Ветроэнергетическая установка и способ эксплуатации ветроэнергетической установки

Авторы патента:


Ветроэнергетическая установка и способ эксплуатации ветроэнергетической установки
Ветроэнергетическая установка и способ эксплуатации ветроэнергетической установки
Ветроэнергетическая установка и способ эксплуатации ветроэнергетической установки

 


Владельцы патента RU 2633295:

ВОББЕН ПРОПЕРТИЗ ГМБХ (DE)

Изобретение относится к ветроэнергетической установке и способу ее эксплуатации. Ветроэнергетическая установка имеет по меньшей мере одну лопасть (108) ротора, систему (400) обогрева по меньшей мере одного участка по меньшей мере одной лопасти (108) ротора, по меньшей мере один температурный датчик (510) для регистрации наружной температуры в зоне или в окружающей среде ветроэнергетической установки (100), по меньшей мере один датчик (520) влажности воздуха для регистрации влажности воздуха в зоне или в окружающей среде ветроэнергетической установки (100) и блок управления (300) для активирования системы (400) обогрева лопастей, если температура падает ниже предельной величины и если превышена предельная величина влажности воздуха, причем предельная величина температуры составляет +5°C и предельная величина влажности воздуха составляет 70%, предельная величина температуры составляет +2°С или предельная величина влажности воздуха составляет 95%. Изобретение направлено на превентивное активирование системы обогрева лопастей. 4 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к ветроэнергетической установке и способу эксплуатации ветроэнергетической установки.

Ниже определенных температур на лопастях ротора ветроэнергетической установки может образовываться лед. Такое образование льда, или соответственно намораживание льда, является весьма нежелательным, поскольку это может подвергать опасности людей или сооружения вокруг ветроэнергетической установки, когда лед отпадает от лопастей ротора и разлетается по окрестностям. Кроме того, результатом образования или соответственно намораживания льда на лопасти ротора ветроэнергетической установки является изменение динамических характеристик, при этом ветроэнергетические установки не могут работать в оптимальном режиме.

В публикации WO 2004/104412 A1 описан способ эксплуатации ветроэнергетической установки, в котором регистрируется температура в окружающей среде ветроэнергетической установки. В дополнение, регистрируются рабочие параметры ветроэнергетической установки. Если зарегистрированные рабочие параметры отличаются от сохраненных рабочих параметров, проверяется наружная температура. Если наружная температура ниже предельной величины, это может влиять на работу ветроэнергетической установки. Если температура выше предельной величины, то сохраняемые величины параметров согласуются с зарегистрированными параметрами.

В публикации WO 2010/131522 A1 описан способ эксплуатации ветроэнергетической установки, в котором рабочие параметры ветроэнергетической установки регистрируют и сравнивают с заданными контрольными величинами. Если разница между зарегистрированными рабочими параметрами и контрольными рабочими параметрами превышает предельную величину, лопасть ротора нагревается для удаления образовавшейся наледи.

По приоритетной германской заявке, германским ведомством по патентам и торговым маркам проведено исследование следующих документов: DE 196 21 485 A1, US 2010/0034652 A1, US 2010/0119370 и материала Cattin, R. et al. "Four years of monitoring a wind turbine under icing conditions", 13th International Workshop on Atmospheric Icing of Structures, 11th September 2009, 1-5.

Поэтому задачей настоящего изобретения является создание ветроэнергетической установки и способа эксплуатации ветроэнергетической установки, которые обеспечивают повышенную эффективность работы ветроэнергетической установки даже при низких температурах.

Данную задачу решают ветроэнергетическая установка по пунктам 1 и 5 формулы изобретения и способ эксплуатации ветроэнергетической установки по пункту 4 формулы изобретения.

Таким образом, предложена ветроэнергетическая установка, имеющая по меньшей мере одну лопасть ротора, систему обогрева лопастей для обогрева по меньшей мере одного участка по меньшей мере одной лопасти ротора, по меньшей мере один температурный датчик для регистрации наружной температуры в зоне или соответственно в окружающей среде ветроэнергетической установки, по меньшей мере один датчик влажности воздуха для регистрации влажности воздуха в зоне или соответственно в окружающей среде ветроэнергетической установки и блок управления для активирования системы обогрева лопастей, если температура падает ниже предельной величины и если превышена предельная величина влажности воздуха, причем предельная величина температуры составляет +5°C и предельная величина влажности воздуха составляет 70%.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предельная величина температуры составляет +2°C и предельная величина влажности воздуха составляет приблизительно 95%.

Изобретение аналогично относится к способу эксплуатации ветроэнергетической установки, которая имеет по меньшей мере одну лопасть ротора, систему обогрева лопастей для обогрева по меньшей мере одного участка лопастей ротора, температурный датчик для регистрации наружной температуры в зоне ветроэнергетической установки и по меньшей мере один датчик влажности воздуха для регистрации влажности воздуха в зоне ветроэнергетической установки. Система обогрева лопастей активируется, если температура падает ниже предельной величины и если превышена предельная величина влажности воздуха. Предельная величина температуры составляет +5°C и предельная величина влажности воздуха составляет 70%.

Изобретение также относится к ветроэнергетической установке, имеющей лопасть ротора, систему обогрева лопастей ротора для обогрева лопасти ротора, температурный датчик для регистрации наружной температуры в зоне ветроэнергетической установки, датчик влажности воздуха для регистрации влажности воздуха в зоне ветроэнергетической установки и блок управления для активирования системы обогрева лопастей, если температура падает ниже 2°C и если превышена предельная величина градиента влажности воздуха.

Изобретение относится к концепции превентивного активирования системы обогрева лопасти ротора, т.e. до нарастания или соответственно образования льда на лопастях ротора ветроэнергетической установки. Система обогрева лопастей ротора активируется в зависимости от наружной температуры и относительной влажности воздуха или соответственно от изменения влажности воздуха.

Дополнительные варианты осуществления изобретения составляют объект зависимых пунктов формулы изобретения.

Преимущества и примеры осуществления изобретения более подробно описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:

фиг.1 - ветроэнергетическая установка согласно изобретению,

фиг.2 - блок-схема ветроэнергетической установки согласно изобретению.

На фиг.1 показана ветроэнергетическая установка согласно изобретению. Ветроэнергетическая установка 100 имеет башню 102 и гондолу 104. На гондоле 104 установлен ротор 106, который имеет три лопасти ротора 108 и обтекатель 110. При эксплуатации ротор 106 приводится во вращение ветром и при этом приводит в действие электрический генератор в гондоле 104. Лопасть ротора имеет переднюю кромку 108a и заднюю кромку 108b.

На фиг.2 показана блок-схема ветроэнергетической установки согласно изобретению. Ветроэнергетическая установка 100 согласно изобретению имеет генератор 200, блок 300 управления, систему 400 обогрева для обогрева по меньшей мере одного участка лопастей ротора 108 и множество датчиков 500. Датчики 500 представляют по меньшей мере один температурный датчик 510 для регистрации температуры вблизи или соответственно в окружающей среде ветроэнергетической установки и датчик 520 влажности, оборудованный для регистрации влажности воздуха вблизи или соответственно в окружающей среде ветроэнергетической установки 100. Результаты измерения датчиков 500 передаются в блок 300 управления, который затем на основе данных результатов измерения активирует систему 400 обогрева для обогрева лопастей ротора 108.

Система 400 обогрева лопастей таким образом управляется или активируется в зависимости от наружной температуры и относительной влажности воздуха. С помощью превентивного активирования системы 400 обогрева лопастей наледи в важных для аэродинамики зонах лопастей ротора можно предотвращать, не дожидаясь их появления. Для данной цели систему 400 обогрева лопастей активируют и лопасти ротора нагревают, по меньшей мере в важных для аэродинамики зонах. Данной важной для аэродинамики зоной является, в частности, зона передней кромки лопасти ротора. Зоны, которые менее важны для аэродинамики, например зона задней кромки лопасти ротора, можно также сохранять свободными от льда посредством системы 400 обогрева лопастей. Это выполняется, однако, только по необходимости.

Согласно изобретению превентивный обогрев лопастей системой 400 обогрева лопастей активируется, когда блок 300 управления работой ветроэнергетической установки находится в автоматическом режиме работы. Например, предельные величины влажности воздуха и наружной температуры можно закладывать или соответственно сохранять в блоке 300 управления. Согласно одному примеру осуществления изобретения система 400 обогрева лопастей активируется в случае влажности воздуха больше 70% и в случае наружной температуры <+5°C; опционально система обогрева лопастей активируется при наружной температуры ≤+2°C и влажности воздуха ≥95%.

Опционально можно предусмотреть датчик 540 давления воздуха, а также датчики 530 мониторинга доступа к ветроэнергетической установке.

Согласно изобретению предельную величину влажности воздуха и наружной температуры можно выбирать в зависимости от площадки установки ветроэнергетической установки.

Чем выше температура (или соответственно предельная величина), тем быстрее активируется система обогрева лопасти ротора. Чем выше влажность воздуха (или соответственно предельная величина), тем позже активируется система обогрева.

Опционально датчик наружной температуры и датчик относительной влажности (датчик влажности) можно предусмотреть смежно и в гондоле. Датчик наружной температуры имеется в существующих ветроэнергетических установках, так что дооснащение требуется только датчиком относительный влажности.

Согласно изобретению система 400 обогрева лопастей активируется блоком 300 управления, если наружная температура, зарегистрированная температурным датчиком 510, составляет ≤+2°C и относительная влажность воздуха составляет ≥70%, т.e. система обогрева лопастей опционально активируется, если температура воздуха падает ниже предельной величины и влажность воздуха превышает предельную величину. Активирование системы 400 обогрева лопастей блоком 300 управления может выполняться независимо от того, работает ветроэнергетическая установка или нет. Предпочтительно, электроэнергия, требуемая для системы 400 обогрева лопастей, отбирается, в первую очередь, из электроэнергии, генерируемой ветроэнергетической установкой.

Систему 400 обогрева лопастей можно сконструировать, в частности, такой, что важные для аэродинамики участки, например передняя кромка 108a, обогреваются для предотвращения обледенения.

Согласно изобретению можно назначать максимальную мощность, потребляемую системой 400 обогрева лопастей. В случае если ветроэнергетическая установка не дает достаточной электрической мощности, например при отсутствии ветра, электропитание, требуемое для системы 400 обогрева лопастей, можно получать из сети. Это, однако, действительно только до определенной выше максимальной допустимой мощности системы 400 обогрева лопастей.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения блок 300 управления можно выполнить с возможностью обнаружения наледи на лопастях ротора 108 ветроэнергетической установки 100 с помощью сравнения текущей кривой мощности с сохраненной кривой мощности. В качестве альтернативы возможны другие известные способы идентификации наледи. Если обнаруживается наледь на лопастях ротора 108, несмотря на активирование превентивной системы 400 обогрева лопастей, ветроэнергетическая установка 100 может останавливаться в случае аварийной ситуации. В данном случае блок 300 управления может переключать превентивный режим обогрева лопастей на автоматическое устранение обледенения с лопастей, так что обледенение устраняется с лопастей ротора 108 системой 400 обогрева лопастей. Когда операция устранения обледенения с лопастей завершается, блок 300 управления может выполнять переключение обратно на автоматический режим работы, и превентивную систему 400 обогрева лопастей можно активировать согласно наружной температуре и влажности воздуха.

Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения блок 300 управления может активировать или деактивировать превентивную систему 400 обогрева лопастей, как только включается ремонтный переключатель, активируется переключатель останова или в ветроэнергетическую установку входит персонал. Для данной цели можно оборудовать соответствующие датчики 530 на ремонтном переключателе ветроэнергетической установки, на переключателе останова или на двери ветроэнергетической установки. Когда обслуживающий персонал покинул ветроэнергетическую установку вновь и снова активирован нормальной режим работы ветроэнергетической установки, блок 300 управления активирует превентивную систему 400 обогрева лопастей, если наружная температура падает ниже предельной величины и относительная влажность воздуха превышает предельную величину.

Согласно изобретению опционально можно предусмотреть датчик 540 для определения давления воздуха вблизи или соответственно в окружающей среде ветроэнергетической установки. Блок 300 управления можно выполнить с возможностью управлять работой системы 400 обогрева лопастей в зависимости от давления воздуха, зарегистрированного датчиком 540 давления воздуха.

Согласно дополнительному примеру осуществления изобретения блок управления активирует систему обогрева лопастей, если температура падает ниже предельной величины, составляющей 2°C, и градиент влажности воздуха превышает предельную величину. Чем больше градиент влажности воздуха, тем быстрее должна активироваться система обогрева лопастей. Таким образом, не только температура, но также градиент влажности воздуха, т.e. скорость изменения влажности воздуха, учитывается при активировании системы обогрева лопастей.

Систему обогрева лопастей согласно изобретению можно выполнять как систему воздушного обогрева, как обогревающие маты и т.д.

1. Ветроэнергетическая установка (100), имеющая

по меньшей мере одну лопасть (108) ротора,

систему (400) обогрева лопастей для обогрева по меньшей мере одного участка по меньшей мере одной лопасти (108) ротора,

по меньшей мере один температурный датчик (510) для регистрации наружной температуры в зоне или в окружающей среде ветроэнергетической установки (100),

по меньшей мере один датчик (520) влажности воздуха для регистрации влажности воздуха в зоне или в окружающей среде ветроэнергетической установки (100), и

блок (300) управления для активирования системы (400) обогрева лопастей, если температура падает ниже предельной величины и если превышена предельная величина влажности воздуха,

причем предельная величина температуры составляет +5°С и предельная величина влажности воздуха составляет 70%.

2. Ветроэнергетическая установка по п. 1,

в которой система (400) обогрева лопастей выполнена с возможностью обогрева передней кромки по меньшей мере одной лопасти (108) ротора.

3. Способ эксплуатации ветроэнергетической установки, имеющей по меньшей мере одну лопасть (108) ротора, систему (400) обогрева лопастей для обогрева по меньшей мере участка по меньшей мере одной лопасти (108) ротора, по меньшей мере один температурный датчик (510) для регистрации наружной температуры в зоне ветроэнергетической установки (100) и по меньшей мере один датчик (520) влажности воздуха для регистрации влажности воздуха в зоне ветроэнергетической установки (100), содержащий следующие этапы:

измерение наружной температуры в зоне ветроэнергетической установки (100) по меньшей мере одним температурным датчиком (510),

измерение влажности воздуха в зоне ветроэнергетической установки (100) по меньшей мере одним датчиком (520) влажности воздуха и

активирование системы (400) обогрева лопастей, если температура падает ниже предельной величины и если превышена предельная величина влажности воздуха,

причем предельная величина температуры составляет 5°С и предельная величина влажности воздуха составляет 70%.

4. Ветроэнергетическая установка (100),

имеющая

по меньшей мере одну лопасть (108) ротора,

систему (400) обогрева лопастей для обогрева по меньшей мере одного участка по меньшей мере одной лопасти (108) ротора,

по меньшей мере один температурный датчик (510) для регистрации наружной температуры в зоне или в окружающей среде ветроэнергетической установки (100),

по меньшей мере один датчик (520) влажности воздуха для регистрации влажности воздуха в зоне или в окружающей среде ветроэнергетической установки (100), и

блок (300) управления для активирования системы (400) обогрева лопастей, если температура падает ниже предельной величины и если превышена предельная величина влажности воздуха,

причем предельная величина температуры составляет +2°С и предельная величина влажности воздуха составляет 95%.

5. Ветроэнергетическая установка по п. 4,

в которой система (400) обогрева лопастей выполнена с возможностью обогрева передней кромки по меньшей мере одной лопасти (108) ротора.

6. Способ эксплуатации ветроэнергетической установки, имеющей по меньшей мере одну лопасть (108) ротора, систему (400) обогрева лопастей для обогрева по меньшей мере участка по меньшей мере одной лопасти (108) ротора, по меньшей мере один температурный датчик (510) для регистрации наружной температуры в зоне ветроэнергетической установки (100) и по меньшей мере один датчик (520) влажности воздуха для регистрации влажности воздуха в зоне ветроэнергетической установки (100), содержащий следующие этапы:

измерение наружной температуры в зоне ветроэнергетической установки (100) по меньшей мере одним температурным датчиком (510),

измерение влажности воздуха в зоне ветроэнергетической установки (100) по меньшей мере одним датчиком (520) влажности воздуха и

активирование системы (400) обогрева лопастей, если температура падает ниже предельной величины и если превышена предельная величина влажности воздуха,

причем предельная величина температуры составляет +2°С и предельная величина влажности воздуха составляет 95%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу расчета подлежащей изготовлению задней кромки для роторной лопасти. Способ расчета подлежащей изготовлению задней кромки для роторной лопасти аэродинамического ротора ветроэнергетической установки, при этом роторная лопасть имеет относительно ротора радиальные положения, роторная лопасть имеет локальный, зависящий от радиальных положений относительно ротора профиль лопасти, и задняя кромка имеет зубчатое прохождение с множеством зубьев, при этом каждый зуб имеет высоту зуба и ширину зуба, и высота зуба и/или ширина зуба вычисляется в зависимости от его радиального положения и/или в зависимости от профиля лопасти его радиального положения.

Изобретение относится к роторной лопасти (2) ветроэнергетической установки (100). Роторная лопасть (2) содержит носовую часть (4) роторной лопасти, заднюю кромку (6) роторной лопасти, зону комлевой части (28) роторной лопасти для крепления роторной лопасти (2) на ступице ветроэнергетической установки (100), вершину (40) роторной лопасти, при этом роторная лопасть (2) проходит от зоны комлевой части (28) роторной лопасти вдоль продольного направления к вершине (40) роторной лопасти, и роторная лопасть (2) содержит внутри по меньшей мере одно первое полое пространство (18), ближнее к носовой части (4) роторной лопасти, и одно второе полое пространство (20), ближнее к задней кромке (6) роторной лопасти, первое полое пространство (18) нагревается с помощью первого, второе полое пространство (20) нагревается с помощью второго нагревательного средства (30), с целью нагревания носовой части (4) роторной лопасти, соответственно, задней кромки (6) роторной лопасти.

Изобретение относится к способу защиты от обледенения с использованием углеродного волокна и противообледенительная система для ветрогенераторов, основанная на использовании данного способа.

Изобретение относится к ветроэнергетической установке и блоку молниезащиты для ветроэнергетической установки. Ветроэнергетическая установка включает гондолу (104) и ротор, который имеет по меньшей мере две лопасти (108) ротора.

Изобретение относится к ветровой установке и направлено на повышение надежности установки. Ветровая установка содержит башню, которая имеет служебную дверь, которая имеет дверной замок и на внешней стороне перегородку, которая проходит по существу по всей поверхности служебной двери и имеет выемку.

Изобретение относится к контролируемому соединению компонентов, ветроэнергетической установке, имеющей такое соединение, и способу мониторинга соединения компонентов.

Изобретение относится к способу фиксации угла (α) установки лопасти для лопасти (16) ротора для ротора (10). Способ фиксации угла (α) установки лопасти для лопасти (16) ротора для ротора (10) ветровой турбины (1), содержит этапы, на которых располагают и выравнивают бесконтактное измерительное устройство (2) напротив ветровой турбины (1), выравнивают азимутальное положение ветровой турбины (1) относительно измерительного устройства (2), выполняют вращение ротора (10) ветровой турбины (1), берут замеры и фиксируют профиль (26) лопасти (16) ротора, или его части, на предварительно определенной высоте посредством бесконтактного измерительного устройства (2) и определяют угол (α) установки лопасти для лопасти (16) ротора из данных, записанных во время взятия замеров (26) профиля.

Изобретение относится к уменьшающему колебания модулю, устройству, конструктивному сегменту для конструктивного блока, ветроэнергетической установке с уменьшающим колебания модулем.

Изобретение относится к лопасти (1) ротора ветроэнергетической установки (100). Лопасть (1) ротора ветроэнергетической установки (100) содержит нагревательное устройство (33) для нагревания лопасти (1) ротора, расположенное в лопасти (1) ротора в зоне поверхности лопасти ротора.

Изобретение относится к ветроэнергетической установке с опорной стойкой, опорной стойке ветроэнергетической установки и способу проверки резьбовых соединений опорной стойки ветроэнергетической установки.

Изобретение относится к ветряной электростанции и способу управления ветряной электростанцией. Ветряная электростанция имеет центральный блок (200) управления ветряной электростанцией, множество ветроэнергетических установок (100) и шину (210, 220) данных для соединения центрального блока (200) управления ветряной электростанцией с множеством ветроэнергетических установок (100).

Изобретение относится к способу эксплуатации по меньшей мере одной ветроэнергетической установки (31). Способ эксплуатации по меньшей мере одной ветроэнергетической установки (31) содержит следующие этапы: регистрация колебания башни, введение меры по уменьшению колебаний, если зарегистрированное колебание башни является продольным колебанием (40) или содержит его, и амплитуда продольного колебания (40) превышает заранее определенную предельную величину.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение стабильной работы при максимально возможно низком отношении короткого замыкания.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления генератором электрической энергии, подключенным в точке сетевого подключения к электрической сети.

Изобретение относится к способу управления ветроэнергетической установкой, включающему в себя этапы, на которых: обнаруживают внутренний, выдаваемый установкой аварийный сигнал, указывающий на ее неполадку, принимают по меньшей мере один внешний, выданный вне установки аварийный сигнал, указывающий на неполадку другой установки, оценивают внутренний аварийный сигнал в зависимости от по меньшей мере одного внешнего аварийного сигнала.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам с волновой передачей. Электрическая машина с мультипликатором содержит корпус 10, статор 3, ротор 4 и волновую передачу в режиме мультипликатора с телами качения 7, причем мультипликатор размещен коаксиально внутри ротора электрической машины.

Изобретение относится к способу работы ветроэнергетической установки или ветрового парка. Предложен способ работы ветроэнергетической установки или ветрового парка и электрически соединенного с ними блока преобразования мощности в газ, при котором ветроэнергетическая установка или ветровой парк генерирует электрическую мощность и подает ее в подключенную к ветроэнергетической установке или к ветровому парку электрическую сеть.

Изобретение относится к возобновляемой энергетике, в частности к ветродвигателям со складными лопастями. Циклоидный ветродвигатель со складными лопастями содержит полый вертикальный вал с установленной внутри центральной заторможенной осью, кинематически связанной с планетарным редуктором, корпус которого посредством размещенных вокруг него горизонтальных кронштейнов и расположенных в них сателлитных валов соединен с осями лопастей, противобуревый флажковый узел и флюгерный узел самоориентации лопастей на ветер с реверсивным приводом.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Регулятор момента и частоты вращения вала ветротурбины с лопастями, установленными с возможностью поворота на осях, размещенных на валу ветротурбины, установленном горизонтально в головке ветроагрегата.

Изобретение относится к способу управления заградительными огнями ветрового парка с помощью акустического контролирования или к ветровому парку, состоящему из одной или нескольких ветроэнергетических установок.

Изобретение относится к способу и устройству регулировки для ветроэнергетической установки, цифровой носитель данных и ветроэнергетической установке. Способ для эксплуатации ветроэнергетической установки (1000), содержащей гондолу, в которой приводимый в движение ветром ротор соединен с передачей движения с генератором при помощи втулки ротора, причем - для случая остановки ветроэнергетической установки, обусловленной эксплуатационными требованиями - ротор (3) останавливают и фиксируют, причем способ включает в себя этапы: торможения ротора (3), позиционирования ротора (3) в положение останова, фиксации ротора (3) в положении (P1, Р2) останова, задают (S2) конечное положение, тормозят (S-I) ротор (3) регулируемым образом по положению останова, согласованному с конечным положением, и для позиционирования (S-II) для заданного конечного положения ротор автоматически тормозят до останова в положении останова, и для фиксации (S-III) в положении останова механическое устройство фиксации блокируют для автоматической фиксации ротора в положении останова, положение останова устанавливают (S6) с использованием момента фиксации генератора в качестве фиксатора для фиксации и стопорения ротора, причем конечное положение ротора задают за счет задания углового положения ротора и согласования углового положения с положением фиксации генератора. Изобретение направлено на надежное позиционирование ротора ветроэнергетической установки в процессе ее останова. 4 н. и 25 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх