[发明专利]带有偏向系统的风力涡轮机以及对风力涡轮机进行偏向调整的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有偏向系统的风力涡轮机、以及用于对风力涡轮机进行偏向调整的方法。

背景技术

为了使风力涡轮机的功率输出达到最大、并降低风力涡轮机上的载荷，与机舱相连的风力涡轮机的转子要始终对正风的方向。通常情况下，风力涡轮机是由塔体和机舱组成的，机舱可转动地安装在塔体的顶端上。机舱上带有转子和发电机，转子带有至少一个转子叶片，发电机将由转子从风力中获取的扭力转变为电力。

已知的是：在风力涡轮机中，使用由马达驱动的偏向系统将机舱调整为风的方向。偏向系统通常被布置在塔体的顶端与机舱之间，此条件下，偏向系统的各个组成部件既可被布置在机舱中，也可被布置在塔体中。偏向系统具有至少一个调整驱动机和偏向轴承，调整驱动机中设置有齿轮箱，偏向轴承的内圈或外圈上设置有齿牙、或者与齿轮辋相连接。另外，偏向系统上设置有至少一个制动单元，该单元通常具有一个或几个与制动盘相配合的制动卡钳。每个制动卡钳上都带有制动垫片，当制动卡钳被夹紧时，制动垫片将紧贴在制动盘上。与调整驱动机相连的游齿轮与齿圈相啮合，以便于对机舱的偏向对准进行调整，由此能使机舱在塔体的顶部上转动。调整驱动机通常被固定在机舱上，而齿圈相对于塔体却是固定不动的。在完成了对机舱的偏向调整之后，利用制动单元使机舱保持不动。这些机构产生了机舱所必需的保持力矩。保持力矩被选定为很高的数值，从而，作用在转子上的风力不会改变机舱的偏向角度。

在对机舱执行偏向调整的过程中，为了防止机舱受转子以及可能出现的湍流风的激励而振荡，在调整偏向的过程中对机舱的运动施加阻尼。公知的是：甚至在实施偏向调整的过程中，也利用制动单元在制动盘上施加一定的残余保持力矩。

从文献DE 100 23 440 C1可了解到，现有技术中存在这样的方案：在对机舱实施偏向调整的过程中，留下偏向系统中的一个或两个制动单元实施制动接合，以保证调整过程中所必需的阻尼作用。在此条件下，调整驱动机被设置成这样：能克服所施加的残余保持力矩而对机舱进行调整。利用制动机构的残余保持力矩以及偏向调整中小的圆周速度，在制动卡钳与制动盘之间出现了所谓的粘滑效应。该粘滑效应出现在从静摩擦到滑动摩擦、以及从滑动摩擦到静摩擦的过渡时刻。由于粘滑效应而在塔体与机舱上产生的振荡会带来机械载荷。另外，粘滑效应的产生伴随着噪声的产生。有时粘滑效应所发出的声响会超过法律允许的数值，从而必须要将该风力涡轮机停车。

发明内容

本发明是基于如下的目的而作出的：提供一种带有偏向系统的风力涡轮机、以及对机舱的偏向对准进行调整，本发明能可靠地避免出现粘滑效应、以及粘滑效应所伴生的振荡和噪音。

根据本发明的风力涡轮机具有塔体和机舱，机舱可转动地安装在塔体上，且机舱的对准借助于偏向系统进行调整。偏向系统具有至少一个驱动机、可转动的偏向轴承、偏向制动盘、以及至少两个制动单元，制动单元可在制动盘上施加保持力矩和/或制动力矩。其中的至少一个制动单元包括具有第一摩擦系数的第一制动垫片。根据本发明，至少一个的其它制动单元上配备有具有第二摩擦系数的第二制动垫片。根据本发明，第一、第二制动垫片的摩擦系数是互不相同的。利用具有不同摩擦系数的制动单元，能利用一个或多个制动单元提供机舱调整过程中所必需的制动力矩，这些制动单元中制动垫片的摩擦系数不会导致出现粘滑效应。因而，可避免在对机舱的偏向对准进行调 整的过程中产生出噪音。利用偏向系统中两种不同的制动垫片，甚至能避免由粘滑效应所产生的冲击作用。

在本发明的一种优选实施方式中，第一制动垫片的摩擦系数小于第二制动垫片的摩擦系数。由于制动垫片与制动盘之间的静摩擦作用，第二制动垫片能将机舱保持在给定的位置上。第一制动垫片被设置为允许制动垫片与制动盘之间产生滑动摩擦。但是，第一制动垫片的摩擦系数要足够高，以保证对调整运动的阻尼作用。

在一种优选实施方式中，具有第一制动垫片的制动单元与具有第二制动垫片的制动单元可被独立地启动。对偏向系统中各个制动单元的独立启动允许实现如下的操作：利用一定的制动压力对具有第一制动垫片的制动单元进行加压，使得机舱在偏向对准调整过程中的运动受到阻尼作用，但却能避免出现粘滑效应。在此情况下，避免出现粘滑效应的制动压力取决于第一摩擦系数。具有第二制动垫片的制动单元可被选择性地加压或卸压。

在一种优选实施方式中，围绕着联接在偏向轴承内轴承圈或外轴承圈上的制动盘，环形地布置各个制动单元。优选地是，使用由液压驱动的制动单元。作为备选措施，还可将制动盘固定到塔体或机架上。