FI79387C - Vindturbin med rotorblad med variabel bladvinkel. - Google Patents

Vindturbin med rotorblad med variabel bladvinkel. Download PDF

Info

Publication number
FI79387C
FI79387C FI811217A FI811217A FI79387C FI 79387 C FI79387 C FI 79387C FI 811217 A FI811217 A FI 811217A FI 811217 A FI811217 A FI 811217A FI 79387 C FI79387 C FI 79387C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
wind
wind turbine
turbine
gear mechanism
pitch angle
Prior art date
Application number
FI811217A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI79387B (fi
FI811217L (fi
Inventor
Glidden Sweet Doman
Original Assignee
United Technologies Corp
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 United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Publication of FI811217L publication Critical patent/FI811217L/fi
Publication of FI79387B publication Critical patent/FI79387B/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI79387C publication Critical patent/FI79387C/fi

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • F03D7/02Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224Adjusting blade pitch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D15/00Transmission of mechanical power
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00Control
    • F05B2270/10Purpose of the control system
    • F05B2270/20Purpose of the control system to optimise the performance of a machine
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S416/00Fluid reaction surfaces, i.e. impellers
    • Y10S416/50Vibration damping features

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

79387 ^ Tuuliturbiini, jossa roottorin siivillä on vaihteleva siipikulma
Vindturbin med rotorblad med variabel bladvinkel 5
Keksinnön kohteena on yleisesti suuret tuuliturbiinit ja etenkin sellaiset tuuliturbiinit, joissa on muuttuvalla nousukulmalla varustetut silpllavat.
10 Mielenkiinnon kohdistuessa uudestaan tuuliturbiineihin sähkötehon tuottamiseksi tuulienergiasta on etsitty jatkuvasti parannuksia tällaisten tuuliturbiinien hyötysuhteeseen. Yritykset parantaa suurten tuulitur-biinien hyötysuhdetta ovat johtaneet tuuliturbiinien kehittämiseen, joissa on muuttuvalla nousukulmalla varustetut siivet. Esimerkki tämän 15 tyyppisestä tuuliturbiinista, jossa on muuttuvalla nousukulmalla varustetut siivet, on esitetty US-patentissa n:o 4,083,651 (Cheney, Jr. et ai: "Wind Turbine with Automatic Pitch and Yaw Control"), jossa hakijana on sama kuin tässä hakemuksessa. Kuten tässä patentissa on esitetty, tuu-liturbiinin siipien nousukulma säädetään tuuliolosuhteiden mukaisesti 20 tuuliturbiinin nopeuden ohjaamiseksi, tai toisin sanottuna, turbiinin siipien ottaman tuulienerglan määrän ohjaamiseksi. Siiven nousukulmaa voidaan myös säätää turbiinin voimansiirtolaitteiston häiriöiden vähentämiseksi, jotka aiheutuvat esimerkiksi tuulenpuuskista, tuulivirtauksen epäsymmetriasta, vääntövärähtelyistä tai vastaavasta, jolloin minimoidaan 25 mikä tahansa tällaisten häiriöiden aiheuttama haitallinen vaikutus tuuli-turbiinin kuormitukseen (sähkötehon generaattoriin tai vastaavaan). Cheney, Jr. et al-turbiinin siipien nousukulma ohjataan automaattisesti siipiin kytkettyjen kääntöheilurielimien yksiköllä, mutta on kehitetty myös erilaisia järjestelmiä tuuliturbiinin siipien nousukulman ohjaami-30 seksi digitaalisesti tai muilla vastaavilla menetelmillä. Esimerkki digitaalisesta siiven nousukulman ohjausjärjestelmästä on esitetty US-patentissa n:o 4,193,005 (Kos et ai: "Multi-Mode Control System for Wind Turbines"), jossa hakijana on samoin tämän hakemuksen hakija. Patentti on kokonaisuudessaan otettu tähän mukaan viitteenä.
Kos et al-järjestelmässä järjestelmän lähtötehona on nousukulman vertai-lusignaali, joka on määritetty akselin vääntömomentin umpisilmukkafunk- 35 2 79387 j tiona samoin kuin useat muut toimintaparametrit ja vertailusignaalit. Korkeissa tuulennopeuksissa, s.o. milloin on käytettävissä enemmän tuulienergiaa kuin tarvitaan tuuliturbiinin kuormituksen käyttämiseksi ja turbiini "levittää" tuulienergiaa siiviltään, tuulenpuuskat ja tuuli-5 virtauksen epäsymmetria turbiinin roottorin poikki saavat aikaan mekaanisia häiriöitä turbiinin voimansiirtolaitteistossa, mitkä havaitaan äkillisinä muutoksina akselivääntömomentissa, minkä johdosta ohjausjärjestelmä säätää siipien nousukulman akselivääntömomentin pitämiseksi ver-tailutasossa, vähentäen häiriön laajuutta ja minimoiden samalla voimanit) siirtolaitteiston häiriöiden vaikutukset generaattoriin. Rajatuulinopeuk-sissa Kos et al-ohjausjärjestelmä säätää tuuliturbiinin siipien nousu-kulman siipien ottaman tuulienergian määrän maksimoimiseksi generaattorin käyttöä varten. Tällaisissa rajaolosuhteissa ohjausjärjestelmä ei pysty säätämään siiven nousukulmaa vakion akselivääntömomentin pitämiseksi ja 15 tasaamaan tällöin tuulenpuuskia ja tuulivirtauksen epäsymmetriaa. Siten ilman laitteita, joilla vaimennetaan tuulenpuuskista ja tuulivirtauksen epäsymmetriasta aiheutuvat häiriöt kuten reaktiiviset vääntömomentit tuuliturbiinin voimansiirtolaitteistossa, tällaiset häiriöt johdettaisiin voimansiirtolaitteiston kautta generaattoriin, jolloin se voi vau-20 rioitua.
Tekniikan tasolla on ehdotettu useita laitteita voimansiirtolaitteistoon kohdistuvien häiröiden tai iskujen vaimentamiseksi, jotka aiheutuvat värähtelystä, reaktiivisista vääntömomenteista tai vastaavista. Esimerk-25 kejä tällaisista iskun tai värähtelyn vaimentavista laitteista on esitetty US-patenteissa n:ot 2,844,048 (Bennett et ai), 3,146,629 (Schmitter) ja 3,460,405 (Simmons). Näiden patenttien analyysistä nähdään, että niissä esitettyä laitetta ei ole ehdotettu käytettäväksi tuuliturbiinin voimansiirtolaitteistossa iskun ja värähtelyn vaimentamiseksi, samalla 30 kun parannetaan tuuliturbiinin tuulienergian ottokykyä rajatuuliolosuh-teissa.
Ainoa tunnettu laite tuuliturbiinin kuormituksen eristämiseksi voimansiirtolaitteiston häiriöistä käsittää nestekytkennän, joka on sijoitettu 35 turbiinin pääakseliin. On todettu, että tällainen kytkentä on vastuussa kuormitukseen tuotetun energian olennaisesta häviöstä ja tästä syystä se ei ole täysin hyväksyttävä ratkaisu voimansiirtolaitteiston häiriön ongelmaan.
Il
Keksinnön päätehtävänä on saada aikaan tuuliturbiini, jossa ei esiinny tekniikan tason haittoja.
3 79387
Keksinnön tehtävänä on edelleen saada aikaan tuuliturbiini, jossa on 5 laitteet turbiinin kuormituksen eristämiseksi voimansiirtolaitteistossa esiintyvistä värähtelyn, reaktiivisen vääntömomentin tai vastaavan aiheuttamista häiriöistä.
Keksinnön tehtävänä on edelleen saada aikaan tuuliturbiini, joka on 10 varustettu voimansiirtolaitteiston häiriöeristyksellä, jossa laite tällaisen eristyksen aikaansaamiseksi parantaa turbiinin siipien energian-ottokykyä rajatuuliolosuhteissa.
Nämä sekä muut tehtävät, jotka selviävät lähemmin seuraavasta selitykses-15 tä sekä vaatimuksista ja oheisista piirustuksista, saavutetaan keksinnön mukaisen tuuliturbiinin avulla, joka sisältää voimansiirtolaitteiston, joka käsittää useita siipiä, jotka on asennettu navalle tai roottorille, joka on sovitettu kiertävästi käyttämään kuormitusta kuten sähkötehon generaattoria tai vaihtovirtageneraattoria. Roottorin kiertonopeus on 20 porrastettu arvoon, joka sopii yhteen kuormituksen toimintanopeuden kanssa, joka kuormitus on vaihteiston avulla asennettu joustavasti turbiinin ei-pyörivään osaan kuten koteloon joustavilla välineillä kuten jousilla tai vastaavilla. Parhaimpana pidetyssä suoritusmuodossa vaihteisto on sijoitettu kammioon, joka on nivelikkäästi tuettu useilla kierrejou-25 silla, jolloin jousien päällä olevan kammion värähtelyt, jotka johtuvat tuulenpuuskista aiheutuneiden reaktiivisten vääntömomenttien vaimennuksesta ja voimansiirtolaitteiston synnynnäisistä resonansseista tuleva värähtely vaimennetaan vaimennusvälineillä kuten vaimennussylintereillä, jotka on liitetty jokaiseen kiinnitysjouseen. Generattorin tai vaihtovir-30 tageneraattorin eristäminen tällaisista voimansiirtolaitteiston häiriöistä joustavasti asennettujen kytkinten avulla vapauttaa siiven nousukulman ohjausjärjestelmän asettamaan siiven nousukulma maksimaalista energian-ottoa varten minimaalisissa tuulennopeuksissa ja parantaa tällöin tuuli-turbiinin suorituskykyä ja kokonaishyötysuhdetta.
35
Edellä oleva sekä keksinnön muut piirteet ja edut selviävät lähemmin seuraavasta selityksestä ja oheisista piirustuksista.
4 79387
Kuvio 1 on isometrinen kuva keksinnön mukaisen tuuliturbiinin eräästä edullisesta suoritusmuodosta, jossa kuvassa on kaaviomaisesti esitetty siiven nousukulman ohjaus ja nousukulman muutosmekanismi, joka on liitetty turbiiniin, jolloin osia turbiinista on jätetty pois rakenteen 5 yksityiskohtien esittämiseksi.
Kuvio 2 on suurennettu pystykuva kuvion 1 mukaisessa tuuliturbiinissa käytetystä vaihdelaatikosta, jolloin osia vaihdelaatikosta ja sitä varten olevista joustavista pidikkeistä on jätetty pois rakenteen yksi-10 tyiskohtien esittämiseksi.
Kuvio 3 on graafinen esitys turbiinin lähtötehon ja tuulennopeuden välisestä suhteesta normaalissa turbiinin toiminnassa, ja 15 kuvio 4 on graafinen esitys turbiinin tehosuhteen ja siiven nousukulman välisestä suhteesta yksittäistä mielivaltaista tuulinopeutta varten.
Kuvioissa 1 ja 2 keksinnön mukaista tuuliturbiinia on merkitty yleisesti numerolla 10 ja se käsittää kaksi tai useamman muuttuvalla nousukulmal-20 la varustetun siiven 15, jolloin nousukulma säädetään kääntämällä siipiä niiden pituusakselin ympäri hydraulisilla käyttölaitteilla 20, jotka saavat hydraulisen nesteen ohjatun virran nousukulman muutos-mekanimista 25. Nousukulman muutosmekanismi voi olla mitä tahansa tunnettua tyyppiä eikä se muodosta osaa keksinnöstä. Nousukulman muutos-25 mekanismia ohjataan siiven nousukulman ohjaimella 30, joka laskee siiven nousukulman vertailusignaalin turbiinin käynnistyksen/pysyäytyksen, turbiinin roottorin nopeuden, roottorin nopeuden vertailuarvon, roottorin kiihdytysrajan, roottorin hidastusrajan, tuulennopeuden, akselivään-tömomentin, generaattorin nopeuden ja generaattorin käyntiin-seis-linjan 30 tulosignaalien mukaisesti. Siiven nousukulman ohjaimen 30 yksityiskohdat on esitetty edellä mainitussa Kos et al-patentissa.
Tuuliturbiini 10 sisältää voimansiirtolaitteiston, joka käsittää roottorin tai navan 35, johon on asennettu siivet 15. Roottori on kiinni-35 tetty pääakseliin 40, joka on tuettu etäisyydellä olevilla laakereilla tai tukilaatoilla 45. Tuuliturbiinin 10 ottama tuulienergia käyttää kuormitusta 50 kuten generaattoria tai vaihtovirtageneraattoria. Akselin. 40 nopeuden porrastamiseksi arvoon, joka sopii yhteen generaattorin 50
II
v 5 79387 normaalin (synkronisen) toimintanopeuden kanssa voimansiirtolaitteisto on varustettu vaihteistolla 55, joka kytkee akselin 40 generaattoriin. Generaattorin 50 eristämiseksi vääntövärähtelystä, joka syntyy tuuli-turbiinin normaalista toiminnasta ja reaktiivisista vääntömomentti-5 voimista, jotka aiheutuvat tuulenpuuskista ja vastaavista, samalla kun lisätään turbiinin höytysuhdetta antamalla siiven nousukulman ohjaimen minimaalisissa tuuliolosuhteissa asettaa siiven nousukulma maksimaalista tuulienergian ottoa varten on vaihteisto 55 kiinnitetty joustavasti turbiinin ei-pyörivään osaan joustavilla pidikkeillä 60, jotka on toimin-10 nallisesti kytketty toisesta päästä vaihdelaatikkoon ja toisesta päästä kotelon 70 pohjaosaan 65. Vaikka kotelo, voimansiirtolaitteisto ja napa normaalisti kääntyvät kulmassa pystysuoran kulmakäännösakselin ympäri, tällaista kääntymistä ei pidetä pyörimisenä, koska tätä termiä käytetään käsitteessä "ei-pyörivä turbiinin osa".
15
Kuviosta 3, jossa tuuliturbiinin lähtöteho on merkitty tuulennopeutta vastaan, nähdään, että kytkentänopeuksien alapuolella turbiini ei pysty tuottamaan mitään käyttökelpoista tehoa. Kytkentä- ja nimellisnopeuksien välillä tuulennopeuden kasvu saa aikaan turbiinin lähtötehon kasvun.
20 Tällä toiminta-alueella käyttökelpoisen tehon tuottamisen ylläpitämiseksi tuuliturbiinilla turbiinin ottaman tuulienergian määrä on optimoitava. Nimellisarvon yläpuolella olevissa nopeuksissa on käytettävissä enemmän kuin tarpeeksi tuulienergiaa turbiinin ja generaattorin käyttämiseksi nimellisnopeudessa ja tästä syystä turbiini "levittää" tehoa siiviltään. 25 Siten nähdään kuviosta 3, että rajatuulinopeuksissa, s.o. kytkentä- ja nimellistuulinopeuksien välillä siiven nousukulman ohjaimen 30 on laskettava turbiinin siiven nousukulma tuulienergian oton optimoimiseksi, kun taas nimellisarvon yläpuolella ja katkaisuarvon alapuolella olevissa tuulinopeuksissa vain osa käytettävästä energiasta tarvitaan turbiinin 30 toiminnan ylläpitämiseksi nimellistehossa, ja ohjain laskee nousukulman, joka ilmaisee energianoton, mikä vaaditaan generaattorin lähtötehon ylläpitämiseksi nimellistehossa. Katkaisunopeuksissa tuulennopeus on niin suuri, että turbiini kytketään pois toiminnasta, jotta tuuli ei vahingoita sitä.
35
Siiven nousukulman ohjain 30, joka on esitetty yllä mainitussa Kos et al-patentissa, asettaa ohjatessaan nousukulmaa, samalla kun generaattori on kytkettynä ja synkronoitu syöttötehon verkon kanssa, siivennousu- 6 79387 kulman tuulennopeuden, akselivääntömomentin, roottorin nopeuden ja generaattorin nopeuden mukaisesti. Kun generaattori on kytkettynä, se on olennaisesti lukittu synkroniseen toimintanopeuteensa ja tästä syystä siiven nousukulman vertailusignaalin säädöt riippuvat paljon enemmän 5 akselin vääntömomentista ja tuulennopeudesta kuin roottorin ja generaattorin nopeus. Kos et al-patentin kuviossa 6 nähdään, että suorassa akse-1invääntömomentin ohjauksessa siiven kulman vertailusignaalin aikajoh-dannainen saadaan useiden virhesignaaleilla suoritettujen toimintojen avulla, jotka signaalit syntyvät vertailtaessa akselin vertailuvääntö-10 momenttia sen hetkiseen akselin vääntömomenttiin ja vertailtaessa roottorin nopeutta generaattorin nopeuteen. On selvää, että nimellisarvon yläpuolella olevissa tuulinopeuksissa, koska tuulienergiaa on käytettävissä enemmän kuin tarpeeksi turbiinin käyttämiseksi nimellisnopeudella, siiven nousukulma voidaan säätää yhtäjaksoisesti turbiinin poikki kulke-15 vien tuulen puuskien ja tuulivirtauksen epäsymmetrian tasaamiseksi alentamatta turbiinin lähtötehoa arvoon, joka on sen arvon alapuolella, joka tarvitaan generaattorin käyttämiseksi synkronisesti. Edelleen tarkasteltaessa Kos et al-patenttia nähdään, että kuvion 6 mukaiset suorat akselin vääntömomentin ohjauspiirit saavat aikaan voimansiirto-20 laitteiston vääntöresonanssin vaimennuksen normaalissa toiminnassa.
Edelleen viitaten Kos et al-patentin mukaiseen suoraan vääntömomentin ohjaukseen, generaattorin ollessa kytkettynä ja tuuliturbiinin toimiessa kytkentä- ja nimellisnopeuksien välillä senhetkinen vääntömomentti on 25 absoluuttiselta suuruudeltaan pienempi kuin vääntömomentin vertailusig-naali, joka on vähennetty senhetkisestä vääntömomentin signaalista, jolloin syntyy negatiivinen virhesignaali dynaamiseen tasauspiiriin. Tämä negatiivinen virhe saa aikaan siiven nousukulman negatiivisen aikajohdan-naisen suoran akselin vääntömomentin ohjaimen antosignaaliksi. Kun tämä 30 negatiivinen antosignaali integroidaan Kos et al-integraattorissa (kuv. 8), syntyvä alhainen nousukulma syötetään ottosignaalina piiriin, joka panee täytäntöön maksimaaliset ja minimaaliset integraattorin py-säytykset; tämä piiri saa aikaan minimaalisen nousukulman (maksimaalista tuulienergian ottoa varten) nousukulman ohjaimen 30 antosignaalina.
35 Kos et al-patentti esittää, että minimaalinen siiven kulma ajoitetaan roottorin nopeuden ja tuulennopeuden funktiona. Koska roottorin nopeus pysyy kaikkia käytännön tarkoituksia varten olennaisesti vakiona, kun generaattori on synkronoitu jakeluverkon kanssa, on selvää, että kytkentä- 7 79387 ja nimellistuulinopeuksien välillä siiven nouskulma ajoitetaan enemmän tai vähemmän tuulinopeuden avoimena silmukkafunktiona. Tästä syystä kytkentä- ja nimellisnopeuksien välisellä alueella, koska akselivääntö-momentti ei ole tehokas perusta siiven nousukulman moduloimiseksi, 5 nousukulmaa ei voida säätää akselin vääntömomentin häiriöiden ja värähtelyjen mukaisesti.
Edelleen, mikäli siiven nousukulma moduloidaan akselin vääntömomentin mukaisesti, tällainen modulointi vähentäisi turbiinin tuulienergian 10 ottokykyä, mikä kuten on esitetty edellä vaaditaan optimointia varten alhaisen tuulinopeuden olosuhteissa. Kuviossa A turbiinin tehosuhde (turbiinin antoteho/turbiinin ottama käytettävissä oleva tuulivirran teho) on merkitty siiven nousukulmaa vastaan. Nähdään, että muodostunut käyrä kohoaa tehosuhteen PR^ kohdalla, mikä vastaa siiven kulmaa 8^.
15 Siten nähdään, että vain yksi nousukulma vastaa optimaalista turbiinin hyötysuhdetta ja nousukulman säätö tästä kulmasta alentaa ilman muuta hyötysuhdetta vähentäen tällöin tuulinopeuksien aluetta, jolla turbiini voi tuottaa käyttökelpoista tehoa.
20 Turbiinin hyötysuhteen parantamiseksi keksinnön mukainen tuuliturbiini sisältää laitteet generaattorin eristämiseksi käyttöakselin häiriöistä toiminta-alueella, jotka ovat kytkentä- ja nimellistuulinopeuksien välillä, ilman, että tarvitsee moduloida siiven nousukulmaa. Kuvioihin 1 ja 2 viitaten tämä eristyslaite käsittää vaihteiston 55 joustavan asen-25 nuksen turbiinin ei-pyörivään osaan, kuten koteloon 70. Parhaimpana pidetyssä suoritusmuodossa vaihteisto 55 käsittää planeettavaihdejärjestel-män, jolloin akseli AO ja generaattorin 50 roottori voivat olla koaksi-aalisesti sijoitettuja. Siten, niin kuin kuviossa 2 on esitetty, vaihteisto käsittää planeettavaihteen keskipyörän 75, joka käyttää useita 30 planeettavaihteita 80, jotka ovat kytkeytyneet planeettavaihteen keski-pyöriin ja ulompiin kruunupyöriin 85. On tietenkin selvää, että tarvitaan yleensä planeettavaihteiston useita vaiheita halutun välityssuhteen aikaansaamiseksi ja keksinnöstä poikkeamatta voidaan käyttää mikä tahansa määrä tällaisia vaiheita. Edelleen, mikäli ei ole tarpeen, että gene-35 raattori ja turbiinin akselit on sijoitettu koaksiaalisesti, voidaan käyttää useita muita vaihteistolaitteita.
Pyörivät vaihteet on sijoitettu kammioon 90 ja tuettu sillä millä tähän- 8 79387 sa tekniikan tasolla tunnetulla tavalla. Kammio 90 sisältää ensimmäiset ja toiset varret tai haarukkapäät 95, jotka ulottuvat ulospäin siitä ja joista jokainen saa aikaan paikan kammion kytkemiseksi nivelik-käästi joustaviin pidikkeisiin 60.
5
Jokainen joustava pidike käsittää sisälleen sijoitetun jousen 100 ja on sivusuunnassa vahvistettu kotelolla 105, joka on kiinnitetty kotelon lattiaan 65 pulteilla 110. Jousi on sijoitettu kotelon 105 pohjan ja jousen kiinnityslevyn 110 väliin, joka on kytketty nivelikkäästi nivelen 10 115 toiseen päähän, jonka toinen pää on kytketty nivelikkäästi haaruk- kapäähän 95. Siten nähdään, että mikä tahansa vaihdekammion 90 kääntö-liike pituusakselinsa ympäri siirretään jousiin 100 ja se puristaa yhtä näistä jousista ja pidentää muita. Siten minkä tahansa kammiossa olevan vaihteen reaktiivinen vääntömomentti, joka syntyy tuulenpuuskan 15 tai vastaavan aiheuttamasta voimansiirtolaitteiston häiriöstä ja mikä tahansa tuuliturbiinin roottorin vääntövärähtely, joka aiheutuu sen synnynnäisistä rakenteellisista ja toiminnallisista ominaisuuksista, eristetään generaattorista 50 jousilla 100, jolloin tällaisten häiriöiden aiheuttamaa generaattorin vaurioitumisvaaraa minimoidaan. Edelleen näh-20 dään, että vaihteiston joustava kytkentä koteloon saa aikaan tällaisen iskunvaimennuksen tai häiriön eristyksen siiven nousukulman asetuksesta riippumattomasti. Siten päin vastoin kuin tekniikan tason tuuliturbii-neissa, joissa nousukulman modulointi on ainoa keino tällaisten voiman-siirtohäiröiden sovittamiseksi höytysuhteen tästä seuraavan hukan kanssa, 25 keksinnön mukaisen turbiinin hyötysuhde pidetään rajatuulinopeuksissa optimissa siiven nousukulman ohjausjärjestelmän avulla, jolloin koko iskunvaimennus (häiriön eristys) on saatu aikaan kytkemällä vaihteisto joustavasti koteloon.
30 Jousien 100 päällä olevan vaihdekammion värähtelyjen vaimentamiseksi, jotka aiheutuvat esimerkiksi olennaisista vääntövärähtelyistä, vaimen-nuslaite voidaan kytkeä toiminnallisesti vaihteistoon ja turbiinikote-loon. Parhaimpana pidetyssä suoritusmuodossa tällainen vaimennuslaite käsittää vaimennussylinterit 120, jotka on kytketty sylintereistään 35 kotelon lattiaan kotelon 115 pohjassa, ja vaimennussylinterin mäntä on kytketty männänvarrestaan jousen kiinnittimeen 110 ja siten niveleen 115.
9 79387 Nähdään, että keksintö saa aikaan entistä paremman laitteen tuuli-turbiinin kytkemiseksi mekaanisesti kuormitukseen, jolloin voimansiir-tolaitteiston häiriöt, jotka aiheutuvat tuulenpuuskista, tuulivirran epäsymmetriasta ja synnynnäisistä järjestelmän värähtelyominaisuuksista, 5 on eristetty tehokkaasti tuuliturbiinin kuormituksesta. Edelleen nähdään, että tällainen häiriön eristys saadaan aikaan siiven nousukulman ohjausjärjestelmästä riippumattomasti rajanopeusolosuhteissa, jolloin voidaan optimoida turbiinin hyötysuhdetta tällaisissa olosuhteissa.
10 Vaikka keksintö on tässä esitetty ja selitetty sen yksityiskohtaisten suoritusmuotojen mukaan, on selvää, että voidaan tehdä useita muutoksia ja jättää pois muodon ja yksityiskohtien osia poikkeamatta keksinnön ajatuksesta ja puitteista. Siten on selvää, että keksinnön mukaisesti voidaan käyttää useita eri tyyppisiä jousia tai joustavia elimiä vaih-15 teiston kytkemiseksi tuuliturbiinin mihin tahansa sopivaan ei-pyörivään osaan. Samoin voidaan käyttää minkä tahansa tyyppisiä vaimennusvälineitä poikkeamatta keksinnöstä. Samoin, vaikka vaimennusväline on sijoitettu parhaimpana pidetyssä suoritusmuodossa jousien sisään ja koaksiaalisesti niihin nähden, on selvää, että voidaan käyttää muita vastaavia sijoi-20 tusmuotoja jousien ja vaimennuslaitteen välillä.

Claims (5)

1. Tuuliturbiini, jossa on voimansiirto ja useita turbiinin siipiä (15) asennettuna roottorille tai navalle (35) sellaisella tavalla, että 5 niiden kallistuskulmaa voidaan vaihdella, joka napa on järjestetty käyttämään kuormaa (50), jolloin turbiinin siipien kallistuskulmaa ohjataan siipikulman ohjausmekanismilla (30), jonka lähtösignaali suurilla tuulen nopeuksilla antaa sen kallistuskulman, joka on välttämätön turbiinin siipiä varten kuorman (50) eristämiseksi häiriöistä 10 voimansiirrossa, samanaikaisesti ylläpitämällä toivotun lähtötehon, ja joka marginaalisilla tuulennopeuksilla antaa sen kallistuskulman, joka on välttämätön navan lähtötehon maksimoimiseksi, ja jolloin voimansiirtoon liittyy vaihdinmekanismi (55), joka on järjestetty lisäämään navan (35) pyörimisnopeutta arvoon, joka soveltuu kuormalle (50), t u n -15 n e t t u joustavista vaihdinmekanismin (55) tukielimistä (60), jotka ovat siipikulman ohjauselimestä (30) riippumattomia ja jotka eivät ole tähän kytkettynä, vaihdinmekanismin joustavaksi tukemiseksi sen vääntö-reaktion suunnassa lyhytaikaisilla kuormituksilla.
1 Patenttivaatimukset
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tuuliturbiini, tunnettu värähtelyn vaimennuselimistä joustavien tukiellmien (60) varassa olevan vaihdinmekanismin (55) värähtelyjen vaimentamiseksi.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen tuuliturbiini, tunnettu 25 siitä, että värähtelyn vaimennuselin käsittää vähintään yhden iskun- vaimentimen (120), joka yhdistää vaihdinmekanismin (55) tuuliturbiinin ei-pyörivään osaan.
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen tuuliturbiini, tunnet-30 t u siitä, että vaihdinmekanismi (55) on järjestetty ja tuettu vaihdin- koteloon (90) ja että joustavat tukielimet (60) käsittävät vähintään yhden jousen (100), joka yhdistää vaihdinkotelon ja konesuojan, niin kutsutun gondolin (65).
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tuuliturbiini, tunnettu siitä, että vaihdinmekanismi (55) voi keinua pystysuunnassa ja on tuettu gondoliin (65) ainakin osittain jousella (100).
FI811217A 1980-04-22 1981-04-16 Vindturbin med rotorblad med variabel bladvinkel. FI79387C (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14278380 1980-04-22
US06/142,783 US4329117A (en) 1980-04-22 1980-04-22 Wind turbine with drive train disturbance isolation

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI811217L FI811217L (fi) 1981-10-23
FI79387B FI79387B (fi) 1989-08-31
FI79387C true FI79387C (fi) 1989-12-11

Family

ID=22501256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI811217A FI79387C (fi) 1980-04-22 1981-04-16 Vindturbin med rotorblad med variabel bladvinkel.

Country Status (20)

Country Link
US (1) US4329117A (fi)
JP (1) JPS57377A (fi)
KR (1) KR850000998B1 (fi)
AR (1) AR224304A1 (fi)
AU (1) AU541777B2 (fi)
BR (1) BR8102391A (fi)
CA (1) CA1154685A (fi)
DE (1) DE3113384A1 (fi)
DK (1) DK153241C (fi)
ES (1) ES501537A0 (fi)
FI (1) FI79387C (fi)
FR (1) FR2480862A1 (fi)
GB (1) GB2074661B (fi)
IL (1) IL62560A (fi)
IN (1) IN153477B (fi)
IT (1) IT1167745B (fi)
NL (1) NL8101785A (fi)
NO (1) NO811264L (fi)
SE (1) SE448488B (fi)
ZA (1) ZA812191B (fi)

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3231016A1 (de) * 1982-08-20 1984-02-23 Thyssen Industrie Ag, 4300 Essen Umlaufraedergetriebe mit umlaufschmierung
US4515525A (en) * 1982-11-08 1985-05-07 United Technologies Corporation Minimization of the effects of yaw oscillations in wind turbines
US4534705A (en) * 1983-01-21 1985-08-13 Selestam Rune K Horizontal-shaft wind turbine with few blades
US4426192A (en) * 1983-02-07 1984-01-17 U.S. Windpower, Inc. Method and apparatus for controlling windmill blade pitch
GB8716126D0 (en) * 1987-07-08 1987-08-12 Moore G Windmill air pump
US6327957B1 (en) * 1998-01-09 2001-12-11 Wind Eagle Joint Venture Wind-driven electric generator apparatus of the downwind type with flexible changeable-pitch blades
DE19916453A1 (de) * 1999-04-12 2000-10-19 Flender A F & Co Windkraftanlage
DE19917605B4 (de) * 1999-04-19 2005-10-27 Renk Ag Getriebe für Windgeneratoren
DE19963086C1 (de) * 1999-12-24 2001-06-28 Aloys Wobben Rotorblatt für eine Windenergieanlage
US6840734B2 (en) * 2000-03-08 2005-01-11 Forskningscenter Riso Method of operating a turbine
NO320790B1 (no) * 2000-10-19 2006-01-30 Scan Wind Group As Vindkraftverk
DE10119427A1 (de) * 2001-04-20 2002-10-24 Enron Wind Gmbh Kopplungsvorrichtung für eine Windkraftanlage
DE10153683C1 (de) * 2001-10-31 2003-05-22 Aerodyn Eng Gmbh Rotorwellen/naben-Einheit für eine Windenergieanlage
US6902370B2 (en) * 2002-06-04 2005-06-07 Energy Unlimited, Inc. Telescoping wind turbine blade
AT504818A1 (de) * 2004-07-30 2008-08-15 Windtec Consulting Gmbh Triebstrang einer windkraftanlage
JP2006046107A (ja) * 2004-08-02 2006-02-16 Yanmar Co Ltd 風力発電装置
DE102004060770B3 (de) * 2004-12-17 2006-07-13 Nordex Energy Gmbh Windenergieanlage mit Halteeinrichtung für eine Rotorwelle
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
EP1748216B1 (en) * 2005-07-25 2015-04-22 General Electric Company Suspension system
KR100752510B1 (ko) * 2006-04-14 2007-08-29 유니슨 주식회사 단일 메인베어링을 갖는 풍력 발전기
DE102006032525A1 (de) * 2006-07-12 2008-01-17 Repower Systems Ag Windenergieanlage mit einem Triebstrang
DE102006040970B4 (de) * 2006-08-19 2009-01-22 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage
AU2007304633B2 (en) * 2006-10-02 2011-02-24 Vestas Wind Systems A/S A wind turbine, a method for damping edgewise oscillations in one or more blades of a wind turbine by changing the blade pitch and use hereof
DK2150699T3 (da) * 2007-04-30 2011-01-31 Vestas Wind Sys As Fremgangsmåde til drift af en vindmølle med pitch-regulering
CN101680424B (zh) * 2007-05-31 2012-02-01 维斯塔斯风力***有限公司 用于操作风轮机的方法、风轮机以及该方法的用途
JP4959439B2 (ja) * 2007-06-22 2012-06-20 三菱重工業株式会社 風力発電装置
DE102007030494A1 (de) * 2007-06-30 2009-01-02 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Anfahren einer Windenergieanlage nach einer Betriebspause und Windenergieanlage, die das Verfahren ausführen kann
EP2014917B1 (en) * 2007-07-10 2017-08-30 Siemens Aktiengesellschaft Minimising wind turbine generator air gap with a specific shaft bearing arrangement
BE1017836A3 (nl) * 2007-11-05 2009-08-04 Hansen Transmissions Int Reactiearm voor een windturbineaandrijving.
US8215906B2 (en) * 2008-02-29 2012-07-10 General Electric Company Variable tip speed ratio tracking control for wind turbines
US8004100B2 (en) * 2008-03-14 2011-08-23 General Electric Company Model based wind turbine drive train vibration damper
US7719128B2 (en) * 2008-09-30 2010-05-18 General Electric Company System and method for controlling a wind turbine during loss of grid power and changing wind conditions
WO2010051278A1 (en) * 2008-10-27 2010-05-06 Williams Scot I Wind turbine inspection
US8334610B2 (en) * 2009-02-13 2012-12-18 Robert Migliori Gearless pitch control mechanism for starting, stopping and regulating the power output of wind turbines without the use of a brake
US7944079B1 (en) * 2010-04-21 2011-05-17 General Electric Company Systems and methods for assembling a gearbox handling assembly for use in a wind turbine
US8556591B2 (en) * 2010-04-21 2013-10-15 General Electric Company Systems and methods for assembling a rotor lock assembly for use in a wind turbine
CN101852173B (zh) * 2010-06-04 2012-06-13 浙江华鹰风电设备有限公司 下风向变桨距风力发电机
DE102010044297B4 (de) * 2010-09-03 2022-07-14 Zf Friedrichshafen Ag Drehmomentstütze
US8500400B2 (en) 2011-09-20 2013-08-06 General Electric Company Component handling system for use in wind turbines and methods of positioning a drive train component
FR2980770B1 (fr) * 2011-10-03 2014-06-27 Snecma Turbomachine a helice(s) pour aeronef avec systeme pour changer le pas de l'helice.
WO2013075717A2 (en) * 2011-11-25 2013-05-30 Vestas Wind Systems A/S A tool and a method for moving a wind turbine drivetrain component
CN103206347B (zh) * 2012-01-16 2015-06-17 住友重机械工业株式会社 风力发电装置
JP5808696B2 (ja) * 2012-03-01 2015-11-10 住友重機械工業株式会社 風力発電装置
JP5705139B2 (ja) * 2012-01-16 2015-04-22 住友重機械工業株式会社 風力発電装置
JP5878089B2 (ja) * 2012-06-28 2016-03-08 住友重機械工業株式会社 モニタリング方法およびモニタリング装置
CN102828910B (zh) * 2012-09-12 2014-09-10 华锐风电科技(集团)股份有限公司 风力发电机组的变桨控制方法、装置和风力发电机组
DE102012025127A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Voith Patent Gmbh Wasserkraftwerk zur Ausnutzung der Energie geführter oder freier Wasserströme
AU2014281739A1 (en) * 2013-06-17 2015-12-10 Lockheed Martin Corporation Turbine with hydraulic variable pitch system
GB201320191D0 (en) * 2013-11-15 2014-01-01 Ricardo Uk Ltd Wind turbine
DE102015009325A1 (de) * 2015-07-22 2017-01-26 Senvion Gmbh Triebstranglagerung einer Windenergieanlage und Windenergieanlage
CN110552837A (zh) * 2019-07-22 2019-12-10 国电联合动力技术有限公司 柔性塔筒风电机组停机控制方法、装置及风电机组

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1381354A (en) * 1920-07-02 1921-06-14 Shishkoff Paul Regulating and controlling the transmission of power
GB226400A (en) * 1924-02-23 1924-12-24 George Edward Worthington Improvements in wind motors
NL15972C (fi) * 1925-06-04 1900-01-01
FR878481A (fr) * 1941-09-04 1943-01-21 Système d'aéromoteurs à groupes générateurs à entraînement de deux hélices de sens contraires, avec dispositifs de commande et de réglage automatiques, et ses applications
FR937903A (fr) * 1944-09-15 1948-08-31 Système et installation pour le réglage automatique de la vitesse de rotation des moteurs et des propulseurs fluido-dynamiques, en particulier des moteurs à vent et des propulseurs marins
DE837230C (de) * 1948-12-19 1952-04-21 Nordwind G M B H Verfahren und Einrichtung zur Leistungsregelung von Windraedern fuer den Antrieb von Arbeitsmaschinen mit zumindest angenaehert konstant zu haltender Drehzahl
DE814034C (de) * 1949-04-09 1951-09-17 Siemens Schuckertwerke A G Elektrischer Staubsauger mit elastischer Lagerung des Motorgeblaeses
DE942980C (de) * 1953-03-10 1956-05-09 Karl Wolf Dipl Ing Windkraftanlage
US2959228A (en) * 1957-05-28 1960-11-08 Gen Motors Corp Torque responsive propeller control
US4110631A (en) * 1974-07-17 1978-08-29 Wind Power Systems, Inc. Wind-driven generator
US4150301A (en) * 1977-06-02 1979-04-17 Bergey Jr Karl H Wind turbine
DE2736438A1 (de) * 1977-08-10 1979-02-22 Mannesmann Ag Planetengetriebe mit lastausgleich
US4219308A (en) * 1977-11-21 1980-08-26 Ventus Energy Corp. Torque control system for wind energy conversion devices
US4160170A (en) * 1978-06-15 1979-07-03 United Technologies Corporation Wind turbine generator pitch control system
US4193005A (en) * 1978-08-17 1980-03-11 United Technologies Corporation Multi-mode control system for wind turbines
US4239977A (en) * 1978-09-27 1980-12-16 Lisa Strutman Surge-accepting accumulator transmission for windmills and the like
DD139445A1 (de) * 1978-11-21 1980-01-02 Guenther Klein Mehrstufiges planetengetriebe
US4242050A (en) * 1980-02-14 1980-12-30 Oakes Richard M Windmill power generator

Also Published As

Publication number Publication date
SE448488B (sv) 1987-02-23
CA1154685A (en) 1983-10-04
NL8101785A (nl) 1981-11-16
KR850000998B1 (ko) 1985-07-15
AU6974081A (en) 1981-10-29
ES8300381A1 (es) 1982-11-01
IN153477B (fi) 1984-07-21
FR2480862B1 (fi) 1983-11-04
DE3113384A1 (de) 1982-04-08
BR8102391A (pt) 1981-12-22
IT8121294A1 (it) 1982-10-21
FI79387B (fi) 1989-08-31
AU541777B2 (en) 1985-01-17
GB2074661B (en) 1983-10-19
KR830005488A (ko) 1983-08-20
DK157981A (da) 1981-10-23
IL62560A (en) 1986-04-29
GB2074661A (en) 1981-11-04
ES501537A0 (es) 1982-11-01
JPS57377A (en) 1982-01-05
ZA812191B (en) 1982-04-28
FI811217L (fi) 1981-10-23
FR2480862A1 (fr) 1981-10-23
DK153241C (da) 1988-11-21
SE8102427L (sv) 1981-10-23
DK153241B (da) 1988-06-27
AR224304A1 (es) 1981-11-13
NO811264L (no) 1981-10-23
US4329117A (en) 1982-05-11
IT1167745B (it) 1987-05-13
IT8121294A0 (it) 1981-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI79387B (fi) Vindturbin med rotorblad med variabel bladvinkel.
DK2067988T3 (en) An apparatus and method for reducing asymmetric rotorbelastninger at the wind turbine downtime
CN102803713B (zh) 补偿马达转矩风力涡轮机
US4435647A (en) Predicted motion wind turbine tower damping
EP0110807B1 (en) Minimization of the effects of yaw oscillations in wind turbines
US7118338B2 (en) Methods and apparatus for twist bend coupled (TCB) wind turbine blades
US6870281B2 (en) Wind power plant stabilization
CN102177339B (zh) 风力发电站
US4494007A (en) Wind machine
US6783326B2 (en) Means for adjusting the rotor blade of a wind power plant rotor
EP0530315B1 (en) Free-yaw, free-pitch wind-driven electric generator apparatus
US4792281A (en) Wind turbine pitch control hub
US20060275121A1 (en) Wind turbine with friction drive power take off on outer rim
CN101520026A (zh) 风力涡轮机站强风降级控制
KR20020093987A (ko) 풍력발전장치용 방위각 구동장치
US4333018A (en) Wind energy conversion system with reaction torque for power control
US4439105A (en) Offset-axis windmill having inclined power shaft
CN102359434B (zh) 一种海上风电机组的偏航***及其运行方法
JPWO2017009943A1 (ja) ダウンウィンド型風力発電装置およびダウンウィンド型風力発電装置の制御方法
US11549488B2 (en) Method and controller for operating a wind turbine
US11668280B2 (en) Yaw systems and methods
CA1292949C (en) Wind turbine shutdown system
CN117469087A (zh) 一种风力发电机组的振动减震***
RU2044921C1 (ru) Ветродвигатель с вертикальным валом
CN117489525A (zh) 用于快速功率斜升的方法、控制器和风力涡轮

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: UNITED TECHNOLOGIES CORPORATION