[发明专利]风能转换器、风轮机基础、风轮机基础的方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的风能转换器、如权利要 求13前序部分所述的风轮机基础、用于控制风轮机的一个或多个区域的 温度的方法及风轮机基础的应用。

背景技术

在现有技术中已知的现代风能转换器包括置于风轮机基础上并刚性 连接到基础的风轮机。风轮机包括一塔架和一置于塔架顶部的风轮机机 舱。包括一个或多个风轮机叶片的风轮机转子通过延伸出机舱前部的低速 轴连接到机舱。

电气和机械部件的温度控制——特别是在部件运行期间——总是一 个问题，尤其是在风能转换器领域，该问题具有重要意义。通常，同样类 型的风能转换器需要能够在地球上酷热和极冷的地区工作，这使得在风能 转换器系统中非常需要控制例如齿轮、发电机、动力操纵设备、轴承等风 轮机部件的温度。

尽管现代风轮机在将风轮机转子的旋转转换为电力方面变得越来越 有效，但是该过程总是导致在某些风轮机部件中将一些能量转换成热量。

必须从部件中去除这些多余的热量以保护部件并使得它们正常工作。 传统上，这必须借助于一个或多个冷却系统来进行，冷却系统借助于冷却 介质可将热量从部件输送到散热器，散热器可将热量散发到风轮机外部的 空气中，并且/或者通过产生一股来自于风轮机外部的空气并经过部件的 空气流来散发热量。

但是外部空气的温度、湿度、纯度等的质量难以控制。此外，现代风 轮机在功率输出方面变得越来越大，因此也经常产生越来越多的多余热 量，而这又与空气是热的相对较差的导体的事实相结合，使得这些类型的 冷却系统非常大，既昂贵又笨重。

另外，风轮机外部空气的温度在不同的地点、不同的季节以及白天与 黑夜之间都变化很大，在极端情况下从零下30摄氏度变化至零上50摄氏 度，这一事实将使得风能转换器在某些情况下的冷却系统尺寸过大并且昂 贵。此问题当然可通过使得风能转换器的温度控制系统适应特定建造地点 来克服，但是这在后勤上是困难、昂贵的，并且将延长风能转换器的运输 时间。

在美国专利US 6,676,122 B1中公开了另一种控制风轮机部件温度的 方法，其中冷却系统通过循环塔架和机舱内的空气、使其通过塔架和机舱 的表面散发热量来冷却机舱和塔架内的部件。但是这种系统实施起来既复 杂又困难，因为风能转换器通常在白天产生大多数电力(因为在白天有更 多的风)，大多数冷却也通常需要在白天进行，而太阳和环境温度会加热 风轮机的表面。因此这种系统将不得不具有非常大的冷却能力以能够正常 工作，这使得系统本身非常大且昂贵。

至于离岸风能转换器，已知使用海水来冷却风轮机的不同部件，但是， 如果冷却系统是开放的，会存在冰冻、堵塞、腐蚀及其他严重问题，这些 问题难以解决，而且解决起来很昂贵，而如果系统例如通过将冷却介质循 环通过置于海水中的软管而封闭，则存在冰冻、风暴、过度生长及其他需 要解决的问题。克服这些系统的问题是困难的而且是昂贵的，并且不论这 种技术是如何实施的，其只是在离岸风能转换器中才可用。

在DE 10 2004 061 391 A1中公开了另一种控制风轮机中温度的方法， 其中通过风轮机基础中的线缆导管来吸入空气以降低空气的温度，然后利 用空气来冷却风轮机的塔架中的设备。但是这种冷却系统效率不是很高， 并且包括前面提及的几个缺点，例如难以控制质量等。

因此，本发明的一个目的是提供一种没有上述缺点的风能转换器。

特别地，本发明的一个目的是提供一种用于控制风能转换器的一个或 多个区域的温度的、有利的和节约成本的技术，特别是提供一种在何处以 及如何散发多余热量和/或吸收所需热量的技术。

发明内容

本发明提供一种风能转换器，其包括风轮机、包括加强结构的风轮机 基础以及用于控制风轮机一个或多个区域的温度的温度控制装置。风能转 换器的特征在于温度控制装置的至少一部分接合加强结构。

风轮机基础和周围大地的温度在比较小的范围内变动，并且在一定的 深度处，地球各处的温度都是基本恒定的。因此，将温度控制装置结合在 风轮机基础中是有利的，因为该环境更可测和恒定。

通过使温度控制装置的至少一部分接合基础的加强结构，可将温度控 制装置固定在基础内，从而温度控制装置嵌入基础中的那部分的位置例如 在基础的制造期间和/或在基础的整个寿命期间得以大致固定。