專利名稱：減少葉片污結(jié)的操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及以減少的污結(jié)(fouling)操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，特別地涉及具 有主動流動控制(active flow control,AFC)系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)以及包括這種AFC系統(tǒng)的 風(fēng)力渦輪機(jī)。
背景技術(shù)：
盡管水平軸線風(fēng)力渦輪機(jī)目前已良好確立，仍需要進(jìn)行很多工程設(shè)計(jì)努力來進(jìn)一 步改進(jìn)其總效率、堅(jiān)固性和發(fā)電能力。這種研究已導(dǎo)致旨在改進(jìn)風(fēng)力渦輪機(jī)效率的最近的AFC技術(shù)。AFC技術(shù)通過主動 地更改轉(zhuǎn)子葉片附近的風(fēng)流動來試圖避免轉(zhuǎn)子葉片上的流動分離。穿過在轉(zhuǎn)子葉片表面中 形成的孔口噴射氣體來實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。引進(jìn)這種AFC系統(tǒng)帶來以下事實(shí)用于吹送氣體的孔口最終收集污垢或雜質(zhì)。這 種現(xiàn)象是被稱作葉片污結(jié)的一個(gè)方面。葉片污結(jié)可顯著地降低性能，特別是風(fēng)力渦輪機(jī)的 提取功率。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，提供一種操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。該風(fēng)力渦輪機(jī)具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉 片和主動流動控制(AFC)系統(tǒng)。至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片具有穿過其表面限定的至少一個(gè)孔口， 且AFC系統(tǒng)被構(gòu)造成通過將氣體穿過至少一個(gè)孔口噴射來更改至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的空氣 動力特性。該方法包括以第一模式操作風(fēng)力渦輪機(jī)，確定指示AFC系統(tǒng)污結(jié)的風(fēng)力渦輪機(jī) 周圍的環(huán)境條件，且基于該環(huán)境條件以不同于第一模式的第二模式操作該風(fēng)力渦輪機(jī)。第 二模式便于減輕AFC系統(tǒng)的污結(jié)。在另一方面，提供一種操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。該風(fēng)力渦輪機(jī)具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子 葉片和主動流動控制(AFC)系統(tǒng)。至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片包括穿過至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片表面限定 的至少一個(gè)孔口，且AFC系統(tǒng)構(gòu)造成更改至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的空氣動力特性。該方法包括 確定指示降水(precipitation)的風(fēng)力渦輪機(jī)周圍的環(huán)境條件，且調(diào)整至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的槳距角(Pitch angle)和方位角中的至少一個(gè)從而使至少一個(gè)孔口濕潤。在又一方面，提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)。該風(fēng)力渦輪機(jī)包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片和至少 部分地限定在至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的主動流動控制(AFC)系統(tǒng)。AFC系統(tǒng)被構(gòu)造成更改至 少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的空氣動力特性。該風(fēng)力渦輪機(jī)還包括傳感器和風(fēng)力渦輪機(jī)控制器，傳感 器被構(gòu)造成測量風(fēng)力渦輪機(jī)周圍的環(huán)境條件。風(fēng)力渦輪機(jī)控制器被構(gòu)造成以第一模式操作 風(fēng)力渦輪機(jī)，且基于環(huán)境條件以不同于第一模式的第二模式操作該風(fēng)力渦輪機(jī)。第二模式 包括調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)操作參數(shù)使得減輕AFC系統(tǒng)的污結(jié)。通過從屬權(quán)利要求、說明書和附圖，本發(fā)明的另外的方面、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會變得明Mo


在說明書的其余部分中并參考附圖，向本領(lǐng)域技術(shù)人員更具體描述了全面并可實(shí) 施的公開內(nèi)容。圖1是示范性風(fēng)力渦輪機(jī)的示意側(cè)視圖。圖2是可用于圖1所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的示范性轉(zhuǎn)子葉片的弦向截面圖。圖3是用于操作圖1所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的示范性方法的流程圖。圖4是用于操作圖1所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的第一替代方法的流程圖。圖5是用于操作圖1所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的第二替代方法的流程圖。圖6是用于操作圖1所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的第三替代方法的流程圖。圖7是用于操作圖1所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的第四替代方法的流程圖。圖8是在結(jié)合旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子執(zhí)行圖7所示方法期間圖2所示的轉(zhuǎn)子葉片的示意圖。圖9是在結(jié)合旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子執(zhí)行圖7所示方法期間圖2所示的轉(zhuǎn)子葉片的示意圖。圖10是在結(jié)合不旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子執(zhí)行圖7所示方法期間圖2所示的轉(zhuǎn)子葉片的示意 圖。圖11是在結(jié)合不旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子執(zhí)行圖7所示方法期間圖2所示的轉(zhuǎn)子葉片的示意 圖。部件列表10風(fēng)力渦輪機(jī)12傳感器14風(fēng)力渦輪機(jī)控制器16轉(zhuǎn)子葉片18轉(zhuǎn)子輪轂20 機(jī)艙22 塔架24 風(fēng)向26 弦線28前邊緣30葉片表面32螺距控制器
100 AFC 系統(tǒng)102 孔口104阻擋歧管106氣體供應(yīng)108 閥110 AFC 控制器200 方法202以第一模式操作204確定風(fēng)力渦輪機(jī)周圍的環(huán)境條件206確定是否繼續(xù)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檢測環(huán)境條件306確定估計(jì)的昆蟲密度/氣溶膠濃度值308估計(jì)的昆蟲密度/氣溶膠濃度值是否大于閾值？310增加AFC系統(tǒng)的氣體流率400 方法402以第一模式操作404檢測環(huán)境條件406確定估計(jì)的昆蟲密度/氣溶膠濃度值408估計(jì)的昆蟲密度/氣溶膠濃度值是否大于閾值？410停止風(fēng)力渦輪機(jī)500 方法502以第一模式操作504確定環(huán)境條件506是否下雨？508調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片的槳距角和旋轉(zhuǎn)速度使得孔口濕潤510通過孔口將水拉入到轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)512將水和雜質(zhì)通過孔口吹出600 方法602以第一模式操作604確定環(huán)境條件606是否下雨？608調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片的槳距角和旋轉(zhuǎn)速度使得孔口濕潤610以低旋轉(zhuǎn)速度操作風(fēng)力渦輪機(jī)612使AFC系統(tǒng)氣體流動反向614調(diào)整槳距角使得實(shí)際迎角為大約270°616通過孔口將水拉入到轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)
618等待直到陣雨停止620增加風(fēng)力渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度622使AFC系統(tǒng)氣體流動正向624調(diào)整槳距角使得實(shí)際迎角小于發(fā)生失速的迎角626將水和雜質(zhì)通過孔口吹出
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將詳細(xì)地參考各個(gè)實(shí)施例，其一個(gè)或多個(gè)實(shí)例在每個(gè)圖中示出。每個(gè)實(shí)例以解 釋說明的方式給出且并不意味著限制。舉例而言，作為一個(gè)實(shí)施例的部分的說明或描述的 特征可用于其它實(shí)施例或者結(jié)合其它實(shí)施例使用以得到又一實(shí)施例。預(yù)期本公開內(nèi)容包括 這些更改和變化?，F(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生最大量能量。但是，如果風(fēng)速變得太大且因此導(dǎo)致 迎角變得高于特定值，那么在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上出現(xiàn)流動分離且導(dǎo)致失速。在這種情形下， 減少了渦輪機(jī)的能量生產(chǎn)。如果可延遲風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的流動分離，那么風(fēng)力渦輪機(jī)的 設(shè)計(jì)可有益地改變以(例如)增加風(fēng)速范圍的能量生產(chǎn)和/或改變諸如弦的設(shè)計(jì)參數(shù)。這 將最終導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)能量生產(chǎn)的顯著增加。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的流動分離可由于從置于轉(zhuǎn)子葉片表面的小孔口吹出氣體而 延遲?？捎蓺怏w供應(yīng)通過轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的歧管向孔口饋送氣體?？墒褂酶鞣N氣體，諸如，但不 限于空氣，氮?dú)饣蚨趸肌Ｔ谙挛闹?，將示范性地使用用語“空氣”，但預(yù)期并不限制所附 權(quán)利要求的范圍。通過歧管且從孔口出來的氣體流率受到氣體供應(yīng)的控制?？刂茪怏w流率 導(dǎo)致延遲的流動分離，這改變轉(zhuǎn)子葉片的空氣動力特性。包括氣體供應(yīng)、歧管和孔口的系統(tǒng) 主動地控制從轉(zhuǎn)子葉片的孔口出來的氣體流動。這種系統(tǒng)被稱作主動流動控制(AFC)系 統(tǒng)。盡管本文所述的實(shí)施例關(guān)于非零凈質(zhì)量流量控制系統(tǒng)(nonzero-net-mass flow control system)進(jìn)行說明，但應(yīng)了解本文所述的系統(tǒng)和方法也可用于零凈質(zhì)量流量控制 系統(tǒng)。圖1示出示范性風(fēng)力渦輪機(jī)10，其具有AFC系統(tǒng)100、傳感器12和風(fēng)力渦輪機(jī)控 制器14。圖2示出配備了 AFC系統(tǒng)100的轉(zhuǎn)子葉片16的弦向截面圖。如圖1所示，風(fēng)力渦 輪機(jī)10包括三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片16，但風(fēng)力渦輪機(jī)10可包括多于三個(gè)或少于三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片16。 轉(zhuǎn)子葉片16安裝于轉(zhuǎn)子輪轂18上，轉(zhuǎn)子輪轂18連接到機(jī)艙20，機(jī)艙20固定于塔架22頂 部。圖2示出轉(zhuǎn)子葉片16的AFC孔口 102的位置。在圖2中，沿著轉(zhuǎn)子葉片16的展向軸 線(span-wise axis)觀察轉(zhuǎn)子葉片16。在典型情況下，風(fēng)向M在轉(zhuǎn)子葉片16前邊緣洲 處略高于弦線26與轉(zhuǎn)子葉片16相交處的區(qū)域中沖擊轉(zhuǎn)子葉片16。穿過孔口 102噴射氣體改變轉(zhuǎn)子葉片16的空氣動力特性，孔口 102在轉(zhuǎn)子葉片16 的吸力側(cè)上穿過轉(zhuǎn)子葉片16的表面30限定。孔口 102通常位于轉(zhuǎn)子葉片16的吸力側(cè)上 翼面最大厚度的下風(fēng)。在圖2中，吸力側(cè)是轉(zhuǎn)子葉片16的上側(cè)。根據(jù)另外的實(shí)施例，孔口 102位于主要發(fā)生流動分離的轉(zhuǎn)子葉片部段上。根據(jù)本文所公開的實(shí)施例，通過以預(yù)防方式操作風(fēng)力渦輪機(jī)使得AFC系統(tǒng)100和 特別是AFC系統(tǒng)100的歧管104和孔口 102收集更少污染或者起初不受污染，避免了或至少減輕了風(fēng)力渦輪機(jī)10的葉片污結(jié)，特別是包括于轉(zhuǎn)子葉片16內(nèi)的孔口 102和歧管104的污結(jié)。在圖1所示的實(shí)施例中，每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片10包括至少一個(gè)歧管104。在下游端，歧管 104連接到轉(zhuǎn)子葉片16表面30的至少一個(gè)孔口 102。為了簡便起見，僅描繪了帶有一個(gè)歧 管104和一個(gè)孔口 102的僅一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片16。但是，通常多個(gè)具有不同長度的歧管104可 設(shè)于轉(zhuǎn)子葉片16內(nèi)。而且，每個(gè)歧管104連接到多個(gè)孔口 102。盡管僅描繪了一個(gè)轉(zhuǎn)子葉 片16，但其它轉(zhuǎn)子葉片16包括歧管104和孔口 102。在上游端，歧管104連通到氣體供應(yīng) 106，氣體從氣體供應(yīng)106供應(yīng)到歧管104。在本文中，用語“上游”和“下游”參考AFC系統(tǒng) 100內(nèi)的氣體流動方向。特別地，下游方向被定義為從氣體供應(yīng)106到孔口 102。下游方向 是在AFC模式期間氣體流動方向，其中，通過轉(zhuǎn)子葉片16的孔口 102噴射氣體以便改進(jìn)轉(zhuǎn) 子葉片16的空氣動力特性。另一方面，上游方向被定義為從孔口 102朝向氣體供應(yīng)106的 方向。在圖1所示的實(shí)施例中，氣體供給106位于機(jī)艙20內(nèi)。根據(jù)其它實(shí)施例，氣體供應(yīng) 106也可位于塔架22內(nèi)，位于轉(zhuǎn)子輪轂18內(nèi)和/或位于轉(zhuǎn)子葉片16內(nèi)。根據(jù)替代實(shí)施例， 提供用于每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片16的一個(gè)氣體供應(yīng)106。根據(jù)這些實(shí)施例中的某些實(shí)施例，在每個(gè) 轉(zhuǎn)子葉片16中設(shè)有一個(gè)氣體供應(yīng)106。根據(jù)圖1的實(shí)施例，每個(gè)歧管104被構(gòu)造成導(dǎo)送氣體且連接到閥108。每個(gè)閥108 被構(gòu)造成阻擋到相應(yīng)歧管104的流體流動且位于風(fēng)力渦輪機(jī)10的機(jī)艙20內(nèi)。每個(gè)閥108 可從完全打開到完全關(guān)閉連續(xù)地調(diào)整。應(yīng)了解用語“阻擋”未必表示完全阻擋，而是也可暗 示歧管104的部分阻擋。閥108因此可具有流量控制功能。如果閥108未完全關(guān)閉，通過 其余閥108的氣體流動不會增加到與閥108完全關(guān)閉時(shí)相同的程度。根據(jù)某些實(shí)施例，閥 108可由被構(gòu)造成控制歧管104的氣體流動的其它流量控制裝置替換。根據(jù)其它實(shí)施例， 閥108也可位于轉(zhuǎn)子輪轂18內(nèi)，位于轉(zhuǎn)子葉片16內(nèi)或位于塔架22內(nèi)。當(dāng)氣體供應(yīng)106位 于塔架22內(nèi)時(shí)使用后一種布置。轉(zhuǎn)子葉片16的歧管104通常并聯(lián)地連接到氣體供應(yīng)106 且可由其相應(yīng)閥108阻擋。AFC控制器110可包括于風(fēng)力渦輪機(jī)控制器14中或者獨(dú)立于 風(fēng)力渦輪機(jī)控制器14，AFC控制器110控制閥108和氣體供應(yīng)106。這種控制由圖1中的 箭頭表示。前文的描述只是示范性的且不應(yīng)認(rèn)為具有限制意義，因?yàn)楸旧暾堖€涵蓋不帶閥 108的實(shí)施例。通過歧管104的氣體流率受到AFC控制器110控制。根據(jù)一實(shí)施例，AFC控制器 110通過改變氣體供應(yīng)106的氣體流率而控制通過歧管104的氣體流率。根據(jù)另一實(shí)施例， AFC控制器110通過阻擋(例如)歧管104從而增加通過未阻擋的歧管104的氣體流率而 控制通過歧管104的氣體流率。因此，更改了噴射空氣的噴射型式且改變了轉(zhuǎn)子葉片16的 空氣動力特性。為了阻擋歧管104，AFC控制器110可使用閥108。每個(gè)閥108可從完全打 開連續(xù)地調(diào)整到完全關(guān)閉，在完全關(guān)閉的情況下阻擋氣體流動。AFC控制器110是AFC系 統(tǒng)100的部分，AFC系統(tǒng)100包括歧管104、孔口 102、空氣供應(yīng)106和閥108。根據(jù)上文所 述的實(shí)施例，AFC系統(tǒng)100，特別是AFC控制器110，被構(gòu)造成更改轉(zhuǎn)子葉片16的空氣動力 特性，這通常會導(dǎo)致延遲轉(zhuǎn)子葉片16上的流動分離。在圖1所示的實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)控制器14控制AFC控制器110、氣體供給106 和螺距控制器32。根據(jù)另外的實(shí)施例，風(fēng)力渦輪機(jī)控制器14還控制偏轉(zhuǎn)角和/或發(fā)電機(jī) 速度。一般而言，風(fēng)力渦輪機(jī)控制器14被構(gòu)造成基于傳感器12所測量的環(huán)境條件來調(diào)整風(fēng)力渦輪機(jī)10的至少一個(gè)操作參數(shù)從而減輕AFC系統(tǒng)100的污結(jié)。根據(jù)圖1所示的實(shí)施 例，AFC控制器110控制氣體供給106，而風(fēng)力渦輪機(jī)控制器14控制AFC控制器110。根據(jù) 其它實(shí)施例，風(fēng)力渦輪機(jī)控制器14控制氣體供應(yīng)106。通常，風(fēng)力渦輪機(jī)控制器14可控制 風(fēng)力渦輪機(jī)10的任何操作參數(shù)。操作參數(shù)包括(但不限于)旋轉(zhuǎn)速度、轉(zhuǎn)子葉片16的槳 距角、偏轉(zhuǎn)角和/或通過AFC系統(tǒng)100 (特別是通過氣體供應(yīng)106)的氣體流率。傳感器12被構(gòu)造成測量傳感器風(fēng)力渦輪機(jī)10周圍的環(huán)境條件。環(huán)境條件指示 AFC系統(tǒng)100的污結(jié)。環(huán)境條件由風(fēng)力渦輪機(jī)控制器處理以確定如何操作風(fēng)力渦輪機(jī)10。 盡管描繪為在機(jī)艙20處，但傳感器12還可位于塔架22中或處于塔架22處，位于轉(zhuǎn)子輪轂 18內(nèi)，位于轉(zhuǎn)子葉片16內(nèi)和/或遠(yuǎn)離風(fēng)力渦輪機(jī)10。舉例而言，傳感器12可為靠近風(fēng)力 渦輪機(jī)10安裝或者至少靠近風(fēng)力渦輪機(jī)10所在的風(fēng)電場的氣象站。環(huán)境條件包括(但不限于)空氣濕度，風(fēng)速，空氣溫度，氣溶膠濃度，空氣傳播的粒 子濃度，空氣傳播的污染物濃度，任何種類的植物群、動物群和/或其任何副產(chǎn)物(例如絨 毛)的濃度，風(fēng)向，雨方向、陣風(fēng)頻率，大氣壓力，風(fēng)冷因素，云高，云量，能見度，露點(diǎn)，鳥類 和/或其它動物的遷徙，和/或動物排便(特別是鳥糞)的頻率和/或量。而且，前述環(huán)境 條件中兩個(gè)或兩個(gè)以上的任何組合可用于確定是否存在AFC污結(jié)的增加的風(fēng)險(xiǎn)。圖3說明操作(在圖1中所示)風(fēng)力渦輪機(jī)10的示范性方法200。通過執(zhí)行方 法200，便于校正和/或防止轉(zhuǎn)子葉片16 (在圖1和圖2中示出)和/或AFC系統(tǒng)100(在 圖1中示出)的污結(jié)。方法200由風(fēng)力渦輪機(jī)控制器14 (在圖1中示出)和/或AFC控制 器110(在圖1中示出)執(zhí)行，風(fēng)力渦輪機(jī)控制器14和/或AFC控制器110向風(fēng)力渦輪機(jī) 10的構(gòu)件(諸如AFC系統(tǒng)100和/或任何合適構(gòu)件)發(fā)送命令和/或指令。風(fēng)力渦輪機(jī) 控制器14和/或AFC控制器110由用于執(zhí)行方法200的代碼段編程。或者，方法200編碼 于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可由風(fēng)力渦輪機(jī)控制器14和/或AFC控制器110讀 取。在此實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)控制器14和/或AFC控制器110被構(gòu)造成讀取用于執(zhí)行方 法200的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。參看圖1至圖3，方法200包括以第一模式(諸如正常模式)操作202風(fēng)力渦輪機(jī) 10。用語“正常模式”是指操作風(fēng)力渦輪機(jī)10和/或AFC系統(tǒng)100使得AFC系統(tǒng)100驅(qū)動 流體流動以增加在至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片16上的升力的模式。正常模式包括在基本上整個(gè)功 率曲線上的正常操作；當(dāng)風(fēng)速過低不能發(fā)電但風(fēng)力渦輪機(jī)10準(zhǔn)備發(fā)電時(shí)的操作；使用恒定 且可變的速度范圍；在調(diào)峰范圍(peak shaver)內(nèi)的操作；在超過額定條件(above rated condition)下的操作；和/或執(zhí)行風(fēng)暴停機(jī)(storm cut out)。在正常模式期間流體流動 的流動特征憑經(jīng)驗(yàn)確定和/或是預(yù)定的，以取決于周圍條件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉片16上的最佳升 力，周圍條件為諸如風(fēng)速和/或風(fēng)向，降水，和/或其它大氣和/或環(huán)境條件。可在正常模 式期間，基于變化的周圍條件和/或風(fēng)力渦輪機(jī)10的操作特征，調(diào)整和/或改變流體流動 的至少一個(gè)流動特征，以便于實(shí)現(xiàn)最佳葉片升力。風(fēng)力渦輪機(jī)10和/或AFC系統(tǒng)100根據(jù)預(yù)定排程和/或基于風(fēng)況以正常模式操 作202。舉例而言，當(dāng)風(fēng)速高時(shí)，基本上終止AFC系統(tǒng)100的操作202，這是因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子葉片 16上增加的升力在這種風(fēng)況下是不合需要的。但即使是在終止了主動流動控制時(shí)，足夠流 體從孔口 102排放以便于防止昆蟲和/或其它碎屑飛入到歧管104內(nèi)。這種主動流動控制 的終止被認(rèn)為是正常操作模式的部分。
由于風(fēng)力渦輪機(jī)10以正常模式操作202，風(fēng)力渦輪機(jī)10確定204風(fēng)力渦輪機(jī)10 周圍的至少一個(gè)環(huán)境條件。更具體而言，風(fēng)力渦輪機(jī)10使用傳感器12收集數(shù)據(jù)且處理數(shù) 據(jù)以確定204環(huán)境條件。基于環(huán)境條件，確定206以正常模式還是以第二模式(諸如清潔 模式)操作風(fēng)力渦輪機(jī)10。如本文所用的用語“第二模式”是指操作風(fēng)力渦輪機(jī)10和/或 AFC系統(tǒng)100以實(shí)現(xiàn)除轉(zhuǎn)子葉片16上最佳升力之外的或不同的結(jié)果的模式。如本文所用 的用語“最佳升力”是指使發(fā)電最多且發(fā)電成本降低的升力，諸如被優(yōu)化以符合(account for)風(fēng)力渦輪機(jī)10的最初成本的升力和/或產(chǎn)生最大年能量俘獲與最初成本的比例的升 力；但可使用任何合適的優(yōu)化機(jī)制來實(shí)現(xiàn)最佳升力。應(yīng)了解風(fēng)力渦輪機(jī)10可以多于兩種模 式操作。在示范性實(shí)施例中，第二模式是故意有益于執(zhí)行清潔操作而非執(zhí)行諸如俘獲能量 這樣的操作目標(biāo)的模式。在第二模式期間，AFC系統(tǒng)100受到控制以便于從AFC系統(tǒng)100移 除碎屑。第二模式包括至少一個(gè)清潔模式以便于從AFC系統(tǒng)100移除碎屑。通過比較環(huán)境條件與特定標(biāo)準(zhǔn)，確定206以正常模式還是以第二模式操作風(fēng)力渦 輪機(jī)10。如果確定206以第一模式操作，那么風(fēng)力渦輪機(jī)10繼續(xù)執(zhí)行步驟202和204。如 果確定206以第二模式操作，那么風(fēng)力渦輪機(jī)10從第一模式切換到以第二模式操作208。 基于時(shí)間段、操作者的命令，所傳感的環(huán)境條件和/或任何其它合適標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)力渦輪機(jī)10以 第二模式操作208，然后返回以第一模式的操作202。圖4是用于操作(圖1所示)風(fēng)力渦輪機(jī)10的第一實(shí)例方法300的流程圖。方 法300包括方法200(在圖3中示出)的步驟中的至少某些，且因此相似步驟用相似附圖標(biāo) 記來標(biāo)注。參看圖1、圖2和圖4，在風(fēng)力渦輪機(jī)10以第一模式操作302時(shí)，方法300開始 使用傳感器12來傳感304環(huán)境條件來確定204指示AFC系統(tǒng)100污結(jié)的風(fēng)力渦輪機(jī)10的 環(huán)境條件。至少一個(gè)傳感的環(huán)境條件用于確定306指示風(fēng)力渦輪機(jī)10的AFC系統(tǒng)100的 高污結(jié)風(fēng)險(xiǎn)的具體值。更具體而言，從所傳感的環(huán)境條件來確定306估計(jì)的昆蟲密度和/ 或氣溶膠濃度。舉例而言，昆蟲密度，灰塵、雜質(zhì)或氣溶膠或類似物的濃度是存在高AFC污結(jié)風(fēng)險(xiǎn) 的典型指示。舉例而言，在特定天氣狀況時(shí)期，飛行的昆蟲可能會飛入到風(fēng)力渦輪機(jī)10附 近的空氣中。這些飛行的昆蟲可能會經(jīng)由孔口 102進(jìn)入到AFC系統(tǒng)100的歧管104，從而堵 塞歧管104和孔口 102。同樣，當(dāng)周圍空氣中存在高濃度的灰塵粒子或氣溶膠時(shí)更可能會出 現(xiàn)AFC系統(tǒng)100的污結(jié)。由傳感器12直接地或間接地檢測304這種條件。舉例而言，經(jīng)驗(yàn) 知識或理論考慮可能使某些天氣狀況與高昆蟲活動或高氣溶膠濃度聯(lián)系起來。因此，可從 實(shí)際天氣狀況間接地確定306更高的氣溶膠濃度。根據(jù)另一實(shí)例，所傳感的環(huán)境條件可用于確定306昆蟲密度。某些昆蟲種類更可 能更傾向于在高空氣濕度、低風(fēng)和高于10°c溫度條件下飛行。如果滿足這些條件，孔口 102 被這些昆蟲堵塞的可能性就更高。基于在步驟304中所傳感的環(huán)境條件狀態(tài)來確定306估計(jì)的昆蟲密度值和/或估 計(jì)的氣溶膠濃度值。根據(jù)另外的實(shí)施例，作為估計(jì)的昆蟲密度值和/或估計(jì)的氣溶膠濃度 值的補(bǔ)充或替代，在方法300中使用上述環(huán)境條件中的至少一個(gè)條件。判定308估計(jì)的昆蟲密度值和/或估計(jì)的氣溶膠濃度值是否大于相應(yīng)閾值。對于 不同的環(huán)境條件，閾值無需恒定。閾值更可為各種參數(shù)(例如，空氣濕度、空氣溫度和/或 其它變量)的復(fù)合函數(shù)。在特定實(shí)施例中，昆蟲密度閾值的典型值在大約0.003πΓ3至大約0. OlnT3之間的范圍，且氣溶膠濃度閾值約等于10 μ g ·πΓ3。根據(jù)某些實(shí)施例，閾值函數(shù)受到 風(fēng)力渦輪機(jī)10運(yùn)行的功率曲線的哪部分、污結(jié)減輕行為歷史和/或環(huán)境條件歷史(例如最 近數(shù)星期或數(shù)年)的影響。根據(jù)另外的實(shí)施例，作為上述步驟308的替代，實(shí)施決策過程。 在此決策過程中，判定所檢測的環(huán)境條件(特別是所測量的昆蟲密度或氣溶膠密度)是否 需要切換到第二模式，諸如污結(jié)減輕模式。在示范性實(shí)施例中，如果估計(jì)的昆蟲密度值或估計(jì)的氣溶膠濃度值都不大于其相 應(yīng)閾值，那么風(fēng)力渦輪機(jī)10的操作并不從第一模式變成第二模式。更具體而言，在示范性 實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10的操作參數(shù)并不基于環(huán)境條件而改變，且方法300返回到步驟302 以繼續(xù)監(jiān)視風(fēng)力渦輪機(jī)10周圍的環(huán)境條件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解任何操作參數(shù)可基于 除AFC污結(jié)之外的考慮進(jìn)行調(diào)整。在此情形下，能量產(chǎn)率和/或渦輪機(jī)負(fù)荷是最重要的考 慮，使得操作參數(shù)(例如，槳距角)可經(jīng)過調(diào)整以增加渦輪機(jī)的能量產(chǎn)率。另一方面，必須 注意到安全考慮使得很高風(fēng)速或電氣子系統(tǒng)中的故障可造成渦輪停止，而不是昆蟲繁盛或 空氣中灰塵。能量產(chǎn)率、安全性要求、污結(jié)防止或任何其它考慮在特定情況下是否占主導(dǎo)將 基于這種情況的確切環(huán)境來確定。在步驟308中，在估計(jì)的昆蟲密度值和/或估計(jì)的氣溶膠濃度值大于其相應(yīng)閾值 的情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)10的操作從第一模式變成第二模式。更具體而言，在示范性實(shí)施例 中，第二模式包括增加310AFC系統(tǒng)100的氣體流量以通過孔口 102從轉(zhuǎn)子葉片16吹出昆 蟲或雜質(zhì)和/或防止昆蟲或雜質(zhì)通過孔口 102進(jìn)入轉(zhuǎn)子葉片16。通過孔口 102從轉(zhuǎn)子葉片 16吹出昆蟲或雜質(zhì)，清潔AFC系統(tǒng)100，而通過防止昆蟲或雜質(zhì)通過孔口 102進(jìn)入轉(zhuǎn)子葉片 16，防止AFC系統(tǒng)100污結(jié)。增加310通過AFC系統(tǒng)100的氣體流量，防止或至少減輕昆蟲、 氣溶膠、雜質(zhì)、灰塵粒子、污垢和/或類似物堵塞AFC系統(tǒng)100的孔口 102。而且，增加310 通過AFC系統(tǒng)100的氣體流動不僅可清潔孔口 102，而且也可清潔歧管104。在此情形下， 應(yīng)當(dāng)指出的是通常在風(fēng)力渦輪機(jī)10不發(fā)電時(shí)應(yīng)用清潔，而污結(jié)防止可一直和/或根據(jù)環(huán)境 條件的需要應(yīng)用。在步驟310之后，AFC系統(tǒng)100的清潔結(jié)束且風(fēng)力渦輪機(jī)10的操作返回302到第 一模式。通常，風(fēng)力渦輪機(jī)10將通過返回到步驟302而繼續(xù)監(jiān)視204環(huán)境條件。根據(jù)另一 實(shí)施例，操作者可選擇繼續(xù)步驟302，終止方法300和/或繼續(xù)不同方法。圖5是用于操作(圖1所示)風(fēng)力渦輪機(jī)10的第二實(shí)例方法400的流程圖。方 法400包括方法200(在圖3中示出)的步驟中的至少某些，且因此相似步驟用相似附圖標(biāo) 記來標(biāo)注。參看圖1、圖2和圖5，在風(fēng)力渦輪機(jī)10以第一模式操作402時(shí)，方法400包括 確定204指示AFC系統(tǒng)100的污結(jié)的風(fēng)力渦輪機(jī)10周圍的環(huán)境條件。一般而言，操作風(fēng)力 渦輪機(jī)10使得基于所檢測的環(huán)境條件，減輕AFC系統(tǒng)100的污結(jié)。為了確定204環(huán)境條件，由傳感器12測量和/或檢測404至少一個(gè)環(huán)境條件。然 后處理所測量或檢測的值以確定406估計(jì)的昆蟲密度值和/或估計(jì)的氣溶膠濃度值。在步驟408中，然后判定估計(jì)的昆蟲密度值和/或估計(jì)的氣溶膠濃度值是否大于 相應(yīng)閾值。對于不同環(huán)境條件，閾值無需恒定。閾值更可為各種參數(shù)(例如，空氣濕度、空 氣溫度和/或其它變量)的復(fù)合函數(shù)。根據(jù)某些實(shí)施例，閾值函數(shù)受到風(fēng)力渦輪機(jī)10運(yùn)行 的功率曲線的哪部分、污結(jié)減輕行為的歷史和/或環(huán)境條件的歷史(例如，最近數(shù)星期或數(shù) 年)的影響。根據(jù)另外的實(shí)施例，作為步驟408的替代，實(shí)施決策過程。在此決策過程中，判定所檢測的環(huán)境條件(特別是所測量的昆蟲密度或氣溶膠密度)是否需要切換到第二模 式，諸如污結(jié)減輕模式。在示范性實(shí)施例中，如果估計(jì)的昆蟲密度值和估計(jì)的氣溶膠濃度值都不大于其相 應(yīng)閾值，那么風(fēng)力渦輪機(jī)10繼續(xù)以第一模式操作402。更具體而言，風(fēng)力渦輪機(jī)10的操作 參數(shù)并不改變，且方法400返回到步驟402以繼續(xù)監(jiān)視風(fēng)力渦輪機(jī)10周圍的環(huán)境條件。如 上文所解釋，AFC污結(jié)之外的考慮可導(dǎo)致調(diào)整操作參數(shù)。在估計(jì)的昆蟲密度值或估計(jì)的氣溶膠濃度值大于其相應(yīng)閾值的情況下，風(fēng)力渦輪 機(jī)10的操作從第一模式變成第二模式，且風(fēng)力渦輪機(jī)410以第二模式操作某些時(shí)間。更具 體而言，在示范性實(shí)施例中，第二模式包括停止410風(fēng)力渦輪機(jī)10。根據(jù)某些實(shí)施例，當(dāng)停 止410風(fēng)力渦輪機(jī)10時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片10可變槳到順槳葉位置(feathered position)以避免 昆蟲撞擊歧管104和/或孔口 102所在的葉片表面30的區(qū)域。在步驟410之后，操作者或風(fēng)力渦輪機(jī)控制器14可在昆蟲濃度與氣溶膠濃度降低 到低于其相應(yīng)閾值的某點(diǎn)重啟風(fēng)力渦輪機(jī)10以第一模式操作402。為此，在風(fēng)力渦輪機(jī)10 停止410時(shí)可進(jìn)一步監(jiān)視環(huán)境條件。操作者也可具有繼續(xù)操作風(fēng)力渦輪機(jī)10的另一方法 的選擇。圖6是用于操作(圖1所示)風(fēng)力渦輪機(jī)10的第二實(shí)例方法500的流程圖。方 法500包括方法200(在圖3中示出)的步驟中的至少某些，且因此相似步驟用相似附圖 標(biāo)記來標(biāo)注。參看圖1、圖2和圖6，在風(fēng)力渦輪機(jī)10以第一模式操作502時(shí)，方法500包 括使用傳感器12確定504環(huán)境條件，諸如降水的存在?；趥鞲衅?2所收集的數(shù)據(jù)，風(fēng)力 渦輪機(jī)10確定506在相應(yīng)時(shí)刻是否降水。在無降水的情況下，步驟502和504重復(fù)直到降 水。因此，方法500僅在檢測到降水的情況下繼續(xù)執(zhí)行操作。雖然關(guān)于檢測雨水描述了方 法500，但是應(yīng)了解可對于任何合適降水來執(zhí)行方法500。在步驟506檢測到雨水的情況下，方法500包括以第二模式而非第一模式操作208 風(fēng)力渦輪機(jī)10。更具體而言，當(dāng)確定506下雨時(shí)，方法500繼續(xù)到步驟508，在此步驟中調(diào) 整轉(zhuǎn)子葉片16的槳距角、轉(zhuǎn)子葉片16的方位角和/或轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)速度使得AFC系統(tǒng)100 的孔口 102被雨水濕潤。為此，轉(zhuǎn)子葉片16旋轉(zhuǎn)使得孔口 102相對于轉(zhuǎn)子葉片16朝向雨方 向。就此而言，“朝向”表示在孔口 102的表面法線與雨方向之間的“角度”小于大約90°。 換言之，轉(zhuǎn)子葉片16被定位成使得雨水沖擊到轉(zhuǎn)子葉片表面30上孔口 102所在的區(qū)域。通 常，孔口 102朝向類似方向使得上述技術(shù)意義由本領(lǐng)域技術(shù)人員更易于理解。在示范性實(shí)施例中，在孔口 102濕潤之后，通過孔口 102將雨水拉入510到轉(zhuǎn)子葉 片16內(nèi)，更特別地到形成于轉(zhuǎn)子葉片16內(nèi)的歧管104內(nèi)。這通常通過使AFC系統(tǒng)100的氣 體流動方向反向到上游方向而達(dá)成。換言之，氣體流動到孔口 102內(nèi)且朝向氣體供應(yīng)106。 如上文所述，這可(例如)通過使抽吸方向和/或風(fēng)扇或類似裝置的旋轉(zhuǎn)方向反向而實(shí)現(xiàn)。 為了進(jìn)一步增加反向氣體流動，在某些實(shí)施例中，調(diào)整每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片16的槳距角使得在孔 口 102的靜態(tài)壓力增加以迫使空氣流入到孔口 102內(nèi)。一般而言，在此進(jìn)行之前，AFC模式 停止或甚至更佳地，開始到孔口 102內(nèi)的向內(nèi)氣體流動。因此，AFC氣體供應(yīng)106的反向操 作和靜態(tài)壓力合作以增加到孔口 102內(nèi)的氣體流動。根據(jù)其它實(shí)施例，作為通過孔口 102 將水主動地拉入510到轉(zhuǎn)子葉片16內(nèi)的替代，水由于重力、氣穴作用和/或毛細(xì)力而進(jìn)入 到孔口 102和歧管104。
在步驟512，歧管104和孔口 102內(nèi)的雨水和雜質(zhì)從轉(zhuǎn)子葉片16吹出。為此，AFC 系統(tǒng)100的氣體流動方向再次反向至下游流動，其中氣體從氣體供應(yīng)106朝向孔口 102流 動。在某些實(shí)施例中，通過調(diào)整每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片16的槳距角和/或轉(zhuǎn)子葉片16的方位角來 輔助這種下游氣體流動，使得的在孔口 102的動態(tài)壓力增加以將氣體從孔口 102拉出。通 過從轉(zhuǎn)子葉片16吹出雨水和雜質(zhì)，歧管104和孔口 102被清潔且因此減輕了 AFC系統(tǒng)100 的污結(jié)。在清潔轉(zhuǎn)子葉片16之后，方法500可在步驟208繼續(xù)或者可返回到步驟502。圖7是用于操作(圖1所示)風(fēng)力渦輪機(jī)10的第二實(shí)例方法600的流程圖。方 法600包括方法200(在圖3中示出)的步驟中的至少某些，且因此相似步驟用相似附圖標(biāo) 記來標(biāo)注。參看圖1、圖2和圖7，在風(fēng)力渦輪機(jī)10以第一模式操作602時(shí)，方法600包括 使用傳感器12確定604環(huán)境條件，諸如降水的存在?；趥鞲衅?2所收集的數(shù)據(jù)，風(fēng)力渦 輪機(jī)10確定606在相應(yīng)時(shí)刻是否降水，諸如下雨。循環(huán)這些檢測步驟604和606直到檢測 到降水。因此方法600僅在檢測到降水的情況下執(zhí)行操作。雖然關(guān)于檢測雨水描述了方法 600，但是應(yīng)了解可對于任何合適降水來執(zhí)行方法600。在陣雨情況下，方法600包括以第二模式而非第一模式操作208風(fēng)力渦輪機(jī)10。 更具體而言，在示范性實(shí)施例中，方法600繼續(xù)到步驟608，在此步驟中調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片16的 槳距角、轉(zhuǎn)子葉片16的方位角和/或轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)速度，使得的孔口 102被濕潤。為此，轉(zhuǎn) 子葉片16旋轉(zhuǎn)使得孔口 102朝向雨方向。根據(jù)其它實(shí)施例，轉(zhuǎn)子葉片16旋轉(zhuǎn)使得孔口 102 朝向風(fēng)向。在示范性實(shí)施例中，在步驟608之后，風(fēng)力渦輪機(jī)10在低旋轉(zhuǎn)速度操作610使得 水從轉(zhuǎn)子葉片16的旋出減少。通常，對于葉片長度大約50米和塔架高度大約16米的風(fēng)力 渦輪機(jī)10，這發(fā)生在旋轉(zhuǎn)速度在大約5轉(zhuǎn)每分鐘(rpm)和大約15rpm之間的時(shí)候。因此，更 多的雨水留在轉(zhuǎn)子葉片6上且用于溶解和/或懸浮污染物和/或沖洗AFC系統(tǒng)100的孔口 102和歧管104。該方法的下一步可為步驟612或步驟614或者兩個(gè)步驟的組合同時(shí)或循序?qū)嵤?在步驟612，氣體供應(yīng)106的氣體流動方向關(guān)于AFC模式期間的氣體流動方向反向。換言 之，氣體流動方向現(xiàn)在為上游，使得在孔口 102處或附近的空氣和水從葉片表面30拉入616 到轉(zhuǎn)子葉片16內(nèi)。因此，AFC系統(tǒng)100的孔口 102和/或歧管104被雨水沖洗。在示范性實(shí)施例中，特別地，AFC控制器110和氣體供應(yīng)106被構(gòu)造成使氣體流動 方向反向612。換言之，AFC系統(tǒng)100被構(gòu)造成切換到上游氣體流動，與在AFC模式期間下 游氣體流動相反。舉例而言，這可通過使抽吸方向(如果氣體供應(yīng)106包括泵)反向612 或者使旋轉(zhuǎn)方向(如果氣體供應(yīng)106包括風(fēng)扇或類似裝置)反向而實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)了解前文的描述只是非限制性實(shí)例。為了輔助這種反向的氣體流動，可調(diào)整614轉(zhuǎn)子葉片16的槳距角使得實(shí)際迎角α 為大約270°。在某些實(shí)施例中，特別是在氣體供應(yīng)106的氣體流動方向不能反向的情況 下，作為步驟375的替代，施加步驟614。在圖8和圖9中更詳細(xì)地示出旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片在 步驟614中的情況，且在圖10至圖11中更詳細(xì)地示出非旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片在步驟614中的 情況。其中，迎角α被定義為弦線沈與速度向量之間的角度，速度向量表示在轉(zhuǎn) 子葉片16與向內(nèi)流動之間的相對運(yùn)動。對于圖10和圖11中示出的非旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片，向 量Vrel在方向和量值方面等于周圍風(fēng)向量。對于圖8和圖9中所描繪的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片的情況，相對風(fēng)向量被確定為周圍風(fēng)速向量ν 與轉(zhuǎn)子葉片16的旋轉(zhuǎn)速度向量Vx的向量 總和。在此情形下，觀察到轉(zhuǎn)子葉片16的旋轉(zhuǎn)速度可大于典型風(fēng)速。這個(gè)向量求和在圖8 和圖9內(nèi)圖解進(jìn)行。根據(jù)其它實(shí)施例，在步驟614中，選擇實(shí)際迎角α在大約18°與大約 330°之間的范圍內(nèi)。在這個(gè)范圍，空氣被迫流入或拉入616到孔口 102內(nèi)。圖9和圖11示出實(shí)際迎角α為大約270°的情況。在這些情況下，空氣被迫流入 或拉入616到孔口 102內(nèi)。這在非旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子葉片16的情況下可很容易地看出，這是因?yàn)樵?此情況下，風(fēng)直接吹到轉(zhuǎn)子葉片16的吸力側(cè)上的孔口 102內(nèi)，如圖11所描繪。圖9示出旋 轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片的情況。根據(jù)其它實(shí)施例，實(shí)際迎角α在大約18°與大約330°之間的范圍 內(nèi)。在這個(gè)范圍，空氣被迫流入或拉入616到孔口 102內(nèi)。在另一方面，圖8和圖10分別示出當(dāng)促進(jìn)向外(即，下游)氣體流動時(shí)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 子葉片和非旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片的情況。在此情況下，迎角α被設(shè)置為小于失速角的值。失速 角被定義為發(fā)生轉(zhuǎn)子葉片16部段失速(即，完全流動分離)的角度。再次參看圖7，在步驟612和步驟614中使氣體流動方向反向之后，雨水通過孔口 102拉入616到歧管104內(nèi)。接下來，AFC系統(tǒng)100的孔口 102和/或歧管104被雨水沖 洗。在孔口 102和歧管104內(nèi)的雨水溶解并松動雜質(zhì)之后，將雜質(zhì)從轉(zhuǎn)子葉片16沖出或吹 出ο為此，可在步驟618中等待陣雨結(jié)束。隨后，在步驟620中增加風(fēng)力渦輪機(jī)10的 旋轉(zhuǎn)速度。通過增加620風(fēng)力渦輪機(jī)10的旋轉(zhuǎn)速度，在轉(zhuǎn)子葉片16上或內(nèi)部的水和雜質(zhì) 從轉(zhuǎn)子葉片16甩出或旋出，從而清潔轉(zhuǎn)子葉片16，且特別是AFC系統(tǒng)100。本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)了解步驟618和/或620是可選的且可省略任一步驟或兩個(gè)步驟。在可選的步驟618和620之后，方法600繼續(xù)組合的或替代的步驟622和624。這 表示方法600的下一步可為步驟622或步驟6 或者兩個(gè)步驟的組合同時(shí)或循序?qū)嵤?。?常同時(shí)或連續(xù)執(zhí)行步驟622與624以擴(kuò)大其效果。在步驟622中，AFC系統(tǒng)100的氣體流動方向再次反向且設(shè)置到下游方向。在該 情況下，氣體從氣體供應(yīng)106流動到孔口 102。這促進(jìn)氣體從孔口 102流出。為了輔助這種 向外氣體流動，可調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片16的槳距角使得實(shí)際迎角α小于失速角，即，發(fā)生失速的 迎角。圖8和圖10分別示出對于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子葉片與非旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子葉片的情況實(shí)際迎角α小 于失速角的情形。在失速角，轉(zhuǎn)子葉片16具有最大升力。如果實(shí)際迎角α變得大于失速 角，那么渦輪機(jī)10發(fā)電較少且增加給定翼面的空氣動力響應(yīng)的不穩(wěn)定性。兩種效果都是不 合需要的。在迎角α小于失速角的情況下，在給定葉片部段的流動顯著地附著。由于孔 口 102的位置在吸力側(cè)上在轉(zhuǎn)子葉片16最大翼面厚度的弦向位置后方，因此將促進(jìn)從孔口 102出來的氣體流動。根據(jù)方法600，在下一步驟626，雨水與包含于歧管104和孔口 102內(nèi)的污染物(例 如，昆蟲或污垢)由于氣體流動一起吹出。通過吹出6 雨水和雜質(zhì)，AFC系統(tǒng)100的歧管 104和/或孔口 102被清潔，從而減輕了 AFC系統(tǒng)100的污結(jié)。在雨水從轉(zhuǎn)子葉片16吹出 626之后，風(fēng)力渦輪機(jī)10的操作繼續(xù)進(jìn)行步驟208或返回到步驟602。本文描述的系統(tǒng)和方法的技術(shù)效果包括下列中的至少一個(gè)(a)以第一模式操作 風(fēng)力渦輪機(jī)；(b)確定指示AFC系統(tǒng)的污結(jié)的風(fēng)力渦輪機(jī)周圍的環(huán)境條件；(c)基于環(huán)境條件，以不同于第一模式的第二模式來操作風(fēng)力渦輪機(jī)，其中第二模式便于減輕AFC系統(tǒng)的 污結(jié)；(d)確定指示降水的風(fēng)力渦輪機(jī)周圍的環(huán)境條件；以及，(e)調(diào)整至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片 的槳距角和方位角中的至少一個(gè)從而使至少一個(gè)孔口濕潤。 本書面描述使用實(shí)例(包括最佳實(shí)施方式)使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能做出和使用所 描述的主題。雖然在前文中公開了各種具體實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到權(quán)利要求 的精神和范圍允許同樣有效的更改。特別地，上文所述實(shí)施例的相互不排斥的特點(diǎn)可彼此 組合。專利保護(hù)范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的這些更改和其它實(shí) 例。如果其它實(shí)例具有與權(quán)利要求的字面語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件或者如果其它實(shí)例包括 與權(quán)利要求的字面語言并無實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)元件，那么其它實(shí)例預(yù)期在權(quán)利要求的保 護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(16)；主動流動控制系統(tǒng)(100)，其至少部分地限定在所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)，所述主動流 動控制系統(tǒng)被構(gòu)造成更改所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的空氣動力特性；傳感器(12)，其被構(gòu)造成測量所述風(fēng)力渦輪機(jī)周圍的環(huán)境條件；以及風(fēng)力渦輪機(jī)控制器(110)，其被構(gòu)造成以第一模式操作所述風(fēng)力渦輪機(jī)；以及取決于所述環(huán)境條件，以不同于所述第一模式的第二模式操作所述風(fēng)力渦輪機(jī)，所述 第二模式包括調(diào)整所述風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)操作參數(shù)，使得減輕所述主動流動控制系統(tǒng) 的污結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述傳感器(12)是雨傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述主動流動控制系統(tǒng)(100) 被構(gòu)造成使通過所述主動流動控制系統(tǒng)的氣體流動方向反向。
4.一種操作風(fēng)力渦輪機(jī)(10)的方法(200)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子 葉片(16)和主動流動控制系統(tǒng)(100)，所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片具有穿過其表面(30)限定的 至少一個(gè)孔口(102)，且所述主動流動控制系統(tǒng)被構(gòu)造成通過所述至少一個(gè)孔口噴射氣體 來更改所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的空氣動力特性，所述方法包括以第一模式操作(202)所述風(fēng)力渦輪機(jī)；確定指示所述主動流動控制系統(tǒng)的污結(jié)的所述風(fēng)力渦輪機(jī)周圍的環(huán)境條件(204)；以及基于所述環(huán)境條件，以不同于所述第一模式的第二模式來操作(208)所述風(fēng)力渦輪 機(jī)，所述第二模式便于減輕所述主動流動控制系統(tǒng)的污結(jié)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法(200)，其特征在于，確定環(huán)境條件包括確定空氣濕度、風(fēng) 速、空氣溫度、氣溶膠濃度、空氣傳播的粒子濃度、空氣傳播的污染物濃度、風(fēng)向、雨方向、陣 風(fēng)頻率、大氣壓力、風(fēng)冷因素、云高、云量、能見度和露點(diǎn)中的至少一種。
6.如權(quán)利要求4所述的方法(200)，其特征在于，確定環(huán)境條件包括基于所述環(huán)境條件來確定估計(jì)的昆蟲密度值是否高于昆蟲密度閾 值；以及以第二模式操作(208)所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括基于所估計(jì)的昆蟲密度來調(diào)整所述風(fēng)力 渦輪機(jī)的至少一個(gè)操作參數(shù)使得減輕所述至少一個(gè)孔口的堵塞。
7.如權(quán)利要求6所述的方法(200，300)，其特征在于，所述至少一個(gè)操作參數(shù)是所述主 動流動控制系統(tǒng)(100)的氣體流率，所述方法還包括當(dāng)所估計(jì)的昆蟲密度值大于昆蟲密度 閾值時(shí)(308)增加所述主動流動控制系統(tǒng)的氣體流率。
8.如權(quán)利要求6所述的方法(200，300)，特征在于，以第二模式操作(208)所述風(fēng)力渦 輪機(jī)(10)包括當(dāng)所估計(jì)的昆蟲密度值大于昆蟲密度閾值時(shí)(308)停止所述風(fēng)力渦輪機(jī)。
9.如權(quán)利要求4所述的方法(200，300)，其特征在于，確定環(huán)境條件包括確定氣溶膠濃度值是否高于氣溶膠濃度閾值(308)；以及以第二模式操作所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括當(dāng)氣溶膠濃度值大于氣溶膠濃度閾值時(shí)增加所 述主動流動控制系統(tǒng)的氣體流率。
10.如權(quán)利要求4所述的方法(200，500)，其特征在于， 確定環(huán)境條件(204)包括確定是否降水(506)；以及以第二模式操作(208)所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括定位所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片使得所述至 少一個(gè)孔口被所述降水濕潤(508)。
全文摘要
本申請涉及一種減少葉片污結(jié)的操作風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。其中，一種風(fēng)力渦輪機(jī)(10)包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(16)；主動流動控制(AFC)系統(tǒng)(100)，其至少部分地限定在該至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)，該AFC系統(tǒng)被構(gòu)造成更改該至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的空氣動力特性；傳感器(12)，其被構(gòu)造成測量該風(fēng)力渦輪機(jī)周圍的環(huán)境條件。風(fēng)力渦輪機(jī)控制器(110)被構(gòu)造成以第一模式操作該風(fēng)力渦輪機(jī)，且取決于該環(huán)境條件，以不同于該第一模式的第二模式操作該風(fēng)力渦輪機(jī)，該第二模式包括調(diào)整該風(fēng)力渦輪機(jī)的至少一個(gè)操作參數(shù)使得減輕AFC系統(tǒng)的污結(jié)。
文檔編號F03D7/04GK102052247SQ20101054335
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者J·J·尼伊斯, W·哈安斯 申請人:通用電氣公司