專利名稱：帶有防結(jié)冰裝置的海上風(fēng)力渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海上(offshore)風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括升出海平面 的塔架和一片或多片葉片，其中葉片可以由風(fēng)推動旋轉(zhuǎn)，海上風(fēng)力 渦輪機(jī)還包括泵，其適于從海中泵送起海水。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的風(fēng)力渦輪機(jī)，也稱為風(fēng)力馬達(dá)或風(fēng)力發(fā)動機(jī)，常用來產(chǎn) 生電能。它們經(jīng)常有著巨大的結(jié)構(gòu)，帶有達(dá)60米甚至更大的葉片， 這些葉片由纖維增強(qiáng)聚合物殼制造而成。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的結(jié)水是個普遍的問題，它會引起一些嚴(yán)重的 負(fù)面后果。結(jié)冰會改變?nèi)~片的輪廓，因此使得葉片的空氣動力學(xué)屬 性也會發(fā)生變化，而影響效率。而且，不均勻的結(jié)冰也會引起風(fēng)力 渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重的不對稱應(yīng)力，這會導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)不得不中斷。DE 196 21 485公開了一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其內(nèi)部可由熱空氣 加熱，目的在于除水。WO 98/53200公開了 一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其可以通過包括傳 導(dǎo)纖維在內(nèi)的加熱元件來除霜。US-A-4.060.212公開了 一種通過微波來除去直升機(jī)旋翼槳葉上;水的方法。
背景技術(shù)：
還公開了預(yù)防機(jī)翼結(jié)水的方法，其通過在臨近起飛前 在機(jī)翼上噴灑防凍劑來實(shí)現(xiàn)。最近幾年內(nèi)，風(fēng)力渦輪機(jī)被海上建立，由于下風(fēng)處是空曠的，因此那里風(fēng)速很大。同樣，通過海上建立這些帶有達(dá)60米或更大葉 片的很高的風(fēng)力渦輪機(jī)，也可以避免把這些風(fēng)力渦輪機(jī)建立在自然
風(fēng)景區(qū)這類令人惱火的事。US 6.520.737 Bl公開了 一種海上風(fēng)力渦輪機(jī)，其帶有可以泵送 起海水的泵，其目的在于冷卻。發(fā)明簡述本發(fā)明的目的在于提出一種筒單、有效的系統(tǒng)，用以防止海上 風(fēng)力渦輪機(jī)葉片結(jié)水。根據(jù)本發(fā)明，這個目的可以通過前言中提到的海上風(fēng)力渦輪機(jī) 的泵來實(shí)現(xiàn)，此泵在其泵出側(cè)與噴嘴相連通，該噴嘴適用于將海水 導(dǎo)引至葉片表面。海水包含鹽，因此具有比淡水更低的冰點(diǎn)，這是 個公知的事實(shí)。通過把海水導(dǎo)引至葉片的表面，就可以融化掉已經(jīng) 在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片表面形成的冰。然而，結(jié)冰控制也可以起預(yù)防作 用，由于葉片的表面供給有鹽水，因此在蒸發(fā)后會在葉片表面留下 鹽分。海上風(fēng)力渦輪機(jī)構(gòu)可構(gòu)造成使葉片從中心部(hub)徑向向外延 伸，該葉片和該中心部構(gòu)成了轉(zhuǎn)子，此轉(zhuǎn)子安裝在基本水平的主軸 上。主軸可以樞軸回轉(zhuǎn)方式地安裝在吊艙(nacelle)中，此吊艙安裝在 塔架的頂部，該吊艙能夠相對于塔架圍繞垂直軸進(jìn)行樞軸旋轉(zhuǎn)，因 此，可以根據(jù)風(fēng)向來調(diào)整葉片的轉(zhuǎn)子平面。根據(jù)一個實(shí)施例，風(fēng)力渦輪機(jī)可以包括噴嘴，其安裝在塔架和 葉片之間，適于向著轉(zhuǎn)子平面方向噴射海水。這里的術(shù)語"噴射" 可以理解為任何形式的射出水，也就是，以一股或多股水射流、水 滴或水噴射的形式。噴嘴例如可以安置在與風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的長度相對應(yīng)的長度 上。噴嘴可以在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時噴射海水，因此，所有的葉片，通常為3 片葉片，在旋轉(zhuǎn)時有海水供給。風(fēng)力渦輪機(jī)也可以包括這樣的系統(tǒng)， 該系統(tǒng)用來確保每片獨(dú)立葉片從塔架越過時可以暫時停止一段小時 間。
根據(jù)一個實(shí)施例，噴嘴可以安裝于吊艙上，這樣，所述噴嘴就 面向轉(zhuǎn)子平面，而與該轉(zhuǎn)子平面的取向無關(guān)。因此，就可以一直在 葉片的表面上供給海水，而與偏轉(zhuǎn)方向無關(guān)。比如，噴嘴可以安裝 在從吊艙徑向向外地基本沿著塔架延伸的桿子上?？蛇x的是，噴嘴可以安裝在塔架上。根據(jù)本發(fā)明的 一個優(yōu)選實(shí)施例，噴嘴可以沿著塔架周邊設(shè)置， 這樣葉片可以供給有海水，而與吊艙的偏轉(zhuǎn)方向無關(guān)。海上風(fēng)力渦輪機(jī)也可以包括一個或多個噴嘴，這些噴嘴被安裝 在轉(zhuǎn)子中心部上或其內(nèi)。這種噴嘴可以適于將海水徑向向外地噴射在葉片表面上。根據(jù)本發(fā)明的一個特定實(shí)施例，噴嘴適于在轉(zhuǎn)子前面形成由海 水滴組成的水霧。這可以由安裝在中心部之上或之內(nèi)的噴嘴來實(shí)現(xiàn)。 如果主軸是中空的，那么海水給水器就可以穿過主軸而被引導(dǎo)至噴 嘴。一個或多個噴嘴也可以被安裝在吊艙上和/或塔架的上部，這樣 噴嘴就可以在轉(zhuǎn)子前面產(chǎn)生水霧。沖艮據(jù)本發(fā)明的 一個實(shí)施例，此海上風(fēng)力渦輪^^還包括控制系統(tǒng)， 其用于啟動泵和/或噴嘴。該控制系統(tǒng)可包括冰傳感器，冰傳感器可安裝在葉片、中心部、 吊艙或塔架上。當(dāng)該傳感器記錄到結(jié)冰時，該控制系統(tǒng)就可以啟動 泵和/或噴嘴?？蛇x的4,該系統(tǒng)可適于通過測量風(fēng)力渦輪機(jī)的功率來啟動/停 用泵和/或噴嘴。風(fēng)力渦輪機(jī)通常在一定風(fēng)速時產(chǎn)生一定的功率。功 率突然的降低可能是葉片上結(jié)冰的標(biāo)志。這樣，該系統(tǒng)就可以探測 到這種功率的降低，并啟動泵和/或噴嘴。該系統(tǒng)也可以包括風(fēng)速計，這樣就可以確定功率的降低是否由 風(fēng)速的降低所引起。在抽水端，泵可以和抽水管相連，此抽水管一直延伸到海平面
以下。抽水管在靠近海底處有開口。因?yàn)楹}份越高，鹽水越重， 所以通常在海底處含鹽份最高。通過抽吸起含鹽量最高的鹽水，就 可以實(shí)現(xiàn)可行、有效的結(jié)冰控制。泵也可以安裝在海平面以下，可以是在塔架內(nèi)部。這種方式的 優(yōu)點(diǎn)在于，把水泵壓到高處要比抽吸相對容易。通常普通的鹽水含鹽量為3.5%。在這種含量下，鹽水通常在-3。C 結(jié)水。這樣，該系統(tǒng)可以被調(diào)節(jié)成在這個溫度下停用泵和/或噴嘴。 然而，由于蒸發(fā)，因此葉片表面的含鹽量可能要高的多，該系統(tǒng)也 可以被調(diào)節(jié)成在任何其它的溫度時停用泵和/或噴嘴。根據(jù)本發(fā)明的一個特定實(shí)施例，風(fēng)力渦輪機(jī)包括可以提高被導(dǎo) 引到葉片表面上的鹽水的鹽含量的裝置。比如，可以導(dǎo)引海水通過 某裝置，在該裝置中水被蒸發(fā)，以提高鹽含量。也可以通過被稱為 反滲透的技術(shù)來提高鹽分含量。可選的是，額外的鹽也可以加入到 水中。附圖簡述在下文中，將參考附圖中的實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的海上風(fēng)力渦輪機(jī)的簡圖。本發(fā)明的最佳實(shí)施方式圖1中概略顯示的海上風(fēng)力渦輪機(jī)包括基座3，基座3豎立于海 13的底部18。形成了風(fēng)力渦輪機(jī)塔架1的一部分的基座3升出海平 面12。風(fēng)力渦輪機(jī)的塔架1從基座進(jìn)一步向上延伸，并支撐吊艙2， 其也被稱為風(fēng)力渦輪機(jī)的蓋?；舅降闹鬏S17從吊艙2延伸，轉(zhuǎn) 子包括中心部15和多片安裝在該主軸上的葉片4。吊艙2可以偏轉(zhuǎn)， 這意味著它可以相對于塔架1而環(huán)繞著垂直軸作樞軸旋轉(zhuǎn)，因此能 夠根據(jù)風(fēng)向來調(diào)整轉(zhuǎn)子。風(fēng)力渦輪機(jī)帶有所謂的逆風(fēng)轉(zhuǎn)子，風(fēng)在塔
架1前吹擊該轉(zhuǎn)子。泵6設(shè)置在基座3上。該泵在抽吸端和抽水管7 相連通，抽水管7延伸到海平面12以下，這樣就可以向上泵送海水。 在泵出側(cè)，泵6和兩個泵管5， 19相連通。其中一泵管19沿著塔架 1向上延伸，且與多個噴嘴8相連。該噴嘴8適于向著轉(zhuǎn)子，也就是 向著葉片4方向而噴射海水，這樣該葉片就可以被供給有海水?？?以設(shè)置有任意數(shù)量的噴嘴8，這樣就可以把海水有效地分布在葉片4 的表面。第二根泵管5向上穿過塔架1而延伸到吊艙2。從那里，該 泵管借助于穿過中空主軸17的給水器16而延伸到噴嘴9，噴嘴9位 于中心部15的前面。噴嘴9適于在轉(zhuǎn)子平面前向外噴射或者霧化海 水，這樣就形成了由非常小的海水滴構(gòu)成的水霧10。風(fēng)向由箭頭W 表示，其把水霧引導(dǎo)向轉(zhuǎn)子平面的方向，因此，葉片4表面就被供 給有含鹽海水。在所示的實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)包括噴嘴8，其安裝在塔架1和 轉(zhuǎn)子之間，而噴嘴9則安裝在轉(zhuǎn)子中心部15中。然而，風(fēng)力渦輪機(jī) 并不一定包括這兩個部件。如上所述，所示風(fēng)力渦輪才幾14是逆風(fēng)轉(zhuǎn)子。然而，風(fēng)力渦輪機(jī) 也可以是順風(fēng)轉(zhuǎn)子，其中從風(fēng)向來看，轉(zhuǎn)子放置在塔架1后面。在 這種情況下，單個噴嘴或者多個噴嘴9安裝在吊艙2上或者安裝在 塔架1的頂部。附圖沒有示出啟動/停用泵6和噴嘴8,9的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包 括冰傳感器，用以記錄結(jié)水情況。該冰傳感器可以安裝在風(fēng)力渦輪 機(jī)14的任意位置。此系統(tǒng)也適于根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)的功率來啟動/停用 泵6和噴嘴8,9。當(dāng)葉片上結(jié)水時，通常功率會下降。當(dāng)發(fā)現(xiàn)這樣的 功率下降時，就可以啟動泵6和/或噴嘴8,9。此系統(tǒng)進(jìn)一步包括風(fēng)力 測量器，比如風(fēng)速計，其可以片企測功率的下降是否由風(fēng)速的下降所 引起。如果風(fēng)速沒有下降，則功率的下降通常是由葉片上冰的形成 所引起。把含鹽海水供給到葉片表面也可以起到預(yù)防作用。通過在葉片表面供給海水，在蒸發(fā)后，在葉片4表面上就可以得到鹽份很高的 膜。當(dāng)?shù)湓谌~片4的表面上時，不會形成冰，直到空氣溫度降至遠(yuǎn)低于o°c。海上風(fēng)力渦輪機(jī)也可以設(shè)置有噴嘴，其適于將海水導(dǎo)引和噴射 到塔架、中心部、吊艙、主軸或各種測量工具上或其上面。本發(fā)明并不僅限于此處所示的實(shí)施例。因此，本發(fā)明可以與帶 有垂直軸的風(fēng)力渦輪機(jī)一起使用。標(biāo)號列表:1塔架吊艙3基座4葉片5泵管6泵7抽水管8噴嘴9噴嘴10水霧11射流12海平面13海水14海上風(fēng)力渦輪機(jī)15中心部16給水器17主軸18海底19泵管
權(quán)利要求
1. 一種海上風(fēng)力渦輪機(jī)(14)，其包括升出海平面(12)的塔架(1), 和一片或多片葉片(4),所述葉片可以由風(fēng)推動旋轉(zhuǎn)，所述海上風(fēng)力 渦輪機(jī)還包括泵(6)，所述泵適于把海水(13)從海中泵送上來，其特征 在于，所述泵(6)在其泵出側(cè)和噴嘴(8,9)相連通，所述噴嘴適于將海 水導(dǎo)引至所述葉片(4)的表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所迷的海上風(fēng)力渦輪機(jī)(14)，其特征在于， 所述葉片(4)從中心部(l5)徑向向外地延伸，所述葉片和所述中心部構(gòu) 成轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子安裝在基本水平的主軸(17)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2中所迷的海上風(fēng)力渦輪機(jī)(14),其特征在于， 所述主軸(17)以樞軸回轉(zhuǎn)方式安裝在吊艙(2)中，所述吊艙(2)安裝于 塔架(l)的頂部上，所述吊艙(2)能夠相對于塔架(1)圍繞垂直軸而樞軸 式地旋轉(zhuǎn)，因此，就能夠根據(jù)風(fēng)向(W)來調(diào)整葉片(4)的轉(zhuǎn)子平面。
4. 根椐權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的海上風(fēng)力渦輪機(jī)(14)， 其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括噴嘴(8),所述噴嘴(8)設(shè)置在所述 塔架(l)和葉片(4)之間，并且適于向著轉(zhuǎn)子平面的方向而噴射海水。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3和4中任一項(xiàng)所述的海上風(fēng)力渦輪機(jī)(14), 其特征在于，所述噴嘴(8)安裝在吊艙(2)上，這樣，所述噴嘴就面向 所述轉(zhuǎn)子平面，而與所述轉(zhuǎn)子平面的取向無關(guān)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的海上風(fēng)力渦輪機(jī)(14)，其特征在于，所述噴嘴(8)安裝在塔架(1)上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的海上風(fēng)力渦輪機(jī)(14),其特征在于， 所迷噴嘴(8)沿著塔架(1)的周邊設(shè)置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上風(fēng)力渦輪機(jī)(14),其特征在于， 所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括一個或多個噴嘴(9),所述噴嘴(9)設(shè)置在所述轉(zhuǎn) 子中心部(15)內(nèi)或其上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的海上風(fēng)力渦輪機(jī)(14),其特征在于， 所述噴嘴(9)適于在所述轉(zhuǎn)子前面產(chǎn)生由海水滴形成的水霧(10)。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所迷的海上風(fēng)力渦輪機(jī)(14),其 特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)包括用于啟動所述泵(6)和/或噴嘴(8，9)的 控制系統(tǒng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的海上風(fēng)力渦輪機(jī)(14)，其特征在于， 所述控制系統(tǒng)包括冰傳感器，所述水傳感器設(shè)置在葉片(4)、中心部 (15)、吊艙(2)或塔架(1)上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的海上風(fēng)力渦輪機(jī)(14),其特征 在于，所述控制系統(tǒng)適于通過測量所述風(fēng)力渦輪機(jī)的功率來啟動/停 用所述泵(6)和/或噴嘴(8,9)。
全文摘要
提供了一種海上風(fēng)力渦輪機(jī)(14)，其包括升出海平面(12)的塔架(1)，和一片或多片葉片(4)，其可以由風(fēng)推動轉(zhuǎn)動。海上風(fēng)力渦輪機(jī)還包括泵(6)，其適于從海中泵送起海水(13)。在泵出側(cè)，泵(6)和噴嘴(8，9)相連通，該噴嘴適于把海水導(dǎo)引至葉片(4)表面。
文檔編號F03D1/00GK101124402SQ200580048461
公開日2008年2月13日 申請日期2005年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月21日
發(fā)明者P·格拉鮑 申請人:Lm玻璃纖維制品有限公司