[发明专利]风轮机和用于操作风轮机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及风轮机和用于操作风轮机的方法。

背景技术

风轮机的包括齿轮箱和轴承的旋转系统需要由特殊润滑剂来润滑。

通常，以恒速驱动的油泵向旋转系统供应一定量的油，以确保旋转系统的不同元件的润滑和冷却。然而，由于现代风轮机的尺寸增大，例如，具有达至15吨且长度达至60米或更大的叶片，因此油的恒定供应可能导致油和用于驱动泵的能量的严重过量消耗。

发明内容

本发明的优选实施方式的目的是提供一种改进的风轮机和用于操作风轮机的改进的方法。

因此，在第一方面中，本发明提供一种风轮机，该风轮机包括可旋转的传动系，所述传动系包括至少一个轴承以及泵，所述泵用于向所述轴承供应润滑剂，所述风轮机还包括控制器，所述控制器用于对所述泵进行控制，以提供润滑剂量基于实际操作状态变化的润滑剂，其中，所述控制器执行闭环控制。

所述可旋转的传动系包括至少一个轴承，所述至少一个轴承可以例如是主轴轴承、发电机轴承或者齿轮轴承。在所述可旋转的传动系中，在所述风轮机的正常操作期间，至少一个部件相对于另一部件旋转。

所述润滑剂是适于润滑所述传动系的运动部件的物质。所述润滑剂优选地是液体，诸如油。所述润滑剂可以被施加到主轴、至少一个轴承或者传动啮合小齿轮等。

所述泵可以是机械或电驱动泵。所述泵可以有利地具有可变速度，由此便于调节由所述泵供应的润滑剂量。

所述风轮机还包括用于控制泵的控制器，从而能够提供可变化的量的润滑剂。例如，控制器可以负责发送改变泵速并且由此改变所提供的润滑剂量的信号。

所述控制器控制泵，从而所提供的润滑剂量基于实际操作状态而变化，该操作状态例如可以是涡轮机的骤然启动、全负载操作等。通过改变所供应的润滑剂量，可以延长泵的寿命。此外，用于运行泵的电量可以减小。应理解，泵是指整个泵单元，包括电源、功率控制装置、装配件以及泵单元的类似特征。

因为不使用不必要的电力，因此风轮机的总效率也可以增加。另一优点在于可以避免润滑剂的过分循环，由此也避免在润滑剂中形成泡沫。

在风轮机操作中，若干操作参数取决于天气状况，天气状况当然难以预知并且有时甚至难以确定。因而，控制器在风轮机中提供抵消因天气状况改变而出现的负载的机会。

控制器执行闭环控制。即，所选择的控制参数可以被测量和/或感测并且随后被反馈到控制器，从而所供应的润滑剂量可以基于测量/感测的反馈值和控制参数的输入值之间的差而减小或增大。应理解，所选择的用作反馈值的参数不必是单个参数，而可以是一起被使用的一组参数。

因而，被反馈到控制器的参数可以是在描述用于闭环的传递函数时稍后引用的一个或多个参数。即，这些参数可以是以下参数中的一个或两个以上的组合：所述传动系的元件的旋转速度；贮槽中的润滑剂液位；过滤器上的压差；生成功率；一个或多个压力值；一个或多个温度；湿度；风速；以及所述传动系的负载。

由于风轮机还可以包括齿轮箱，所述泵还可以适于向所述齿轮箱供应润滑剂。如上所述，所供应的润滑剂量可以取决于实际操作状态。

所述控制器可以是比例（P）控制器、比例积分（PI）控制器、比例微分（PD）控制器、或比例积分微分（PID）控制器。所述控制器可以基于例如风轮机的尺寸和/或定位涡轮机所在的位置进行选择，这是因为风轮机的预期负载可以取决于所选择的位置。控制器例如可以使用数学传递函数或者查询表。

所述传动系可以包括用于感测操作状况的至少一个传感器。所述传感器可以与控制器通讯，以便于对泵进行控制。例如，所述通讯可以是无线通讯。

为了保证向轴承和/或齿轮箱提供足够量的润滑剂，实际操作状态可以包括润滑需求和冷却需求中的至少一种。

所述润滑需求可以例如取决于传动系的旋转速度、风轮机的负载、轴承的数量和尺寸、齿轮箱的尺寸等。

在可旋转的传动系的润滑期间，润滑剂的温度通常由于旋转部件发热而升高。润滑剂因此可以一定程度上用于冷却旋转部件。因此，实际操作状态可以包括冷却需求。

风轮机还可至少包括第二泵，所述第二泵适于提供恒定量的润滑剂。因此，第二泵可以例如用于提供基本量的润滑剂，而前述的泵可以用于提供附加量的润滑剂，从而所提供的润滑剂的总量基于实际操作状态而变化。

所述齿轮箱可以包括贮槽，并且润滑剂量可以取决于所述贮槽中的液位。应理解，所述贮槽是指润滑剂的储器。所述贮槽可以被一体形成在齿轮箱中或者可以另选地是外部储器。