CN101100984A - 风能装置的操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风能装置的操作方法，该风能装置具有可由风驱动并具有至少一个转子叶片(22)的转子(18)，具有用于将转子(18)的机械能转换成电能的发电机，并具有转子(18)设置在其上的塔架(14)。为了用钢索拉住风能装置(10)，稳定该风能装置(10)的钢索设备根据需要从不受力状态自动转变。

Description

风能装置的操作方法
技术领域
本发明涉及风能装置的操作方法，该风能装置具有一转子，该转子可由风驱动并具有至少一个转子叶片，还具有用于将转子的机械能转换成电能的发电机，还具有转子设置在其上的塔架。本发明还涉及使用该方法操作的风能装置。
背景技术
风能装置在强风中受到特别高的载荷。风能装置通常设计成使得它们在极端情况下能够承受对应于所谓的百年一遇阵风的风速。
然而，即使在欧洲，也更加经常地发生特大风的情况，它们具有可能高于百年一遇阵风的风速。而且，例如在美国或澳大利亚，具有可能发生旋风等的风能装置地点。旋风能够导致作用在风能装置上的风力，该风力显著超过百年一遇阵风所导致的载荷。
钢索(guy)已知用于建筑物的稳定，通常克服外部影响，尤其是风。在这种情况下，将稳定建筑物的数根缆绳或链条等张紧，并将其锚固在地面中。然而，如用于风能装置的这些钢索的永久使用将存在显著缺点。这是因为风能装置受到动态载荷。钢索导入风能装置的力，尤其是风能装置上的动态载荷，将导致在力导入风能装置的那些点处或那些区域中的疲劳问题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是，说明操作或稳定风能装置的方法，利用该方法可以尽可能最佳地稳定风能装置，同时相对应的稳定措施在风能装置上导致尽可能小的载荷。本发明的另一目的是，说明可使用该方法操作的风能装置。
该目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。
因此，根据本发明，为了用钢索拉住风能装置，稳定风能装置的钢索设备根据需要自动从不受力状态-或至少少受力状态-转变到受力状态-或至少多受力状态。
出于简洁的目的，下文专称为“受力”或“不受力”状态。在下文中结合这些状态描述的本发明的特征，在不特意提到的情况下，涉及钢索设备从“少受力状态”到“多受力状态”的上述转变。
尤其是，本发明的特殊优点在于，只在需要时用钢索拉住风能装置。该钢索设备只在需要风能装置的稳定时才启动，例如作为当前风情况的结果。该钢索设备在未启动时不受力，从而使该装置加载的与钢索无关的力导入风能装置。这有效地减小了钢索加载到风能装置上的那些部件的疲劳。本发明的一个更加特殊的优点在于，该钢索设备从不受力状态自动转变为受力状态。
该钢索设备优选作为当前风情况和/或在将来预测到的风情况，尤其是狂风等的函数，和/或作为当前地动或将预测到的地动的函数，从不受力状态转变为受力状态。为了稳定风能装置，在风情况或其它外部影响使其成为必要时，该钢索设备才因此受力。通过例子，如果预报系统预报具有可能损伤风能装置的高风速的狂风，则钢索装置可受力。类似情况存在于当前测量的地动(地面移动)或地震情况下，或者当将预测到这些事件时，它们都能导致风能装置摆动，从而用钢索辅助拉住将是值得的。
在本发明的一个优选实施例中，一旦例如通过专门的研究所已经预测到危险的狂风和/或地震，则该钢索设备可受力，也就是说从不受力状态转变为受力状态。在这种情况下，作出预测的研究所能够发送启动信号，尤其是从适当的信号发生器发送到风能装置的控制装置，例如如无线电信号之类的电磁信号、可经互联网传输的信号等。然后，该控制装置能够开始作为启动信号的函数的钢索设备的加载。
在另一实施例中，可能提供风能装置处和/或将利用合适传感器记录的风能装置的附近的，尤其是风能装置面对风的侧面上的风的情况和/或地面移动。然而，也可以从风能装置的工作参数得出风的情况，例如从转子的转速、转子叶片的风入射角等。然后，钢索装置作为以这种方式确定的风的情况和/或地动的函数，可从不受力状态转变为受力状态。
优选的是当代表风的情况和/或地动的特征值超过预定极限值时，该钢索设备从不受力状态转变为受力状态。
优选的是当风的情况和/或地动允许时，该钢索设备变回不受力状态。这尤其可在经过预定时间周期之后，和/或作为当前风情况和/或预测的风情况的函数，和/或作为当前地动和/或预测的地动的函数进行。当预测或者在此基础上当前测量到风能装置上不具有更多载荷时，为了释放钢索拉伸所产生的风能装置的载荷，可以开始进行相反的变化。
本发明的目的还通过具有权利要求8的特征的风能装置实现。
因此，使用如上所述方法工作的风能装置具有钢索设备，该钢索设备具有拉紧装置，该拉紧装置可受控拉紧并可根据需要自动从不受力状态转变，或转变到稳定风能装置的受力状态。
该拉紧装置可以是例如将一端连接到风能装置的塔架和/或舱(nacelle)上的缆绳、链条等。该拉紧装置在另一端最好或者可以直接或间接锚固或可锚固到地面上。在本实施例中，该拉紧装置向下倾斜，从风能装置开始，到设置在风能装置周围的地面上的相应锚固点。
作为当前正在记录和/或将来预测的风的情况和/或地动的函数，该钢索设备可利用开环/闭环控制装置控制。当作为风的情况和/或地动的结果，当需要时拉紧装置因此而受力。
为了拉紧装置的自动受力，钢索设备能够具有一马达，尤其是电动机、液压或气压传动装置，拉紧装置经过它可以受力。
在本发明的一个特别优选的实施例中，在钢索设备尤其是通过转子叶片上的风入射角的适当改变和/或机械转子叶片的工作而从不受力状态转变为受力状态之前，制动风能装置的转子。由于转子叶片在钢索设备受力之前制动，所以在不需要考虑拉紧装置和转子叶片之间因转子叶片的转动而发生任何碰撞的情况下，钢索设备的拉紧装置可以毫无障碍地受力。然后，将例如缆绳之类的拉紧装置连接到风能装置的塔架上，例如尤其是没有从受力状态下的塔架向下倾斜的缆绳的较高位置处，正在受到转动的转子叶片的撞击。
附图说明
本发明的其它特征在所附从属权利要求下面对一个优选示例性实施例的描述和附图中说明，其中：
图1示出了具有钢索设备的本发明所述风能装置的示意性侧视图。
具体实施方式
图1示出了风能装置10。该风能装置10具有舱16，该舱设置在塔架的顶部处，在设置在水平基座12上的垂直塔架14的上端处。如本领域技术人员从现有技术中已知的那样，多个实施例对用于风能装置10的塔架14的具体设计是可行的。当然，本发明并不局限于附图中所述塔架14的截头圆锥形。
转子18设置在舱16的面对风的一端处，并具有轮轴(hub)20。三个转子叶片22连接到轮轴20上，使得转子叶片22的转子叶片根部23插入到轴柄20中的适当开口中，并以已知方式与之连接。
转子18绕着相对于水平面略为向上倾斜的轴转动。风一撞击转子叶片22，就使得转子18与转子叶片22一起绕着转轴转动。转子轴的移动通过设置在舱16内的发电机转换成电能。转子叶片22在转动期间覆盖圆形区域。转子叶片22相对于风的位置可以利用一调节装置单独改变，该调节装置未作说明，但本领域技术人员可从现有技术中获知，也就是说转子叶片22相对于风的入射角可调。风能装置10的各种参数可通过未说明的适当控制装置控制。
风能装置10连接到供电网系统上，发电机所产生的电能可输送到其中。
从现有技术中已知具有至少大致水平转子轴的风能装置10的基本设计，因此将不再详细描述。
风能装置10的塔架14利用钢索设备24拉紧，也就是说相对于如阵风或地动，尤其是轻微的地震之类的外部影响稳定了塔架。钢索设备24具有三个上拉紧装置28，以及三个下拉紧装置26，它们中的每一个都终止于风能装置10的塔架14处。在这种情况下，在本侧视图中只可看到拉紧装置26、28的四个拉紧装置。所有拉紧装置26、28都为缆绳的形式。
上拉紧装置28在其上三分之一处连接到塔架14上。从连接点29开始，它们向下倾斜，并在钢索设备24的锚固装置30处终止于塔架14的中间附近。
该锚固装置30利用未示出的锚固基础锚固在底面12上。
下拉紧装置26在其下半部连接到塔架14上。从连接点32开始，它们同样向下倾斜到钢索设备24的锚固装置30。
钢索设备24的锚固装置30具有驱动装置，尤其是电机，经该驱动装置，可利用未示出的缆绳绞盘将拉紧装置26、28从未示出的不受力状态改变到如图1中所示的受力状态。出于此目的，每个拉紧装置26、28都以本身已知的方式利用缆绳绞盘卷绕在适当的缆绳绞盘卷筒上。为了将拉紧装置26、28变回不受力状态，拉紧装置26、28可从缆绳绞盘卷筒上退绕。在不受力状态下，拉紧装置26、28，也就是缆绳在某些地方与塔架14相邻松散地下垂，并在某些地方位于底面12上。
作为当前记录的风的情况和/或地动和/或将来将预测到的类似事件的函数，可利用与风能装置10相关的开环/闭环控制装置控制钢索设备24。当作为风的情况和/或地动的结果而需要时，拉紧装置26、28以相对应的方式自动受力。
特别地，作为从预测风和/或地动的研究所直接或间接地传送给开环/闭环控制装置的启动信号的函数，钢索设备24从不受力状态转变为受力状态。
或者或另外，风能装置10的位置处和/或将利用合适的传感器进行记录的风能装置10的附近，尤其是在风能装置10的面对风的侧面上的风的情况和/或地动是可用的。风的情况也可以从风能装置10的工作参数获得，例如从转子18的转速，从转子叶片22的风入射角等等。
钢索设备24在经过预定时间段之后，和/或作为当前风的情况的函数和/或当前地动的函数变回到不受力状态。
附图标记列表
10    风能装置
12    基座
14    塔架
16    舱
18    转子
20    轮轴
22    转子叶片
23    转子叶片根部
24    钢索设备
26    下拉紧装置
28    上拉紧装置
29    连接点
30    锚固装置
32    连接点

Claims (12)

1.用于操作风能装置的方法，该风能装置具有转子(18)，该转子可由风驱动并具有至少一个转子叶片(22)，该风能装置还具有用于将转子(18)的机械能转换为电能的发电机，并具有转子(18)设置在其上的塔架(14)，其特征在于，为了用钢索拉住风能装置(10)，稳定风能装置(10)的钢索设备(24)根据需要从不受力状态，或至少少受力状态自动转变为受力状态，或至少多受力状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，作为当前风的情况和/或将来预测的风的情况，尤其是阵风等的函数，和/或当前地动和/或预测到的地动，尤其是地震的函数，该钢索设备(24)从不受力或少受力状态转变为受力或多受力状态。
3.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，当表示风的情况和/或地动的特征值超过预定极限值时，该钢索设备(24)从不受力或少受力状态转变为受力或多受力状态。
4.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，尤其在预定时间段之后，和/或作为当前风的情况和/或预测到的风的情况的函数，和/或作为当前地动和/或预测到的地动的函数，该钢索设备(24)变回不受力或少受力状态。
5.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，利用合适的传感器记录风能装置(10)的位置处和/或风能装置(10)的附近，尤其是风能装置(10)的面对风的侧面上的风的情况和/或地动，和/或从风能装置(10)的工作参数，例如从转子(18)的转速，从转子叶片(22)等的风入射角导出。
6.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，作为从预测风和/或地动的研究所直接或间接传递给与风能装置(10)相关的控制装置的启动信号的函数，该钢索设备(24)从不受力或少受力状态变为受力或多受力状态。
7.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，在钢索设备从不受力或少受力状态转变为受力或多受力状态之前，尤其是通过转子叶片(22)的风入射角的适当变化和/或通过机械转子制动的工作，制动风能装置(10)的转子(18)。
8.风能装置，具有可由风驱动并具有至少一个转子叶片(22)的转子(18)，具有用于将转子(18)的机械能转换成电能的发电机，具有转子(18)设置在其上的塔架(14)，其特征在于，稳定风能装置(10)的钢索设备(24)具有拉紧装置(26，28)，该拉紧装置可受控地拉紧并可根据需要从不受力状态-或少受力状态自动转变为受力状态-或多受力状态。
9.如权利要求8所述的风能装置，其特征在于，作为当前记录的和/或将来预测的风的情况和/或地震的函数，可利用开环/闭环控制装置控制该钢索设备(24)。
10.如权利要求8或9所述的风能装置，其特征在于，如缆绳、链条等之类的拉紧装置(26，28)的一端连接到风能装置(10)的塔架(14)和/或舱(16)上。
11.如权利要求8至10中的一项所述的风能装置，其特征在于，该拉紧装置(26，28)在塔架(14)和/或舱(16)上的相对末端处直接或间接锚固或可锚固在地面上。
12.如权利要求8至11中的一项所述的风能装置，其特征在于，该钢索设备(24)具有(电动)马达、液压或气压传动装置，拉紧装置(26，28)可经过它们受力。
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