CN111089036A - 用于使风力涡轮机运动稳定的陀螺仪 - Google Patents

用于使风力涡轮机运动稳定的陀螺仪 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于使风力涡轮机运动稳定的陀螺仪。风力涡轮机的稳定。一种风力涡轮机（1）包括：‑塔架（2），其沿纵向轴线（Z）轴向地延伸，‑机舱（3）和转子（5），其附接到塔架（2）的上端，‑陀螺仪（40），‑控制器装置（50），其用于操作陀螺仪（40）以便相对于空间参考系统（60）稳定风力涡轮机（1）的运动和/或振荡。

Description

用于使风力涡轮机运动稳定的陀螺仪
描述
使风力涡轮机稳定。
技术领域
本发明涉及一种风力涡轮机，其配备有用于使不工作的风力涡轮机稳定的装置，具体地在安装或维护期间。本发明还涉及在安装或维护期间，具体地在安装或替换风力涡轮机的部件期间使不工作的风力涡轮机稳定的方法。
背景技术
在对风力涡轮机（具体地离岸风力涡轮机）的维修操作期间，动态元件引起风力涡轮机运动，因此阻碍了操作的执行或极大地拖延了任务。
风、浪和潮汐是引起涡轮机以圆周运动运动的因素，且由此对所涉及的技术人员形成危险。此类圆周运动可以是例如机舱围绕横摆轴线的旋转或者整个涡轮机围绕竖直或水平轴线的振荡。
即使在非常低的风速下，风力涡轮机的圆周运动也能够使相对简单的操作变得非常复杂，从而阻止元件正确对齐。
维修操作可包括例如主要部件（诸如，齿轮箱）的更换。当更换齿轮箱时，这需要与主轴完美对齐。在齿轮箱悬挂在自升式船舶起重机的吊钩中并且主轴仍连接到风力涡轮机的情况下完成该对齐操作。当风力涡轮机处于圆周运动中时，在完美对齐之前，该操作可持续六到八个小时的工作时间。
该技术问题不仅仅是关于风而言的。在离岸应用中，即使没有风，该问题也是大问题，原因在于潮汐移动足以引起相同的圆周运动。
到目前为止，上文所描述的问题通常靠耐心得到解决，即等待直到已出现完美的时刻并且已执行提升操作。而且，已尝试了不同的控制措施来或多或少地使运动同步，诸如标记线挡板（tag-lines fender）、电池阻尼器、涡流发生器等，但是没有取得重大成功。
当必须更换风力涡轮机的主要部件（即转子、毂、机舱和发电机）中的一者时，也可能经历上文所描述的问题。在此类情况下，经历源于塔架或塔架-机舱组件的运动的问题。问题的重要性与塔架的高度成比例。避免在塔架机舱上形成共振的常规解决方法是使用涡带或包装材料（wrapping）。然而，包装材料通常在涡轮机首次安装期间使用一次，且此后从涡轮机移除。
当替换最大尺寸的离岸风力涡轮机的发电机时，由于风力涡轮机的运动，可能需要将包括发电机的整个机舱取下至自升式船舶上并在船舶上替换发电机而不是在空中替换它。这对船舶上的可用空间引起不便，并且可能必须使用比直接在塔架的顶部上在机舱水平处执行替换所需的船舶更大的船舶。此外，由于机舱与发电机一起的重量，必须离岸提供更多的提升操作，并且除了涡轮机的生产损失之外，这也意味着用于船舶租赁的额外的时间和成本。
因此，仍然需要在安装或维护期间提供风力涡轮机的有效且实用的稳定化，这可克服上文提到的不便之处。
发明内容
这种需要可由根据独立权利要求的主题满足。本发明的有利实施例由从属权利要求描述。
根据本发明的第一方面，提供一种风力涡轮机，其包括：
-塔架，其沿纵向轴线轴向地延伸，
-机舱和转子，其附接到塔架的上端，
-陀螺仪，
-控制器装置，其用于操作陀螺仪以便相对于空间参考系统稳定风力涡轮机的运动和/或振荡。
根据本发明的第二方面，提供一种在安装或维护期间稳定风力涡轮机的方法，该方法包括以下步骤：
-将陀螺仪可拆卸地附接到风力涡轮机，
-操作陀螺仪以便相对于空间参考系统稳定风力涡轮机的运动和/或振荡。
有利地，根据本发明，将通过安装和操作陀螺仪来消除风力涡轮机且具体地塔架和机舱的运动和振荡。通过避免上文所描述的问题，极大地降低了成本。
根据本发明的实施例，陀螺仪可附接在机舱上或机舱内部。
根据本发明的其他实施例，陀螺仪可安装在塔架上或塔架内部。
陀螺仪可结合传感器来操作，其中传感器测量风速和/或波速和/或波高和/或温度和/或湿度和/或类似参数。
将陀螺仪的功能与外部参数（例如，风速）相关联可有助于更快地实现风力涡轮机的稳定。
替代地，可以通过具有来自操作员的输入（例如，无线或有线）、通过控制面板/开关板或平板装置或移动计算机或类似物来控制该控制器装置。
根据本发明的实施例，本发明特别地用于更换风力涡轮机的一个或多个部件。在此类情况下，稳定风力涡轮机的方法还包括：
-更换风力涡轮机的一个或多个部件，
-停用陀螺仪，
-从风力涡轮机拆卸并移除陀螺仪。
风力涡轮机的待更换的部件可以是叶片和/或转子毂和/或发电机和/或主轴和/或主轴承和/或齿轮箱。
本发明可有利地应用于内陆和离岸应用两者。特别地但非排他性地，对于内陆应用而言，空间参考系统可以是固定的地理参考系统，即相对于风力涡轮机的基座固定的参考系统。
特别地但非排他性地，对于离岸应用而言，空间参考系统可相对于用于操控风力涡轮机的待更换的一个或多个部件的提升或操控装置是固定的。这可有助于在更换风力涡轮机的一个或多个部件的操作期间实现正确的对齐。
必须注意的是，已参考不同的主题描述了本发明的实施例。具体地，已参考设备类型的权利要求描述了一些实施例，而已参考方法类型的权利要求描述了其他实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下描述中得出，除非另有注明，否则除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，与不同主题有关的特征之间（具体地在设备类型的权利要求的特征和方法类型的权利要求的特征之间）的任何组合也被认为与本申请一起公开。
本发明的上文限定的方面和另外的方面从待在下文描述的实施例的示例中显而易见，并且参考实施例的示例加以解释。下文将参考实施例的示例更详细地描述本发明，但本发明不限于实施例的示例。
附图说明
图1示出了根据本发明的风力涡轮机的示意性剖面。
具体实施方式
图1示出了包括塔架2的风力涡轮机1，该塔架2安装在未描绘的基座上。机舱3布置在塔架2的顶部上。
风力涡轮机1可以是内陆或离岸风力涡轮机。
风力涡轮机1还包括风转子5，该风转子5具有转子毂6和两个、三个或更多个叶片4（在图1的透视图中仅可见两个叶片4）。风转子5可围绕旋转纵向轴线Y旋转。叶片4相对于旋转轴线Y径向地延伸。
风力涡轮机1包括永磁体发电机11。
风转子5直接地抑或借助于可旋转主轴9并且通过齿轮箱（未示出）与永磁体发电机11旋转地联接。提供了示意性地描绘的轴承组件8，以便将主轴9和转子5保持在恰当位置。可旋转主轴9沿着旋转轴线Y延伸。
永磁体发电机11包括定子20和转子30。转子30可围绕旋转轴线Y相对于定子20旋转。
机舱3包括陀螺仪40。陀螺仪40可安装在机舱3的内部或外部。
根据本发明的其他实施例（未示出），陀螺仪40可附接到塔架2。
陀螺仪是用于相对于轴线维持位置或取向的常规装置。陀螺仪至少包括围绕旋转轴线旋转的质量块（mass），该质量块可根据需要取向。当旋转时，根据角动量的守恒，陀螺仪的旋转轴线的取向不受陀螺仪所附接的元件的倾斜或旋转的影响。
风力涡轮机1还包括用于操作陀螺仪40的控制器装置50（由图1中的矩形框示意性地表示）。
例如通过将旋转质量块的旋转轴线取向来操作陀螺仪40，以便相对于空间参考系统60（由图1中的笛卡尔系统示意性地表示）稳定风力涡轮机1的运动和/或振荡。
空间参考系统60可相对于风力涡轮机1的基座固定，该基座可以是内陆基座或离岸浮式基座。
根据本发明的其他实施例，空间参考系统60相对于用于操控风力涡轮机1的待更换的一个或多个部件的提升或操控装置固定。
风力涡轮机1还包括用于向控制器装置50提供输出测量值的传感器70（由图1中的矩形框示意性地表示）。控制器装置50被构造成用于取决于传感器70的此类输出来操作陀螺仪40。
传感器70可被用于测量风速和/或波速和/或波高和/或温度和/或湿度或风力涡轮机的局部环境的类似变量，其中变量可与风力涡轮机1（具体地机舱3和/或塔架2）的运动或振荡有关。
陀螺仪40、控制器装置50和传感器70之间的连接由图1中的虚线示意性地表示。
控制器装置50可通过传感器70的输出自动地控制，和/或由操作员通过控制面板/开关板或平板装置或移动计算机或类似物手动地控制。
在安装或维护期间稳定风力涡轮机1的方法包括以下步骤：
-将陀螺仪40可拆卸地附接到风力涡轮机1（具体地可拆卸地附接到机舱3或塔架2），
-操作陀螺仪40以便相对于空间参考系统60稳定风力涡轮机1的运动和/或振荡，
-更换风力涡轮机1的一个或多个部件，
-停用陀螺仪40，
-从风力涡轮机1拆卸并移除陀螺仪40。
陀螺仪40可拆卸地附接在机舱3的内部或外部。
根据本发明的方法的其他实施例，陀螺仪40可拆卸地附接在塔架2的内部或外部。
陀螺仪40和风力涡轮机1的待更换的一个或多个部件两者都可通过起重机（例如，用于离岸应用的船舶起重机）或其他类似和常规的提升和操控装置（附图1中未示出）来操控。
上文所描述的方法可被用于更换叶片4、转子毂6、发电机11、主轴9、主轴承8、齿轮箱和风力涡轮机1的任何其他部件，具体地机舱3的相关尺寸的任何其他部件。

Claims (10)

1.一种风力涡轮机（1），其包括：
-塔架（2），其沿纵向轴线（Z）轴向地延伸，
-机舱（3）和转子（5），其附接到所述塔架（2）的上端，
-陀螺仪（40），
-控制器装置（50），其用于操作所述陀螺仪（40）以便相对于空间参考系统（60）稳定所述风力涡轮机（1）的运动和/或振荡。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机（1），其中，所述风力涡轮机（1）包括用于测量风速、波速、波高、温度和湿度中的任一者的传感器（70），所述控制器装置（50）被构造成用于取决于所述传感器（70）的输出来操作所述陀螺仪（40）。
3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机（1），其中，陀螺仪（40）附接在所述机舱（3）上。
4.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机（1），其中，陀螺仪（40）装纳在所述机舱（3）或所述塔架（2）的内部。
5.一种在安装或维护期间稳定风力涡轮机（1）的方法，所述方法包括以下步骤：
-将陀螺仪（40）可拆卸地附接到所述风力涡轮机（1），
-操作所述陀螺仪（40）以便相对于空间参考系统（60）稳定所述风力涡轮机（1）的运动和/或振荡。
6.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
-获得对风速、波速、波高、温度和湿度中的任一者的测量，
-取决于此类测量的值来执行操作所述陀螺仪（40）。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，在所述风力涡轮机（1）的稳定之后，所述方法还包括以下步骤：
-更换所述风力涡轮机（1）的一个或多个部件，
-停用所述陀螺仪（40），
-从所述风力涡轮机（1）拆卸并移除所述陀螺仪（40）。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述风力涡轮机（1）的待更换的一个或多个部件包括叶片（4）、转子毂（6）、发电机（11）、主轴（9）、主轴承（8）和齿轮箱中的任一者。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，空间参考系统（60）相对于所述风力涡轮机（1）的基座固定。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，空间参考系统（60）相对于用于操控所述风力涡轮机（1）的待更换的一个或多个部件的提升或操控装置固定。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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