CN109219700B - 具有平台的多转子风轮机 - Google Patents

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Abstract

一种多转子风轮机，其包括塔架、悬架臂、机舱以及转子，所述转子由所述机舱承载并且构造成绕转子轴线旋转以驱动所述机舱中的传动系，其中所述塔架保持所述悬架臂，并且所述悬架臂保持所述机舱。为了便于更安全和更好地进入所述机舱或所述传动系，所述悬架臂构造成平台以在例如所述机舱的维护和修理期间为人员提供支撑。

Description

具有平台的多转子风轮机
技术领域
本发明涉及一种多转子风轮机，该多转子风轮机包括塔架、悬架臂、机舱以及由机舱承载的转子。转子构造成绕转子轴线旋转以驱动机舱中的传动系。塔架保持悬架臂，并且悬架臂保持机舱。
背景技术
风轮机通常包括转子，该转子具有叶片并且布置成借助风能旋转。转子驱动传动系，该传动系通常包括将能量转换成电能的发电机。传动系可以包括齿轮箱，或者发电机可以由转子直接驱动。
传动系容纳在机舱中，机舱通常可旋转地附接到塔架。在本文中，具有叶片的转子、传动系以及机舱被称为能量产生单元。
在传统的水平轴风轮机中，能量产生单元放置在由轴承承载的竖直塔架的顶部上，允许能量产生单元在水平面内旋转，从而面向风的方向。穿过塔架内部进入机舱内部进行检查和维护。
在多转子风轮机中，若干能量产生单元由相同的塔架结构承载。塔架结构通常将一个或多个竖直塔架与一个或多个悬架臂组合，悬架臂与塔架成一角度延伸并且保持至少一个能量产生单元。
由于能量产生单元在悬架臂上的位置，直接从塔架进入到机舱中通常不是多转子风轮机的选择。
发明内容
本发明的实施方式的目标是便于多转子风轮机的能量产生单元的维护和检查。
根据第一方面，本发明提供一种多转子风轮机，该多转子风轮机包括塔架、悬架臂、机舱以及转子，所述转子由所述机舱承载并且构造成绕转子轴线旋转以驱动所述机舱中的传动系，其中所述塔架保持所述悬架臂，并且所述悬架臂保持所述机舱，并且其中所述悬架臂构造成平台以便在所述机舱的维护和修理期间为人员提供支撑。
因为悬架臂形成能够执行检查和维护的平台，所以人员被非常靠近能量产生单元的增大工作空间支撑。
在本上下文中，术语“平台”应该被解释为指的是适于承载人员的区域，即适于人员在检查和维护期间停留的区域，例如至少1平方米的尺寸的例如平面或基本上平面的区域。
在本上下文中，术语“多转子风轮机”应该被解释为指的是包括安装在一个塔架结构上的两个或更多个能量产生单元的风轮机。塔架结构包括承载一个或多个悬架臂的塔架。每个悬架臂均从塔架向外延伸并且承载至少一个能量产生单元。悬架臂和塔架之间的角度可以是固定的，或者例如为了改变能量产生单元相对于地面的高度的目的(例如为了维护之目的或为了用于防强风的目的等)，悬架臂和塔架之间的角度可以是可变的。
能量产生单元可以布置在悬架臂的端部处或附近，即最远离保持悬架臂的塔架。
当塔架结构包括两个悬架臂时，臂可以沿相反方向远离塔架延伸。臂可以关于塔架具有不同的角度，或者它们可以关于塔架具有相同的角度。角度个别或者总体可以例如相对于竖直塔架在10至90度的范围内，例如20至90度或30至90度或40至90度。在一个实施方式中，至少两个悬架臂从水平面沿例如5至45度的向上的方向延伸并且可选地使得另外两个臂从水平面沿负5至45度的向下的方向延伸。
每个悬架臂均可以经由偏航装置附接到塔架，由此允许悬架臂相对于保持悬架臂的塔架进行偏航移动。这将允许能量产生单元的转子逆着风向定向。
在本上下文中，术语“能量产生单元”应该被解释为机舱、具有叶片的转子以及包括将转子连接到发电机的轴的传动系，并且可选地还包括在转子和发电机之间的齿轮箱。传动系的一部分通常在机舱内。
在本上下文中，术语“塔架”应该被解释为指的是基本上竖直的结构，其布置成至少部分地经由一个或多个悬架臂承载多转子风轮机的能量产生单元。不排除一个或多个能量产生单元直接安装在塔架结构上。塔架可以包括若干塔架节段，这些塔架节段组装起来以形成塔架结构。塔架节段可以以可逆的方式组装，例如，使用螺钉或螺栓，或以不可逆的方式组装，例如通过焊接等。作为另选，塔架结构可以由混凝土制成，并且可以例如由纤维、杆或者线加固。
单个塔架可以承载一个、两个或更多个悬架臂。每个悬架臂均可以由例如连接在沿相反方向从塔架延伸的两个悬架臂的自由端之间的一根或多根牵索支撑。
平台可以非常靠近机舱和/或靠近转子定位。特别地，它可以定位得足够靠近以使人员在位于平台上时能够直接到达传动系和转子部件。平台可以直接抵靠机舱，使得人员能够在平台和机舱内部之间直接前后行走。
在一个实施方式中，能量产生单元的可移动部分(例如，整个能量产生单元或至少其部件，例如，机舱和/或转子和/或转子的至少一个叶片)构造成相对于悬架臂在操作位置与维护位置之间移动，在操作位置转子绕转子轴线自由旋转，与在操作位置中相比，在所述维护位置处，至少可移动部分更靠近平台。距离可以例如变得小于初始距离的一半。
为了实现这种运动，风轮机可以包括至少一个连杆，该连杆在悬架臂和能量产生单元的可移动部分之间提供一定的自由度。可以例如借助允许可移动部分相对于悬架臂旋转的旋转接头和/或者允许平移移动(例如，悬架臂和能量产生单元的可移动部分之间的线性移动)的平移接头提供所述至少一个自由度。
在一个实施方式中，风轮机包括两个或更多个可单独移动的部件。在该实施方式中，机舱可以相对于悬架臂移动，并且转子可以相对于机舱移动并因此相对于悬架臂移动。因此，风轮机包括两个连杆，每个连杆均提供一个自由度。一个或两个连杆可以平移和/或旋转。平移特别意味着促进移动元件上的所有点在相同方向上以相同速度移动的接头，这可以例如由线性接头提供。
为了进行转子叶片的维修和检查，可移动部件可以特别地移动到叶片中的至少一者直接邻近悬架臂或者叶片中的至少一者与悬架臂相交的位置，使得转子的旋转会导致叶片和悬架臂之间的碰撞。以此方式，人员能够站在平台上并在叶片上工作。因此，上述至少一个自由度可以特别地提供足够的可移动性，以将能量产生单元的可移动部分移动到叶片在平台上方延伸的位置。
当对风轮机进行维护时，出于安全原因通常希望防止转子和传动系旋转。出于这个原因，大多数风轮机包括在传动系上例如经由齿轮箱操作的制动器。悬架臂和能量产生单元的可移动部分之间的自由度可以构造成将能量产生单元的可移动部分移动到维护位置中，在该维护位置，防止转子绕转子轴线旋转。
在一个实施中，可以通过叶片中的一者与悬架臂之间的接触来简单地防止转子旋转。在其他实施方式中，转子和/或悬架臂构造有单独的相互作用部分，在维护位置中，相互作用部分锁定转子的旋转。在一个实施方式中，转子被锁定结构锁定，该锁定结构通过可移动部分移动到维护位置而被激活以锁定。在一个实施方式中，转子由锁定结构锁定，该锁定结构通过可移动部分移动到操作位置而被解除锁定以解锁。
当能量产生单元的可移动部分处于维护位置时，转子轴线可以与平台基本平行。
机舱可以包括壁板，该壁板能够朝悬架臂打开，使得人员能够通过打开的板进入机舱或者使得他们能够直接从平台对机舱的内部部件进行作业。
悬架臂和机舱中的至少一者可以包括形成平台和机舱之间的可移动连接器的登机桥。登机桥可以例如由机舱的板形成，该板能够向下枢转并形成登机桥，该登机桥将机舱的地板与由悬架臂形成的平台相互连接。
登机桥可以构造成允许人员登上和离开遮蔽的机舱。为此目的，登机桥可以形成封闭的可移动连接器，例如，包括弹性或波纹管形状的橡胶外壳。
平台可以由悬架臂的上表面形成。上表面可以形成相对于塔架以第一角度延伸的第一部分以及相对于塔架以不同于第一角度的第二角度延伸的第二部分。第二部分可以特别是水平的或至少比悬架臂的上表面的第一部分更接近水平。两个部分都可以形成平台，但是当在能量产生单元上工作时，更加水平的第二部分可能是特别合适的。
悬架臂可以形成用于人员和备件从塔架通向平台的通道结构。特别地，通道可以形成塔架内部通道的延伸部，塔架内部通道从塔架的底部中的开口到悬架臂连结塔架处的开口。通道和/或平台可以被罩遮蔽以保护人员免受恶劣天气。
平台可以构造有用于从地面提升备件或人员的起重装置，并且还可以构造有诸如安全网之类的安全特征。
平台可以包括可扩展部分，该可扩展部分可在朝由转子的叶片形成的旋转平面的方向上相对于固定部分移动。在这种情况下，可扩展部分构成或至少部分地构成能量产生单元的可移动部分。可扩展部分可以例如经由线性接头固定到悬架臂，并且移动可以由动力驱动装置(例如，液压或电动致动器)启动。
可扩展部分可以在与旋转平面相距第一距离的收缩位置和与旋转平面相距第二距离的扩展位置之间移动。第二距离可以小于第一距离的一半或小于第一距离的四分之一。在一个实施方式中，可扩展部分可移动经过旋转平面，使得当可扩展部分处于扩展位置时防止转子旋转。这样可以在叶片的迎风面进行维护，并对旋转器等进行维护。
转子的至少一个铰接叶片可以构造成相对于转子的其余部分在操作位置与维护位置之间移动，在操作位置，转子绕转子轴线自由旋转，与在操作位置中相比，在维护位置处，铰接叶片更靠近平台。在此情况下，铰接叶片构成或者至少部分构成能量产生单元的可移动部分。
在维护位置中，铰接叶片可以横过悬架臂延伸。
在第二方面中，本发明提供一种提供通往多转子风轮机中的能量产生单元的通道的方法。该方法涉及一种多转子风轮机，该多转子风轮机包括塔架、悬架臂、机舱和转子，该转子由所述机舱承载并且构造成绕转子轴线旋转以驱动机舱中的发电机。塔架保持悬架臂，并且悬架臂保持和转子一起的机舱。根据本方法，悬架臂用作人员在接近所述能量产生单元期间用的平台，例如在机舱、驱动系或转子的维护和维修期间。
该方法可以包括：在将悬架臂用作平台之前，朝悬架臂移动能量产生单元的可移动部分的步骤。该步骤可以例如包括将转子相对于机舱移动到更靠近平台的位置，或者可以包括将包括转子的机舱移动到更靠近平台的位置。
该方法可以包括用登机桥连接平台和机舱的步骤，例如，允许人员直接从平台进入机舱并使人员能够在平台和机舱之间前后行走。连接平台和机舱的步骤可以例如包括打开机舱的板从而产生从平台到机舱内部的内部部件的通道的步骤。该方法可以包括向下折叠板，从而通过使用该板而在平台和机舱之间形成连接。
该方法可以包括将能量产生单元的可移动部分移动到防止转子绕转子轴线旋转的位置的步骤。特别地，该方法可以包括将转子移动到转子的旋转将导致叶片和悬架臂之间的碰撞的位置的步骤。
特别地，该方法可以包括从平台操作一个或多个风轮机叶片。因此，该方法可以特别包括如下步骤：将可移动部件移动到叶片中的一者与悬架臂相邻或相交的位置，即处于由悬架臂防止旋转的位置。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式包括两个悬架臂的多转子风轮机的前视图；
图2是图1的多转子风轮机的侧视图；
图3a和图3b更详细地示出了由悬架臂形成的平台；以及
图4是为了使转子更靠近平台，转子相对于机舱的移动的示意图。
具体实施方式
应当理解，详细描述和具体实施例虽然表明了本发明的实施方式，但仅以说明的方式给出，因为根据本详细描述，在本发明的宗旨和范围内的各种变化和变型对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
图1是多转子风轮机101的前视图，该多转子风轮机101包括承载四个悬架臂103的塔架102。悬架臂103布置成两对，一对在另一对上方。
一对悬架臂中的悬架臂沿相反方向远离塔架102延伸。
每个悬架臂103均支撑能量产生单元105。并且每个能量产生单元105均包括机舱106和承载三个风轮机叶片108的转子107，该转子扫过区域109。每个能量产生单元105均经由旋转接头110连接到悬架臂。
悬架臂103经由偏航装置111附接到塔架2，允许整个悬架臂103相对于塔架102进行偏航移动，以便将转子107引导到来风中。
当多转子风轮机101操作时，能量产生单元105对称地绕塔架102放置，使得多转子风轮机平衡。
为了维护和检查，人员经由塔架基部的开口112进入塔架并且每个能量产生单元的入口设置在塔架内部和相应的悬架臂内部。另外，每个悬架臂均形成平台，在机舱的维护和修理期间人员能够从该平台工作。
图1示出了形成平坦平台113的悬架臂。平台可以包括栏杆和用于保护人员的其他安全特征。而且，悬架臂可以由格子结构或中空管状元件构成，在这种情况下，平台可以在悬架臂内部形成。
在图3a和图3b中进一步详细地示出了由每个悬架臂形成的平台。
图2示出了从上方看到的风轮机。这示出了双旋转特征，其允许通过使用偏航装置111使整个悬架臂与能量产生单元一起偏航旋转以及通过使用旋转接头110使每个能量产生单元相对于悬架臂旋转。由偏航装置提供的第一旋转自由度由F1标示，由旋转接头110提供的第二旋转自由度由F2标示。
所示的双旋转特征由此提供能量产生单元的可移动部分，在这种情况下是整个机舱连同转子以及传动系，并且允许机舱和/或转子移动到维护位置，能够更容易地从由悬架臂形成的平台到达该维护位置。
图2还示出了两个不同的线性接头，这些线性接头提供由FL1和FL2标示的平移自由度。可以分别包括FL1和FL2中的一个或另一个，或一个和另一个的组合。所示的平移特征提供了能量产生单元的能相对于悬架臂移动的部分，在这种情况下，FL1允许平台的可扩展部分移动到由叶片形成的转子平面并且允许平台的可扩展部分从转子平面移动，并且FL2标示具有转子和传动系的整个机舱在垂直于悬架臂的方向上的线性移动并且由此机舱到达和离开从由悬架臂形成的平台能够到达叶片的位置。
每个悬架臂103均形成平台113，人员可以在机舱的维护和修理期间从该平台113工作。在图3a和图3b的实施方式中，一个悬架臂装配有保护平台上的人员的栏杆结构。
图3a和图3b示出了偏航装置111和悬架臂的细节，特别是平台的细节。
在图3a中，悬架臂103具有形成平台206、207的上表面，平台206、207具有保护在能量产生单元上工作的人员的扶手202。牵索204支撑悬架臂并且还可以用于在平台下方附接安全网。
悬架臂的上表面的第一部分206相对于塔架以第一角度延伸，并且悬架臂的上表面的第二部分207相对于塔架以不同于第一角度的第二角度延伸。上表面的第二部分是水平的，从而进一步有助于从平台工作的能力。
图3b示出了风轮机，其中左侧悬架臂正在构建中，右侧悬架臂已完成。在该视图中，示出了：平台和扶手经由直接固定到臂的附接固定装置203附接到悬架臂。
进行维护的人员可以经由舱口205离开塔架到达悬架臂。
图4示意性地示出了能量产生单元可以包括可移动部分，该可移动部分能够移动到比可移动部分的正常操作位置更靠近平台的维护位置。可移动部分可以是整个能量产生单元，或者如该实施方式中所示，是能量产生单元的若干部件。在该实施例中，机舱401可相对于平台402移动。为了进一步便于能量产生单元上的工作，包括叶片404的转子403也可相对于机舱401移动并因此可相对于平台402移动。
为了实现这种移动，风轮机在悬架臂和能量产生单元的可移动部分之间具有两个自由度。这些自由度中的一者由机舱和平台之间的平移接头405构成，并且这些自由度中的另一者由机舱和转子之间的旋转接头406构成。

Claims (19)

1.一种多转子风轮机(101)，该风轮机包括塔架(102)、悬架臂(103)、机舱(106)以及转子(107)，所述转子由所述机舱承载并且构造成绕转子轴线旋转以驱动所述机舱中的传动系，其中所述塔架(102)保持所述悬架臂(103)，并且所述悬架臂(103)保持所述机舱(106)，并且其中所述悬架臂(103)形成平台(206、207)以便为接近所述机舱(106)或所述转子(107)的人员提供支撑，其中，所述机舱和所述转子中的至少一者构造成相对于所述悬架臂在操作位置与维护位置之间移动，在所述操作位置，所述转子绕所述转子轴线自由旋转，与在所述操作位置中相比，在所述维护位置处，所述转子和所述机舱中的至少一者更靠近所述平台。
2.根据权利要求1所述的风轮机，其中，在所述维护位置中，所述转子被防止绕所述转子轴线旋转。
3.根据权利要求2所述的风轮机，其中，在所述维护位置中，所述转子的叶片延伸横过所述悬架臂。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的风轮机，其中，在所述维护位置中，所述转子轴线与所述平台基本平行。
5.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述机舱包括壁板，所述壁板能够朝所述悬架臂打开。
6.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述悬架臂和所述机舱中的至少一者包括在所述平台和所述机舱之间形成可移动连接器的登机桥。
7.根据权利要求6所述的风轮机，其中，所述登机桥构造成允许人员登上和离开遮蔽的所述机舱。
8.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述平台的第一部分相对于所述塔架以第一角度延伸，并且所述平台的第二部分相对于所述塔架以不同于所述第一角度的第二角度延伸。
9.根据权利要求8所述的风轮机，其中，所述第二部分是水平的。
10.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述悬架臂形成用于使人员和备件从所述塔架通向所述平台的通道结构。
11.根据权利要求1所述的风轮机，所述风轮机包括多个悬架臂，每个悬架臂均保持机舱和转子。
12.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述平台包括可扩展部分，所述可扩展部分能够在朝向由所述转子的叶片形成的旋转平面的方向上相对于固定部分移动。
13.根据权利要求12所述的风轮机，其中，所述可扩展部分能够在与所述旋转平面相距第一距离的收缩位置和与所述旋转平面相距第二距离的扩展位置之间移动。
14.根据权利要求13所述的风轮机，其中，所述第二距离小于所述第一距离的一半。
15.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述转子的至少一个铰接叶片构造成相对于所述转子的其余部分在操作位置与维护位置之间移动，在所述操作位置，所述转子绕所述转子轴线自由旋转，与在所述操作位置中相比，在所述维护位置处，所述铰接叶片更靠近所述平台。
16.根据权利要求15所述的风轮机，其中，在所述维护位置中，所述铰接叶片延伸横过所述悬架臂。
17.一种提供通往多转子风轮机中的能量产生单元的通道的方法，所述多转子风轮机包括塔架、悬架臂、机舱和转子，该转子由所述机舱承载并且构造成绕转子轴线旋转以驱动所述机舱中的发电机，所述塔架保持所述悬架臂，并且所述悬架臂保持与所述转子一起的所述机舱，该方法包括使用所述悬架臂作为人员在接近所述能量产生单元期间用的平台，
其中，在将所述悬架臂用作平台之前，使所述机舱和所述转子中的至少一者朝所述悬架臂移动。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，当所述机舱或所述转子朝所述悬架臂移动时，防止所述转子绕所述转子轴线旋转。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，从所述平台接近所述风轮机的转子的叶片。
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