[發明專利]一種風力渦輪機的葉片傾斜控制系統

有效

• 申請號: 200980140272.9
• 申請日: 2009-09-08
• 公開（公告）號: CN102177338A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: B·波特;長崎隆一;志賀守
• 申請（專利權）人: 莫戈公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02;F03D9/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 劉志強

技術領域

本發明總體上涉及具有安裝在輪轂上以圍繞其各自的葉片軸線進行獨立且受控地旋轉的多個葉片的風力渦輪機，更具體地涉及改進的風力渦輪機的葉片傾斜控制系統，其中迄今為止安裝在轉動輪轂上的某些部件被重新安置到機艙。

背景技術

現代風力渦輪機對轉子葉片傾斜進行調節的原因有好幾種。一種原因是要通過隨著風速變化使葉片的氣動力學與最佳效率相適應來改善葉片效率。另一種原因是要在風速超過最大安全額定速度或出現故障的情況下使葉片處于無負載或順流狀態。

現代風力渦輪機可具有兩個分離且獨立的葉片傾斜控制系統：(1)主葉片傾斜控制系統，其被用于在正常操作條件下優化性能；(2)安全傾斜控制系統，其適于超馳主葉片傾斜控制系統，并且在檢測到故障或者風速超出預定最大值的情況下使各個葉片朝向無負載或順流狀態移動。

主葉片傾斜控制系統通常由閉環的傾斜軸線控制器控制。該控制器自動調節渦輪機的工作狀態，以使其保持在預定的工作曲線或特性上。該控制器通過葉片傾斜致動器改變葉片傾斜或角度。該致動器可以是電動或液壓驅動的。

安全傾斜控制系統可以是與主葉片傾斜控制系統分開且截然不同的。其功能是在出現問題的情況下將渦輪機帶入安全狀態。該安全系統通常不依賴自適應式電子器件。相反地，致動器通常通過正常情況下打開的繼電器觸點與電池硬線連接，其中所述繼電器觸點選擇性地在出現故障或過速的情況下閉合。

迄今為止，傾斜軸線控制器、電池和用于改變各個葉片的傾斜的機電式致動器均放置在輪轂中。它們是安全傾斜控制系統的部件。這增加了旋轉輪轂的質量，需要使用優質部件，并且使得在輪轂內出現空間限制。

因此，將電池和控制電子器件移動或重新放置到機艙是明顯有利的。

發明內容

通過括號參引所公開的實施例的相應部件、部分或表面(只是用于說明，而非限制)，本發明大致提供了具有至少一個葉片(21)的風力渦輪機的改進(40)，所述葉片(21)安裝在輪轂(22)上以圍繞葉片軸線(y_b-y_b)進行受控的旋轉，從而改變葉片相對于氣流的傾斜，其中輪轂安裝在機艙(23)上以圍繞輪轂軸線(x_h-x_h)旋轉，并且風力渦輪機包括主傾斜控制系統和/或獨立的安全傾斜控制系統，所述主傾斜控制系統用于選擇性控制葉片傾斜，所述安全傾斜控制系統用于超馳主葉片傾斜控制系統和在故障或過速狀態的情況下使葉片朝向順流位置移動。

這種改進大致包括：安裝在機艙上且與葉片相聯的能量存儲設備(26)；安裝在機艙上且與葉片和能量存儲設備相聯的傾斜軸線控制器(25)；安裝在輪轂上且與葉片相聯的機電式致動器(28)；以及至少一個滑環(29)，其可操作地被設置成在傾斜軸線控制器和機電式致動器之間傳輸功率和/或數據信號；因此能夠降低輪轂的質量。

在故障或過速狀態的情況下，滑環可以將功率從能量存儲設備傳給致動器。

數據信號可以是光學的，并且可以是多路傳輸的。或者，每個功率和/或數據通道可以具有獨立的滑環。

風力渦輪機可以具有多個葉片，滑環可以被設置成在與各個葉片相聯的傾斜控制器和機電式致動器之間傳輸功率和數據信號。如果存在多個葉片(通常情況就是如此)，能量存儲設備(例如電池)、傾斜軸線控制器和機電式致動器可以與各個葉片相聯。在某些情況下，能量存儲設備可以由不同的葉片共用。

能量存儲設備和傾斜軸線控制器可以是安全傾斜控制系統的一部分。

主傾斜控制系統和安全傾斜控制系統可以是部分冗余的，或者具有公用部件。

故障傳感器可以被設置成檢測故障或過速狀態，并且可以被設置成向傾斜軸線控制器提供反映所檢測到的這種故障或過速狀態的信號。

滑環可以是主傾斜控制系統和安全傾斜控制系統的一部分。

滑環可以是非接觸式的。

因此，本發明的大體目標是提供改進的用于風力渦輪機的傾斜控制系統。

另一目標可以是提供一種改進的減少轉動輪轂質量的風力渦輪機的葉片傾斜控制系統。

另一目標是提供一種改進的風力渦輪機的葉片傾斜控制系統，其允許將電池和傾斜軸線控制器中的一些或全部從輪轂重新放置到機艙上，從而通過合并到箱體提供降低成本的好處，通過將電池和控制器重新放置到機艙上提供易于接近和維護的好處，以及總體系統簡化的好處。

這些或其它目標和優點將從前面和后續的書面說明書、附圖和所提交的權利要求書中變得顯而易見。

附圖說明