DE908840C

DE908840C - Device for controlling the wing adjustment on high-speed wind turbines

Info

Publication number: DE908840C
Application number: DEH9334D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ulrich Huetter
Original assignee: ULRICH HUETTER DR ING
Current assignee: ULRICH HUETTER DR ING
Priority date: 1943-04-30
Filing date: 1943-04-30
Publication date: 1954-04-12

Description

Einrichtung zur Steuerung der Flügelverstellung bei schnelläufigen Windrädern Bei schnelläufigen Windrädern wird der beste Leistungsbeiwert erzielt, wenn die Flügel auf flache Steigung eingestellt sind'. Es wurde beobachtet, daß eine Veränderung der Flügelsteigung innerhalb des gesamten Schnelläufigkeitsbereichs u : v aus wirtschaftlichen Gründen nicht geboten ist und man auf eine Flügelverstellung ganz verzichten könnte, wenn nur die normalen Betriebsverhältnisse zu berücksichtigen wären.Device for controlling the blade adjustment on high-speed wind turbines With high-speed wind turbines, the best performance coefficient is achieved when the blades are set on a flat pitch '. It has been observed that a change in the wing pitch within the entire speed range u: v is not necessary for economic reasons and one could do without a wing adjustment if only the normal operating conditions were to be taken into account.

Windräder mit flacher Steigung der Flügel haben nun aber den Nachteil, daß sie einerseits schwer anlaufen und andererseits bei hohen Windgeschwindligke)iten, Drehzahlen annehmen ,können, die unzulässig hohe Flieh- und Luftkräfte zur Folge haben. Der Nachteil des schweren Anlaufs kann ohne weiteres dadurch behoben werden, daß man die Flügel zum Anlaufen des Windrades verhältnismäßig steil einstellt. Die steile Einstellung der Flügel ist auch eine besonders wirkungsvolle Maßnahme, um einer unzulässigen Steigerung der Flieh- und Luftkräfte vorzubeugen. Denn die Vergrößerung der Flügelsteigung hat zur Folge, daß die Drehzahl des Windrades sinkt.However, wind turbines with a flat pitch of the blades now have the disadvantage that on the one hand they start difficult and on the other hand they tend to run at high wind speeds, Assuming speeds can result in inadmissibly high centrifugal and air forces to have. The disadvantage of a difficult start-up can easily be remedied by that you adjust the blades to start up the wind turbine relatively steep. the steep setting of the wings is also a particularly effective measure to to prevent an impermissible increase in centrifugal and air forces. Because the enlargement the wing pitch has the consequence that the speed of the wind turbine decreases.

Es ergibt sich hieraus also die Aufgabe, die Flügelverstellung bei schnelläufigen Windrädern so zu steuern, daß die Flügelsteigung ,beim Anlaufen des Windrades groß, im normalen Drehzahlbereich klein und oberhalb der höchstzulässigen Grenzdrehzahl wieder groß ist. Für die Steuerung der Flügelstellung im vorgenannten Sinne ist bereits die Verwendung eines Zentrifugalreglers vorgeschlagen worden, der über ein Stellzeug auf die Flügel einwirkt.The task of adjusting the sash results from this to control high-speed wind turbines so that the blade pitch when starting the Wind turbine large, in the normal speed range small and above the maximum permissible Limit speed is high again. For controlling the wing position In the aforementioned sense, the use of a centrifugal regulator has already been proposed which acts on the wings via a control tool.

Bei der Ausführung nach der Erfindung wird die Zentrifugalregelungbeibehalten. Die Besonderheit der Erfindung besteht in der Verwendung von zwei Fliehkraftreglern von unterschiedlicher Empfindlichkeit; die :beiden Regler sind über Lenker miteinander gekuppelt und an den Verstellmechanismus angeschlossen in solcher Anordnung, daß der empfindlichere Regler während :des Anlaufs die Steigung der Flügel verringert und im normalen Drehzahlbereich die Flügel in dieser.Stellung hält und daß der weniger empfindliche Regler die' Steigung der :Flügel erhöht, sobald :das Windrad eine bestimmte Grenzdrehzahl überschreitet. Die neue Anordnung bietet den großen praktischen Vorteil einfacher Regelbarkeit und leichter Übersicht.In the embodiment according to the invention, the centrifugal control is retained. The special feature of the invention consists in the use of two centrifugal governors of different sensitivity; the: both controllers are connected to each other via handlebars coupled and connected to the adjustment mechanism in such an arrangement that the more sensitive regulator during start-up reduces the pitch of the leaves and in the normal speed range the wing holds in this position and that the less sensitive regulator the 'slope of the: wing increases as soon as: the wind turbine a certain Limit speed exceeded. The new arrangement offers the great practical advantage easy controllability and easy overview.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist in der Zeichnung in einer Ausführungsform veranschaulicht; es zeigt Abb. i die gewünschten verschiedenen Flügelstellungen, Abb. 2 d-ie schematische Darstellung einer Windkraftanlage mit einer Einrichtung zur Steuerung der Flügelverstellung, Abb.3 die Einrichtung zur Steuerung der Flügelverstellung nach Ansprechen des empfindlicheren Fliehkraftreglers.The device according to the invention is shown in the drawing in one embodiment illustrates; Fig. i shows the various desired wing positions, Fig. 2 the schematic representation of a wind power plant with a device to control the wing adjustment, Fig. 3 the device for controlling the wing adjustment after the more sensitive governor has responded.

Abb. i veranschaulicht die verschiedenen Stellungen, die die Windradflügel einnehmen können. In der Stellung I befinden sich die Flügel beim Anlauf. Stellung II entspricht der normalen Betriebslage der Flügel. Der Übergang aus Stellung II in Stellung III erfolgt beim Überschreiten der höchstzulässigen Grenzdrehzahl. Stellung I sichert einen leichten Anlauf des Windrades. In der Stellung 1I arbeitet das Wintdrad mit gutem Leistungsbeiwert. Bei Stellung III besteht Sturmsicherheit.Fig. I illustrates the various positions that the wind turbine blades have can take. The wings are in position I at the start. position II corresponds to the normal operating position of the wings. The transition from position II in position III takes place when the maximum permissible limit speed is exceeded. position I ensures that the wind turbine starts up easily. The Wintdrad works in position 1I with a good performance coefficient. In position III there is storm security.

ach Abb. 2 sind die Flügel i über an den Holmfassungen 2 angreifende Lenker 3, eine Stoßstanlge 4. und einen Winkelhebel 5 an diie axial verschiebbare Körnigswelle 6 an#geschlossen, die die Drehbewegung des Windrades nach unten überträgt. Auf die Welle 6 ist mittels Gleitfedern ein Kettenrad ; aufgesetzt. «-elches mit der Welle umläuft und über die Kette 8 das Ritzel g antreibt. Das Ritzel 9 besorgt seinerseits den Antrieb des Fliehkraftreglers io und über den Kettenantrieb i i. 12. 13 den Antrieb des Fliehkraftreglers 1d.. Der Regler io ist vergleichsweise unempfindlich und spricht erst an. wenn das Windrad die höchstzulässige Grenzdrehzahl erreicht bzw. überschreitet. Der Regler 14 ist wesentlich empfindlicher; er spricht bereits nach erfolgtem Anlauf des Windrades an. Der Arbeitshub beider Regler ist durch Anschläge ioa, iob, bzw. 14a, i4b begrenzt. Die Idubstange ioe des Reglers io ist über den Lenker 15 und die Hubstange idc des Reglers 14 über den Doppelhebel 16 an der Kuppelstange 17 angelenkt. Die Stange 17 ist ihrerseits über den Lenker if; mit dem Hebel i g verbunden, der bei ao schwenkbar gelagert ist und an seinem freien Ende ein die Welle 6 umfassendes Gabelstück -i trägt. An den Hebel ig ist eine Dämpfungsvorrichtung 22 angeschlossen.According to Fig. 2, the blades i are connected to the axially displaceable grain shaft 6 by means of links 3, a push rod 4 and an angle lever 5 engaging the spar mounts 2, and which transmits the rotational movement of the wind turbine downwards. A chain wheel is mounted on the shaft 6 by means of sliding springs; put on. «-Which rotates with the shaft and drives the pinion g via the chain 8. The pinion 9 , in turn, drives the governor io and the chain drive i i. 12. 13 the drive of the centrifugal governor 1d .. The controller io is comparatively insensitive and only responds. when the wind turbine reaches or exceeds the maximum permissible limit speed. The controller 14 is much more sensitive; it already responds after the wind turbine has started up. The working stroke of both regulators is limited by stops ioa, iob and 14a, i4b. The idub rod ioe of the controller io is linked to the coupling rod 17 via the link 15 and the lifting rod idc of the controller 14 via the double lever 16. The rod 17 is in turn over the handlebar if; connected to the lever ig, which is pivotally mounted at ao and at its free end carries a fork piece comprising the shaft 6 -i. A damping device 22 is connected to the lever ig.

Die Arbeitsweise der Einrichtung ergibt sich aus folgendem: Abb.2 zeigt die Einrichtung in der Ruhestellung, die der Flügelstellung I (Abb. i) entspricht. Während des Anlaufs des Windrades spricht der Regler 14 an und nimmt nach erfolgtem Anlauf die aus Abb.3 ersichtliche Stellung ein. Beim Übergang in diese Stellung ist der Doppelhebel 16 verschwenkt un,d die Kupplungsstange 17 nach links verschoben worden. Da der Regler io sich noch in seiner Nullage befindet, bewirkt diese Verschiebung der Stange 17 eint Abwärtsschwenken des Hebels ig, so daß auch die Welle 6 eine Abwärtsbewegung ausführt. Die Bewegung wird auf die Flügel i übertragen. welche demgemäß in die Stellung II (:",!bb. i) verschwenkt werden. In dieser Stellung bleiben diie Flügel während des normalen Betriebs. Sobald aber die Drehzahl des Windrades den zulässigen oberen Grenzwert überschreitet, kommt der Regler io zum Ansprechen und verschwenkt den Hebel i9 nach oben. Infolgedessen wird die Steigung der Flügel i erhöht, bis sie die Stellung III (Abb. i) erreichen.The operation of the device results from the following: Fig.2 shows the device in the rest position, which corresponds to the wing position I (Fig. i). During the start-up of the wind turbine, the controller 14 responds and takes it afterwards Start up the position shown in Fig. 3. When moving into this position the double lever 16 is pivoted and the coupling rod 17 is moved to the left been. Since the controller io is still in its zero position, this causes a shift the rod 17 eint downward pivoting of the lever ig, so that the shaft 6 a Downward movement. The movement is transmitted to the wings i. Which accordingly be pivoted into position II (: ",! bb. i). Remain in this position the wings during normal operation. But as soon as the speed of the wind turbine exceeds the permissible upper limit value, the controller io responds and swings the lever i9 upwards. As a result, the pitch of the wings becomes i increased until they reach position III (Fig. i).

Bei sinkender Drehzahl kommt erst der Regler i o in seine Nullstellung, die der Flügelstellung II entspricht. Sobald die niedrigste Betriebstourenzahl unterschritten wird, kehrt auch der Regler 14 allmählich in seine Nullstellung zurück und überführt dabei die Flügel i in die Anlaufstellung.When the speed drops, the controller i o first moves to its zero position, which corresponds to the wing position II. As soon as the number of operating tours falls below the lowest is, the controller 14 gradually returns to its zero position and transfers while the wings i in the start-up position.

Claims

PATENT CLAIM: Device for automatic reduction of the wing pitch during the startup of high-speed wind turbines and to increase the pitch of the blades when a certain limit speed is exceeded using centrifugal control, characterized by two centrifugal governors of different sensitivity, which are coupled to one another via handlebars and connected to the adjustment mechanism are in such an arrangement that the more sensitive controller during start-up the The pitch of the blades is reduced and the blades in this range in the normal speed range Holds position and that the less sensitive regulator increases the pitch of the wings, as soon as the wind turbine exceeds a certain limit speed.