CN1685149A - 用于风力涡轮机的开关箱以及用于操作风力涡轮机的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于风力涡轮机的开关箱，它带有被容纳在该开关箱中的至少一个电路元件和用来防止水至少一个电路元件上沉积的干燥装置，其中干燥装置包括用来在至少一个电路元件的区域中产生空气流的一个装置，该装置包括一个Peltier件。

Description

用于风力涡轮机的开关箱以及用于操作风力涡轮机的方法
技术领域
本发明涉及一种用于风力涡轮机(wind turbine)的开关箱，其带有容纳在所述开关箱中的至少一个线路，以及用来防止水在所述至少一个电路元件上沉积的干燥装置，本发明还涉及一种用于使用这样的开关箱使风力涡轮机运行的方法。
背景技术
现代风力涡轮机的运行参数例如叶片角度，转子的总取向和/或用来发电的发电机的调整是电子控制的。用于实现此目的的导电元件或者电路元件常常被容纳在安装到机器吊篮上的一个开关箱中，而该吊篮设置在高达100米的高度。这个开关箱受到大气的影响。为了保证风力涡轮机的可靠运行，在任何大气条件下水都不应该沉积到导电元件或者电路元件上。
在先有技术的用于风力涡轮机的开关箱中，通过加热开关箱中的空气从而防止被容纳在开关箱中的电路板冷却到露点以下，来确保这样的条件。然而，这种措施与很高的功率消耗相关联，从而明显减少了风力涡轮机运行的效益。按照一种替代的概念，使用干燥剂来降低开关箱中空气的湿度。然而，这样的干燥剂的吸收能力有限，使得它们需要经常地更换，特别是当开关箱设置在100米的高度甚至更高时这样做会产生问题。进而，干燥剂用于结合空气中的水汽的反应速率相对较低，使得通过这种方法不能实现可靠的防止水在导电元件上的沉积。
鉴于现有技术中的上述问题，本发明的目的是提供一种改进的用于风力涡轮机的开关箱，具体地是一种开关箱，它使得风力涡轮机可以可靠地运行，而没有过多的功率消耗，本发明还涉及一种使用这种开关箱使风力涡轮机运行的方法。
发明内容
由于本发明的一个方面，通过改进先有技术的开关箱实现了这一目的，改进的主要特征在于，干燥装置包括一个用来在至少一个电路元件的区域产生空气流的装置。
令人惊奇地发现，产生空气流对于防止水在电路元件上沉积做出了贡献。通过使用一个简单的风扇可以用相对较少的功率消耗产生这种空气流。当干燥装置还包括用来加热在至少一个电路元件的区域中的空气的至少一个加热器时，可以实现对运行可靠性的进一步改进，这是因为在至少一个电路元件的区域中提高了空气吸收水蒸汽的能力，因此降低了在电路元件上沉积的危险。
按照本发明的开关箱的一个优选实施例，干燥装置包括一个冷却件，用来将水与通过的空气分离开，所述冷却件离开所述至少一个电路元件一定距离，且干燥装置还包括一个排水件，用来把已经分离的水由开关箱排出。因此，有效地降低了开关箱内的空气湿度，从而减小了水在所述至少一个电路元件上沉积的危险。因此，当产生气流的装置可运行的产生空气流时可以以特别有效的方式实现开关箱内空气湿度的降低，所产生的空气流在所述开关箱内循环，并且流过所述至少一个电路元件以及所述冷却件，从而在开关箱内循环的空气可以连续地吸收水汽，随后水汽在冷却件上被分离开，并且通过排水孔由开关箱中排出。
当加热器和冷却装置包括安装在开关箱中的一个Peltier件时证明是特别实用的。在本发明的这个典型的实施例中，当产生气流的装置包括由Peltier件分开的一个板状导流件时可以产生空气流的有效循环，其中所述至少一个电路元件设置在导流件面向Peltier件在运行过程中比较热的部分的那一侧。当设置一个控制装置时可以适应不同的大气条件，该控制装置根据在开关箱内和/或外面的温度和/或空气湿度控制干燥装置。
如由上面对按照本发明的开关箱的解释也可以看到的那样，提供了一种用于使风力涡轮机运行的方法，其中由被容纳在一个开关箱中的至少一个电路元件控制该风力涡轮机的至少一个运行参数，并且阻止凝结水在所述至少一个电路元件上沉积，所述方法的基本特征在于，在所述至少一个电路元件的区域中产生一股空气流，用来防止水在所述至少一个电路元件上沉积，其中可以对在所述至少一个电路元件的区域中的空气进行加热。在按照本发明的方法的一个典型的实施例中，在与电路元件离开一定距离的一个冷却件上将凝结水分离开，并且由开关箱将凝结水排出。虽然无源的冷却件也在本发明的范围以内，但是已发现采用一个Peltier件作为有源的冷却件特别实用，该件同时加热所述至少一个电路元件的区域中的空气。其中，可以根据在所述开关箱内和/或外面的温度和/或空气湿度控制空气流的产生和/或冷却件的致动。
附图说明
在本文件的其余部分包括参考着附图更具体地叙述本发明的整个内容，使得本领域技术人员可以了解本发明，包括本发明的最佳
实施方式，在附图中：
图1示出了按照本发明的第一实施例的开关箱的示意图；以及
图2示出了按照本发明的第二实施例的开关箱的示意图。
具体实施方式
可以将按照本发明的第一实施例的用于风力涡轮机的开关箱做成一个完全被包封起来的开关箱，它具有一个箱门，在运行过程中此门是关闭起来的。在该开关箱中设置有许多导电元件和/或电路元件，其中所述电路元件可以设置在一块或多块电路板20上，如示例性地在图1中示出的那样。进而，也可以将一个干燥装置容纳在开关箱10中，其中按照在图1中示出的本发明的实施例，所述干燥装置包括设置在电路板下方的一个风扇30，设置在相对于由所述风扇30产生的空气流的上游并且在风扇30后面的一个加热器32，用作电路板20的支承件的一块导流板34，以及设置在所述电路板的上游并且在导流板34的不面向电路板的那一侧边的一个冷却件36。
风扇30产生方向朝向电路板20的一股气流，该风扇设置在非常靠近电路板的位置，在它的下方，并且在导流板34的面向电路板的那一侧上，其中借助于以加热线圈实施的一个加热器32将空气流加热，从而被加热的空气可以吸收大量的空气中的水汽，并且在电路板上不会出现空气中水汽的凝结。在移动通过电路板20之后，在开关箱10内使空气流偏转，并且随后流过冷却件36，此冷却件设置在导流板34的不面向电路板20的那一侧边。
在图1中示出的按照本发明的那个实施例中，冷却件36以一个无源的冷却件实施，并且基本上包括由导热材料比如铜或铝制成的一个本体构成，它与开关箱外面的环境空气接触，当环境空气的温度降低到下降时，在开关箱10内的冷却件36的周边表面的温度也下降，因此，如果环境温度下降到低于露点的一个温度值，即降低到大约5℃或者更低，被包含在通过的空气中的水汽会出现凝结。在冷却件36上被分离开的水借助于排水管38由开关箱10中排出，其中设置在排水管38的上端的一个漏斗40收集凝结水。
一个相应的控制装置适当地控制着在图1中示出的干燥装置，该控制装置也可被容纳在开关箱10中，使得周围温度已经降低到5℃值或者更低之前和/或开关箱内和/或外的空气湿度超过80％值之前风扇30和加热器32不开始工作。当空气湿度达到低于70％的数值时，可以使干燥装置停止工作。与为了防止水在电路板上凝结需要加热开关箱的整个内部空间的先有技术的干燥装置相比，可以用较少的功率消耗使在图1中示出的开关箱10工作，这是因为只在电路板的区域需要加热，同时，在开关箱10内循环并且流过冷却件36的空气实现由于空气中的水汽在冷却件36上凝结而连续地将开关箱干燥并且借助于排水管38将凝结水排出。
在图2中示出的按照本发明的实施例与在图1中示出的实施例不同主要在于：使用了形式为Peltier件130的加热器代替加热线圈形式的加热器。将Peltier件130布置成使得在运行条件下它的加温侧132设置于导流板34与电路板20相同的那一侧。由Peltier件130的加温侧132加热的空气流过电路板20，且气流管道35使气流偏转，从而在运行条件下空气流过Peltier件130的在导流板34不面向电路板20的那一侧的冷却侧136。由此，Peltier件被用作一个有源的冷却件，其中在开关箱内循环的空气中所包含的水在冷却侧凝结，并且借助于漏斗40将水收集起来，接着通过排水管道38使水由开关箱排出。在图2中所示的布置能够即使在5℃以上的环境温度由于附加的冷却而使包含在开关箱内的空气干燥，该冷却可以由Peltier件实施。由于这种布置，在开关箱内的空气湿度超过一个预先确定的极限数值例如80％时可以实现干燥而与周围温度无关。当空气湿度保持在70％的数值或者以下时，相应的控制装置可以自动地使Peltier件130和风扇30停止工作。另外，为了控制干燥装置的工作，将温度和空气湿度的测量结合起来是可能的。
这样在已经详细地描述了本发明之后，应该很清楚，在本发明中可以实现多种改进，而不偏离下面的权利要求书的精神和范围。

Claims (12)

1.一种用于风力涡轮机的开关箱(10)，它带有被容纳在所述开关箱(10)中的至少一个电路元件(20)和用来防止水所述至少一个电路元件(20)上沉积的干燥装置，其特征在于，
所述干燥装置包括用来在所述至少一个电路元件(20)的区域中产生空气流的装置(30)。
2.按照权利要求1所述的开关箱(10)，其特征在于，所述干燥装置包括至少一个加热装置(32；132)，用来加热所述至少一个电路元件(20)附近的空气。
3.按照权利要求1或2所述的开关箱(10)，其特征在于，所述干燥装置包括冷却件(36；136)，用来把水由流过的空气中分离，所述冷却件与所述至少一个电路元件(20)间隔开，所述干燥装置还包括至少一个排水件(38，40)，用来将已经分离出的水由所述开关箱(10)排出。
4.按照权利要求3所述的开关箱(10)，其特征在于，产生流动的装置(30)可操作的用来产生一股空气流，所述空气流在所述开关箱(10)内循环，并由此流过所述至少一个电路元件(20)和所述冷却件(36；136)。
5.按照权利要求3或4所述的开关箱(10)，其特征在于，所述加热装置(132)和所述冷却件(136)包括Peltier件(130)。
6.按照权利要求5所述的开关箱(10)，其特征在于，产生气流的装置(30)包括与所述Peltier件(130)交替的板状的导流件(34)，其中在运行状态所述至少一个电路元件(20)设置在所述导流件(34)面向所述Peltier件(130)的加热部分的一侧。
7.按照上述权利要求中任一项所述的开关箱(10)，其特征在于，控制装置根据在所述开关箱(10)内和/或外面的温度和/或空气湿度控制所述干燥装置。
8.一种用于使风力涡轮机运行的方法，其中，通过被容纳在开关箱(10)中的至少一个电路元件(20)控制所述风力涡轮机的至少一个运行参数，且其中阻止凝结水在所述至少一个电路元件(20)上沉积，其特征在于，在所述开关箱(10)的在所述至少一个电路元件(20)的区域的内部空间内产生一股空气流，用来防止水在所述至少一个电路元件(20)上沉积。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，加热在所述至少一个电路元件(20)的所述区域中的空气。
10.按照权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在与所述至少一个电路元件(20)间隔开的冷却件(36；136)处将凝结水分离出，并且使所述凝结水由所述开关箱(10)排出。
11.按照权利要求9或10所述的方法，其特征在于，用Peltier件(130)加热空气，所述Peltier件也用作冷却件(36；136)。
12.按照权利要求8到11中任一项所述的方法，其特征在于，根据在所述开关箱内和/或外面的温度和/或空气湿度控制空气流的产生、空气的加热和/或冷却件(36；136)的致动。
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