CN101018948B - 用于风力涡轮机的机械紧急制动器及其操作方法 - Google Patents
用于风力涡轮机的机械紧急制动器及其操作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101018948B CN101018948B CN2004800440097A CN200480044009A CN101018948B CN 101018948 B CN101018948 B CN 101018948B CN 2004800440097 A CN2004800440097 A CN 2004800440097A CN 200480044009 A CN200480044009 A CN 200480044009A CN 101018948 B CN101018948 B CN 101018948B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind turbine
- spring
- box
- helical spring
- live axle
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 8
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 32
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 claims description 6
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 208000032767 Device breakage Diseases 0.000 description 1
- 229910000639 Spring steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
Images
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
- F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
- F03D7/0224—Adjusting blade pitch
-
- 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
- F03D7/0244—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for braking
- F03D7/0248—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for braking by mechanical means acting on the power train
-
- 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
- F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
- F05B2260/75—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism not using auxiliary power sources, e.g. servos
-
- 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
- F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
- F05B2260/76—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
-
- 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
提供了用于风力涡轮机的机械紧急制动器,所述的机械紧急制动器包括在其外端带有环的螺旋弹簧、用于容纳所述的弹簧的盒和用于接收所述的盒和所述的弹簧的壳体,其中所述的壳体包括弹簧的环可以固定到其上的保持销。
Description
技术领域
本发明涉及用于风力涡轮机的机械紧急制动器,特别是涉及用于这样的紧急制动器的螺旋弹簧、用于所述的螺旋弹簧的盒和用于所述的弹簧和盒的壳体,涉及装配有机械紧急制动***的风力涡轮机且涉及操作机械紧急制动器的方法。
背景技术
典型地,现代风力涡轮机具有带可调整桨距角(pitch angle)的转子叶片。转子叶片可绕其纵向轴线通过布置在转子毂内的变桨驱动器(pitch drive)而旋转。典型地,变桨驱动器是电气地或液压地促动的。通过调整转子叶片的桨距角,可控制风力涡轮机的动力生成以及可实现转子的空气动力学制动。特别地,转子叶片当移动到顺桨(feather)位置时生成制动转矩。因此,转子叶片保证转子不被进一步加速且因此转子叶片形成了用于风力涡轮机的空气动力学制动。
转子叶片的空气动力学制动效果也用于在紧急情况下制动转子,例如当驱动***发生故障时或当风力涡轮机处于不受控状况时。因此,重要的是即使当风力涡轮机被损坏或处于不受控状态时,例如因为闪电的原因,紧急制动***也绝对地可靠地工作。特别地,即使在动力中断的状况中也要求变桨驱动器能起作用。
作为对此问题的解决方案,例如在E.Hau的“Windturbines”,Springer-Verlag,2000,236页和237页中建议了用于变桨驱动器的不间断电源(UPS)。然而,当风力涡轮机的电子器件例如被闪电损坏时,这样的解决方法可能失效。
因此,在DE 197 20 025中建议了冗余的机械备用***。其中变桨驱动器被储存在弹簧内的能量促动,弹簧通过齿轮联接到变桨驱动器的驱动轴。根据DE 197 20 025,数个弹簧容纳在壳体内,其间带有分离器盘。弹簧通过钩被分别固定到壳体和延伸通过壳体的中心轴。然而,根据DE 197 20 025的构造不保证弹簧的平滑的操作:分离器盘垂直地沿中心轴移动且因此侧向地夹紧弹簧。也注意到,固定到壳体上的钩在操作期间断裂。钩固定地接附到壳体上且因此在卷紧弹簧期间巨大的机械应力被施加到钩。最后,根据DE 197 20 025的构造的操作安全性是不足的:在弹簧的拉紧带断裂的情况下,弹簧将爆发且可能伤人。弹簧随后也将不可使用。因此,通过测量弹簧圈的直径来实现对弹簧状况的监测。然而,这要求了复杂的传感器设备,该设备是易出错的。
发明内容
因此本发明的目的是提供改进的用于风力涡轮机的机械紧急制动器。
此目的通过根据本发明的弹簧、盒、壳体、风力涡轮机和本发明所述的方法来解决。本发明的进一步的方面、优点和细节由从属权利要求、说明书和附图中显见。
根据本发明的一方面,提供了一种用于接收用于风力涡轮机的螺旋弹簧的盒,所述螺旋弹簧包括构造成用于将所述螺旋弹簧连接在保持销上的外固定装置,所述外固定装置当连接到所述保持销上时能够绕所述保持销旋转,所述螺旋弹簧还包括构造成用于将所述螺旋弹簧连接在所述风力涡轮机的驱动轴上的内固定装置,所述盒包括:上部分,下部分,和布置在所述上部分和下部分之间的分离器,其中每个所述上部分和下部分具有用于接收所述风力涡轮机的驱动轴的中心孔口,且其中每个所述上部分和下部分进一步具有位于其外周且构造成用以接收所述保持销的孔。
根据本发明的另一方面,提供一种用于风力涡轮机的机械紧急制动器的弹簧单元,其包括螺旋弹簧和盒,其中,所述螺旋弹簧包括构造成用于将所述螺旋弹簧连接在保持销上的外固定装置,所述外固定装置当连接到所述保持销上时能够绕所述保持销旋转,所述螺旋弹簧还包括构造成用于将所述螺旋弹簧连接在所述风力涡轮机的驱动轴上的内固定装置,所述盒包括上部分、下部分,以及布置在所述上部分和下部分之间的分离器,其中所述上部分和下部分具有用于接收所述风力涡轮机的驱动轴的中心孔口,并且其中所述上部分和下部分进一步具有位于其外周且构造成用以接收所述保持销的孔。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于风力涡轮机的机械紧急制动器内使用的弹簧能量储存器的壳体,包括:
下壁;
侧壁;
驱动轴,螺旋弹簧的内固定装置能够固定到所述驱动轴上;和
顶覆盖件;
其中,所述壳体设置为接收包括盒和容纳在所述盒内的螺旋弹簧的弹簧单元,所述盒包括:
上部分,其具有用于接收所述驱动轴的第一中心孔口;
下部分,其具有用于接收所述驱动轴的第二中心孔口;
布置在所述上部分和下部分之间的分离器;和
构造成用于接收保持装置的锁定装置,所述锁定装置包括位于每个所述上部分和下部分的外周的孔;
螺旋弹簧的外固定装置,构造成当附接到所述保持装置上时能够绕所述保持装置旋转。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于风力涡轮机的机械紧急制动器的弹簧能量储存器,其包括根据上述壳体和弹簧单元。
根据本发明的另一方面,提供了一种风力涡轮机,其包括带有至少一个转子叶片的转子、用于绕纵向轴线来旋转驱动所述至少一个转子叶片的变桨驱动器,以及机械紧急制动器,其中,所述机械紧急制动器包括上述弹簧能量储存器,且其中所述驱动轴是所述变桨驱动器的驱动轴,并且所述弹簧能量储存器联接到所述变桨驱动器的驱动轴上。
根据本发明的第一方面,提供了用于风力涡轮机的机械紧急制动器的螺旋弹簧,其中所述的螺旋弹簧包括用于将所述的螺旋弹簧固定到保持装置的固定装置,其中当所述的固定装置固定到所述的保持装置时它适合于绕所述的保持装置旋转。因此,在弹簧圈卷紧期间固定装置可以进行摆脱移动。因此,可以显著地降低施加到固定装置的机械应力且可以避免固定装置的断裂。
根据本发明的另一个方面,提供了用于接收弹簧的盒,其中所述的盒包括上盖、下盖和布置在所述的上盖和下盖之间的间隔器,其中所述的上盖和下盖具有用于接收轴的通孔。弹簧盒保证了在由盒限定的空间内可以自由地放松的弹簧的平滑操作。此外,弹簧可以完全地封装在盒内,以保证弹簧的安全的运输和操纵。因此,即使在拉紧带断裂且弹簧爆发的情况中,操纵弹簧的人员也是安全的。
根据本发明的再另一个方面,提供了在用于风力涡轮机的机械紧急制动器中使用的用于弹簧能量储存的壳。壳包括基壁、侧壁和顶壁,其中壳设计为接收至少一个单元,单元包括容纳在盒内的螺旋弹簧。此外,壳进一步包括用于将螺旋弹簧的外端定位到位的装置。此装置可以与布置在弹簧处的锁定装置接合,使得弹簧被固定但可绕锁定装置旋转。因此,显著地降低了在卷紧弹簧期间施加到锁定装置的机械应力。作为结果,锁定装置断裂的可能性降低。
根据本发明的再另一个方面,提供了用于风力涡轮机的机械紧急制动器的弹簧能量储存器。弹簧能量储存器包括其中容纳了弹簧单元的壳。弹簧单元由容纳在弹簧盒内的螺旋弹簧形成。这样的弹簧能量储存器提供了机械备用***,它能没有任何动力源而操作。
根据本发明的再另一个方面,提供了风力涡轮机,风力涡轮机包括带有至少一个转子叶片的转子、用于绕纵向轴线旋转驱动所述至少一个转子叶片的变桨驱动器和机械紧急制动器。机械紧急制动器包括联接到所述变桨驱动器的驱动轴的弹簧能量储存器。因此,风力涡轮机的变桨驱动器可以甚至在其中无电源可用的情况中被促动。因此,风力涡轮机的转子叶片可以倾斜到顺桨位置且因此将转子制动。
根据本发明的不同的方面,提供了用于操作风力涡轮机的机械紧急制动器的方法,所述的方法包括如下步骤:测量指示了变桨驱动器的电动马达的保持转矩的变量,将变量的测量值与变量的希望值进行比较,且如果所述实际值和所述希望值的比较显示风力涡轮机处于故障状况则将所述的风力涡轮机制动。
附图说明
对于本领域普通技术人员,包括了本发明的最佳模式的本发明的完全的且允许的披露更特定地在如下的说明书中阐述,包括参考如下附图,其中:
图1示出了根据本发明的实施例的盒的透视图;
图2a示出了根据本发明的实施例的壳体的透视图;
图2b示出了在图2a中示出的壳体的顶覆盖件/底壁的顶视图;
图3示出了已组装的根据本发明的实施例的弹簧能量储存器的横截面视图;
图4示出了根据本发明的实施例的机械紧急制动***的图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的多种实施例,本发明的一个或多个例子在图中图示。每个例子通过解释本发明的方式提供,且不意味着作为对本发明的限制。例如,作为一个实施例的部分的图示或描述的特征可以使用在另一个实施例上或与另一个实施例协同使用以产生再另一个实施例。意图为本发明包括这样的修改和变化。
图1示出了根据本发明的实施例的弹簧盒。盒包括上部分5和下部分6,它们通过分离器7分开。上部分5和下部分6由1.5mm厚的金属板形成。典型地,用于盒的上部分5和下部分6的金属板的厚度在1mm到3mm的范围内。上部分5和下部分6具有中心孔口8,其中***驱动轴16。此外,上部分和下部分包括通孔10。通过这些孔10,油可以进入到上部分5和下部分6之间的空间内,或可以从此空间排出。因此提供了盒的内部空间与油槽的流体连通。此外,沟槽9a、9b提供在上部分5和下部分6的外周处。上部分5的沟槽9a和下部分6的沟槽9b相互对齐,使得导向销14可以***到沟槽9a、9b内。因此,沟槽9a、9b用作到导向装置。替代地,导向装置可以由上部分5和下部分6内对齐的通孔实现,导向销***到其内。也可以提供沟槽和通孔的组合。一对沟槽9c大于其他沟槽,使得它可以接收保持装置,例如外保持销,螺旋弹簧的外端固定到外保持销。
分离器7形成为圆柱形杆且直径典型地为12mm且长度典型地为62mm。然而,分离器7的长度通过待容纳在盒内的弹簧1的宽度确定。在本实施例中,弹簧1具有60mm的宽度,使得通过长度为62mm的分离器保证在弹簧的上方和下方的1mm的附加空间。然而,附加空间可以从例如0.5mm到4mm变化,只要保证容纳在盒内的螺旋弹簧的平滑操作。分离器7典型地在其上端和下端带螺纹,以被固定到上部分5和下部分6。特别地,分离器可以延伸通过上部分5和下部分6且通过螺母固定。在此情况中,分离器的长度大于前述的长度,使得维持盒的内部宽度。替代地,分离器7也可以焊接到上部分5和下部分6。
在本实施例中,盒的高度为65mm(下部分1.5mm/分离器62mm/上部分1.5mm)。盒的直径通过螺旋弹簧的直径确定,在本实施例中螺旋弹簧的直径为500mm。
图2a示出了根据本发明的实施例的壳体12。壳体设计为容纳一个或多个前述的盒。壳体12包括底壁、侧壁和顶覆盖件(图2b)。虽然在本实施例中侧壁具有圆形横截面,但它也可以具有任何其他合适的形状,特别是它可以是多边形的。凸缘15典型地提供在壳体12的边缘处。凸缘15包括便于组装顶覆盖件的附加的导向装置(未示出)。此外,延伸通过顶覆盖件的螺栓可以压靠凸缘15且因此便于拆卸顶覆盖件。当弹簧浸入到油槽中时这是特别地有用的。
在壳体的内部空间中提供了带有沟槽的驱动轴16。驱动轴形成有齿,使得它能通过滑动轴环(未示出)安装到齿轮轴。此外提供了保持销13,其中在弹簧1的外端处的环2可以固定到所述的保持销14。保持销13可以***到较大的沟槽9c的对内。此外,导向销14提供在壳体内,所述的导向销14可***到盒的导向装置内。在本实施例中,导向销14可以***到沟槽9a、9b内。保持销13和导向销14通过焊接固定到壳体12的底壁,或可形成为带螺纹的棒。在后者的可能性中,销13、14可以延伸通过底壁,然后可通过螺母固定或可与提供在底壁内的母螺纹接合。替代地,公螺纹可以提供在壳体12的底壁上且销13、14可具有母螺纹。典型地,保持销13和导向销14形成为圆柱形杆,其中保持销13的直径大于导向销14的直径。典型地,保持销13具有16mm的直径且导向销14具有12mm的直径。
壳体的顶覆盖件在图2b中示出。驱动轴16、保持销13和导向销14可以延伸通过顶覆盖件内的孔17、18、19。保持销13和导向销14然后通过螺母固定。然而,保持销13和导向销14也可以在其上端部具有母螺纹,使得它们可以由***通过顶覆盖件内的孔17、18的螺钉固定。此外,凸缘15提供在顶覆盖件的外周。顶覆盖件的凸缘15可以与壳体12的凸缘15通过导向装置(未示出)对齐。螺栓也可以***到顶覆盖件的凸缘15内,使得它们可以压靠壳体12的凸缘15,因此便于拆卸顶覆盖件。
然后,参考图3描述根据本发明的实施例的螺旋弹簧。其中示出的螺旋弹簧在其外端处包括环2。环2适合于使得例如外保持销13的保持装置可***到所述的环内。在螺旋弹簧1的内端处提供了钩3,钩3可***到提供在驱动轴16上的缝隙内。替代地,钩3可以被另一个环(未示出)替代。在此情况中,内保持销必需提供在驱动轴16上,使得内环可以布置在内保持销上。在组装前,弹簧以释放状态保存且通过拉紧带4保持。
在本实施例中,螺旋弹簧由形成织构的(texturized)轧制弹簧钢制成且具有大约22000mm的长度、大约60mm的宽度和大约1.8mm的粗度。典型地,弹簧具有在1.25mm到2.25mm的范围内的粗度,40mm到80mm的范围内的宽度和15m到30m的范围内的长度。本实施例的弹簧1可以卷紧29圈。当卷紧到23.5圈时,对其施加大约70Nm的预应力。典型地,当螺旋弹簧1卷紧在其总圈数的70%到90%范围内时,它具有在50Nm到100Nm范围内的预应力。
然后描述用于根据本发明的弹簧能量储存器的弹簧盒的组装。首先,分离器7固定到下部分6,其中分离器7被螺旋在提供在下部分6上的公螺纹上。替代地,分离器可以通过从下方***通过下部分6内的孔的螺钉固定。然后,在其外端处带有环2的螺旋弹簧1布置在下部分6上,使得环2位于下部分6的大沟槽9c上方。然后,上部分5通过***通过上部分5内的孔的螺钉或通过焊接固定到分离器。因此,形成了弹簧盒,它提供了用于螺旋弹簧1的限定的空间,且因此允许弹簧1的平滑的操作。特别地,在操作期间弹簧1可自由地卷紧和放松,且弹簧将不与提供在弹簧能量储存器内的其他弹簧干涉。此构造也显著地增加了操作安全性,因为螺旋弹簧被盒封装。因此,即使当拉紧带4断裂时,弹簧1也将锁定在由盒限定的内部空间内。
现在将参考图3描述根据本发明的实施例的弹簧能量储存器的组装。为此目的,弹簧盒布置在壳体12内,其中弹簧盒与保持销13和导向销14对齐。螺旋弹簧1的环2也布置在保持销13的上方,且钩3***到驱动轴16的沟槽内。在本实施例中,六个上述类型的弹簧盒放置在壳体12内。然后,在壳体12内填充油以提供用于润滑弹簧的油槽。油通过提供在盒的上部分5和下部分6内的孔10和11进入到盒的内部空间。壳体12被密封且因此是油密性的。最后,顶覆盖件固定到壳体12,且保持销13由***通过孔18的螺栓固定,且导向销14由***通过孔19的螺栓固定。螺栓也***到凸缘15内。如上所述,弹簧1以释放状态组装。
然后将已组装的弹簧能量储存器安装到齿轮轴(未示出)上。为此目的,驱动轴16形成有齿,且齿轮轴形成为空心轴。然后通过滑动轴环(未示出)将驱动轴16和齿轮轴联接。在弹簧储存器已安装到倾斜齿轮后,手动为弹簧施加预应力2到5圈。为此目的,在壳体12的外侧上提供预应力施加装置(未示出)。典型地,预应力施加通过手动完成。因此,弹簧1的内端固定到驱动轴16且弹簧能量储存器可以由倾斜齿轮通过储存在弹簧1内的机械能来促动风力涡轮机的变桨驱动器。
现在将参考图4描述根据本发明的实施例的机械紧急制动***。其中示出了风力涡轮机的变桨驱动器。变桨驱动器包括用于旋转风力涡轮机的转子叶片的马达和上述类型的弹簧能量储存器。在操作期间,倾斜马达和弹簧能量储存器通过倾斜齿轮(未示出)联接。
变桨驱动器与检测装置连接,检测装置能测量指示倾斜驱动马达的保持转矩的变量。典型地,倾斜驱动马达是直流串激马达,则变量是马达转矩,或倾斜驱动马达是三相异步马达,则变量是激励电流的有功电流分量。检测装置进一步包括计算装置,它适合于计算指示了保持转矩的所述变量的移动平均值。典型地,移动平均值在转子的至少两个完整的旋转上计算。
机械紧急制动***进一步包括比较装置,它适合于将变量的测量值与所述变量的希望值进行比较。希望值可以在风力涡轮机设立操作期间确定,或可以由位于风力涡轮机的另一个转子叶片处的另一个弹簧能量储存器获得。两个获得希望值的方法也可以组合。希望值可以在存储器内储存。此存储器也可以与用于计算移动平均值的计算装置共享。此外,机械紧急制动***包括适合于向风力涡轮机控制器报告故障状况的报告装置。
在风力涡轮机启动时,即在风力涡轮机连接到电网前,螺旋弹簧1被卷紧18.5圈,即从5圈到23.5圈。因为弹簧1试图于进行摆脱移动,故机械应力施加到弹簧的固定的部分,即施加到钩3和环2。因为弹簧1的外端被允许绕保持销13旋转,与其中弹簧的外端以钩固定到壳体的现有技术构造相比,机械应力被显著地降低。因此弹簧外端处断裂的风险降低,且保证了弹簧的更长的寿命时间。因此,用于弹簧能量储存器的维护间隔也显著地延长。当弹簧卷紧或放松时,外保持销13吸收了由弹簧施加的转矩。特别地,弹簧1向保持销13施加了弯矩,该弯矩传递到盒且被导向销14吸收。此外,拉紧带4紧靠分离器7放置,特别地一个分离器可以位于拉紧带4和螺旋弹簧1之间。因此,转矩从弹簧传递到盒且被导向销14吸收。因此,不仅保持销13而且导向销14吸收了转矩和弯矩。
在风力涡轮机的启动期间,检测装置检测马达断续器(motor break)释放后马达的转数。如果马达的实际转数低于希望的转数,例如在本实施例中1转到5转,则报告装置生成错误信号且将其发送到风力涡轮机控制器。风力涡轮机控制器将然后终止启动过程且通过电气驱动器关闭风力涡轮机。错误信号将持久地发送到风力涡轮机控制器,使得风力涡轮机保持在关闭状态。
在正常操作期间,即当风力涡轮机已成功地启动且连接到电网后,转子叶片从顺桨位置(90度)移动到工作位置(0度)。在此移动期间,包括在弹簧能量储存器内的弹簧卷紧到23.5圈,即弹簧最大旋转圈数的81%。在转子叶片的工作位置,每个单个的弹簧的预应力是70Nm。在本实施例中,六个螺旋弹簧平行地联接驱动轴,导致总的转矩为大约420Nm。倾斜齿轮的齿轮减速比在本实施例中为1/40。因此,倾斜驱动马达必须在转子叶片的工作位置提供大约10.5Nm的保持力矩。当转子叶片移动到工作位置时,倾斜驱动马达必须将螺旋弹簧卷紧附加的18.5圈,即大约740个马达转数。在正常操作期间,在本实施例中转子叶片在0度到22.5度的范围内倾斜,对应于0到4圈的弹簧旋转或0到160个马达转数。
在正常操作期间,检测装置测量生成马达转矩的电流部分。对于直流串激马达,马达转矩与马达电流成比例。对于三相异步马达,激励电流的有功电流分量与马达转矩成比例。然而,在后者的情况中也需要考虑导致了滑移(slip)变化的马达电阻的温度依赖性。然后在转子的至少两个完整的旋转上计算测量的变量的移动平均值。在此时隙期间测量的值被储存在存储器内。然后将移动平均值与希望值比较。此希望值可以从风力涡轮机启动期间储存的启动值获得,或从布置在风力涡轮机的其他转子叶片处的其他的优选地同样的弹簧能量储存器的测量的值获得。两个方法的组合也是可以的。如果通过将实际值与希望值进行比较而检测到弹簧能量储存器中的转矩损失,则向风力涡轮机控制器报告错误信号。风力涡轮机控制器将然后以受控方式制动风力涡轮机,且将风力涡轮机置于安全状况。通过机械紧急制动***到风力涡轮机控制器的持久的错误信号防止风力涡轮机的自动再启动。
在其中检测到弹簧能量储存器内的转矩损失的情况中,维护人员必须检查故障的弹簧能量储存器且更换损坏的弹簧盒。
最后,描述了当倾斜***的电动或液压驱动器失效时机械紧急制动***的操作。在这样的情况中,倾斜驱动马达将不维持保持转矩与弹簧能量储存器的转矩平衡。因为弹簧能量储存器的转矩足以旋转转子叶片,故转子叶片将倾斜到顺桨位置。在顺桨位置处提供阻挡器(未示出)使得转子叶片不能向前旋转。然而,在转子叶片和阻挡器之间提供阻尼器,使得在叶片与阻挡器接合之前转子叶片的纵向速度平滑地降低。典型地,阻尼器是液压元件、弹簧元件或弹性体阻尼元件。因此,转子被制动且风力涡轮机被置于安全状况。
因此已详细地描述了本发明,应显见的是可以在本发明中进行多种修改而不偏离如下权利要求书的精神和范围。
Claims (23)
1.一种用于接收用于风力涡轮机的螺旋弹簧的盒,所述螺旋弹簧包括构造成用于将所述螺旋弹簧连接在保持销上的外固定装置,所述外固定装置当连接到所述保持销上时能够绕所述保持销旋转,所述螺旋弹簧还包括构造成用于将所述螺旋弹簧连接在所述风力涡轮机的驱动轴上的内固定装置,所述盒包括:
上部分,
下部分,和
布置在所述上部分和下部分之间的分离器,其中每个所述上部分和下部分具有用于接收所述风力涡轮机的驱动轴的中心孔口,且其中每个所述上部分和下部分进一步具有位于其外周且构造成用以接收所述保持销的孔。
2.根据权利要求1所述的盒,其中所述的分离器沿所述的上部分和下部分的外周分布。
3.根据权利要求1所述的盒,其中所述的分离器的长度在1mm到3mm的范围内,并且大于所述螺旋弹簧的宽度。
4.根据权利要求1所述的盒,进一步包括提供在盒的上部分和下部分处的导向装置,其中所述的导向装置相互对齐使得它们能接收导向销。
5.根据权利要求4所述的盒,其中所述的导向装置是提供在盒的上部分和下部分的外周处的沟槽。
6.根据权利要求4所述的盒,其中所述的导向装置是提供在盒的上部分和下部分内的通孔。
7.一种用于风力涡轮机的机械紧急制动器的弹簧单元,其包括螺旋弹簧和盒,其中,所述螺旋弹簧包括构造成用于将所述螺旋弹簧连接在保持销上的外固定装置,所述外固定装置当连接到所述保持销上时能够绕所述保持销旋转,所述螺旋弹簧还包括构造成用于将所述螺旋弹簧连接在所述风力涡轮机的驱动轴上的内固定装置,所述盒包括上部分、下部分,以及布置在所述上部分和下部分之间的分离器,其中所述上部分和下部分具有用于接收所述风力涡轮机的驱动轴的中心孔口,并且其中所述上部分和下部分进一步具有位于其外周且构造成用以接收所述保持销的孔。
8.一种用于风力涡轮机的机械紧急制动器内使用的弹簧能量储存器的壳体,包括:
下壁;
侧壁;
驱动轴,螺旋弹簧的内固定装置能够固定到所述驱动轴上;和
顶覆盖件;
其中,所述壳体设置为接收包括盒和容纳在所述盒内的螺旋弹簧的弹簧单元,所述盒包括:
上部分,其具有用于接收所述驱动轴的第一中心孔口;
下部分,其具有用于接收所述驱动轴的第二中心孔口;
布置在所述上部分和下部分之间的分离器;和
构造成用于接收保持装置的锁定装置,所述锁定装置包括位于每个所述上部分和下部分的外周的孔;
螺旋弹簧的外固定装置,构造成当附接到所述保持装置上时能够绕所述保持装置旋转。
9.根据权利要求8所述的壳体,其中所述的保持装置是外保持销,所述的外保持销可固定到所述下壁和所述顶覆盖件上。
10.根据权利要求8所述的壳体,进一步包括至少一个可***到弹簧单元的导向装置内的导向销。
11.根据权利要求8所述的壳体,其中所述的壳体是油密的。
12.一种用于风力涡轮机的机械紧急制动器的弹簧能量储存器,其包括根据权利要求8所述的壳体和弹簧单元。
13.根据权利要求12所述的弹簧能量储存器,其中在所述的壳体内容纳了4到8个弹簧单元。
14.根据权利要求12所述的弹簧能量储存器,进一步包括用于润滑所述弹簧单元的油槽。
15.一种风力涡轮机,其包括带有至少一个转子叶片的转子、用于绕纵向轴线来旋转驱动所述至少一个转子叶片的变桨驱动器,以及机械紧急制动器,其中,所述机械紧急制动器包括根据权利要求12所述的弹簧能量储存器,且其中所述驱动轴是所述变桨驱动器的驱动轴,并且所述弹簧能量储存器联接到所述变桨驱动器的驱动轴上。
16.根据权利要求15所述的风力涡轮机,进一步包括阻挡器,所述的转子叶片在顺桨位置时靠着阻挡器放置。
17.根据权利要求16所述的风力涡轮机,进一步包括用于在转子叶片靠所述的阻挡器放置之前降低所述转子叶片的纵向旋转速度的阻尼元件。
18.根据权利要求15所述的风力涡轮机,进一步包括检测装置,所述检测装置用于检测指示了包括在所述变桨驱动器内的电动马达的保持转矩的变量。
19.根据权利要求18所述的风力涡轮机,其中所述电动马达是直流串激马达,并且指示了所述保持转矩的所述变量是马达转矩。
20.根据权利要求18所述的风力涡轮机,其中所述电动马达是三相异步马达,并且指示了所述保持转矩的所述变量是有功电流分量。
21.根据权利要求18所述的风力涡轮机,其中所述检测装置包括计算装置,用以计算指示了所述保持转矩的所述变量的移动平均值。
22.根据权利要求18所述的风力涡轮机,进一步包括用于储存指示了所述保持转矩的所述变量的希望值的存储器,和用于将指示了所述保持转矩的所述变量的实际值与所述变量的所述希望值进行比较的比较装置。
23.根据权利要求22所述的风力涡轮机,进一步包括用于向风力涡轮机控制器报告所述弹簧能量储存器的故障状况的报告装置,其中如果所述变量的所述实际值低于所述变量的所述希望值达一预先确定的量,则所述故障状况可由所述比较装置检测到,且其中所述风力涡轮机控制器适合于基于由所述报告装置所报告的故障状况来关闭所述风力涡轮机。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2004/008444 WO2006010377A1 (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Mechanical emergency brake for wind turbines and method for operating same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101018948A CN101018948A (zh) | 2007-08-15 |
CN101018948B true CN101018948B (zh) | 2012-07-11 |
Family
ID=34958415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2004800440097A Expired - Fee Related CN101018948B (zh) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | 用于风力涡轮机的机械紧急制动器及其操作方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8007227B2 (zh) |
EP (1) | EP1774172A1 (zh) |
CN (1) | CN101018948B (zh) |
WO (1) | WO2006010377A1 (zh) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8718773B2 (en) | 2007-05-23 | 2014-05-06 | Ebr Systems, Inc. | Optimizing energy transmission in a leadless tissue stimulation system |
DE102007052863B4 (de) * | 2007-11-02 | 2012-03-15 | Repower Systems Ag | Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage |
US7956482B2 (en) * | 2008-01-18 | 2011-06-07 | General Electric Company | Speed controlled pitch system |
EP2265166B1 (en) | 2008-03-25 | 2020-08-05 | EBR Systems, Inc. | Temporary electrode connection for wireless pacing systems |
US7944067B2 (en) * | 2008-04-01 | 2011-05-17 | General Electric Company | System and method for reducing rotor loads in a wind turbine upon detection of blade-pitch failure and loss of counter-torque |
ES2358711B1 (es) * | 2008-09-18 | 2012-03-23 | Gamesa Innovation & Technology, S.L. | Mã‰todo para parar un aerogenerador en dos etapas. |
CN101363418B (zh) * | 2008-09-19 | 2010-12-01 | 北京清桦华丰科技股份有限公司 | 带制动装置的立轴式双组风车叶片风力发电设备 |
US7786608B2 (en) | 2008-11-17 | 2010-08-31 | General Electric Company | Protection system for wind turbine |
JP5010619B2 (ja) | 2009-01-06 | 2012-08-29 | 三菱重工業株式会社 | 風力発電装置および風力発電装置の制御方法 |
DK200901011A (en) * | 2009-09-09 | 2011-03-10 | Altech V Alfred Lisbjerg Pedersen | Household mills and high-rise mills that primarily produce heat. |
US20110210551A1 (en) * | 2011-02-07 | 2011-09-01 | Scholte-Wassink Hartmut | Method and system for testing a mechanical brake of a wind rotor shaft of a wind turbine |
DE102011077613A1 (de) * | 2011-06-16 | 2012-12-20 | AVAILON GmbH | Windnachführungsanordnung und Verfahren zur Nachführung eines Rotors einer Windenergieanlage sowie Überwachungsvorrichtung hierfür |
KR20130083392A (ko) | 2011-11-30 | 2013-07-22 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | 재생 에너지형 발전 장치 및 그 제어 방법 |
CN104329223B (zh) * | 2014-11-11 | 2017-05-03 | 沈阳华创风能有限公司 | 风力发电机组的变桨*** |
CN104653415B (zh) * | 2015-01-16 | 2017-05-10 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 防锁死的螺旋机构及风力发电机回转部件锁定装置 |
DK3051124T3 (en) * | 2015-01-30 | 2018-10-15 | Adwen Gmbh | Procedure for operating a wind turbine without mains connection and a wind turbine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2493989A (en) * | 1946-07-10 | 1950-01-10 | Brewster P Middlestetter | Spring motor |
US4702005A (en) * | 1984-06-29 | 1987-10-27 | Pittinger Sr Charles B | Apparatus for cutting vegetation with incremental feeding of cutting filament |
US6825574B1 (en) * | 2002-09-13 | 2004-11-30 | Jon Mooring | Spring motor powered electricity generation system actuated by reciprocating natural forces |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3625502A (en) * | 1970-04-20 | 1971-12-07 | Associated Spring Corp | Power spring with keeper and bridle |
US4464579A (en) * | 1982-06-17 | 1984-08-07 | Control Data Corporation | Derrieus wind turbine electric generating system |
US4474531A (en) * | 1982-12-27 | 1984-10-02 | U.S. Windpower, Inc. | Windmill with direction-controlled feathering |
JPS59183085A (ja) * | 1983-04-01 | 1984-10-18 | Yamaha Motor Co Ltd | ロ−タの回転速度制御装置を備えた風車 |
US5015151A (en) * | 1989-08-21 | 1991-05-14 | Shell Oil Company | Motor controller for electrical submersible pumps |
US5733231A (en) * | 1996-03-19 | 1998-03-31 | Joshua A. Corn | Exercise device with variable resistance |
DE19720025C5 (de) | 1997-05-13 | 2008-02-28 | Fritz Fahrner | Antrieb zur Winkelverstellung von Rotorblättern in Windkraftanlagen |
ES2214745T3 (es) * | 1997-11-04 | 2004-09-16 | Windtec Anlagenerrichtungs- Und Consulting Gmbh | Instalacion de energia eolica. |
DE69913973D1 (de) * | 1998-08-13 | 2004-02-05 | Neg Micon As Randers | Regelvorrichtung für das verstellen und stillsetzen der flügel einer windkraftmaschine |
JP2002147563A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-22 | Exedy Corp | トルクコンバータ |
DE10140793A1 (de) * | 2001-08-20 | 2003-03-06 | Gen Electric | Einrichtung zum Verstellen des Rotorblattes eines Rotors einer Windkraftanlage |
WO2003080414A1 (en) * | 2002-03-23 | 2003-10-02 | General Electric Company | Hydraulic brake system for a wind energy plant |
EP1499804B1 (en) * | 2002-04-26 | 2006-05-24 | General Electric Company | Device for adjusting a rotor blade of a wind energy turbine |
US6845736B1 (en) * | 2002-08-02 | 2005-01-25 | Paul G. Anderson | Retractable tether for animals |
DE20212459U1 (de) * | 2002-08-13 | 2003-12-24 | Hawe Hydraulik Gmbh & Co. Kg | Elektrohydraulischer Bremsmodul |
DE10253811B4 (de) * | 2002-11-18 | 2018-08-23 | Moog Unna Gmbh | Antriebsvorrichtung für eine Windkraftanlage mit elektrisch verstellbaren Flügeln |
-
2004
- 2004-07-28 EP EP04763561A patent/EP1774172A1/en not_active Withdrawn
- 2004-07-28 CN CN2004800440097A patent/CN101018948B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2004-07-28 WO PCT/EP2004/008444 patent/WO2006010377A1/en active Application Filing
- 2004-07-28 US US11/572,775 patent/US8007227B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-07-28 US US13/192,534 patent/US20110280724A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2493989A (en) * | 1946-07-10 | 1950-01-10 | Brewster P Middlestetter | Spring motor |
US4702005A (en) * | 1984-06-29 | 1987-10-27 | Pittinger Sr Charles B | Apparatus for cutting vegetation with incremental feeding of cutting filament |
US6825574B1 (en) * | 2002-09-13 | 2004-11-30 | Jon Mooring | Spring motor powered electricity generation system actuated by reciprocating natural forces |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2006010377A1 (en) | 2006-02-02 |
CN101018948A (zh) | 2007-08-15 |
US8007227B2 (en) | 2011-08-30 |
EP1774172A1 (en) | 2007-04-18 |
US20070189900A1 (en) | 2007-08-16 |
US20110280724A1 (en) | 2011-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101018948B (zh) | 用于风力涡轮机的机械紧急制动器及其操作方法 | |
US9841004B2 (en) | Yaw control system and yaw control method for wind turbine generator | |
EP2549454B1 (en) | System and method for detecting ice on a wind turbine rotor blade | |
KR101487153B1 (ko) | 다중 발전기 풍력 터빈 및 작동 방법 | |
EP2479429B1 (en) | A wind turbine and a method for powering one or more hydraulic pitch actuators | |
US20180034264A1 (en) | Battery-supported braking system for a wind turbine | |
US20130214534A1 (en) | Method for operating wind farm and operation control system for wind farm | |
US20130259686A1 (en) | System and method for controlling a wind turbine | |
EP2678556B1 (en) | A safety system for a wind turbine | |
US20150377216A1 (en) | Methods and systems to operate a wind turbine system | |
EP3543523B1 (en) | System and method for testing an energy storage device of a wind turbine pitch system | |
US20140308122A1 (en) | System and method for detecting ice on a wind turbine rotor blade | |
US9028214B2 (en) | Control system for a wind turbine | |
EP3336999B1 (en) | Discharging arrangement for a wind turbine | |
EP3722596B1 (en) | System and method for mitigating damage in a rotor blade of a wind turbine | |
Johnson et al. | Controls advanced research turbine: lessons learned during advanced controls testing | |
EP3722597B1 (en) | System and method for preventing catastrophic damage in drivetrain of a wind turbine | |
CN210087544U (zh) | 一种风电机组超速控制装置 | |
EP4361434A1 (en) | Protection of wind turbine components during yawing | |
US20240229764A9 (en) | Protection of wind turbine components during yawing | |
JP7455034B2 (ja) | 風力発電装置 | |
EP3643916B1 (en) | System and method for monitoring rotor blade condition of wind turbines | |
CN113294298B (zh) | 风电机组偏航传动***的故障监测方法 | |
EP4150208A1 (en) | Yaw system with yaw control based on control signal | |
CN114658612A (zh) | 风力发电机的变桨轴承异常检测方法和装置 |
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: 20120711 Termination date: 20180728 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |