[发明专利]风力涡轮机的停机位置

说明书

技术领域

本发明涉及一种将迎风式风力涡轮机控制到静止位置的方法，其中，这个方法包括将风力涡轮机(1)的机舱(2)转动到与操作位置相差角度(α)的静止位置的步骤。本发明还涉及一种用于迎风式风力涡轮机的控制系统，其中所述风力涡轮机(1)包括至少部分容纳转子的机舱(2)，并且所述机舱(2)邻近柱或者塔安置，使得所述机舱(2)能够相对于所述柱或者塔以可转动的方式运动，所述控制系统适于能够使所述机舱(2)转动到静止位置，所述静止位置与所述风力涡轮机(1)的操作位置分开，并且所述静止位置与所述操作位置之间的差别由角度(α)表示。

背景技术

风力涡轮机在操作中和在停工模式下，都会承受明显的风负载。期望在操作期间实现高水平的空气阻力，以尽可能多地利用风能来产生电流，但是当发电站因为维修停工时，由于过高或过低的风速或者其它原因，风负载会带来不期望的损坏和磨损的风险。

这个问题的解决方法已经在美国专利US 4,483,657(Kaiser)中使用，其中，能够快速到达静止位置，因为将转子叶子保持在相对于转子轴线成一个角度的位置上的锁止构件可以松开，从而叶片能够借助于风自身的力运动到横浆位置，在该横浆位置，空气阻力比在操作位置时低。缺点是该静止位置不稳定，因为当风以相对于转子轴线的一个水平角度吹过来时，产生偏航力。为了避免这个缺点，需要使转子轴线偏航成始终与风向的水平分量平行，这意味着转子位置的持续调整，但是这不是在所有情况下都是可能的，例如在断电时已经暂时失去偏航能力的情况下就不行。

在美国专利US 2009/0081041(Frese)中提出了另外一个解决方法，其中选择使整个涡轮机相对于发电装置附接于其上的柱或者塔转动，偏航电动机和制动器使涡轮机到达与风向垂直的位置，在该位置，转子叶片的空气阻力比在操作位置低。不过，由于这一变化，产生了力矩，其中风试图转动涡轮机，涡轮机上的应力以及通常用于将涡轮机相对于柱或者塔保持在位的偏航制动器上的应力，存在损坏所包含部件的风险。如果因为这种损坏而完全失去了制动力，则同时也失去了将涡轮机锁定在相对于柱或者塔的期望位置的可能性，这就给发电站的安全和有效的操作带来了困难。

因此需要一个更好的解决方法，用于减小风力涡轮机在停工模式下承受的应力，同时避免对重要部件造成损坏。

发明内容

本发明的一个目的是消除或者至少最小化上述问题，这通过根据权利要求1前序部分中的方法实现，其特征在于，静止位置和操作位置之间的角度α大于120°，优选大于150°，更优选大于170°。这样，可以实现稳定的静止位置，在该位置，风力涡轮机的转子轴线与风平行，但是在该位置不需要用大的力或者依赖于稳定的电流供应来将机舱保持在这个位置。通过借助于偏航电动机或者类似的装置将机舱保持在静止位置，能够获得有利的状态，其中具有最低可能的空气阻力，由此风力涡轮机上的风负载也最小。

根据本发明的一个方面，这个方法还包括将机舱保持在静止位置的步骤。由此，机舱要么借助于偏航制动器或者类似的减少会因为风的作用引起的枢转运动的装置，要么借助于主动地使机舱运动到期望静止位置并将其保持在那的偏航电动机，而被保持在位。

根据本发明的另一个方面，这个方法还包括持续感测风向的变化并根据风向校正机舱的位置的步骤。这样，可以保持其中机舱沿风向指向的静止位置，从而能够获得减小的空气阻力，由此降低了风力涡轮机结构上的负载。

根据本发明的再一个方面，本方法还包括使机舱的至少一个转子叶片成为横浆的步骤。这样，能够进一步减小空气阻力，并能够获得风力涡轮机结构上较低的负载。

根据本发明的另一方面，本方法还包括将机舱的转子锁定在竖直方向上的转动对称位置的步骤。这样，能够使得作用于转子叶片的风力最大可能程度地对称，从而能够降低在偏航方向上产生扭矩的风险。由此，机舱可以更容易地保持在静止位置，而不会增加制动器或者其它部件上的负载。

根据本发明的再一个方面，本方法还包括通过使用邻近机舱安置的至少一个偏航电动机来实现转动到静止位置的步骤。这样，运动能够可控地且精确地进行，并且不受风力和其它外部因素的影响。

根据本发明的另一个方面，本方法还包括借助风力自身来实现转动到静止位置的步骤。这样，能够节省在其它方法中控制转动所需要的能量消耗，而且，能够使系统故障安全，从而即使是因为造成断电或者类似后果的故障引起从工作位置停止，也能够具有静止位置。

附图说明

下文将参照附图更详细地描述本发明，在附图中：