CN101548098A - 风能转换器、风轮机基础、风轮机基础的方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风能转换器(7)，其包括风轮机(1)、包括加强结构(16)的风轮机基础(6)以及用于控制风轮机(1)的一个或多个区域(23)的温度的温度控制装置(10)。风能转换器(7)的特征在于温度控制装置(10)的至少一部分接合加强结构(16)。本发明还涉及一种包括加强结构(16)的风轮机基础(16)。风轮机基础(6，25，27)的特征在于基础(6，25，27)包括温度控制装置(10)的至少一部分以与风轮机(1)的一个或多个区域(23)交换热量，并且温度控制装置(10)的至少一部分接合加强结构(16)。更进一步地，本发明涉及一种用于控制风轮机(1)的一个或多个区域(23)的温度的方法以及风轮机基础(6，25，27)的应用。

Description

风能转换器、风轮机基础、风轮机基础的方法及应用

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。

温度控制装置对基础与温度控制装置接触的那部分进行加热或冷却，并且，如果温度控制装置在基础中的位置不受控制，则基础中可能出现破坏性应变的危险由于热膨胀而增加。

此外，如果可在较大的面积上散热或吸热，则温度控制装置的效率也得以增加，并且因此有利的是使得能够大致保持温度控制装置的期望位置。

在本发明的一个方面中，温度控制装置包括：用于将热量传输至风轮机的一个或多个区域或从风轮机的一个或多个区域传输热量的冷却流体、用于形成冷却流体的流动的一个或多个泵、以及用于从冷却流体散热或对冷却流体供热的一个或多个散热装置。

形成往风轮机需加热或冷却的区域的冷却流体流、或者自来于这些区域的冷却流体流是一种在温度控制系统中、特别是在风能转换器中长距离地传输热量的有效方式。

应强调，术语“散热装置”应理解为吸热或散热的任何类型的结构或装置。

在本发明的一个方面中，基础的至少一部分是温度控制装置的散热装置。

基础具有非常大的热容，并且是热的相对良好的导体，使得其非常适合作为风能转换器的温度控制装置的散热装置。

使风轮机基础起到温度控制装置的散热装置的作用是有利的，因为基础具有高度受控的环境，使得可以很精确地设计温度控制系统的尺寸并确保散热装置的容量在风能转换器的整个寿命期间始终得以保持。此外，如果基础完全是预制的或者是部分预制的，则可预先一体地形成或安装并测试例如流体管道，例如以确保基础提供期望的容量。

在本发明的一个方面中，散热装置包括用于将区域的多余热量的大部分散发到基础的装置，并且/或者散热装置包括用于从基础吸收区域所需热量的大部分的装置。

通过在风轮机基础中散发或吸收大部分的热量，可制造更加成本节约的温度控制系统，因为温度控制装置的散热装置的容量因此变得更为恒定且更可预测，而不管在地球上的位置如何或者处于一天或一年中的什么时刻。

在本发明的一个方面中，温度控制装置包括一个或多个流体管道，用于在风轮机的一个或多个区域和散热装置中和/或之间引导冷却流体。

使用在风轮机的区域和散热装置中和/或之间引导冷却流体的流体管道是有利的，因为其提供了一种简单和有效的移动流体的方法。

在本发明的一个方面中，一个或多个流体管道形成为一个或多个闭合回路，使得冷却流体在温度控制装置中循环。

将冷却流体从地面下方泵送到高于50米的高度是复杂和昂贵的。通过使得冷却流体在闭合系统内循环，下行的流体将协助向上推动上行的流体。由此，泵基本上仅需要克服流体管道内的流动阻力。

此外，通过使得流体管道闭合，可避免与环境的直接相互影响。这是有利的，因为由此能够避免将不希望的异物和例如湿气、昆虫、沙子、灰尘、盐分等其他物体引入风轮机内部。由此能够在风轮机内部获得尽可能受控的环境，由此延长了不同风轮机部件的寿命，并且由于环境受控，也可更精确地预测部件的寿命。

在本发明的一个方面中，基础包括温度控制装置的两个或多个独立的流体管道。

置于基础中的流体管道一旦安装完成会非常难于访问，即使基础提供了相对于外部磨损的高度的保护，也没有系统会一直完全不出故障。因此有利的是为基础设置至少两个独立的流体管道，因为这样就能够为温度控制系统提供冗余。例如，如果在具有三个分开的闭合回路的基部中设置三个独立的流体管道就足以为风轮机提供足够的冷却或加热，那么可给基础设置六个分开闭合回路的六个分开流体管道，由此为基础提供100％的过剩容量，并由此基本上消除了在风轮机的寿命内温度控制系统的容量缩减到不希望的水平的风险。

在本发明的一个方面中，流体管道借助于独立的固定装置接合加强结构的至少一部分，所述固定装置例如是夹具、条、金属丝、带等。

流体管道借助独立于流体管道和加强结构的固定装置接合加强结构是有利的，因为由此可容易地使流体管道在基础中的布置适应于特定风轮机类型、特定架设场地、特定类型的加强结构、特定温度控制装置等的特定需要或要求。

在本发明的一方面中，流体管道借助于与加强结构一体地形成的固定装置接合加强结构的至少一部分。

将固定结构一体地形成在加强结构中是有利的，因为其减少了基础的整体制造时间，并且基础的热容量由于流体管道的布置已预先确定而更易预测。

在本发明的一个方面中，冷却流体是诸如防冻剂和水的溶液、甲醇、丙二醇或乙酸钾的液体。

诸如防冻剂溶液等的液体可相对简单并且廉价地长距离输送，其具有相对高的热容和相对好的导热性能，因此在风能转换器的温度控制系统中使用液体作为冷却流体是有利的。

在本发明的一个方面中，至少加强结构的主要部分由钢制成。

总体而言，钢是很好的导热体且导热性能通常比混凝土高50倍。因此有利的是加强结构由钢制成，因为加强结构由此能够有助于例如在整个基础中分布热量，由此增加了温度控制装置的效率。

在本发明的一个方面中，加强结构为一个或多个焊接网状加强结构。

在基础中使用焊接网状加强结构作为加强结构是有利的，因为该网状结构提供了以期望方式将温度控制装置接合到加强结构的极佳装置。

本发明进一步提供了一种包括加强结构的风轮机基础。该风轮机基础的特征在于基础包括用于与风轮机的一个或多个区域交换热量的温度控制装置的至少一部分，并且温度控制装置的至少一部分接合加强结构。

基础包括用于与风轮机的一个或多个区域交换热量的装置是有利的，因为由此可形成成本有效的温度控制装置的散热装置。

此外，通过使温度控制装置与加强结构接合，基础的容量和质量变得更易预测。

在本发明的一个方面中，基础包括温度控制装置的一个或多个流体管道。

通过为基础设置流体管道，可形成基础内部或经过基础的冷却流体流。这是有利的，因为其提供了一种与风轮机交换热量的简单和成本有效的方法。

在本发明的一个方面中，基础包括温度控制装置的两个或多个独立的流体管道。

这是有利的，因为由此可有冗余地提供基础的换热性能。

在本发明的一个方面中，至少加强结构的主要部分由钢制成。

更进一步地，本发明提供一种通过在风轮机的一个或多个区域和用于风轮机的基础的至少一部分之间进行热量交换来控制所述一个或多个区域的温度的方法，其中借助于与基础的加强结构的至少一部分部分地接合的一个或多个流体管道进行热量交换。

由此实现了一用于控制风轮机的一个或多个区域的温度的方法的有利实施方式。

在本发明的一个方面中，通过将热量从所述区域传输至实心风轮机基部的至少一部分或通过将热量从实心风轮机基部的至少一部分传输至所述区域来进行热量交换。

在本发明的一个方面中，从所述区域传输至基础的热量的大部分在基础中散发，并且，从基础传输至所述区域的热量的大部分从基础中吸收。

在本发明的一个方面中，通过在所述区域和基础的至少一部分中以及在所述区域和基础的至少一部分之间形成冷却流体流来交换热量。

在本发明的一个方面中，冷却流体在一个或多个闭合回路中流动，使得冷却流体在温度控制装置中循环。

在本发明的一个方面中，温度控制装置包括至少部分地嵌入基础中的两个或多个独立的冷却流体闭合回路。

更进一步地，本发明提供根据权利要求13至16中任一项的风轮机基础在根据权利要求1至12中任一项的风能转换器中的应用，其中风能转换器是陆基的。

将根据本发明的风轮机基础用作根据本发明的陆基风能转换器的基础是有利的，因为此类基础提供了用于控制风轮机的一个或多个区域的温度的简单和成本有效的装置。

附图说明

下面将参照附图描述本发明，在附图中

图1示出了现有技术中已知的大型现代风轮机的正视图；

图2示出了用于风轮机部件的传统温度控制系统的简化实施方式；

图3示出了根据本发明的风能转换器的一个实施方式的正视剖视图，该实施方式包括一起到温度控制装置的散热装置的作用的基础；

图4示出了包括流体管道的风轮机基础的俯视剖视图；

图5示出了现有技术已知的用于陆基风轮机的风轮机基础的正视图；

图5B示出了与风轮机基础内部的加强结构接合的流体管道的一个实施方式的正视剖视图的一部分；

图6示出了包括单桩基础和流体管道的离岸风能转换器的正视剖视图；

图7示出了包括重力基础和一体形成的流体管道的离岸风能转换器的正视剖视图；

图8示出了包括五个独立冷却流体回路的简化的风能转换器的侧视图；

图9示出了包括四个穿过散热装置的独立流体管道的简化的风能转换器的侧视图；以及

图10示出了冷却流体接头的一个实施方式的剖视图。

具体实施方式

图1示出了一个风能转换器7，其包括一个置于风轮机基础6上并刚性连接到风轮机基础6的现代风轮机1。风轮机1包括塔架2和置于塔架2顶部的风轮机机舱3。包括三个风轮机叶片5的风轮机转子4通过延伸出机舱3前部的低速轴连接到机舱3。

图2示出了在风轮机1正常工作时用于控制风轮机1的一个或多个区域(例如机舱3和/或置于机舱3内的风轮机部件11)的温度的传统温度控制装置10的实施方式，该温度控制装置10处于塔架内或者处于风轮机1的其他部件内或其他部件处。

在此实施方式中，风轮机部件11是一个电力变流器12，但是在其他实施方式中，该部件可以是风轮机齿轮、发电机、轴承、液压系统、润滑系统、机舱3或塔架2或转子4的全部或一部分或者其组合。

在此实施方式中，电力变流器12包括不同类型的电力处理设备，例如功率电阻器13、母板14及其他。在此实施方式中，母板14由空气冷却，而功率电阻器13由空气和流体冷却。

温度控制装置10的散热装置21——呈带风扇的主散热器15的形式——在可与风轮机1外部的空气进行热量交换的位置处安装在电力变流器12的外部。冷却流体从主散热器15流经双向阀19并且流经泵17，其产生冷却流体流。冷却流体从泵17流经电力变流器12内的一些设备。被加热的冷却流体然后返回散热装置21而被再次冷却。

在此实施方式中，电力变流器12还包括仅可由空气冷却或仅需由空气冷却的设备。围绕电力变流器12的柜室因此设置有至少一个柜室风扇18，该风扇18产生来自机舱3的空气气流或者来自风轮机1外部的空气气流。

如果风轮机1置于寒冷的环境中且天气平静，并进行发电、大部分内部热量的散发以及停止，则需要加热电力变流器12内的电力处理设备。这可通过启动双向阀19、改变冷却流体流的方向、并使流体在电力变流器12内部循环且经过一个冷却流体加热器20来完成。

如果环境温度高并且天气有风，则风轮机1内部的设备会产生很多热量，使得温度上升到一定程度，使得一些设备关闭以使其免于高温损坏。这将使得大多数或全部电力产出停止，并由此也停止大部分内部热量的产生。

图3示出了根据本发明的风能转换器7的一个实施方式的正视剖视图，该风能转换器7包括作为温度控制装置10的散热装置21的基础6。

在本发明的此实施方式中，风能转换器7是陆基的，并且包括一个置于风轮机基础6上的风轮机1。基础6在此实施方式中基本上是在由加强结构16加强的混凝土的现场制作，但是在另一实施方式中，基础6可以完全或部分地预制成例如一个或多个金属或混凝土壳或结构的形式，它们例如能够在现场使用例如混凝土、石块、沙子或其他材料填充。

在此实施方式中，温度控制装置10包括一闭合的流体管道22，该管道从机舱3延伸，向下经过塔架2，进入基础6，然后返回机舱3。在图3中，流体管道22在机舱3、塔架2和基础6中的布线被一定程度地简化，而在另一实施方式中，流体管道22可在返回风轮机1之前例如在基础6中采取更复杂的结构。

在本发明的另一实施方式中，温度控制装置10还可包括冷却流体的开环流，例如，如果基础6包括贮蓄器(未示出)，则冷却流体从例如机舱泵送到该贮蓄器，并且从该贮蓄器泵送到风轮机；但是在本发明的一个优选实施方式中，温度控制装置10的冷却流体在闭合回路28中循环。

在图示的闭合回路28中，冷却流体是盐水，但是在本发明的另一实施方式中，冷却流体可以是其他类型的防冻剂和水的溶液，例如水和异丙醇。冷却流体也可以是任意其他类型的防冻溶液，例如甲醇、丙二醇或者乙酸钾，或者可以是氨、CO₂和/或氟利昂气体。

在本发明的此实施方式中，温度控制装置10控制机舱3内的特定部件11的温度，但是在另一实施方式中，温度控制装置10也可以或者替代地控制整个机舱3的温度——包括机舱内的空气，也可以控制塔架2内的部件和/或塔架内的空气的温度，还可以控制转子4的特定部件11的温度，以例如维持叶片5的无霜状态，还可以控制置于风轮机外部——例如在相邻房间内(未示出)——的风轮机部件11的温度和/或所述房间内的温度或者任意组合。

在本发明的另一个实施方式中，温度控制装置10位于基础6中的至少一部分也可形成为一个或多个热管(未示出)。在其最简单的形式中，热管包括一密封的容器以及一毛细芯衬里系统，容器中包含工作流体及其蒸汽。热管基本上是一种很有效的超级导热体，其提供一吸热和传热系统，具有以热能形式输送大量能量的能力。

在热管表面上任意位置处施加热量导致在内部产生液/汽相变，这使得热能可仅以最小的温度梯度以汽相传输。在热导率方面，热管呈现的热性能可超过由纯铜制成的具有相同尺寸的部件1000倍以上。

通常，通常，热管制成杆状，具有圆形截面，但其他形状也是可能的，例如其他截面或者扁平截面的热管。

例如，如果基础为单桩基础25或与其它类型的基础6相结合，则热管可用于在基础6内部传热。

图4示出了包括流体管道22的风轮机基础6的俯视剖视图。

在本发明的此实施方式中，基础6包括至少一个在基础内部延伸的软管22，从而确保例如来自流经该软管的冷却流体的热量尽可能有效地或者根据需要散发到基础6和周围大地9中。在此实施方式中，软管22呈Z字形的样式，而在另一实施方式中，流体管道22可以另外的样式(例如螺旋形、圆形、方形或其他形式)沿水平和竖直面放置。

在此实施方式中，软管22通过借助于固定装置(38)连接到置于基础6内的焊接网状加强结构而牢固地连接到基础6的加强结构16。在此实施方式中，固定装置(38)为夹具——其将流体管道22结合到加强结构16但与两者独立地形成，但在另一实施方式中，流体管道22可通过借助于带子、金属丝、条等系到结构16上而连接到基础6的加强结构16。

在另一实施方式中，流体管道22可通过置于例如焊接网状加强结构的导向销之间而接合基础6的加强结构16，或者，流体管道22甚至可一体地形成在加强结构16中，例如呈包括管等的加强结构16的形式。

在本发明的此实施方式中，流体管道22是软管，但是在另一实施方式中，管道22可以是一个或多个埋在基础6中、与基础6的加强结构16接合的管、管子、通道、管路等。在一个实施方式中，流体管道22还可包括能够增加流体管道22的表面积以改善其散发或吸收热量的能力的翅片、表面的不规则形状等。

如果基础6是在架设现场制造的，则在制造期间可通过将流体管道22附连于金属加强结构而将其浇铸在基础6中。流体管道22也可一体地形成在加强结构中，或者如果基础6是部分或全部预制的，则流体管道22可一体地形成在预制的壳体或结构中或连接到其上。

图5示出了现有技术已知的用于陆基风轮机1的风轮机基础6的正视剖视图。

这种类型的基础6通常通过在大地中挖掘一个大洞并且在洞中浇注一个地板8来制作。此后立起一个框架(未示出)以大致限定基础6的外边界。基础设置有呈底部加强件、边缘加强件、加强弓形件、顶部加强件形式的加强结构16以及用于将基础6与风轮机塔架2连接的圆筒形金属中心部。在此实施方式中，所有加强结构都由金属杆或焊接的金属网状加强结构形成。

在形成加强结构16后，混凝土浇注到该“模”内，并且当混凝土凝固时，框架被移除，并用一些挖出的泥土覆盖基础6。

图5B示出了与风轮机基础内部6的加强结构16接合的流体管道22的一个实施方式的正视剖视图的一部分。

在本发明的此实施方式中，流体管道22形成为在返回到风轮机1之前在基础6的外缘循环的一个管。在另一实施方式中，基础可包括数个独立的流体管道22。

在此实施方式中，管置于加强结构16的多个固定装置38中。在此实施方式中，固定装置38作为由边缘加强结构34形成的圆形孔的多个保持件9一体地形成在加强结构16中，管被导引通过这些固定装置，从而在基础6的制造期间及在基础6的整个寿命期间大致固定流体管道22的位置。

一体地形成的固定装置38的其它实施方式也是可能的，比如能够使流体管道22与加强结构16接合的一体地形成的钩、销、支架、管道等。

在此实施方式中，流体管道22在加强结构16的内部延伸，但在另一实施方式中，流体管道22可在加强结构16的外部延伸，或既在外部延伸又在内部延伸，并且在另一实施方式中，流体管道22可在基础6内部循环多于或小于三次，比如一次、两次、四次或更多次。

图6示出了包括具有流体管道22的单桩基础25的离岸风能转换器7的正视剖视图。

在本发明的此实施方式中，风能转换器7包括置于单桩基础25的底座24上的风轮机1。

单桩基础25包括诸如钢桩26的桩26，通常直径在3.5到4米之间。桩26钻入海床特定深度。其中，桩26置入多深取决于地下的类型，但通常在10到20米之间。

在本发明的此实施方式中，风能转换器11设置有温度控制装置10，温度控制装置10包括在桩26内部基本竖直地上下延伸的流体管道22，使得单桩基础25起到温度控制装置10的基本竖直的散热装置21的作用。在另一个实施方式中，流体管道22可在桩26中圆形延伸或形成一螺旋形。

在此实施方式中，流体管道22的竖直延伸长度大致等于桩26的竖直延伸长度，但在另一实施方式中，其可限制为基础25被水包围的竖直长度、基础25在水线以上的竖直长度、基础25被海床包围的竖直长度或者它们的任意组合。

不论基础6的类型如何，流体管道22都可一体地形成在基础6的加强结构16中，并且/或者流体管道22可以是附连于桩26或以任何其它方式通过基础6固定、导引或安装的独立的管、通道、管路、管子等。在基础6的此实施方式中，这意味着流体管道22可一体地形成在桩26的壁中或者流体管道22可以是附连于桩26的一个或多个独立的管子或管。

图7示出了包括重力基础27和一体形成的流体管道22的离岸风能转换器7的正视剖视图。

大部分现有的离岸风能转换器7使用重力基础27，且示出的重力基础27由加强的混凝土制成，但在另一实施方式中，其也可以由置于海床的扁平钢箱上的圆筒形钢管制成。

通常，钢的重力基础27比混凝土基础27轻很多，并且，虽然完成的基础的重量必须例如超过1000吨，但是钢结构可制得比较轻，使得钢重力基础27可借助于驳船、通过用于架设风轮机1的重量相当轻的相同起重机相对快速地运输和安装。

重力基础27中填充有橄榄石(一种非常密实的矿石)、石块、沙子、沙砾、混凝土或其任意组合，这给基础提供了足够的重量来承受暴风雨、波浪、冰压等。

在本发明的此实施方式中，流体管道22在重力基础27内部延伸，使得基础6形成温度控制装置10的散热装置21。

图3至图7示出本发明与陆基或离岸基础6的特定实施方式相关的不同实施方式，但是当然也可使用其它类型的基础6，比如三脚架式基础(未示出)、墩式基础(未示出)、浮式基础(未示出)等。

三脚架式基础(未示出)用于离岸风轮机1，且通常包括位于塔架下方的钢桩，从刚桩形成一个钢制框架，该钢制框架将力从塔架传递到三个钢桩。这三个钢桩根据土壤条件和冰载荷钻入海床中10到20米。三腿样式的优点是其适于较深的水深，同时，在安装之前在现场仅需要最少的准备工作。

墩式基础(未示出)用于陆基风轮机1，并且通常形成为具有内部和外部波纹金属管，在其间用混凝土浇固多个螺栓，并且风轮机塔架2附连到其上。

浮式基础(未示出)为基本上浮在海中的任何类型的基础6。

图8示出了包括五个独立冷却流体回路28的简化的风能转换器7。

在本发明的此实施方式中，风能转换器7的温度控制装置10包括五个分开且独立的冷却流体闭合回路28，但是在另一实施方式中，温度控制装置10可包括其他数量的回路28，例如两个、三个、四个、六个、七个或更多。

每个回路28包括一位于机舱3内的流体泵17，用于在流体管道22内形成流体循环。在另一实施方式中，泵17可置于其他地方，例如塔架2内、风轮机外部——例如在相邻房间内或者甚至在基础6内。

在此实施方式中，流体管道22从机舱3延伸，向下经过塔架2，进入基础6、由此使得基础6用作温度控制装置10的散热装置21，然后返回机舱3。

在此实施方式中，在流体管道内循环的冷却流体也将流经或通过机舱3内需要加热或冷却的部件11，或者例如通过叶片5以为其除冰。这可以例如通过在每个部件11处安装一温度或远程控制混合阀来完成，从而保证最优工作温度和/或减少或消除热波动。

在机舱3、塔架2内和/或其他地方，冷却流体也可以向空气换热器(未示出)传送大量的冷却流体。这个或这些换热器可用来控制机舱3内、塔架2内和/或其他地方的空气的温度，由此使得能够基本上消除与环境(例如机舱3内)的所有开放式的相互影响，使得机舱3可以完全封闭，从而机舱3内的环境得到良好控制。

在风能转换器7的一些实施方式中，产生热量或需要热量的部件11也置于塔架2内部，在这种情况下，冷却流体还将经过这些部件11，或者甚至借助于往空气换热器的冷却流体使塔架2内部的温度也能够得以控制。

在另一实施方式中，流体管道22也可延伸于塔架2外部，例如用以冷却或加热置于相邻房间(未示出)内的风轮机部件11。

图9示出了一包括四个穿过散热装置21的独立流体管道22的简化的风能转换器7。

在本发明的此实施方式中，一个大的泵17产生在四个独立、分开的流体管道22内的冷却流体流，所述流体管道22延伸经过塔架2、基础6、然后再次返回。每个流体管道22包括一个阀29，所述阀29可以是开关阀29，用以控制经过特定管道22的流动。在此实施方式中，因此能够通过打开或关闭或多或少的流体管道22来控制冷却流体的流速。

在此实施方式中，温度控制装置10还包括通往机舱3内的空气换热器的冷却流体，以使得机舱可基本上与外部环境隔离，但是在另一实施方式中，温度控制装置10还可包括如图2所示的与周围空气进行换热的传统冷却系统。此传统冷却系统可控制机舱内的空气温度，或者可以用来控制特定部件11的温度。

图3至9所示的温度控制装置10均构造为将风轮机1的不同区域23所产生的或需要的热量的大部分传输至基础6，但是，例如，如果温度控制装置10还包括用于与周围空气进行热量交换的传统冷却系统，则可以仅有一部分产生或所需的热量与基础6进行交换。

图10示出了冷却流体接头32的一个实施方式的剖视图。

在本发明的此实施方式中，风轮机1设置有一个接头32，用于在塔架2和机舱3之间引导冷却流体。在传统风轮机1中，机舱3能够相对于塔架2旋转，以保证转子4总是面对来风。

为了保证冷却流体经过该旋转接合处，该接合处设置有接头32，该接头32包括连接到机舱3的上部和连接到塔架2的下部。接头设置有位于两个部分之间的多个环形通道30，并且通道30通过呈例如O形环形式的密封件31分隔。流体管道22经过与通道30连接的上部和下部，使得流体可经过旋转接合处而在不同流体管道内的流体不会混合。

在本发明的此实施方式中，接头32的中心是中空的，使得电缆等可引导经过接头32。

通常，在受迫沿相反方向旋转之前，机舱3仅沿一个方向旋转有限的次数。在本发明的另一实施方式中，还可行的是，流体管道22借助于柔性软管等由机舱3引导到塔架2、然后返回，该柔性软管等或多或少地从机舱3自由下垂到塔架2中，如同许多风轮机1中的电缆那样。

上文已经参考温度控制系统10、风能转换器7、基础6、散热装置21等的特定示例说明了本发明。然而，应当理解，本发明不限于上述特定示例，而是如同权利要求书所写明的那样，在本发明范围内可以多种变例进行设计和改变。

附图标记列表

1.风轮机

2.塔架

3.机舱

4.转子

5.叶片

6.基础

7.风能转换器

8.地板

9.保持件

10.温度控制装置

11.风轮机部件

12.电力变流器

13.功率电阻器

14.母板

15.主散热器

16.加强结构

17.泵

18.柜室风扇驱动的空气入口

19.双向阀

20.冷却流体加热器

21.散热装置

22.流体管道

23.风轮机需要加热或冷却的区域

24.底座

25.单桩基础

26.桩

27.重力基础

28.冷却流体回路

29.阀

30.环形通路

31.密封件

32.接头

33.底部加强件

34.边缘加强件

35.加强弓形件

36.顶部加强件

37.中心部

38.固定装置

Claims (21)

1.一种风能转换器(7)，包括：

风轮机(1)，

风轮机基础(6)，其包括加强结构(16)，以及

温度控制装置(10)，其用于控制所述风轮机(1)的一个或多个区域(23)的温度，

其特征在于，

所述温度控制装置(10)的至少一部分接合所述加强结构(16)。

2.根据权利要求1的风能转换器(7)，其中，所述温度控制装置(10)包括：

冷却流体，其用于将热量传输至所述风轮机(1)的一个或多个区域(23)或从所述风轮机(1)的一个或多个区域(23)传输热量；

一个或多个泵(17)，其用于形成所述冷却流体的流动；以及

一个或多个散热装置(21)，其用于从所述冷却流体散热或对所述冷却流体供热。

3.根据权利要求1或2的风能转换器(7)，其中，所述基础(6)的至少一部分是所述温度控制装置(10)的散热装置(21)。

4.根据权利要求2或3的风能转换器(7)，其中，所述散热装置(21)包括用于将所述区域(23)的多余热量的大部分散发到所述基础(6)的装置，并且/或者所述散热装置(21)包括用于从所述基础(6)吸收所述区域(23)所需热量的大部分的装置。

5.根据上述权利要求中任一项的风能转换器(7)，其中，所述温度控制装置(10)包括一个或多个流体管道(22)，用于在所述风轮机(1)的一个或多个区域(23)和所述基础(6)中和/或之间引导冷却流体。

6.根据权利要求5的风能转换器(7)，其中，所述一个或多个流体管道(22)形成为一个或多个闭合回路(28)，使得所述冷却流体在所述温度控制装置(10)中循环。

7.根据权利要求5或6的风能转换器(7)，其中，所述基础(6)包括所述温度控制装置(10)的两个或多个独立的流体管道(22)。

8.根据权利要求5至7中任一项的风能转换器(7)，其中，所述流体管道(22)借助于独立的固定装置(38)接合所述加强结构(16)的至少一部分，所述固定装置(38)例如是夹具、条、金属丝、带等。

9.根据权利要求5至7中任一项的风能转换器(7)，其中，所述流体管道(22)借助于与所述加强结构(16)一体地形成的固定装置(38)接合所述加强结构(16)的至少一部分。

10.根据权利要求2、5或6中任一项的风能转换器(7)，其中，所述冷却流体是液体，所述液体为诸如防冻剂和水的溶液、甲醇、丙二醇或乙酸钾。

11.根据上述权利要求中任一项的风能转换器(7)，其中，至少所述加强结构(16)的主要部分由钢制成。

12.根据权利要求11的风能转换器(7)，其中，所述加强结构(16)为一个或多个焊接网状加强结构(16)。

13.一种风轮机基础(6，25，27)，包括加强结构(16)，

其特征在于，

所述基础(6，25，27)包括用于与风轮机(1)的一个或多个区域(23)交换热量的温度控制装置(10)的至少一部分，并且

所述温度控制装置(10)的至少一部分接合所述加强结构(16)。

14.根据权利要求13的风轮机基础(6，25，27)，其中，所述基础(6，25，27)包括所述温度控制装置(10)的一个或多个流体管道(22)。

15.根据权利要求13或14的风轮机基础(6，25，27)，其中，所述基础(6，25，27)包括所述温度控制装置(10)的两个或多个独立的流体管道(22)。

16.根据权利要求13至15中任一项的风轮机基础(6，25，27)，其中，至少所述加强结构(16)的主要部分由钢制成。

17.一种通过在风轮机(1)的一个或多个区域(23)和用于所述风轮机(1)的基础(6)的至少一部分之间进行热量交换来控制所述一个或多个区域(23)的温度的方法，其中，借助于与所述基础(6)的加强结构(16)的至少一部分部分地接合的一个或多个流体管道(22)进行所述热量交换。

18.根据权利要求17的方法，其中，从所述区域(23)传输至所述基础(6)的热量的大部分在所述基础(6)中散发，并且，从所述基础(6)传输至所述区域(23)的热量的大部分从所述基础(6)中吸收。

19.根据权利要求17或18的方法，其中，通过在所述区域(23)和所述基础(6)的至少一部分中以及在所述区域(23)和所述基础(6)的至少一部分之间形成冷却流体流来交换热量。

20.根据权利要求19的方法，其中，所述冷却流体在一个或多个闭合回路(28)中流动，使得所述冷却流体在所述温度控制装置(10)中循环。

21.根据权利要求13至16的风轮机基础(6，25，27)在根据权利要求1至12中任一项的风能转换器(7)中的应用，其中所述风能转换器(7)是陆基的。

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