CN102032114B - 用于控制风力涡轮的声发射的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制风力涡轮的声发射的方法和设备。提供用于控制风力涡轮(10)的声发射的设备，风力涡轮(10)包括具有至少一个转子叶片(24)的转子(18)。该设备包括操作地联接到风力涡轮的至少一个传感器(46)和控制系统(30)，传感器构造成检测大气状态，控制系统(30)通信地联接到传感器并且构造成基于大气状态控制风力涡轮的操作以调整风力涡轮的声发射。

Description

用于控制风力涡轮的声发射的方法和设备
技术领域
本文中公开的主题大体涉及风力涡轮，更具体地涉及用于控制风力涡轮的声发射的方法和设备。
背景技术
风力涡轮因为环境友好并且相对便宜的替代能源而接收增加的注意。随着对替代能源增长的兴趣，做出相当大的努力以开发可靠的和有效的风力涡轮。尽管风力涡轮不发出温室气体，但是涉及风力涡轮的增长的关注是噪声发射污染。因此，控制和/或管理风力涡轮的察觉声发射的能力便于结合风力涡轮进入社会。
用于确定风力涡轮的声发射的已知方法是IEC 61400-11标准。更具体地，IEC 61400-11标准使用远离风力涡轮预定距离定位在地面上的麦克风，以至少确定风力涡轮的声级和声功率级。显著地，使用已知方法诸如IEC 61400-11标准确定声发射通常包含相对大的误差界限。
因此，希望提供用于确定风力涡轮的声发射并且基于确定的声发射控制和/或管理风力涡轮的察觉声发射的方法和/或系统。
发明内容
在一个方面中，提供方法用于监测风力涡轮的声发射，风力涡轮包括具有至少一个转子叶片的转子、操作地联接到风力涡轮的至少一个传感器以及通信地联接到传感器的控制系统。该方法包括使用传感器检测大气状态和使用控制系统基于大气状态控制风力涡轮的操作以调整风力涡轮的声发射。
在另一个方面中，提供设备用于控制风力涡轮的声发射，风力涡轮包括具有至少一个转子叶片的转子。该设备包括操作地联接到风力涡轮的至少一个传感器。传感器构造成检测大气状态。控制系统通信地联接到传感器，并且构造成基于大气状态控制风力涡轮的操作以调整风力涡轮的声发射。
在又一个方面中，提供风场。该风场包括具有转子的多个风力涡轮，转子具有至少一个转子叶片。至少一个传感器操作地联接到每个风力涡轮。传感器构造成检测大气状态。控制系统通信地联接到传感器，并且构造成基于大气状态控制每个风力涡轮的操作以调整每个风力涡轮的声发射。
附图说明
图1是示例性风力涡轮的透视图；
图2是适合于与图1所示的风力涡轮一起使用的示例性机舱的透视图；
图3是图1所示的风力涡轮的电路示意图；以及
图4是示出用于控制图1所示的风力涡轮的示例性方法的流程图。
当结合附图阅读时，将更好地理解本发明的某些实施例的以下的详细描述。在这个意义上附图示出各种实施例的功能模块的图表，功能模块不一定表示硬件电路之间的划分。因此，例如，一个或更多个功能模块(例如，处理器或存储器)可在单片硬件(例如，通用信号处理器或模块或随机存取存储器、硬盘，等等)中实现。类似地，程序可以是独立的程序，可以作为子程序结合在操作系统中，可以在安装软件包中运行，等等。应理解的是，各种实施例不限制于附图所示的布置和工具。
部件列表
10 风力涡轮
12  塔架
14  支撑面
16  机舱
18  转子
20  轮毂
22  旋转轴线
24  转子叶片
26  风向
28  变桨轴线
30  控制系统
32  偏航轴线
34  发电机
36  转子轴
38  发电机转子轴
40  变速箱
42  低速侧
44  高速侧
46  传感器
48  偏航系统
50  传感器
52  叶片变桨系统
54  传感器
56  测风计
58  传感器
60  传感器
62  传感器
64  传感器
66  总线
68  处理器
70  随机存取存储器(RAM)
72  存储装置
74  只读存储器(ROM)
76  输入/输出装置
78  传感器接口
100 示例性方法
110 确定大气状态
120 确定风状态
130 确定风力涡轮的初始声发射
140 确定到位置的距离
150 确定时间、日(day)和/或日期(date)
160 确定风力涡轮的初始构造
165 传递决定到控制系统
170 将决定与声发射的性质进行比较
175 确定风力涡轮的操作
180 控制风力涡轮的操作以调整风力涡轮的声发射
具体实施方式
本文中描述的方法和系统便于控制风力涡轮的声发射。使用各种决定，包括初始大气状态和与声发射的衰减和传播相关的其它数据，控制风力涡轮的操作以调整风力涡轮的声发射。例如，为了调整风力涡轮的声发射，转子速度可增大和/或减小，机舱可围绕偏航轴线旋转，和/或转子叶片可围绕变桨轴线旋转。
如本文中所使用的，术语“叶片”意图表示当相对于周围流体运动时提供反作用力的任何装置。如本文中所使用的，术语“风力涡轮”意图表示从风能产生转动能，并且更具体地，将风的动能转化成机械能的任何装置。如本文中所使用的，术语“风力涡轮发电机”意图表示从由风能产生的转动能产生电功率，并且更具体地，将由风的动能转化的机械能转化成电功率的任何风力涡轮。如本文中所使用的，术语“风车”意图表示任何风力涡轮，其使用由风能产生的转动能，并且更具体地使用由风的动能转化的机械能，为了除了产生电功率之外的目的，其非限制性地包括泵送流体和/或研磨物质。如本文中所使用的，术语“风场”意图表示集中在一起的多个风力涡轮。
图1是示例性风力涡轮10的透视图。本文中描述和示出的风力涡轮10是用于由风能产生电功率的风力发电机。可选地，风力涡轮10可以是任何类型的风力涡轮。尽管在图1-3中仅示出一个风力涡轮10，但是在一些实施例中，多个风力涡轮10可集中为风场。
在示例性实施例中，风力涡轮10是接近水平轴风力涡轮。可选地，风力涡轮10可具有任何合适的倾斜角。在示例性实施例中，风力涡轮10包括从支撑面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16和联接到机舱16的转子18。在示例性实施例中，转子18包括可围绕旋转轴线22旋转的轮毂20和联接到轮毂20并且从轮毂20向外延伸的至少一个转子叶片24。在示例性实施例中，转子18包括三个转子叶片24。可选地，转子18可包括任何合适数目的转子叶片24。在示例性实施例中，塔架12是由管状钢制成，使得在支撑面14和机舱16之间限定空腔(未在图1中示出)。可选地，塔架12可以是任何合适类型的塔架并且可由任何合适材料制成。塔架12的高度可以是使风力涡轮10能够如本文中所描述的起作用的任何合适高度。
在示例性实施例中，转子叶片24围绕轮毂20隔开，以便于使转子18旋转以使动能能够从风转换成可使用的机械能，并且随后转换成电能。引起到转子叶片24的负载传递到轮毂20。在示例性实施例中，转子叶片24具有从大约0.5米(m)到大于100m变化的长度。可选地，转子叶片24可具有使风力涡轮10能够如本文中所描述的起作用的任何合适长度。显著地，叶片24可具有任何形状、类型和/或任何构造。在示例性实施例中，风力涡轮10可包括转子18，其通常朝向逆风以利用风能作动力和/或顺风以利用风能作动力。可选地，转子18可相对于风向26以任何角度(其可以是可变的)定位，以从中利用风能作动力。
在示例性实施例中，当风从方向26冲击转子叶片24时，转子18围绕旋转轴线22旋转。可选地，风可从多个方向26和/或以各种风切变、风梯度和紊流强度冲击转子叶片24。如在整个该详细描述中和在权利要求中所使用的，风切变是在大气中在相对短的距离上的风速和风向的结合。更具体地，风切变提供在给定位置处风速和风向的垂直的和/或水平的轮廓(profile)。如在整个该详细描述中和在权利要求中所使用的，风梯度是在低层大气中的平均水平风速的垂直梯度。更具体地，风梯度提供风强度的增长率在给定水平上方的高度中的单位增长。如在整个该详细描述中和在权利要求中所使用的，紊流强度表征在空气流中的阵风的强度。更具体地，紊流强度提供涡流速度的均方根相对于平均风速的比率。
在示例性实施例中，当转子叶片24旋转并且受到离心力时，转子叶片24还受到各种力和力矩。因此，转子叶片24可偏斜和/或从中间位置，或非偏斜位置旋转到偏斜位置。而且，转子叶片24的桨距角，即确定转子叶片24相对于风向26的投影(perspective)的角度，可通过变桨调整系统(图2所示)改变以通过调整至少一个转子叶片24的轮廓相对于风矢量的角位置控制由风力涡轮10产生的功率。变桨轴线28被示出。在示例性实施例中，每个转子叶片24的桨距角由控制系统30单独地控制。可选地，所有转子叶片24的桨距角可由控制系统30同时控制。在示例性实施例中，控制系统30被示出在机舱16内居中。可选地，控制系统30可以是在整个风力涡轮10中、在支撑面14上、在风场内和/或在遥控中心的分布式系统。
在示例性实施例中，控制系统30通信地联接到风力涡轮10的多个构件，用于通常监测和控制风力涡轮10和/或它的一些或所有构件的操作。例如，在示例性实施例中，当方向26改变时，机舱16的偏航方向可围绕偏航轴线32被控制，以相对于方向26定位转子叶片24。而且，控制系统30可用于监测和控制整个系统，非限制性地包括变桨和速度调节、高速轴和偏航制动应用、偏航和泵马达应用、故障监测和/或声发射调节。例如，控制系统30可基于初始大气状态和与声发射的衰减和传播相关的其它数据自动校准风力涡轮10的操作。可选的分布式或集中式控制架构可用于某些实施例中。
在示例性实施例中，控制系统30包括处理器，如图3所示，其构造成执行本文中描述的方法和/或步骤。另外，本文中描述的其它构件可包括处理器。如本文中所使用的，术语“处理器”不限制于在本领域称为计算机的集成电路，而是广泛地涉及控制器、微型控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路，并且这些术语在本文中可交换地使用。应理解的是，处理器和/或控制系统还可包括存储器、输入通道和/或输出通道。
在本文中描述的实施例中，存储器可非限制性地包括计算机可读介质，诸如随机存取存储器(RAM)和计算机可读非易失性介质，诸如闪速存储器。可选地，也可使用软盘、光盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字化多用途光盘(DVD)。并且，在本文中描述的实施例中，输入通道可非限制性地包括传感器和/或与操作员接口相关的计算机外围设备，诸如鼠标和/或键盘。另外，在示例性实施例中，输出通道可非限制性地包括控制装置、操作员接口监测器和/或显示器。
本文中描述的处理器处理从多个电气和电子装置传输的信息，电气和电子装置可非限制性地包括传感器、促动器、压缩机、控制系统和/或监测装置。这种处理器可物理地定位在，例如，控制系统、传感器、监测装置、台式计算机、便携式计算机、PLC柜和/或分布式控制系统(DCS)柜中。RAM和存储装置存储和传递待由(多个)处理器执行的信息和指令。在(多个)处理器执行指令期间，RAM和存储装置还可用于存储和提供临时变量、静态(即非变的)信息和指令或其它中间信息到处理器。被执行的指令可非限制性地包括声发射控制命令。指令序列的执行不限制于硬件电路和软件指令的任何特定结合。
现在参考图2和图3，风力涡轮10包括发电机34，其联接到转子18用于从由转子18产生的旋转能产生电功率。在示例性实施例中，转子18包括转子轴36，其联接到轮毂20用于与其一起旋转。在示例性实施例中，发电机转子轴38通过变速箱40旋转地联接到转子轴36。更具体地，在示例性实施例中，变速箱40具有可旋转地联接到转子轴36的低速侧42和可旋转地联接到发电机转子轴38的高速侧44。
在某些实施例中，风力涡轮10可包括用于制动转子18的旋转的盘式制动器(未示出)，以例如使转子18的旋转变慢、相对全风扭矩制动转子18和/或减少从发电机34产生电功率。在示例性实施例中，风力涡轮10包括至少一个传感器46，其联接到转子轴36用于测量转子轴36的旋转速度和/或转子轴36的扭矩。传感器46可以是任何合适的传感器，其非限制性地包括在风力涡轮10内或远离风力涡轮10具有任何合适位置的光学编码器、数字近程传感器、压电式换能器、应变计和/或转速计。在示例性实施例中，传感器46以电子数据通信联接到控制系统30用于传输测量信号到控制系统30用于进行处理和/或从控制系统30接收合适信号。
在示例性实施例中，如图2所示，风力涡轮10包括偏航系统48，用于使机舱16围绕偏航轴线32旋转用于改变转子18的偏航。更具体地，偏航系统48使机舱16旋转用于改变由转子18面向的风向26，以例如调整由转子18面向的方向和风向之间的角度。在示例性实施例中，偏航系统48以电子数据通信联接到控制系统30，以从控制系统30接收控制命令信号以控制偏航系统48的操作。在示例性实施例中，风力涡轮10包括至少一个传感器50，其联接到偏航系统48用于测量机舱16的方位，或更具体地测量机舱16相对于风向26的角度。传感器50可以是任何合适的传感器，其非限制性地包括定位在偏航系统48内的光学编码器，该光学编码器在风力涡轮10内或远离风力涡轮10具有任何合适位置。在示例性实施例中，传感器50以电子数据通信联接到控制系统30，用于传输变桨测量信号到控制系统30进行处理和/或用于从控制系统30接收合适信号。
在示例性实施例中，风力涡轮10包括用于控制转子叶片24相对于风向26的桨距角的可变叶片变桨系统52。在示例性实施例中，可变叶片变桨系统52联接到控制系统30由此用于控制。在示例性实施例中，可变叶片变桨系统52包括一个或更多个促动器(未示出)，其联接到轮毂20和/或转子叶片24，用于通过使转子叶片24相对于轮毂20围绕变桨轴线28旋转而改变转子叶片24的桨距角。变桨促动器可包括任何合适的结构、构造、布置、装置和/或构件，不管是否在本文中描述和/或示出，诸如电马达、液压缸、弹簧和/或伺服机构。而且，变桨促动器可由任何合适的装置驱动，不管是否在本文中描述和/或示出，非限制性地包括液压流体、电功率、电化学功率和/或机械功率，诸如弹簧力。例如，在某些实施例中，变桨促动器包括联接到变桨环形齿轮(未示出)的变桨主动齿轮(未示出)。变桨环形齿轮联接到转子叶片24，使得变桨主动齿轮的旋转使转子叶片24围绕变桨轴线28旋转以因此改变转子叶片24的桨距角。
在示例性实施例中，风力涡轮10还包括多个传感器54，其各联接到相应的转子叶片24用于测量每个转子叶片24的桨距角，或者更具体地，测量每个转子叶片24相对于风向26和/或相对于轮毂20的角度。传感器54可以是在风力涡轮10内或远离风力涡轮10具有任何合适位置的任何合适传感器，诸如但不限制于在变桨系统52内的光学编码器。在示例性实施例中，传感器54以电子数据通信联接到控制系统30用于发送变桨测量信号到控制系统30进行处理和/或用于从控制系统30接收合适信号。
在示例性实施例中，风力涡轮10还包括用于测量风速和/或风向的至少一个测风计56。在特定的实施例中，风力涡轮10在一个或更多个高度、在接近和/或远离风力涡轮10的多个位置处联接到多个测风计56。在示例性实施例中，一个或更多个测风计56以电子数据通信联接到控制系统30用于发送测量信号到控制系统30进行处理和/或用于从控制系统30接收合适信号。在示例性实施例中，一个或更多个测风计56构造成检测多个风状态，非限制性地包括风向、风速、风切变、风梯度和紊流强度。
在示例性实施例中，测风计56以电子数据通信联接到控制系统30用于发送测量数据到控制系统30，用于控制风力涡轮10的其它操作。例如，测风计56可发送测量信号到控制系统30用于使用偏航系统48控制和/或改变转子18的偏航。可选地，测风计56可以以电子数据通信直接联接到偏航系统48用于控制和/或改变转子18的偏航。
在示例性实施例中，风力涡轮10还包括至少一个传感器58，其联接到发电机34用于测量发电机34的电功率输出。在示例性实施例中，传感器58以电子数据通信联接到控制系统30用于发送测量信号到控制系统30进行处理和/或用于从控制系统30接收合适信号。传感器58可以是任何合适的传感器，其非限制性地包括在风力涡轮10内或远离风力涡轮10具有任何合适位置的霍尔效应电流换能器(CT)和/或电容性电压换能器(CVT)。
在示例性实施例中，风力涡轮10包括构造成测量环境气压的至少一个传感器60。传感器60可以是任何合适的传感器，其非限制性地包括在风力涡轮10内或远离风力涡轮10具有任何合适位置的一个或更多个电气大气压测量仪器。在示例性实施例中，传感器60以电子数据通信联接到控制系统30用于发送环境气压测量信号到控制系统30进行处理和/或用于从控制系统30接收合适信号。
在示例性实施例中，风力涡轮10包括构造成测量环境气温的至少一个传感器62。传感器62可以是任何合适的传感器，其非限制性地包括在风力涡轮10内或远离风力涡轮10具有任何合适位置的一个或更多个电子温度计。在示例性实施例中，传感器62以电子数据通信联接到控制系统30用于发送环境气温测量信号到控制系统30进行处理和/或用于从控制系统30接收合适信号。
在示例性实施例中，风力涡轮10包括构造成测量环境空气湿度的至少一个传感器64。传感器64可以是任何合适的传感器，其非限制性地包括在风力涡轮10内或远离风力涡轮10具有任何合适位置的一个或更多个电子相对湿度传感器。在示例性实施例中，传感器64以电子数据通信联接到控制系统30用于发送环境空气湿度测量信号到控制系统30进行处理和/或用于从控制系统30接收合适信号。
在示例性实施例中，风力涡轮10包括构造成测量声发射的至少一个传感器65。传感器65可以是任何合适的传感器，其非限制性地包括在风力涡轮10内或远离风力涡轮10具有任何合适位置的一个或更多个麦克风。可选地，传感器65可定位在接近和/或远离风力涡轮10的各种位置。例如，传感器65可定位于接近如下位置，包括一个或更多个房子、城镇和大城市区域。在示例性实施例中，传感器65以电子数据通信联接到控制系统30用于发送声发射测量信号到控制系统30进行处理和/或用于从控制系统30接收合适信号。
风力涡轮10还可包括一个或更多个附加的传感器(未示出)，其联接到风力涡轮10的一个或更多个构件和/或电负载，不管(多个)这种构件是否在本文中描述和/或示出，用于测量(多个)这种构件的参数和/或用于测量其它环境状态。(多个)这种传感器可非限制性地包括传感器，其构造成测量任何环境状态、任何风力涡轮构件的任何操作参数、位移、偏航、变桨、力矩、应变、应力、扭曲、损伤、失效、转子扭矩、转子速度、电负载中的异常和/或提供到风力涡轮10的任何构件的功率的异常。这种传感器可联接到风力涡轮10的任何构件和/或在它的任何位置的电负载用于测量它的任何参数，不管这种构件、位置和/或参数是否在本文中描述和/或示出，并且可用于导出其它测量值，例如粘度，如在本领域中所已知的。
另外参考图3，在示例性实施例中，控制系统30包括总线66或其它通信装置以在控制系统30的各种构件之间通信信息。至少一个处理器68联接到总线66以处理信息，包括来自测风计56，传感器46、50、54、58、60、62、64和/或65，和/或一个或更多个其它传感器的信息。在示例性实施例中，控制系统30还包括至少一个随机存取存储器(RAM)70和/或其它存储装置72。RAM 70和存储装置72联接到总线66以存储和传递待由处理器68执行的信息和指令。RAM 70和/或存储装置72还可在处理器68执行指令期间用于存储临时变量或其它中间信息。在示例性实施例中，控制系统30还包括联接到总线66的至少一个只读存储器(ROM)74和/或其它静态存储装置，以存储和提供静态(即，非变的)信息和指令到处理器68。在示例性实施例中，控制系统30另外包括至少一个输入/输出装置76，其便于提供输入数据到控制系统30和/或提供输出，诸如但不限制于偏航控制和/或变桨控制输出。可从存储装置，诸如但不限制于磁盘、只读存储器(ROM)集成电路、CD-ROM和/或DVD，经由对一个或更多个可电子存取介质和其它构件进行存取的有线的或无线的远程连接来提供指令到存储器。在某些实施例中，硬接线电路可代替或与软件指令结合使用。因此，指令序列的执行不限制于硬件电路和软件指令的任何特定结合，不管是否在本文中描述和/或示出。在示例性实施例中，控制系统30还包括至少一个传感器接口78，其允许控制系统30与测风计56，传感器46、50、54、58、60、62、64和/或65，和/或一个或更多个其它传感器通信。传感器接口78例如包括将模拟信号转换成可由处理器68使用的数字信号的一个或更多个模拟数字转换器。
图4是示出用于控制风力涡轮，诸如在图1、2和3中示出的风力涡轮10的示例性方法100的流程图。在示例性实施例中，方法100包括确定一个或更多个各种准则，诸如大气状态110、风状态120、风力涡轮10的初始声发射130、到位置的距离140，时间、日和/或日期150以及风力涡轮10的初始构造160。另外，控制系统30可存储决定110、120、130、150和/或160，以基于决定110、120、130、150、160和/或与声发射的衰减和传播相关的其它数据自动校准和/或确定175风力涡轮10的操作。在示例性实施例中，决定110、120、130、140、150和/或160经由至少一个算法以连续的和动态的方式确定并且静态地电子地存储在维持于控制系统30内的表(未示出)内。可选地，使用至少一个算法这种值可动态地导出。
更具体地，在示例性实施例中，确定大气状态110包括分别使用传感器60、62和64检测环境气压、环境气温和/或环境湿度。可选地，确定大气状态110可包括检测下雨的比率、环境空气粘度和其它环境大气状态。在示例性实施例中，至少一个传感器60、62和/或64检测大气状态并且传递165与检测的大气状态相关的数据到控制系统30。
在示例性实施例中，确定风状态120包括使用测风计56检测风速、风向、风切变、风梯度和/或紊流强度。在示例性实施例中，测风计56检测风状态并且传递165与检测的风状态相关的数据到控制系统30。
在示例性实施例中，确定风力涡轮10的初始声发射130包括使用传感器65检测在接近风力涡轮10的位置的声级。可选地，确定初始声发射130包括使用传感器65检测在远离风力涡轮10的位置的察觉的声级。在示例性实施例中，传感器65检测声发射并且传递165与检测的声发射相关的数据到控制系统30。
在示例性实施例中，确定到位置的距离140包括确定由风力涡轮10的声发射影响的位置。在某些实施例中，该位置是包括一个或更多个房子、市郊区域、城镇区域和另一个风力涡轮10的观察点。在示例性实施例中，控制系统30包括与到各种位置的各种距离和/或方位相关的数据，并且控制系统30基于其它确定的准则诸如决定110、120、130、150和/或160确定位置。可选地，传感器检测到位置的距离和/或方位并且传递165与检测的距离和/或方位相关的数据到控制系统30。
在示例性实施例中，确定时间150包括确定日的时间、周的时间和/或年的时间中的至少一个。在示例性实施例中，控制系统30包括构造成确定时间的时钟和/或日历(未示出)。在示例性实施例中，控制系统30包括与具有用于声发射的增加的和/或减少的容差的各种时间、日和/或日期相关的时间表。例如，在8:00PM和8:00AM之间的小时可以是被编程用于减少的声发射的时间。
在示例性实施例中，确定风力涡轮10的初始构造160包括分别使用传感器46、50和/或54检测转子18的速度、转子18的方位和/或至少一个转子叶片24的桨距角。在示例性实施例中，传感器46、50和/或54中的至少一个检测风力涡轮10的初始构造并且传递165与检测的初始构造相关的数据到控制系统30。另外，确定风力涡轮10的初始构造160可包括确定风力涡轮10的高度、使用传感器58检测电功率输出和/或风力涡轮10的其它构造。在示例性实施例中，控制系统30包括与风力涡轮10的各种构造相关的数据。
方法100包括将决定110、120、130、140、150和160的任何组合与声发射的性质进行比较170。在各种大气状态中声音可不同地传播和/或察觉。控制系统30另外包括与在各种大气状态中声音的各种性质相关的数据。例如，如果风切变高，则风力涡轮10的转子速度可减小以补偿在观察点的低背景噪声级。而且，地面性质诸如但不限制于土壤性质、地形、植物、建筑物和/或周围区域的其它特征，可影响声音的各种性质。基于决定110、120、130、140、150和160的任何组合与声音的各种性质的比较，风力涡轮10的操作被控制180以增加或减少风力涡轮10的声发射。
例如，控制系统30可传输操作信号以调整制动扭矩和/或桨距角以增大和/或减小转子18的转速。而且，控制系统30可传输操作信号到偏航系统48用于使机舱16旋转以使转子18围绕偏航轴线32重新定向。此外，控制系统可传输操作信号到可变叶片变桨系统52用于增大和/或减小至少一个转子叶片24的桨距角。
在示例性实施例中，控制系统30可形成参数矩阵，其包括与各种决定110、120、130、140、150和/或160相关的多个足迹(footprint)。更具体地，在示例性实施例中，控制系统30可在数据库中存储用于多个决定110、120、130、140、150和/或160的多个操作信号，并且基于多个存储的操作信号和/或与声发射的衰减和传播相关的其它数据校准和/或确定175风力涡轮10的操作。
例如，控制系统30可形成使决定110、120、130、140、150和/或160的第一组合与第一操作设置相关的第一足迹。当控制系统30接收包括与第一足迹的那些类似的决定110、120、130、140、150和/或160的第二组合的第二足迹时，控制系统30可使用第一操作设置操作风力涡轮10和/或基于第一和第二足迹的比较校准风力涡轮10的操作。
更具体地，在示例性实施例中，控制系统30可将由第一足迹造成的察觉的声发射与由第二足迹造成的察觉的声发射进行比较。控制系统30确定与第一足迹相关的操作信号是否用于操作风力涡轮10或者与第一足迹相关的操作信号是否按照第二足迹被校准。因此，控制系统30操作和/或校准风力涡轮10，使得风力涡轮10的操作在类似的决定110、120、130、140、150和/或160下发射类似的察觉的声发射。
以上详细描述风力涡轮的示例性实施例和用于组装风力涡轮的方法。该方法和系统不限制于本文中描述的特定实施例，而是相反，该方法和系统的构件可与本文中描述的其它构件独立地和分别地被利用。例如，本文中描述的方法和系统可具有其它的工业应用和/或消费者应用并且不限制于与如本文中所描述的风力涡轮一起实践。相反，本发明可以与许多其它工业相结合地实现和利用。
如本文中所使用的，以单数叙述的和以字眼“一”开头的元件或步骤应理解为不排除复数个所述元件和步骤，除非这种排除被明确地陈述。另外，参考“一个实施例”不意图解释为排除也包括所述特征的附加实施例的存在。而且，除非明确地相反地陈述，实施例“包括”、“包含”或“具有”具有特殊性质的元件或多个元件可包括不具有该性质的附加的这种元件。
这些文字描述使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且也使本领域技术人员能够实践本发明，包括做出和使用任何装置或系统以及执行任何包括在内的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这种其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这种其它示例意图在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于监测风力涡轮的声发射的方法，所述风力涡轮包括具有至少一个转子叶片的转子、操作地联接到所述风力涡轮的至少一个传感器，以及通信地联接到所述传感器的控制系统，所述方法包括：
使用第一传感器在第一位置处检测大气状态，所述大气状态包括风切变和风梯度中的至少一个；
使用第二传感器在第二位置处检测声发射；并且
基于使用所述第二传感器所检测的所述声发射以及所述风切变、所述风梯度和所述风力涡轮的初始方位中的至少一个，使用所述控制系统来控制所述风力涡轮的操作，包括所述风力涡轮的方位，以在第三位置处调整所述风力涡轮的察觉声发射。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测大气状态包括检测紊流强度、环境压力、环境温度和环境湿度中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
使用所述第二传感器检测初始声发射；并且
基于所述第二传感器相对于所述风力涡轮的距离和方向以及所述初始声发射，使用所述控制系统来控制所述风力涡轮的操作以调整所述风力涡轮的察觉声发射。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述风力涡轮的操作包括基于从所述风力涡轮到所述第三位置的距离来控制所述风力涡轮的操作。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述风力涡轮的操作包括基于与日的时间、周的时间和年的时间中的至少一个相关的时间表来控制所述风力涡轮的操作。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述风力涡轮的操作包括基于初始转子速度和所述转子叶片的初始变桨中的至少一个来控制转子速度和所述转子叶片的变桨中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述风力涡轮的操作包括基于包括多个足迹的参数矩阵来控制所述风力涡轮的操作。
8.一种用于控制风力涡轮的声发射的设备，所述风力涡轮包括具有至少一个转子叶片的转子，所述设备包括：
第一传感器，其操作地联接到所述风力涡轮，所述第一传感器构造成在第一位置处检测大气状态，所述大气状态包括风切变和风梯度中的至少一个；
第二传感器，其构造成在第二位置处检测声发射；和
控制系统，其通信地联接到所述第一传感器和所述第二传感器，所述控制系统构造成基于使用所述第二传感器所检测的所述声发射以及所述风切变、所述风梯度和所述风力涡轮的初始方位中的至少一个来控制所述风力涡轮的操作，包括所述风力涡轮的方位，以在第三位置处调整所述风力涡轮的察觉声发射。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第一传感器另外构造成检测包括紊流强度、环境压力、环境温度和环境湿度中的至少一个的大气状态。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第二传感器另外构造成检测初始声发射，并且所述控制系统另外构造成基于所述第二传感器相对于所述风力涡轮的距离和方向以及所述初始声发射来控制所述风力涡轮的操作以调整所述风力涡轮的察觉声发射。
11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述控制系统另外构造成基于从所述风力涡轮到所述第三位置的距离来控制所述风力涡轮的操作。
12.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述控制系统另外构造成基于与日的时间、周的时间和年的时间中的至少一个相关的时间表来控制所述风力涡轮的操作。
13.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述控制系统另外构造成基于包括多个足迹的参数矩阵来控制所述风力涡轮的操作。
14.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述控制系统另外构造成基于初始转子速度和所述转子叶片的初始变桨中的至少一个来控制转子速度和所述转子叶片的变桨中的至少一个。
15.一种风场，包括：
多个风力涡轮；
多个第一传感器，其操作地联接到所述多个风力涡轮，所述多个第一传感器中的每个第一传感器构造成检测大气状态，所述大气状态包括风切变和风梯度中的至少一个；
第二传感器，其构造成在第二位置处检测声发射；和
控制系统，其通信地联接到所述多个第一传感器中的每个第一传感器和所述第二传感器，所述控制系统构造成基于所述风切变、所述风梯度和所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮的初始方位中的至少一个来控制所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮的操作，包括所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮的方位，以在第三位置处调整所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮的察觉声发射。
16.根据权利要求15所述的风场，其特征在于，所述大气状态包括紊流强度、环境压力、环境温度和环境湿度中的至少一个。
17.根据权利要求15所述的风场，其特征在于，所述第二传感器另外构造成检测初始声发射，并且所述控制系统另外构造成基于所述第二传感器相对于所述风力涡轮的距离和方向以及所述初始声发射来控制所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮的操作，以调整所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮的察觉声发射。
18.根据权利要求15所述的风场，其特征在于，所述控制系统另外构造成基于从所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮到所述第三位置的距离来控制所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮的操作。
19.根据权利要求15所述的风场，其特征在于，所述控制系统另外构造成基于与日的时间、周的时间和年的时间中的至少一个相关的时间表来控制所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮的操作。
20.根据权利要求15所述的风场，其特征在于，所述控制系统另外构造成基于包括多个足迹的参数矩阵来控制所述多个风力涡轮中的每个风力涡轮的操作。
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