[發(fā)明專利]控制風(fēng)力渦輪機(jī)的方法和風(fēng)力渦輪機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280069411.5
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN104081070B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B.佩德森;K.湯姆森
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子歌美颯可再生能源公司
• 主分類號: F03D80/70
• 分類號: F03D80/70;F16C17/24;F16C32/06;F16C33/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 成城;傅永霄

控制具有平面/滑動軸承（2）和軸承潤滑裝置（7）的風(fēng)力渦輪機(jī)（1）的方法包括以下步驟：在正常操作下將軸承（2）操作為流體動壓軸承（HD）；以及當(dāng)軸承（2）的摩擦達(dá)到閾值時，將軸承（2）操作為流體靜壓軸承（HS）。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及具有平面/滑動軸承的風(fēng)力渦輪機(jī)。具體地，本發(fā)明涉及控制風(fēng)力渦輪機(jī)的軸承。

背景技術(shù)

由于當(dāng)前的滾動元件支承系統(tǒng)不能提供足夠的壽命和魯棒性的事實(shí)，新一代的多MW規(guī)格直接驅(qū)動式（DD）風(fēng)力渦輪機(jī)可開始使用平面/滑動軸承。平面/滑動軸承的一個缺點(diǎn)是在達(dá)到完整的流體靜壓（HD）膜并且軸承表面由油膜完全分離之前的操作性包絡(luò)。在完全膜分離之前的操作區(qū)域，將存在導(dǎo)致磨損和摩擦的部分接觸。此外，當(dāng)摩擦接觸的元件從靜止開始運(yùn)動時，靜摩擦力（靜態(tài)啟動/停止摩擦）高。描述當(dāng)兩個物體在彼此上滑動時可能出現(xiàn)的自發(fā)沖擊運(yùn)動的粘滑現(xiàn)象也可能成為問題。

因此，本發(fā)明的目的是改進(jìn)風(fēng)力渦輪機(jī)中平面/滑動軸承的操作。

發(fā)明內(nèi)容

此目的分別由本申請的基本方案的特征達(dá)到。本申請的優(yōu)選方案給出本發(fā)明的進(jìn)一步細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。

在第一方面，本發(fā)明涉及一種控制具有平面/滑動軸承和軸承潤滑裝置的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，所述方法包括步驟：

在正常操作下將軸承操作為流體動壓軸承；以及

當(dāng)軸承的摩擦達(dá)到閾值時，將軸承操作為流體靜壓軸承。

術(shù)語“軸承潤滑裝置”包括例如油的簡單潤滑劑以及具有用于潤滑劑的管道、泵和/或儲器的完整系統(tǒng)。

本發(fā)明采用智能和受控的流體靜壓（HS）頂升。風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)可基于實(shí)際渦輪機(jī)載荷和產(chǎn)量、潤滑劑情況、操作和/或維修狀態(tài)的特征來智能地控制具有HS支撐系統(tǒng)的流體動壓（HD）軸承。此外，可監(jiān)控軸承情況。通過至控制器的反饋回路可避免隨后的計劃外的維修或維護(hù)。

通過在HD軸承中設(shè)置傳感器和測量裝置，可通過至渦輪機(jī)控制器的反饋回路來改變情況并改進(jìn)HD軸承的性能。此情況測量可基于來自軸承的通過開環(huán)調(diào)整調(diào)節(jié)的反饋。因此，可監(jiān)控軸承的性能和情況，以在合適的時間優(yōu)化并安排滑動表面的維修、更換和/或重新加工。

當(dāng)渦輪機(jī)已經(jīng)進(jìn)行了許多次啟動和運(yùn)轉(zhuǎn)/停機(jī)操作而具有一定程度的撕裂和磨損時，這將影響表面光潔度、公差、發(fā)熱、軸承間隙和/或軸承性能。如果磨損超過設(shè)計極限，則承載能力將下降并且軸承將失效。利用智能的HS系統(tǒng)，可增加軸承的承載能力，并且由此軸承可操作直到進(jìn)行維修。

如果在從啟動、部分處于完全操作、以及運(yùn)轉(zhuǎn)/停機(jī)的整個操作范圍期間利用流體靜壓支撐來控制和加壓具有HD軸承的渦輪機(jī)，則還將可以運(yùn)轉(zhuǎn)具有受損或磨損的軸承的渦輪機(jī)。如果利用軸承中不同的壓力來控制、監(jiān)控和調(diào)節(jié)所述情況，則可實(shí)現(xiàn)在故障模式下操作和運(yùn)轉(zhuǎn)，并可獲得由一些故障模式產(chǎn)生的一些額外的優(yōu)點(diǎn)。

在啟動和運(yùn)轉(zhuǎn)/停機(jī)期間，HD軸承需要借助流體靜壓潤滑來加壓，以便降低靜摩擦并最小化撕裂和磨損。這增加軸承的壽命。

本發(fā)明公開一種用于啟動、操作、停機(jī)和監(jiān)控具有滑動軸承的風(fēng)力渦輪機(jī)的系統(tǒng)。風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸承在靜止時具有高載荷。本發(fā)明克服了啟動時具有相應(yīng)的高摩擦的高載荷。利用本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)主軸承，可以在外部載荷增加或軸承的一些部段受損時增加承載能力。

對于流體靜壓操作，可加壓軸承的潤滑劑和/或可控制軸承的溫度。在潤滑劑的壓力增加的情況下，軸承的操作模式可從流體靜壓（HS）操作切換到流體動壓（HD）操作。換言之，軸承可操作作為流體動壓軸承以及作為流體靜壓軸承。潤滑劑的黏度也取決于溫度。通過直接改變潤滑油的溫度，或通過單獨(dú)的系統(tǒng)間接地冷卻或加熱軸承環(huán)，可控制軸承中的間隙并且可通過調(diào)整裝置來預(yù)計進(jìn)行維修或更換前的剩余使用時間。在潤滑劑壓力增加的情況下，例如當(dāng)發(fā)生故障時，不僅可以改變和適應(yīng)操作模式，還可以在操作模式中調(diào)節(jié)軸承。