DE102011084764A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten einer Triebstrangkomponente - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten einer Triebstrangkomponente Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Windturbine mit einem Rotor und einem Maschinenhaus, wobei die Antriebsvorrichtung einen Triebstrang, einen Maschinenträger und eine Steuereinheit umfasst. Der Triebstrang umfasst mindestens eine Triebstrangkomponente, die an dem Maschinenträger mittels Lagervorrichtungen angeordnet ist. Die Triebstrangkomponente ist über eine Welle mit dem Rotor der Windturbine verbindbar, und wird während dem Betrieb von dem Rotor angetrieben. Die mindestens eine Triebstrangkomponente ist normalerweise ein Generator, der entweder direkt von dem Rotor oder über eine weitere Triebstrangkomponente, z.B. ein zwischen Rotor und Generator montierbares Getriebe, angetrieben werden kann. Um die Position der Triebstrangkomponenten verstellen und die Rotationsachsen der Triebstrangkomponenten mit der Rotationsachse des Rotors ausrichten zu können, umfasst mindestens eine Lagervorrichtung der Triebstrangkomponenten ein Verstellmittel. Durch das Verstellmittel kann die Position der Triebstrangkomponenten im Verhältnis zu dem Maschinenträger verändert werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch eine Windturbine und ein Verfahren zum Verstellen einer Komponente des Triebstrangs.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Triebstrang für eine Windturbine, wobei der in einem Maschinenhaus integrierte Triebstrang mit Mitteln zum Verstellen einer Komponente des Triebstrangs aufweist, und ein Verfahren zum Verstellen einer Komponente des Triebstrangs offenbart.
  • Die Windturbine umfasst einen Turm, einen Rotor, ein auf dem Turm anordenbares Maschinenhaus und ein in dem Maschinenhaus anordenbarer Triebstrang. Der Triebstrang umfasst mindestens eine Triebstrangkomponente, die an einem Maschinenträger mittels Lagervorrichtungen angeordnet ist. Die Triebstrangkomponente ist über eine Welle mit dem Rotor der Windturbine verbindbar, und wird während dem Betrieb von dem Rotor angetrieben. Die mindestens eine Triebstrangkomponente ist normalerweise ein Generator, der entweder direkt von dem Rotor oder über eine weitere Triebstrangkomponente, z.B. ein zwischen Rotor und Generator montierbares Getriebe, angetrieben werden kann. Um die Position der Triebstrangkomponenten verstellen und die Rotationsachsen der Triebstrangkomponenten mit der Rotationsachse des Rotors ausrichten zu können, umfasst mindestens eine Lagerung der Triebstrangkomponenten ein Verstellmittel. Durch das Verstellmittel kann die Position der Triebstrangkomponenten im Verhältnis zu dem Maschinenträger verändert werden.
  • Die im Folgenden verwendeten Angaben der Richtungen X, Y, Z beziehen sich auf die Rotorwelle, wobei die Z-Richtung im Wesentlichen in Längsrichtung der Rotorwelle verläuft und die X- und Y-Richtung orthogonal zu einander und Radial zu der Rotorwelle verlaufen. Die X-Richtung verläuft dabei im Wesentlichen parallel zu der Turmachse des Aufgestellten Turms der Windkraftanlage.
  • Bei dem Betrieb der Windturbine ist es wichtig, dass die Wellen der Triebstrangkomponenten, Generator und/oder Getriebe, mit dem Rotor ordentlich ausgerichtet sind und miteinander fluchten. Bei einer nicht oder schlecht ausgerichteten Welle der Triebstrangkomponenten entstehen während des Betriebs der Windturbine erhöhte Vibrationen und zyklische Lasten die zu Beschädigungen an Lager, Dichtungen und Kupplungen führen können. Ein Versatz der Wellen der Triebstrangkomponenten kann dabei in vier verschiedene Richtungen auftreten, als Parallelversatz und als Winkelversatz in einer horizontalen und in einer vertikalen Ebene. Der Parallelversatz beschreibt den Abstand zwischen den in Längsrichtung der Wellen verlaufenden Rotationsachsen zweier Wellen und der Winkelversatz beschreibt den Winkel zwischen den Rotationsachsen zweier Wellen. Der Versatz der Wellen der Triebstrangkomponenten wird gemäß dem Stand der Technik vor Inbetriebnahme der Windturbine ausgerichtet.
  • Beim Ausrichten wird die Position der ersten Triebstrangkomponente im Verhältnis zu dem Rotor und/oder der zweiten Triebstrangkomponente in einem bestimmten Arbeitspunkt, mittels Messuhren oder laseroptischen Messgeräten, vermessen. Nachdem der Parallel- und Winkelversatz der Triebstrangkomponente bestimmt ist wird die Position der Triebstrangkomponente mittels Passplatten, die unter den Füßen der Triebstrangkomponente geschoben werden, verstellt. Während des Betriebs der Windturbine kann es aber durch Deformation der Lagervorrichtungen oder durch unterschiedliche thermische Ausdehnung der Triebstrangkomponenten zu einem erneuten Versatz der Triebstrangkomponente kommen. Bevor ein neues Ausrichten der Triebstrangkomponenten vorgenommen werden kann, muss die Windturbine außer Betrieb genommen werden. Der Stillstand der Windturbine und das Ausrichten der Triebstrangkomponenten führen daher oft zu erhebliche Kosten für den Windanlagenbetreiber.
  • Die US 20110187122 A1 offenbart ein Verfahren zur Ausrichtung von Triebstrangkomponenten von Windturbinen. Dabei werden die Füße der Triebstrangkomponenten mit mechanischen oder hydraulischen Verstellmitteln versehen. Durch Verstellen der Verstellmittel kann gemäß diesem Stand der Technik die Position der Triebstrangkomponente verändert werden. Bei der Ausrichtung können die Triebstrangkomponenten zuerst grob positioniert werden, danach wird der Versatz der Triebstrangkomponente vermessen und mittels der Verstellmittel ausgerichtet. Um eine Änderung der Ausrichtung nach Inbetriebnahme der Windturbine erkennen zu können, kann die Position der Triebstrangkomponenten gemäß diesem Stand der Technik kontinuierlich überwacht werden. Die Überwachung kann z.B. durch Messen von Vibrationen oder Belastungen an den Triebstrang oder durch Messen der Abstände zwischen den Triebstrangskomponenten mittels Näherungssensoren geschehen. Wenn ein Ausrichtungsfehler entdeckt wird, schickt die Windturbinensteuerung ein Signal an einer entfernten Servicestelle. Servicekräfte können danach zu der Turbine fahren und die Ausrichtung durch Verstellen der Verstellmittel korrigieren.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Ausrichten der Triebstrangkomponenten anzugeben, welche unter anderem die Nachteile des Stands der Technik vermeidet. Insbesondere soll dabei ein Verfahren zum Reduzieren des Verschleißes der Triebstrangkomponenten und zum Reduzieren des Arbeitsaufwandes beim Ausrichten des Triebstrangs der Windturbine angegeben werden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, einer Windturbine nach Anspruch 9 und einem Verfahren nach Anspruch 10 gelöst. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung löst diese Aufgabe indem mindestens eine erste Triebstrangkomponente des Triebstrangs über Lagervorrichtungen mit dem Maschinenträger verbunden ist. Mindestens eine der Lagervorrichtungen der mindestens einen Triebstrangkomponente ist mit Verstellmittel versehen, so dass die Position der Triebstrangkomponente im Verhältnis zu dem Maschinenträger verändert werden kann. Durch Verändern der Position der ersten Triebstrangkomponente im Verhältnis zu dem Maschinenträger, kann die Position der Rotationsachse einer Eingangswelle der mindestens einen Triebstrangkomponente im Verhältnis zu der Rotationsachse einer Welle einer zweiten Triebstrangkomponente und/oder der Rotorwelle derart verändert werden, so dass die Rotationsachsen der Wellen fluchten. Die erste Triebstrangkomponente kann dabei ein Generator und die zweite Triebstrangkomponente ein Getriebe sein. Die Verstellmittel sind mit einer Steuereinheit der Windturbine verbunden und können von der Steuereinheit, zum Verstellen und Ausrichten der Position der mindestens einen Triebstrangkomponente, automatisch angesteuert werden. Die Steuereinheit ist auch mit Mitteln zum Erfassen einer Ausrichtung der mindestens einen Triebstrangkomponente verbunden, somit kann die Ausrichtung der Triebstrangkomponente jederzeit von der Steuereinheit abgerufen werden. Die Steuereinheit kann entweder mit einem Kabel oder über eine drahtlose Verbindung mit dem mindestens einen Verstellmittel oder mit den Mitteln zum Erfassen einer Ausrichtung der Triebstrangkomponente verbunden sein. Die beschriebene Antriebsvorrichtung hat den Vorteil, dass die Position der Triebstrangkomponente bei Erfassen eines Versatzes sofort und vollautomatisch, ohne ein vorheriges Abstellen der Windturbine, von der Steuereinheit ausgerichtet werden kann. Somit kann die Triebstrangkomponente für jeden Betriebspunkt kontinuierlich, und nicht wie bei den vom Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren nur für einen bestimmten Betriebspunkt, ausgerichtet werden. Durch die kontinuierliche und automatische Ausrichtung der Triebstrangskomponente entsteht der Doppeleffekt, dass sowohl der Verschleiß als auch der Arbeitsaufwand für das Ausrichten des Triebstrangs reduziert wird, was Kosten für Ersatzteile und für Servicekräfte spart.
  • In einer ersten Ausführungsform ist die Anzahl der mit Verstellmittel versehenen Lagervorrichtungen so gewählt, dass die Eingangswelle der mindestens einen Triebstrangkomponente in mindestens zwei orthogonale Richtungen verstellbar ist. Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass die mindestens eine Triebstrangkomponente über Drehlagerungen derart mit dem Maschinenträger verbunden ist, so dass die Triebstrangkomponente um eine parallel zu und in einem Abstand von der Rotationsachse der Antriebswelle verlaufende Drehachse gedreht werden kann. Zum Abstützen und zum Verdrehen der Triebstrangkomponente um die durch die Drehlagerungen verlaufende Drehachse, ist die Triebstrangkomponente mit mindestens einer weiteren Lagerung versehen. Diese Lagerung umfasst ein Verstellmittel und ist in einem Abstand zu der durch die Drehlagerungen verlaufenden Drehachse angeordnet, so dass ein Verstellen der Verstellmittel eine Drehung der Triebstrangkomponente um die durch die Drehlagerungen verlaufende Drehachse veranlasst. Die Rotationsachse der Eingangswelle der mindestens einen Triebstrangkomponente ist somit in X-Richtung und Y-Richtung im Verhältnis zu einer Rotationsachse einer zweiten Triebstrangkomponente und/oder der Rotorwelle verstellbar. Durch Verschieben des Drehpunktes der Drehlagerung kann der Verstellweg der Triebstrangkomponente angepasst werden. Der Verstellweg kann zum Beispiel so eingestellt werden, dass die Verstellung der Eingangswelle der ersten Triebstrangkomponente dem Versatz der Eingangswelle zu der Welle der zweiten Triebstrangkomponente oder des Rotors beim Durchfahren eines Leistungsbereichs entgegenwirkt.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind alle Lagervorrichtungen der mindestens einen Triebstrangkomponente mit Verstellmitteln versehen, so dass die Triebstrangkomponente und dessen Eingangswelle in den drei orthogonalen Richtungen X, Y, Z verstellbar sind. Die Verstellmittel können derart angeordnet sein, dass ein Verstellmittel die Triebstrangkomponente in mindestens zwei Richtungen verstellen kann. Um eine freie Verstellung in allen Richtungen zu gewährleisten kann jede Lagerung der mindestens einen Triebstrangkomponente aber auch mit separaten Verstellmitteln zur Verstellung in mindestens zwei der Orthogonalen Richtungen X, Y, Z versehen sein. Vorteilhafterweise sind die Lagervorrichtungen mit Verstellmitteln zur Verstellung in allen drei Richtungen versehen. Durch die Möglichkeit zur getrennten Verstellung der Triebstrangkomponente in den verschiedenen Richtungen, lässt sich die Eingangswelle der Triebstrangkomponente genauer positionieren.
  • Die Verstellmittel sind vorteilhafterweise als Linearantriebe ausgebildet und können entweder hydraulisch oder elektrisch betätigbar sein.
  • Um einen Versatz der mindestens einer Triebstrangkomponente detektieren und eine sofortige Ausrichtung der Triebstrangkomponente vornehmen zu können ist der Triebstrang ausgebildet um die Ausrichtung der Triebstrangkomponente kontinuierlich zu überwachen. Diese Überwachung kann durch mehrere verschiedene Mittel zum Erfassen einer Ausrichtung erfolgen. In einer ersten Ausführung kann die Ausrichtung durch Messen und Auswerten von Vibrationen und/oder Belastungsvariationen in der Triebstrangkomponente oder in einer angrenzenden Komponente ausgeführt werden. Dazu sind die Mittel zum Erfassen einer Ausrichtung als Vibrationssensoren, Beschleunigungssensoren und/oder Dehnmessstreifen ausgebildet, die an der mindestens einen Triebstrangkomponente und/oder der Rotorwelle angeordnet sind.
  • In einer zweiten Ausführung sind die Mittel zum Erfassen einer Ausrichtung als Abstandssensoren ausgebildet, die an der Welle oder an den Wellenflansch der mindestens einen Triebstrangkomponente angeordnet sind. Die Abstandssensoren messen kontinuierlich den Abstand zwischen dem Wellenflansch der ersten Triebstrangkomponente und dem Wellenflansch der zweiten Triebstrangkomponente und/oder der Rotorwelle. Eine schlecht ausgerichtete Triebstrangkomponente wird dadurch erkannt, dass sich der Abstand zwischen dem Wellenflansch der ersten Triebstrangkomponente und dem Wellenflansch der zweiten Triebstrangkomponente und/oder der Rotorwelle während einer Umdrehung verändert, wobei der Abstand bei einer korrekt ausgerichteten Triebstrangkomponente in jeder Rotorposition konstant ist. Die Abstandssensoren können natürlich auch gemäß einer weiteren Ausführung an der Welle oder dem Wellenflansch der zweiten Triebstrangkomponente und/oder der Rotorwelle angeordnet werden und den Abstand zu der ersten Triebstrangkomponente während einer Umdrehung zu messen. In einer weiteren Ausführung können die verschiedenen Mittel zum Erfassen einer Ausrichtung auch miteinander kombiniert werden.
  • Die Messdaten der Mittel zum Erfassen einer Ausrichtung werden an die Steuereinheit weitergeleitet. Die Datenübertragung von den Mitteln zum Erfassen einer Ausrichtung zu der Steuereinheit und von der Steuereinheit zu den Verstellmittel kann über eine Kabelverbindung, eine kabellose Verbindung oder über eine Kombination aus Kabel und kabellose Verbindung geschehen. In der Steuereinheit werden die Messdaten analysiert, um die Ausrichtung der mindestens einen Triebstrangkomponente in Bezug auf den Rotor zu bestimmen. Wenn die Steuereinheit einen Versatz der mindestens einen Triebstrangkomponente detektiert, wird automatisch ein Signal zum Reduzieren des Versatzes und zum Ausrichten der Triebstrangkomponente an das mindestens eine Verstellmittel geschickt. Das Verstellmittel wird solange angesteuert bis die Triebstrangkomponente ausgerichtet ist und die Steuereinheit kein Versatz mehr detektiert.
  • In einer weiteren Ausführung können, zur Detektierung des Versatzes, mindestens ein Betriebsparameter überwacht werden. Die überwachten Betriebsparameter werden in der Steuereinheit analysiert um dadurch auf einen Versatz schließen zu können. Der mindestens eine Betriebsparameter kann zum Beispiel eine abgegebene Leistung der mindestens einen Triebstrangkomponente, eine Drehzahl oder ein Drehmoment des Triebstrangs oder eine Windgeschwindigkeit sein.
  • Die Steuereinheit kann auch mit einem Speicher verbunden sein. In dem Speicher kann eine Lookup-Tabelle abgelegt sein, welche den Versatz der mindestens einen Triebstrangkomponente in Abhängigkeit von einem oder mehreren von der Steuereinheit überwachten Betriebsparametern darstellt. Durch Eingeben von mindestens einem Betriebsparameter lässt sich der Versatz der mindestens einen Triebstrangkomponente von der Steuereinheit aus der Lookup-Tabelle auslesen. Das mindestens eine Verstellmittel wird danach von der Steuereinheit angesteuert um den aus der Lookup-Tabelle ausgelesenen Versatz entgegenzuwirken und die Triebstrangkomponente auszurichten. Die Speicherung der Daten in der Lookup-Tabelle kann durch ein einmaliges Durchfahren des kompletten Leistungsbereichs der Windturbine mit eingebauten Mitteln zum Erfassen einer Ausrichtung bei Inbetriebnahme der Windturbine geschehen. Nach dem Speichern der Daten können die Mittel zum Erfassen einer Ausrichtung wieder ausgebaut werden. Somit kann eine Verstellung der Verstellmittel ohne ein vorheriges Auswerten der von den Mittel zum Erfassen einer Ausrichtung abgegebenen Daten ausgeführt werden.
  • Durch das kontinuierliche Überwachen und automatische Nachstellen der Position der Triebstrangkomponente kann das System dynamisch auf einen sich ändernden Versatz reagieren, so dass die Triebstrangkomponente in jedem Betriebspunkt der Windturbine optimal ausgerichtet ist. Dadurch reduziert sich der Verschleiß der Triebstrangkomponente und die Kosten für Ersatzteile und Reparaturen werden verringert.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Zeichnungen anhand der Beschreibung hervor.
  • In den Zeichnungen zeigt
  • 1 eine Windturbine,
  • 2a ein in einem Triebstrang auftretender Parallelversatz,
  • 2b ein in einem Triebstrang auftretender Winkelversatz,
  • 3 eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung,
  • 4 eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.
  • 5 Ein erstes Verfahren zum Ausrichten einer Triebstrangkomponente.
  • 6 Ein zweites Verfahren zum Ausrichten einer Triebstrangkomponente.
  • In 1 ist eine Windturbine 25 mit einem Turm 3, einem auf dem Turm 3 gelagerten Maschinenhaus 2 und ein Rotor 4 mit einer Nabe 5 und drei um jeweils eine Blattachse 7 drehbar gelagerten Rotorblätter 6 dargestellt. Der Rotor 4 ist Teil einer ansonsten in dem Maschinenhaus 2 angeordneten Antriebsvorrichtung 1, die außer dem Rotor 4 einen Maschinenträger 8, eine Steuereinheit 21 und einen Triebstrang 9. Der Triebstrang 9 umfasst mindestens eine erste Triebstrangkomponente 10 mit einer Eingangswelle 11. Die erste Triebstrangkomponente 10 ist in diesem Fall ein Generator. Der Rotor 4 kann entweder über eine Rotorwelle direkt oder über ein zwischen der ersten Triebstrangkomponente 10 und Rotor 4 montierbare zweite Triebstrangkomponente 13 mit der Eingangswelle 11 des Generators 10 verbunden sein. Die zweite Triebstrangkomponente 13 ist in diesem Fall ein Getriebe. Gemäß dieser Ausführung ist mindestens die erste Triebstrangkomponente 10 mit Verstellmitteln 17 zum Ausrichten der Triebstrangkomponente 10 im Verhältnis zu dem Rotor 4 und/oder zu der zweiten Triebstrangkomponente 13 versehen.
  • 2 zeigt die vier verschiedenen Arten von Versatz, die zwischen zwei Wellen 11, 14 auftreten können. In 2a wird ein Parallelversatz a zwischen der Eingangswelle 11 der ersten Triebstrangkomponente 10 und der Welle 14 der zweiten Triebstrangkomponente 13 oder des Rotors 4 gezeigt. Bei dem Parallelversatz verlaufen die Rotationsachsen 19 der beiden Wellen 11, 14 Parallel aber mit einem Abstand a zueinander. Der Parallelversatz kann sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Ebene der Triebstrangkomponente auftreten. Der zweite Versatz der auftreten kann ist der Winkelversatz der in 2b gezeigt wird. Bei dem Winkelversatz verlaufen die Rotationsachsen 19 der beiden Wellen 11, 14 in einem Winkel β zueinander. Wie bei dem Parallelversatz kann der Winkelversatz β sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Ebene der Triebstrangkomponente auftreten. In der Regel treten die verschiedenen Arten von Versatz gleichzeitig in unterschiedlichen Stärken auf. Zum Detektieren des Winkelversatzes β kann der Abstand zwischen dem Wellenflansch 12 der Eingangswelle 11 und dem Wellenflansch 15 der Welle 14 während einer Umdrehung der Wellen 11, 14 gemessen werden. Bei einer schlecht ausgerichteten Welle 11 ist der Abstand in einer ersten Position b1 größer als der Abstand in einer zweiten Position b2, und der Winkelversatz β kann aus dem Abstandsunterschied berechnet werden. Nachdem der Versatz a, β detektiert worden ist, kann er durch gezieltes Ansteuern der Verstellmittel 17 der mindestens einen Triebstrangkomponente 10 reduziert werden.
  • In 3 ist eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1 abgebildet. Die erste Triebstrangkomponente 10 ist über Lagervorrichtungen 16 mit einem Maschinenträger 8 verbunden und wird von einem, mit dem Wellenflansch 12 der Eingangswelle 11, verbundenen zweiten Wellenflansch 15 der Welle 14 einer zweiten Triebstrangkomponente 13 und/oder einen Rotor 4 angetrieben. Die Lagervorrichtungen 16 der ersten Triebstrangkomponente 10 sind auf einer Seite 23 der Triebstrangkomponente 10 als Drehlagerungen 18 ausgebildet, so dass die Triebstrangkomponente 10 um eine parallel zu der Rotationsachse 19 der Eingangswelle 11 verlaufende Drehachse 20 drehbar angeordnet ist. Die Lagervorrichtungen 16 auf einer parallel zu der Seite 23 verlaufenden Seite 24 sind mit Verstellmitteln 17 versehen, welche eine Bewegung in X-Richtung ausführen können. Die Verschiebung der mit Verstellmitteln 17 versehenen Seite 24 der Triebstrangkomponente 10 in X-Richtung führt zu einer Drehung der Triebstrangkomponente 10 um die Drehachse 20. Durch die Drehung um die Drehachse 20 bewegt sich die Rotationsachse 19 der Eingangswelle 11 in X- und Y-Richtung und kann somit in einer Kombination aus diesen Richtungen zu der Rotationsachse 19 der zweiten Welle 14 ausgerichtet werden. Durch Verschieben der Position der Drehlagerungen 18 in X- oder Y-Richtung kann der Verstellweg der Rotationsachse 19 der Eingangswelle 11 verändert werden.
  • 4 zeigt eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1. In dieser Ausführung sind alle Lagervorrichtungen 16 der Triebstangskomponente 10 mit Verstellmitteln 17 versehen. Die Verstellmittel 17 der Lagervorrichtungen 16 sind dabei so ausgebildet, dass die Triebstrangkomponente 10 im Verhältnis zu jeder Lagerung 16 in den drei Richtungen X, Y, Z bewegt werden kann. Somit kann die Position der Rotationsachse 19 der Eingangswelle 11 der Triebstrangkomponente 10 in axialer Richtung (Z) und radialer Richtung (X und Y), sowie der Anstellwinkel β zu der Rotationsachse 19 der zweiten Welle 14 verstellt werden.
  • In 5 wird ein erstes Verfahren zum Ausrichten der mindestens einen Triebstrangkomponente 10, 13 gezeigt. Nachdem ein Versatz a, β der Triebstrangkomponente 10, 13 in dem ersten Schritt I entstanden ist, wird der Versatz a, β in dem zweiten Schritt II durch Mittel zum Detektieren eines Versatzes gemessen. Der gemessene Versatz a, β wird an eine Steuereinheit 21 der Antriebsvorrichtung 1 weitergeleitet, wo die benötigte Verstellung zum Ausrichten der Triebstrangkomponente 10, 13 in Schritt III berechnet wird. Danach werden die Verstellmittel 17 in Schritt IV von der Steuereinheit 21 über die Verbindungen zum Datenaustausch 22 automatisch angesteuert, so dass die Position der Triebstrangkomponente 10 sofort verstellt und zu einer Welle 14 einer zweiten Triebstrangkomponente 13 und/oder eines Rotors 4 ausgerichtet wird. Die Mittel zum Detektieren des Versatzes können zum Beispiel Vibrationssensoren, Beschleunigungssensoren, Dehnmessstreifen oder Abstandssensoren sein. In Schritt V ist die Triebstrangkomponente ausgerichtet und das Verfahren wird abgeschlossen.
  • Ein weiteres Verfahren zum Ausrichten der mindestens einen Triebstrangkomponente 10, 13 wird in 6 gezeigt. In diesem Verfahren wird eine Lookup-Tabelle in einem Speicher abgelegt. In der Lookup-Tabelle wird der Versatz der Triebstrangkomponente 10, 13 abhängig von mindestens einem Betriebsparameter der Windturbine 25 gespeichert. Der Versatz der Triebstrangkomponente 10, 13 wird dabei während einem Durchfahren von allen Betriebspunkten zusammen mit den ausgewählten Betriebsparametern von der Steuereinheit 21 gemessen und in der Lookup-Tabelle abgelegt. Während dem Betrieb der Windturbine 25 erfolgt die Ausrichtung der Triebstrangkomponenten 10, 13 durch Überwachen des mindestens einen Betriebsparameters durch die Steuereinheit 21. Ein Versatz der Triebstrangkomponente (Schritt I) wird durch Messen eines Betriebsparameters (Schritt II), Eingeben des gemessenen Betriebsparameters in der Lookup-Tabelle (Schritt III) und Auslesen des entsprechenden Versatzes (Schritt IV). Nach Auslesen des Versatzes werden die Verstellmittel 17 von der Steuereinheit 21 angesteuert um die Triebstrangkomponente 10, 13 auszurichten (Schritt V). In Schritt VI ist die Triebstrangkomponente 10, 13 ausgerichtet und das Verfahren wird abgeschlossen.
  • Die in den beschriebenen Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmalskombinationen sollen nicht limitierend auf die Erfindung wirken, vielmehr sind auch die Merkmale der unterschiedlichen Ausführungen miteinander kombinierbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsvorrichtung
    2
    Maschinenhaus
    3
    Turm
    4
    Rotor
    5
    Nabe
    6
    Rotorblatt
    7
    Blattachse
    8
    Maschinenträger
    9
    Triebstrang
    10
    Erste Triebstrangkomponente
    11
    Eingangswelle der ersten Triebstrangkomponente
    12
    Wellenflansch der Eingangswelle
    13
    Zweite Triebstrangkomponente
    14
    Welle der zweiten Triebstrangkomponente
    15
    Wellenflansch der Welle
    16
    Lagervorrichtung
    17
    Verstellmittel
    18
    Drehlagerung
    19
    Rotationsachse einer Welle
    20
    Drehachse der Drehlagerung
    21
    Steuereinheit
    22
    Verbindung zum Datenaustausch
    23
    Mit Drehlagerungen versehene Seite
    24
    Mit Verstellmitteln versehene Seite
    25
    Windturbine
    a
    Radialer Abstand zwischen zwei Wellen
    b1
    Axialer Abstand in einer ersten Position der Welle
    b2
    Axialer Abstand in einer zweiten Position der Welle
    β
    Winkel zwischen zwei Wellen
    X
    Verstellrichtung
    Y
    Verstellrichtung
    Z
    Verstellrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 20110187122 A1 [0006]

Claims (13)

  1. Antriebsvorrichtung (1) für eine Windturbine (25) mit einem Turm (3), einem Rotor (4) und einem auf den Turm (3) anordenbaren Maschinenhaus (2), – wobei die Antriebsvorrichtung (1) mindestens einen Maschinenträger (8), einen darauf angeordneten Triebstrang (9) und eine Steuereinheit (21) umfasst, – der Triebstrang (9) mindestens eine Triebstrangkomponente (10) umfasst, – die Triebstrangkomponente (10) eine mit dem Rotor (4) verbindbare Eingangswelle (11) umfasst, – die Triebstrangkomponente (10) über Lagervorrichtungen (16) auf dem Maschinenträger (8) abgestützt ist, – wobei mindestens eine der Lagervorrichtungen (16) Verstellmittel (17) zum Verstellen der Position der Triebstrangkomponente (10) im Verhältnis zu dem Maschinenträger (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verstellmittel (17) mit der der Steuereinheit (21) derart verbunden ist, dass die Verstellmittel (17) zum Ausrichten der Triebstrangkomponente (10) automatisch, insbesondere während des Betriebs der Windturbine (25), ansteuerbar ist.
  2. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der mit wenigstens einem Verstellmittel (17) versehenen Lagervorrichtungen (16) so gewählt ist, dass die Eingangswelle (11) der Triebstrangkomponente (10) in mindestens zwei orthogonalen Richtungen (X, Y) verstellbar ist.
  3. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lagervorrichtungen (16) der mindestens einen Triebstrangkomponente (10) Verstellmittel (17) aufweisen, so dass die Eingangswelle (11) der mindestens einen Triebstrangkomponente (10) in drei orthogonalen Richtungen (X, Y, Z) verstellbar ist.
  4. Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verstellmittel (17) hydraulisch oder elektrisch betätigbar ist.
  5. Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (21) mit Mitteln zum Erfassen einer Ausrichtung der Eingangswelle (11) der mindestens einen Triebstrangkomponente (10) zu dem Rotor (4) verbunden ist und das mindestens ein Verstellmittel (17) von der Steuereinheit (21), abhängig von dem Versatz der Wellen (10, 13), ansteuerbar ist.
  6. Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (21) mit einem Speicher verbunden ist und die Steuereinheit (21) die Verstellmittel (17) entsprechend und abhängig von der abgegebenen Leistung der Triebstrangkomponente (9) um einen in dem Speicher in einer Tabelle abgelegten Wert verstellt.
  7. Antriebsvorrichtung (1) nach einem der vorangestellten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebstrangkomponente (10) ein Generator ist.
  8. Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Triebstrang (9) eine erste (10) und eine zweite Triebstrangkomponenten (13) umfasst und die zweite Triebstrangkomponente (13) ein Getriebe ist.
  9. Windturbine (25) mit einem auf einem Turm (3) drehbar gelagerten Maschinenhaus (2) und einen in dem Maschinenhaus (2) anordenbaren Triebstrang (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Triebstrang (9) nach einem oder mehreren der vorangestellten Ansprüche ausgebildet ist.
  10. Verfahren zum Ausrichten einer Triebstrangkomponente (10) einer Antriebsvorrichtung (1) einer Windturbine (25), wobei die Antriebsvorrichtung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist und das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Detektieren eines Versatz (a, β) der Triebstrangkomponente (10, 13) zu der Drehachse (19) des Rotors (4) durch die Mittel zum Erfassen der Ausrichtung, – Analysieren des Versatzes (a, β) in der Steuereinheit (21), – Ansteuern von dem mindestens einem Verstellmittel (17) durch die Steuereinheit (21), zum Verstellen der Position der Triebstrangkomponente (10, 13), um den Versatz (a, β) zu reduzieren und die Triebstrangkomponente (10, 13) auszurichten.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Detektierung des Versatzes (a, β) folgende Schritte umfasst: – Überwachen von mindestens einen Betriebsparameter des Triebstrangs (9), – Detektieren des Versatzes (a, β) der Triebstrangkomponente (10, 13) durch Analyse des mindestens einen Betriebsparameters in der Steuereinheit (21).
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Detektierung des Versatzes (a, β) folgende Schritte umfasst: – Messen des Abstands zwischen einen Wellenflansch (12) der Eingangswelle (11) der Triebstrangkomponente (10) und einen Wellenflansch (15) einer Welle (14) des Rotors (4) oder der zweiten Triebstrangkomponente (13), – Vergleichen des Abstands in bestimmten Rotorpositionen während einer Rotorumdrehung, – Ansteuern von dem mindestens einem Verstellmittel (17) bis die Triebstrangkomponente (10, 13) ausgerichtet ist und der Abstand in jeder Rotorposition konstant ist.
  13. Verfahren nach einem der vorangestellten Ansprüche, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Speichern des gemessenen Versatzes (a, β) der Triebstrangkomponente (10, 13) in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparameter, z.B. Drehzahl, Drehmoment oder Leistung, in einer Lookup-Tabelle in dem Speicher der Steuereinheit (21), – Ablesen des Versatzes (a, β) der Triebstrangkomponente (10, 13) durch eingeben eines Betriebsparameters und Auslesen des entsprechenden Versatzes (a, β), – Ansteuern von dem mindestens einem Verstellmittel (17) um den Versatz (a, β) zu reduzieren und die Triebstrangkomponente (10, 13) auszurichten.
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EP3269945A1 (de) * 2016-07-14 2018-01-17 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur ausrichtung eines wellenstrangs
RU2774009C1 (ru) * 2021-10-26 2022-06-14 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" Стенд для устранения деформации основания ротора ветрогенератора и способ устранения деформаций основания ротора с помощью данного стенда

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US20110187122A1 (en) 2008-10-03 2011-08-04 Alstom Wind, S.L.U. Method And System For Aligning A Wind Turbine Component

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