[發明專利]用于固定風能發電站的轉子葉片的組件

有效

• 申請號: 201280069108.5
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN104105873A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 拉爾夫·哈格多恩
• 申請（專利權）人: 阿雷瓦風力公司
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊生平;鐘錦舜

技術領域

本發明涉及用于固定風能發電站的轉子葉片的組件。

背景技術

現代風能發電站通過改變施加到轉子的氣動力提供對能量與轉子速度的控制。通常地，這通過改變轉子葉片的變槳來執行。風能發電站或者風力渦輪機的操作可以分成兩個狀態。在第一狀態中，在較低風速下，在發電站的操作過程中沒有必需的變槳活動。轉子葉片固定或保持在最佳空氣動力學位置。在第二狀態中，在通常大于12m/s的較高風速或者在湍流風狀況下，在風力渦輪機的操作過程中的變槳活動，即轉子葉片的變槳角度的頻繁調節，是必要的。將發生兩種狀態之間的轉變，例如，更新風。

然而，大部分時間，轉子葉片都在關于例如較低風速以及當風力渦輪機被關閉時的情形的兩個固定位置的任一個中。然后轉子葉片通過施加到變槳驅動器的軸的制動力保持在特定位置。然后關閉變槳驅動器。制動器是故障-安全制動器。這意味著制動器在能量施加到制動器時打開并且在能量供給中斷時關閉。此現有技術構造的優點是：由于齒輪與齒輪傳動比，制動器的尺寸可以被設計為用于相當小的制動轉矩。

此解決方案的缺點之一是：即使制動器以最大轉矩關閉，與轉子葉片的齒輪箱的驅動傘嚙合的軸承的環形齒輪所導致的間隙也允許轉子葉片移動。這導致這些部件的不期望的磨損與磨耗。

如果將用于旋轉轉子葉片的變槳驅動器或其它部件互換，那么先前描述的制動系統失效并且在完成維護與維修操作之前無法固定轉子葉片。

另一個缺點是：必須根據由渦輪機設計所形成的最大轉矩來設計制動器的尺寸。于是制動器的額定轉矩通常大于可以通過變槳驅動器實現的峰值轉矩。如果制動器由于故障關閉，那么轉子葉片就不能再旋轉并且葉片保持在故障發生時所呈現的位置。

為了避免此問題，需要將變槳驅動器配置為具有更大的轉矩以便克服制動力。這增加了變槳驅動器的尺寸與成本。

德國專利申請DE102009008607公開了一種用于將轉子葉片固定在任一任意位置的鎖定機構。然而，一旦鎖定轉子葉片，它就不能再移動了。

為了克服上述缺點的其它可能性是冗余制動系統，其中設有兩個制動器，每個制動器都施加最大必要轉矩的一半。如果制動器中的一個故障，變槳驅動器仍可以旋轉轉子葉片。然而，冗余制動系統需要更多的部件。

發明內容

本發明的目的是提供用于固定風能發電站的轉子葉片的組件與方法，以及具有克服上述缺點的變槳角度調節裝置的風能發電站。

在本發明的一個方面，具有用于固定(將轉子葉片保持在特定變槳角度)風能發電站的轉子葉片的組件，包括轉子葉片、變槳調節裝置、用于轉子葉片的軸承以及聯接在轉子葉片軸承與轉子葉片基部之間的制動盤。此組件還包括配置為將受控的制動力施加到依賴于轉子葉片的變槳角度的制動盤的機電制動器。

機電制動器可以配置為在轉子葉片的第一位置將第一受控制動力施加到制動盤并且在轉子葉片的第二位置將第二受控制動力施加到制動盤。受控制動力是施加到制動盤并且由此到轉子葉片的機械制動轉矩。這允許在任意時間并且在轉子葉片的任意變槳角度施加最佳制動力。

變槳調節裝置可以是電的、機械的或液壓的或者是這些概念的組合。

變槳調節裝置可以包括變槳驅動器以及用于變槳驅動器的齒輪。變槳調節裝置可以包括單個變槳驅動器或多個變槳驅動器。

制動盤可以聯接在轉子葉片軸承與轉子葉片基部之間。

制動盤可以是轉子葉片的組成部分。這可以大大地簡化構造。

然而，位于轉子葉片基部中的單獨的制動盤對于穩定轉子葉片基部而言可以是有用的。

在另一個實施例中，制動盤以及機電制動器可以位于轉子葉片基部的外部。

制動盤可以聯接到風能發電站的轂。

機電制動器可以安裝在轉子葉片基部上。機電制動器與制動盤都可以位于風能發電站的轂的外部。

根據本發明各方面的組件可以配置為在一個位置(一個變槳角度)作為常閉制動器(也稱作正制動器)控制機電制動器，并且在另一個位置(另一個變槳角度)作為常開制動器(也稱為故障-安全制動器或負制動器)控制機電制動器。

兩個位置或變槳角度可以是第一位置與第二位置，或者換句話說，第一變槳角度與第二變槳角度。

在第一位置(變槳角度)，制動力可以使得由變槳驅動器提供的轉矩可以克服制動力。

換句話說，在第一位置，制動力可以有利地配置為使得形成的制動轉矩低于可以由變槳調節裝置提供的最大轉矩。