注意到安全考虑使得很高风速或电气子***中的故障可造成涡轮停止，而不是昆虫繁盛或空气中灰尘。能量产率、安全性要求、污结防止或任何其它考虑在特定情况下是否占主导将基于这种情况的确切环境来确定。
在步骤308中，在估计的昆虫密度值和/或估计的气溶胶浓度值大于其相应阈值的情况下，风力涡轮机10的操作从第一模式变成第二模式。更具体而言，在示范性实施例中，第二模式包括增加310AFC***100的气体流量以通过孔口102从转子叶片16吹出昆虫或杂质和/或防止昆虫或杂质通过孔口102进入转子叶片16。通过孔口102从转子叶片16吹出昆虫或杂质，清洁AFC***100，而通过防止昆虫或杂质通过孔口102进入转子叶片16，防止AFC***100污结。增加310通过AFC***100的气体流量，防止或至少减轻昆虫、气溶胶、杂质、灰尘粒子、污垢和/或类似物堵塞AFC***100的孔口102。而且，增加310通过AFC***100的气体流动不仅可清洁孔口102，而且也可清洁歧管104。在此情形下，应当指出的是通常在风力涡轮机10不发电时应用清洁，而污结防止可一直和/或根据环境条件的需要应用。
在步骤310之后，AFC***100的清洁结束且风力涡轮机10的操作返回302到第一模式。通常，风力涡轮机10将通过返回到步骤302而继续监视204环境条件。根据另一实施例，操作者可选择继续步骤302，终止方法300和/或继续不同方法。
图5是用于操作(图1所示)风力涡轮机10的第二实例方法400的流程图。方法400包括方法200(在图3中示出)的步骤中的至少某些，且因此相似步骤用相似附图标记来标注。参看图1、图2和图5，在风力涡轮机10以第一模式操作402时，方法400包括确定204指示AFC***100的污结的风力涡轮机10周围的环境条件。一般而言，操作风力涡轮机10使得基于所检测的环境条件，减轻AFC***100的污结。
为了确定204环境条件，由传感器12测量和/或检测404至少一个环境条件。然后处理所测量或检测的值以确定406估计的昆虫密度值和/或估计的气溶胶浓度值。
在步骤408中，然后判定估计的昆虫密度值和/或估计的气溶胶浓度值是否大于相应阈值。对于不同环境条件，阈值无需恒定。阈值更可为各种参数(例如，空气湿度、空气温度和/或其它变量)的复合函数。根据某些实施例，阈值函数受到风力涡轮机10运行的功率曲线的哪部分、污结减轻行为的历史和/或环境条件的历史(例如，最近数星期或数年)的影响。根据另外的实施例，作为步骤408的替代，实施决策过程。在此决策过程中，判定所检测的环境条件(特别是所测量的昆虫密度或气溶胶密度)是否需要切换到第二模式，诸如污结减轻模式。
在示范性实施例中，如果估计的昆虫密度值和估计的气溶胶浓度值都不大于其相应阈值，那么风力涡轮机10继续以第一模式操作402。更具体而言，风力涡轮机10的操作参数并不改变，且方法400返回到步骤402以继续监视风力涡轮机10周围的环境条件。如上文所解释，AFC污结之外的考虑可导致调整操作参数。
在估计的昆虫密度值或估计的气溶胶浓度值大于其相应阈值的情况下，风力涡轮机10的操作从第一模式变成第二模式，且风力涡轮机410以第二模式操作某些时间。更具体而言，在示范性实施例中，第二模式包括停止410风力涡轮机10。根据某些实施例，当停止410风力涡轮机10时，转子叶片10可变桨到顺桨叶位置(feathered position)以避免昆虫撞击歧管104和/或孔口102所在的叶片表面30的区域。
在步骤410之后，操作者或风力涡轮机控制器14可在昆虫浓度与气溶胶浓度降低到低于其相应阈值的某点重启风力涡轮机10以第一模式操作402。为此，在风力涡轮机10停止410时可进一步监视环境条件。操作者也可具有继续操作风力涡轮机10的另一方法的选择。
图6是用于操作(图1所示)风力涡轮机10的第二实例方法500的流程图。方法500包括方法200(在图3中示出)的步骤中的至少某些，且因此相似步骤用相似附图标记来标注。参看图1、图2和图6，在风力涡轮机10以第一模式操作502时，方法500包括使用传感器12确定504环境条件，诸如降水的存在。基于传感器12所收集的数据，风力涡轮机10确定506在相应时刻是否降水。在无降水的情况下，步骤502和504重复直到降水。因此，方法500仅在检测到降水的情况下继续执行操作。虽然关于检测雨水描述了方法500，但是应了解可对于任何合适降水来执行方法500。
在步骤506检测到雨水的情况下，方法500包括以第二模式而非第一模式操作208风力涡轮机10。更具体而言，当确定506下雨时，方法500继续到步骤508，在此步骤中调整转子叶片16的桨距角、转子叶片16的方位角和/或转子叶片旋转速度使得AFC***100的孔口102被雨水湿润。为此，转子叶片16旋转使得孔口102相对于转子叶片16朝向雨方向。就此而言，“朝向”表示在孔口102的表面法线与雨方向之间的“角度”小于大约90°。换言之，转子叶片16被定位成使得雨水冲击到转子叶片表面30上孔口102所在的区域。通常，孔口102朝向类似方向使得上述技术意义由本领域技术人员更易于理解。
在示范性实施例中，在孔口102湿润之后，通过孔口102将雨水拉入510到转子叶片16内，更特别地到形成于转子叶片16内的歧管104内。这通常通过使AFC***100的气体流动方向反向到上游方向而达成。换言之，气体流动到孔口102内且朝向气体供应106。如上文所述，这可(例如)通过使抽吸方向和/或风扇或类似装置的旋转方向反向而实现。为了进一步增加反向气体流动，在某些实施例中，调整每个转子叶片16的桨距角使得在孔口102的静态压力增加以迫使空气流入到孔口102内。一般而言，在此进行之前，AFC模式停止或甚至更佳地，开始到孔口102内的向内气体流动。因此，AFC气体供应106的反向操作和静态压力合作以增加到孔口102内的气体流动。根据其它实施例，作为通过孔口102将水主动地拉入510到转子叶片16内的替代，水由于重力、气穴作用和/或毛细力而进入到孔口102和歧管104。
在步骤512，歧管104和孔口102内的雨水和杂质从转子叶片16吹出。为此，AFC***100的气体流动方向再次反向至下游流动，其中气体从气体供应106朝向孔口102流动。在某些实施例中，通过调整每个转子叶片16的桨距角和/或转子叶片16的方位角来辅助这种下游气体流动，使得的在孔口102的动态压力增加以将气体从孔口102拉出。通过从转子叶片16吹出雨水和杂质，歧管104和孔口102被清洁且因此减轻了AFC***100的污结。在清洁转子叶片16之后，方法500可在步骤208继续或者可返回到步骤502。
图7是用于操作(图1所示)风力涡轮机10的第二实例方法600的流程图。方法600包括方法200(在图3中示出)的步骤中的至少某些，且因此相似步骤用相似附图标记来标注。参看图1、图2和图7，在风力涡轮机10以第一模式操作602时，方法600包括使用传感器12确定604环境条件，诸如降水的存在。基于传感器12所收集的数据，风力涡轮机10确定606在相应时刻是否降水，诸如下雨。循环这些检测步骤604和606直到检测到降水。因此方法600仅在检测到降水的情况下执行操作。虽然关于检测雨水描述了方法600，但是应了解可对于任何合适降水来执行方法600。
在阵雨情况下，方法600包括以第二模式而非第一模式操作208风力涡轮机10。更具体而言，在示范性实施例中，方法600继续到步骤608，在此步骤中调整转子叶片16的桨距角、转子叶片16的方位角和/或转子叶片旋转速度，使得的孔口102被湿润。为此，转子叶片16旋转使得孔口102朝向雨方向。根据其它实施例，转子叶片16旋转使得孔口102朝向风向。
在示范性实施例中，在步骤608之后，风力涡轮机10在低旋转速度操作610使得水从转子叶片16的旋出减少。通常，对于叶片长度大约50米和塔架高度大约16米的风力涡轮机10，这发生在旋转速度在大约5转每分钟(rpm)和大约15rpm之间的时候。因此，更多的雨水留在转子叶片6上且用于溶解和/或悬浮污染物和/或冲洗AFC***100的孔口102和歧管104。
该方法的下一步可为步骤612或步骤614或者两个步骤的组合同时或循序实施。在步骤612，气体供应106的气体流动方向关于AFC模式期间的气体流动方向反向。换言之，气体流动方向现在为上游，使得在孔口102处或附近的空气和水从叶片表面30拉入616到转子叶片16内。因此，AFC***100的孔口102和/或歧管104被雨水冲洗。
在示范性实施例中，特别地，AFC控制器110和气体供应106被构造成使气体流动方向反向612。换言之，AFC***100被构造成切换到上游气体流动，与在AFC模式期间下游气体流动相反。举例而言，这可通过使抽吸方向(如果气体供应106包括泵)反向612或者使旋转方向(如果气体供应106包括风扇或类似装置)反向而实现。本领域技术人员应了解前文的描述只是非限制性实例。
为了辅助这种反向的气体流动，可调整614转子叶片16的桨距角使得实际迎角α为大约270°。在某些实施例中，特别是在气体供应106的气体流动方向不能反向的情况下，作为步骤375的替代，施加步骤614。在图8和图9中更详细地示出旋转的转子叶片在步骤614中的情况，且在图10至图11中更详细地示出非旋转的转子叶片在步骤614中的情况。其中，迎角α被定义为弦线26与速度向量vrel之间的角度，速度向量vrel表示在转子叶片16与向内流动之间的相对运动。对于图10和图11中示出的非旋转的转子叶片，向量vrel在方向和量值方面等于周围风向量。对于图8和图9中所描绘的旋转的转子叶片的情况，相对风向量vrel被确定为周围风速向量v∞与转子叶片16的旋转速度向量vx的向量总和。在此情形下，观察到转子叶片16的旋转速度可大于典型风速。这个向量求和在图8和图9内图解进行。根据其它实施例，在步骤614中，选择实际迎角α在大约18°与大约330°之间的范围内。在这个范围，空气被迫流入或拉入616到孔口102内。
图9和图11示出实际迎角α为大约270°的情况。在这些情况下，空气被迫流入或拉入616到孔口102内。这在非旋转转子叶片16的情况下可很容易地看出，这是因为在此情况下，风直接吹到转子叶片16的吸力侧上的孔口102内，如图11所描绘。图9示出旋转的转子叶片的情况。根据其它实施例，实际迎角α在大约18°与大约330°之间的范围内。在这个范围，空气被迫流入或拉入616到孔口102内。
在另一方面，图8和图10分别示出当促进向外(即，下游)气体流动时旋转的转子叶片和非旋转的转子叶片的情况。在此情况下，迎角α被设置为小于失速角的值。失速角被定义为发生转子叶片16部段失速(即，完全流动分离)的角度。
再次参看图7，在步骤612和步骤614中使气体流动方向反向之后，雨水通过孔口102拉入616到歧管104内。接下来，AFC***100的孔口102和/或歧管104被雨水冲洗。在孔口102和歧管104内的雨水溶解并松动杂质之后，将杂质从转子叶片16冲出或吹出。
为此，可在步骤618中等待阵雨结束。随后，在步骤620中增加风力涡轮机10的旋转速度。通过增加620风力涡轮机10的旋转速度，在转子叶片16上或内部的水和杂质从转子叶片16甩出或旋出，从而清洁转子叶片16，且特别是AFC***100。本领域技术人员应了解步骤618和/或620是可选的且可省略任一步骤或两个步骤。
在可选的步骤618和620之后，方法600继续组合的或替代的步骤622和624。这表示方法600的下一步可为步骤622或步骤624或者两个步骤的组合同时或循序实施。通常同时或连续执行步骤622与624以扩大其效果。
在步骤622中，AFC***100的气体流动方向再次反向且设置到下游方向。在该情况下，气体从气体供应106流动到孔口102。这促进气体从孔口102流出。为了辅助这种向外气体流动，可调整转子叶片16的桨距角使得实际迎角α小于失速角，即，发生失速的迎角。
图8和图10分别示出对于旋转转子叶片与非旋转转子叶片的情况实际迎角α小于失速角的情形。在失速角，转子叶片16具有最大升力。如果实际迎角α变得大于失速角，那么涡轮机10发电较少且增加给定翼面的空气动力响应的不稳定性。两种效果都是不合需要的。在迎角α小于失速角的情况下，在给定叶片部段的流动显著地附着。由于孔口102的位置在吸力侧上在转子叶片16最大翼面厚度的弦向位置后方，因此将促进从孔口102出来的气体流动。
根据方法600，在下一步骤626，雨水与包含于歧管104和孔口102内的污染物(例如，昆虫或污垢)由于气体流动一起吹出。通过吹出626雨水和杂质，AFC***100的歧管104和/或孔口102被清洁，从而减轻了AFC***100的污结。在雨水从转子叶片16吹出626之后，风力涡轮机10的操作继续进行步骤208或返回到步骤602。
本文描述的***和方法的技术效果包括下列中的至少一个：(a)以第一模式操作风力涡轮机；(b)确定指示AFC***的污结的风力涡轮机周围的环境条件；(c)基于环境条件，以不同于第一模式的第二模式来操作风力涡轮机，其中第二模式便于减轻AFC***的污结；(d)确定指示降水的风力涡轮机周围的环境条件；以及，(e)调整至少一个转子叶片的桨距角和方位角中的至少一个从而使至少一个孔口湿润。
本书面描述使用实例(包括最佳实施方式)使得本领域技术人员能做出和使用所描述的主题。虽然在前文中公开了各种具体实施例，但本领域技术人员应认识到权利要求的精神和范围允许同样有效的更改。特别地，上文所述实施例的相互不排斥的特点可彼此组合。专利保护范围由权利要求限定，且可包括本领域技术人员想到的这些更改和其它实例。如果其它实例具有与权利要求的字面语言并无不同的结构元件或者如果其它实例包括与权利要求的字面语言并无实质不同的等效结构元件，那么其它实例预期在权利要求的保护范围内。

Claims (36)

1.一种操作风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机具有至少一个转子叶片和主动流动控制***，所述至少一个转子叶片具有穿过其表面限定的至少一个孔口，且所述主动流动控制***被构造成通过所述至少一个孔口喷射气体来更改所述至少一个转子叶片的空气动力特性，所述方法包括：
以正常模式操作所述风力涡轮机；
确定所述风力涡轮机周围是否降水；以及
基于对降水的确定，将所述风力涡轮机的模式从所述正常模式改变成不同于所述正常模式的清洁模式，所述清洁模式包括定位所述至少一个转子叶片使得所述至少一个孔口被所述降水湿润。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括确定空气湿度、风速、空气温度、气溶胶浓度、风向、雨方向、阵风频率、大气压力、风冷因素、云高、云量、能见度和露点中的至少一种。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位包括：
调整所述至少一个转子叶片的桨距角；和
调整所述至少一个转子叶片的方位角。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位包括相对于雨方向定位所述至少一个转子叶片使得所述至少一个孔口朝向所述雨方向。
5.一种操作风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机具有至少一个转子叶片和主动流动控制***，所述至少一个转子叶片具有穿过其表面限定的至少一个孔口，且所述主动流动控制***被构造成通过所述至少一个孔口喷射气体来更改所述至少一个转子叶片的空气动力特性，所述方法包括：
以正常模式操作所述风力涡轮机；
确定所述风力涡轮机周围的气溶胶浓度值是否高于气溶胶浓度阈值；以及
当所述气溶胶浓度值大于气溶胶浓度阈值时通过增加所述主动流动控制***的气体流率而以清洁模式操作所述风力涡轮机。
6.一种操作风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机具有至少一个转子叶片和主动流动控制***，所述至少一个转子叶片包括穿过所述至少一个转子叶片的表面限定的至少一个孔口，且所述主动流动控制***被构造成更改所述至少一个转子叶片的空气动力特性，所述方法包括：
确定指示降水的所述风力涡轮机周围的环境条件；以及
调整所述至少一个转子叶片的桨距角和方位角中的至少一个使得所述至少一个孔口被湿润。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包括以防止所述降水从所述至少一个转子叶片旋出的旋转速度操作所述风力涡轮机。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述至少一个转子叶片内限定至少一个歧管，所述方法还包括：
通过所述至少一个孔口开始到所述至少一个歧管内的向内气体流动；和
调整所述至少一个转子叶片的桨距角以便增加在所述至少一个孔口处的静态压力，从而促进空气流入到所述至少一个孔口内。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包括调整所述至少一个转子叶片的桨距角以便降低在所述至少一个孔口处的静态压力，从而促进气体流出所述至少一个孔口。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包括调整所述至少一个转子叶片的桨距角使得所述至少一个转子叶片的实际迎角小于失速角。
11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述至少一个转子叶片内限定至少一个歧管，所述方法还包括：
开始到所述至少一个歧管内的向内气体流动；和
调整所述至少一个转子叶片的桨距角使得所述至少一个转子叶片的实际迎角为大约270度。
12.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包括：
将所述主动流动控制***的气体流动方向设置为上游气体流动方向；和
将雨水拉入到所述至少一个孔口内。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于还包括：
在将雨水拉入到所述至少一个孔口内之后，将所述主动流动控制***的气体流动方向设置为下游气体流动方向；和
使气体吹过所述至少一个孔口，以便将所述雨水和所述雨水中高的杂质从所述主动流动控制***的内部移除。
14.一种风力涡轮机，包括：
至少一个转子叶片，包括穿过其表面限定的至少一个孔口；
主动流动控制***，其至少部分地限定在所述至少一个转子叶片内并且与所述至少一个孔口流动连通，所述主动流动控制***被构造成更改所述至少一个转子叶片的空气动力特性；
传感器，其被构造成确定所述风力涡轮机周围的降水；以及
风力涡轮机控制器，其被构造成：
以正常模式操作所述风力涡轮机；以及
基于对降水的确定将所述风力涡轮机的模式从所述正常模式改变成不同于所述正常模式的清洁模式，所述清洁模式包括定位所述至少一个转子叶片使得所述至少一个孔口被所述降水湿润。
15.如权利要求14所述的风力涡轮机，其特征在于，所述传感器是雨传感器。
16.如权利要求14所述的风力涡轮机，其特征在于，所述主动流动控制***被构造成使通过所述主动流动控制***的气体流动方向反向。
17.一种操作风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机具有至少一个转子叶片和主动流动控制***，所述至少一个转子叶片具有穿过其表面限定的至少一个孔口，且所述主动流动控制***被构造成通过所述至少一个孔口喷射气体来更改所述至少一个转子叶片的空气动力特性，所述方法包括：
以正常模式操作所述风力涡轮机；
基于所测量的环境条件来确定所述风力涡轮机周围的估计的昆虫密度值是否高于昆虫密度阈值；以及
基于所估计的昆虫密度将所述风力涡轮机的模式从所述正常模式改变成不同于所述正常模式的清洁模式，所述清洁模式包括基于所估计的昆虫密度调整所述风力涡轮机的至少一个操作参数使得减轻所述至少一个孔口的污结。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括确定空气湿度、风速、空气温度、气溶胶浓度、风向、雨方向、阵风频率、大气压力、风冷因素、云高、云量、能见度和露点中的至少一种，以便作为所测量的环境条件。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，确定所述风力涡轮机周围的估计的昆虫密度值是否高于昆虫密度阈值还包括从由传感器获得的所测量的环境条件间接地确定所估计的昆虫密度值。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述至少一个操作参数是所述主动流动控制***的气体流率，所述方法还包括当所估计的昆虫密度值大于昆虫密度阈值时增加所述主动流动控制***的气体流率。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，以清洁模式操作所述风力涡轮机包括当所估计的昆虫密度值大于昆虫密度阈值时停止所述风力涡轮机。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于还包括将所述至少一个转子叶片变桨到一定位置，以便避免昆虫接触其中所述至少一个孔口所在的所述至少一个转子叶片的表面。
23.如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括根据多个参数确定所述昆虫密度阈值。
24.如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括基于所述风力涡轮机运行所处的功率曲线部分确定所述昆虫密度阈值。
25.如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括在已经完成了所述清洁模式之后将所述风力涡轮机的模式从所述清洁模式变成所述正常模式。
26.一种操作风力涡轮机的方法，所述风力涡轮机具有至少一个转子叶片和主动流动控制***，所述至少一个转子叶片包括穿过所述至少一个转子叶片的表面限定的至少一个孔口，且所述主动流动控制***被构造成更改所述至少一个转子叶片的空气动力特性，所述方法包括：
确定指示估计的昆虫密度值的所述风力涡轮机周围的至少一个环境条件；以及
基于所估计的昆虫密度值来调整所述风力涡轮机的至少一个操作参数使得减轻所述至少一个孔口的污结。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，确定至少一个环境条件包括至少测量湿度、风速和温度之一。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于还包括至少使用所测量的湿度、风速和温度确定所估计的昆虫密度值。
29.如权利要求26所述的方法，其特征在于还包括将所估计的昆虫密度值与阈值相比较。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于将所估计的昆虫密度值与阈值相比较还包括将所估计的昆虫密度值与根据多个参数的阈值相比较。
31.如权利要求29所述的方法，其特征在于将所估计的昆虫密度值与阈值相比较还包括将所估计的昆虫密度值与基于所述风力涡轮机运行所处的功率曲线部分的阈值相比较。
32.如权利要求26所述的方法，其特征在于，调整所述风力涡轮机的至少一个操作参数还包括：
停止所述风力涡轮机；和
将所述至少一个转子叶片变桨到一定位置，以便避免昆虫接触其中所述主动流动控制***的至少一个孔口所在的所述至少一个转子叶片的表面。
33.如权利要求26所述的方法，其特征在于，调整所述风力涡轮机的至少一个操作参数还包括增加通过所述主动流动控制***的气流。
34.一种风力涡轮机，包括：
至少一个转子叶片；
主动流动控制***，其至少部分地限定在所述至少一个转子叶片内，所述主动流动控制***被构造成更改所述至少一个转子叶片的空气动力特性；
传感器，其被构造成测量所述风力涡轮机周围的环境条件；以及
风力涡轮机控制器，其被构造成：
以正常模式操作所述风力涡轮机；
基于所测量的环境条件确定估计的昆虫密度值；以及
基于所估计的昆虫密度值以不同于所述正常模式的清洁模式操作所述风力涡轮机，所述清洁模式包括基于所估计的昆虫密度调整所述风力涡轮机的至少一个操作参数使得减轻所述转子叶片上的至少一个孔口的污结。
35.如权利要求34所述的风力涡轮机，其特征在于，所述传感器被构造成至少测量湿度、风速和温度。
36.如权利要求34所述的风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机控制器被构造成将所估计的昆虫密度值与阈值相比较。
CN201010543355.7A 2009-11-05 2010-11-03 减少叶片污结的操作风力涡轮机的方法 Expired - Fee Related CN102052247B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/613079 2009-11-05
US12/613,079 US8092172B2 (en) 2009-11-05 2009-11-05 Method for operating a wind turbine with reduced blade fouling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102052247A CN102052247A (zh) 2011-05-11
CN102052247B true CN102052247B (zh) 2015-07-29

Family

ID=42231273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010543355.7A Expired - Fee Related CN102052247B (zh) 2009-11-05 2010-11-03 减少叶片污结的操作风力涡轮机的方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US8092172B2 (zh)
EP (1) EP2320078B1 (zh)
CN (1) CN102052247B (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2564494A1 (fr) * 2006-10-18 2008-04-18 Boralex Inc. Systeme pour controler une eolienne
DE102007021632A1 (de) * 2007-05-09 2008-11-20 Ssb-Antriebstechnik Gmbh & Co. Kg Elektrischer Antrieb
US8096761B2 (en) * 2008-10-16 2012-01-17 General Electric Company Blade pitch management method and system
EP2336557B1 (de) * 2009-12-17 2015-03-25 Nordex Energy GmbH Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage mit einem leistungsreduzierten Betriebsmodus
DE102011101897A1 (de) * 2011-05-18 2012-11-22 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage
EP2541258B1 (en) * 2011-06-30 2013-08-28 Siemens Aktiengesellschaft Method of and device for capturing 3D data of one or more airborne particles
US9115699B2 (en) 2012-02-28 2015-08-25 General Electric Company Ultrasonic sound emitting devices for wind turbines
US9404478B2 (en) * 2012-04-24 2016-08-02 General Electric Company Methods and systems for operating a wind turbine in noise reduced operation modes
US9125394B2 (en) 2013-01-30 2015-09-08 General Electric Company Ultrasonic sound emitting devices for wind turbines
US9706766B2 (en) 2013-06-25 2017-07-18 General Electric Company Active systems and methods for producing ultrasonic sound emissions from wind turbines
EP2818698B1 (en) 2013-06-28 2017-08-09 Alstom Renovables España, S.L. Methods of operating a wind turbine
CN104454387A (zh) * 2014-12-03 2015-03-25 常州麟喃热处理厂 除污型风力机
DE102014226979A1 (de) * 2014-12-23 2016-06-23 Ee-Techservice Ug (Haftungsbeschränkt) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von Windenergieanlagen
DE102016110190A1 (de) * 2016-06-02 2017-12-07 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage und Windenergieanlage
US11028827B2 (en) * 2016-11-18 2021-06-08 Mhi Vestas Offshore Wind A/S Operating wind turbine above rating during low erosion conditions
US11028829B2 (en) * 2016-11-18 2021-06-08 Mhi Vestas Offshore Wind A/S Controlling wind turbine based on rain drop size
WO2018095496A1 (en) 2016-11-24 2018-05-31 Vestas Wind Systems A/S Improvements relating to wind turbines having blades equipped with boundary layer control system
US10683076B2 (en) 2017-10-31 2020-06-16 Coflow Jet, LLC Fluid systems that include a co-flow jet
CN108087216B (zh) * 2017-12-19 2019-12-13 北京金风科创风电设备有限公司 清理装置、叶片、风力发电机组以及叶片的清理方法
US11635062B2 (en) 2018-11-07 2023-04-25 General Electric Renovables Espana, S.L. Wind turbine and method to determine modal characteristics of the wind turbine in a continuous manner
WO2021016321A1 (en) 2019-07-23 2021-01-28 Gecheng Zha Fluid systems and methods that address flow separation
EP3835372A1 (en) 2019-12-11 2021-06-16 Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology, S.L. Protective coating suitable for a wind turbine blade, method for producing the same and wind turbine blade
CN112031991B (zh) * 2020-09-21 2021-05-25 合肥凌山新能源科技有限公司 一种用于风力发电机的扇叶清理装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2863320A1 (fr) * 2003-12-09 2005-06-10 Ocea Sa Pale d'aerogenerateur equipee de moyens deflecteurs, et aerogenerateur correspondant
CN101446261A (zh) * 2007-11-30 2009-06-03 通用电气公司 带有昆虫传感器的风能***

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3685292A (en) 1971-03-19 1972-08-22 Westinghouse Electric Corp System and method for determining whether drain conduits for draining condensate from the turbine casing are clogged and clearing the conduits if they are
GB2157774A (en) * 1984-04-26 1985-10-30 Lawson Tancred Sons & Company Wind turbine blades
GB8602008D0 (en) 1986-02-28 1986-03-05 Int Research & Dev Co Ltd Wind turbine
JPH05202537A (ja) 1992-01-28 1993-08-10 Yoshio Usui 霧水捕集装置
US20010038798A1 (en) * 1996-11-14 2001-11-08 Francis X. Foster Portable hand operated fluid pump
US5938404A (en) * 1997-06-05 1999-08-17 Mcdonnell Douglas Helicopter Company Oscillating air jets on aerodynamic surfaces
WO2000075508A1 (en) * 1999-06-07 2000-12-14 Bonus Energy A/S Method on regulating the air flow around the windmill wing and device for use in such method
DE10022129C2 (de) * 2000-05-06 2002-04-18 Aloys Wobben Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage sowie Windenergieanlage zur Durchführung des Verfahrens
PT1583905E (pt) * 2001-12-06 2010-07-15 Pp Energy Aps MéTODO E APARELHO PARA O TRATAMENTO DE UMA Pá DE ROTOR NUMA TURBINA EËLICA
US6941483B2 (en) * 2001-12-31 2005-09-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Bus capability voting mechanism
US6972498B2 (en) * 2002-05-28 2005-12-06 General Electric Company Variable diameter wind turbine rotor blades
US6629674B1 (en) * 2002-07-24 2003-10-07 General Electric Company Method and apparatus for modulating airfoil lift
ITTO20020908A1 (it) * 2002-10-17 2004-04-18 Lorenzo Battisti Sistema antighiaccio per impianti eolici.
US6940185B2 (en) * 2003-04-10 2005-09-06 Advantek Llc Advanced aerodynamic control system for a high output wind turbine
US7934585B2 (en) 2003-04-15 2011-05-03 Vestas Wind Systems A/S Method of servicing the outer components of a wind turbine such as the wind turbine blades and the tower with a work platform and work platform
EP1517033B1 (en) 2003-09-16 2013-05-01 AH Industries A/S Apparatus for cleaning oblong objects
AU2005315674B2 (en) * 2004-12-14 2009-05-21 Aloys Wobben Rotor blade for a wind power station
DK176133B1 (da) 2004-12-21 2006-09-18 Lm Glasfiber As Offshore-vindmölle med isbekæmpelsesindretning
US7387491B2 (en) * 2004-12-23 2008-06-17 General Electric Company Active flow modifications on wind turbine blades
US7582977B1 (en) * 2005-02-25 2009-09-01 Clipper Windpower Technology, Inc. Extendable rotor blades for power generating wind and ocean current turbines within a module mounted atop a main blade
US7435057B2 (en) 2005-07-13 2008-10-14 Jorge Parera Blade for wind turbine
DE102005046860A1 (de) * 2005-09-29 2007-04-05 Daubner & Stommel GbR Bau-Werk-Planung (vertretungsberechtigter Gesellschafter: Matthias Stommel, 27777 Ganderkesee) Verfahren zur Regelung einer Windenergieanlage
US20070231151A1 (en) * 2005-10-10 2007-10-04 General Electric Company Active flow control for wind turbine blades
US7354247B2 (en) * 2005-10-27 2008-04-08 General Electric Company Blade for a rotor of a wind energy turbine
US7363808B2 (en) * 2005-12-05 2008-04-29 General Electric Company Method, system and computer program product for nacelle wind speed correction
DE102006032387A1 (de) 2006-07-13 2008-01-24 Repower Systems Ag Windenergieanlage mit Eisdetektionseinrichtung
US7420289B2 (en) * 2006-12-06 2008-09-02 General Electric Company Method for predicting a power curve for a wind turbine
CA2674306C (en) 2007-01-05 2014-05-13 Stefano Bove Wind turbine blade with lift-regulating means in form of slots or holes
US7896616B2 (en) 2007-01-29 2011-03-01 General Electric Company Integrated leading edge for wind turbine blade
US8230689B2 (en) * 2007-06-26 2012-07-31 Continental Automotive Systems Us, Inc. Preliminary vehicle heating and cooling by peltier effect
US7882696B2 (en) * 2007-06-28 2011-02-08 Honeywell International Inc. Integrated support and mixer for turbo machinery
US20090311097A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 General Electric Company Wind turbine inflow angle monitoring and control system
GB2466433B (en) 2008-12-16 2011-05-25 Vestas Wind Sys As Turbulence sensor and blade condition sensor system
US20100135790A1 (en) * 2009-10-14 2010-06-03 Sujan Kumar Pal Wind turbine blade with foreign matter detection devices
US8221075B2 (en) * 2009-11-05 2012-07-17 General Electric Company Systems and method for operating a wind turbine having active flow control
US8321062B2 (en) * 2009-11-05 2012-11-27 General Electric Company Systems and method for operating a wind turbine having active flow control
US8047783B2 (en) * 2009-11-05 2011-11-01 General Electric Company Systems and method for operating an active flow control system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2863320A1 (fr) * 2003-12-09 2005-06-10 Ocea Sa Pale d'aerogenerateur equipee de moyens deflecteurs, et aerogenerateur correspondant
CN101446261A (zh) * 2007-11-30 2009-06-03 通用电气公司 带有昆虫传感器的风能***

Also Published As

Publication number Publication date
US20100143121A1 (en) 2010-06-10
EP2320078A3 (en) 2014-02-19
CN102052247A (zh) 2011-05-11
US20120114482A1 (en) 2012-05-10
US8092172B2 (en) 2012-01-10
EP2320078B1 (en) 2016-08-10
US8388315B2 (en) 2013-03-05
EP2320078A2 (en) 2011-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102052247B (zh) 减少叶片污结的操作风力涡轮机的方法
US8047783B2 (en) Systems and method for operating an active flow control system
EP1836393B1 (en) Offshore wind turbine with device for ice prevention
CN103080540B (zh) 风电场中风力涡轮机的控制
US7811048B2 (en) Turbine-intake tower for wind energy conversion systems
US7931445B2 (en) Apparatus and method for cleaning an active flow control (AFC) system of a wind turbine
EP2443340B1 (en) A pressure controlled wind turbine enhancement system
GB2452488A (en) Controlling an aerodynamic structure by dispensing a fluid
EP3037656A1 (en) Rotor blade with vortex generators
CN102758725A (zh) 风力涡轮机和相关的控制方法
US20150322916A1 (en) Soiling shield for wind turbine blade
US20140112780A1 (en) Wind turbine and method of operating the same
EP2715122A2 (en) A method of controlling a wind turbine
EP2818698B1 (en) Methods of operating a wind turbine
JP6854348B2 (ja) 風力タービンの運転方法
KR20190085080A (ko) 빗방울 크기에 기초한 풍력 터빈 제어
CN202326036U (zh) 一种叶片除冰装置及风力发电机
US20240035436A1 (en) Open and closed cycle lift force turbines
US20230035429A1 (en) A method for stabilising a wind turbine blade
CN114738206A (zh) 风力发电机叶片的覆冰运行控制方法、装置及风力发电机
CN115398097A (zh) 环形升力发动机
CN112628065A (zh) 风能设备
RO126053B1 (ro) Metodă şi pală pentru creşterea performanţelor elicelor eoliene
Soltani et al. Surface pressure variation on an airfoil in plunging and pitching motions
IES85691Y1 (en) A pressure controlled wind turbine enhancement system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150729

Termination date: 20161103

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee