專利名稱：風(fēng)力渦輪電纜防扭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所述的主題大體涉及風(fēng)力渦輪，并且更具體而言，涉及風(fēng)力渦輪電纜防扭。
背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪是用于將風(fēng)中的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的機(jī)器。如果機(jī)器直接使用機(jī)械能， 例如來泵送水或磨小麥，則風(fēng)力渦輪可稱為風(fēng)車。類似地，如果機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電，則機(jī)器也 可稱為風(fēng)力發(fā)電機(jī)或風(fēng)力發(fā)電裝置。風(fēng)力渦輪典型地根據(jù)葉片旋轉(zhuǎn)所繞著的豎直軸或水平軸來分類。圖1中示意性地 示出了一種所謂的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并且其可從通用電氣公司獲得。風(fēng)力渦輪2的這個(gè) 特定的構(gòu)造包括支承機(jī)艙6的塔架4，機(jī)艙6封閉傳動(dòng)系8。葉片10布置在輪轂9上，以在 機(jī)艙6外、傳動(dòng)系8的一端處形成“轉(zhuǎn)子”。旋轉(zhuǎn)葉片10驅(qū)動(dòng)齒輪箱12，齒輪箱12連接到 在布置在機(jī)艙6內(nèi)的傳動(dòng)系8的另一端處的發(fā)電機(jī)14以及控制系統(tǒng)16上，控制系統(tǒng)16接 收來自風(fēng)速計(jì)18的輸入。電纜20從發(fā)電機(jī)14延伸，以對電網(wǎng)(未顯示)提供功率。風(fēng)速計(jì)18通常包括風(fēng)向標(biāo)或用于確定風(fēng)向的其它裝置，然后控制系統(tǒng)16使用 風(fēng)向來使機(jī)艙6的“軸承”在其豎直的“偏轉(zhuǎn)”軸線上旋轉(zhuǎn)，以便將葉片10定位成使得它 們面向風(fēng)。在圖2中部分地復(fù)制了共同轉(zhuǎn)讓的名稱為“用于槳距控制功率轉(zhuǎn)換的方法和 裝置(Methods and Apparatus for Pitch Control Power Conversion)，，的美國專利 NO. 7，126，236，其中，控制系統(tǒng)16(圖1中)包括在控制面板112內(nèi)的用于整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)測和 控制(包括槳距和速度調(diào)整、高速軸和偏轉(zhuǎn)制動(dòng)應(yīng)用、偏轉(zhuǎn)和泵馬達(dá)應(yīng)用，以及故障監(jiān)測) 的一個(gè)或多個(gè)控制器?？刂葡到y(tǒng)16對可變?nèi)~片槳距驅(qū)動(dòng)器或促動(dòng)器114提供控制信號，以控制驅(qū)動(dòng)輪轂 110的葉片10(圖1)的槳距。風(fēng)力渦輪2的傳動(dòng)系8(圖1)包括連接到輪轂110和齒輪箱 12上的主轉(zhuǎn)子軸116(也稱為“低速軸”)，在一些構(gòu)造中，其利用雙路徑幾何來驅(qū)動(dòng)封閉在 齒輪箱內(nèi)的高速軸。在齒輪箱的相對端的高速軸用來驅(qū)動(dòng)第一個(gè)發(fā)電機(jī)120。在一些構(gòu)造 中，扭矩通過聯(lián)接件122傳遞。偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)安裝在塔架4的頂部上提供的法蘭上。偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器124和偏轉(zhuǎn)板1 提供用于風(fēng)力渦輪的偏轉(zhuǎn)定向系統(tǒng)。例如，這個(gè)偏 轉(zhuǎn)定向系統(tǒng)可由控制系統(tǒng)16根據(jù)從風(fēng)速計(jì)18接收到的信息來以電的方式操作及控制。為 了確定機(jī)艙的位置，在機(jī)艙6旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械開關(guān)(未顯示)典型地對接合在偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器IM
3和偏轉(zhuǎn)板126之間的齒的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。但是，在來自被切換的那些(開關(guān))的信號的任 何中斷可使得電纜20過度扭轉(zhuǎn)時(shí)，那些開關(guān)會經(jīng)受故障。

發(fā)明內(nèi)容
本文通過在不同的實(shí)施例中提供一種具有機(jī)艙的風(fēng)力渦輪來處理與這種傳統(tǒng)方 法相關(guān)聯(lián)的這些和其它方面，其包括全球定位系統(tǒng)(“GPS”)傳感器，以用于確定風(fēng)力渦輪 的機(jī)艙的旋轉(zhuǎn)位移。


現(xiàn)在將參照以下附圖(“圖”)來對本技術(shù)的各個(gè)方面進(jìn)行描述，附圖不一定按比 例繪制，但是在若干視圖中的所有各個(gè)圖中使用了相同的參考標(biāo)號來指示對應(yīng)的部件。圖1是傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的示意性側(cè)視圖。圖2是包括圖1所示的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的上部的風(fēng)力渦輪系統(tǒng)的示意性俯視圖。圖3是GPS系統(tǒng)的簡圖。圖4是包括圖3的GPS系統(tǒng)的圖1的風(fēng)力渦輪的示意性俯視圖。圖5是圖4所示的風(fēng)力渦輪的旋轉(zhuǎn)位移簡圖。
具體實(shí)施例方式圖1是傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)2的示意性側(cè)視圖，而圖2是包括圖1所示的風(fēng)力發(fā)電機(jī) 2的上部的風(fēng)力渦輪系統(tǒng)的示意性俯視圖。圖1所示的風(fēng)力渦輪，或任何其它風(fēng)力渦輪，可 設(shè)有一個(gè)或多個(gè)全球定位系統(tǒng)(“GPS”)傳感器200，以用于確定風(fēng)力渦輪的機(jī)艙的旋轉(zhuǎn)位 移。例如，如圖3所示，GPS傳感器200中的一個(gè)或多個(gè)可設(shè)有一個(gè)或多個(gè)GPS接收器202， GPS接收器202可包括(但不限于)用于使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星的全球定位系統(tǒng)來確定水平位 置的傳感器，全球?qū)Ш叫l(wèi)星包括各種增強(qiáng)系統(tǒng)中的任何一種，例如，輔助GPS、差轉(zhuǎn)GPS(例 如，OmiSTAR、MarFire、DGPS、NDGPS)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，廣域增強(qiáng)系統(tǒng)、衛(wèi)星頻帶增強(qiáng)系統(tǒng)、歐 洲對地靜止衛(wèi)星導(dǎo)航覆蓋服務(wù)和/或多衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)。如圖3所示，GPS接收器202可包括GPS指南針和/或GPS位置指示器。GPS接收 器202將獲取周期性位置讀數(shù)，并且然后使用該信息，以便確定機(jī)艙6已經(jīng)從初始位置和/ 或以前的獲取讀數(shù)所處的位置旋轉(zhuǎn)了多遠(yuǎn)。還可提供計(jì)數(shù)器204，以便確定機(jī)艙6何時(shí)作出 了完整的旋轉(zhuǎn)。另外，非GPS指南針206，例如磁性指南針或慣性陀螺儀，可設(shè)有GPS傳感器 200作為備選方案或作為GPS接收器202的支持。如圖4所示，一個(gè)或多個(gè)GPS傳感器200可布置在各種位置處，包括(但不限于) 本文所示的與風(fēng)力渦輪的偏轉(zhuǎn)軸承一起運(yùn)動(dòng)的那些(位置)。如2008年12月23日提交 的Timothy Ε· McCorkendale的(名稱為)“風(fēng)力渦輪偏轉(zhuǎn)軸承確定(Wind Turbine Yaw Bearing Determination) ”、編號 No. 12/342, 120 (代理人檔案號 No. 233369)的共同轉(zhuǎn)讓、 共同未決的美國專利申請中所論述的那樣，GPS傳感器200的精度可隨著追蹤的弧M的大 小或布置成距風(fēng)力渦輪2的偏轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的中心盡可能地遠(yuǎn)的GPS傳感器的距離而增加。例如， GPS傳感器200可布置在機(jī)艙6的前部或后部附近，布置在輪轂7中，和/或布置在葉片10 中。備選地或另外，GPS傳感器200可布置在桁梁或延伸部208上，桁梁或延伸部208進(jìn)一步使GPS接收器移位遠(yuǎn)離渦輪2的偏轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的中心。如圖5所示，在正常操作期間，控制系統(tǒng)16和/或獨(dú)立的(自主的)控制系統(tǒng)使 機(jī)艙6(圖4)旋轉(zhuǎn)經(jīng)過預(yù)定的旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)范圍300。雖然預(yù)定的旋轉(zhuǎn)范圍在圖5中示為介 于-720°和+720°之間，但是還可使用任何其它的預(yù)定的旋轉(zhuǎn)范圍，以便保護(hù)電纜20免于 被過度扭轉(zhuǎn)。當(dāng)機(jī)艙6旋轉(zhuǎn)經(jīng)過+360°或-360°時(shí)，計(jì)數(shù)器204將增大或減小，以便跟蹤 機(jī)艙6的完整的旋轉(zhuǎn)?？刂葡到y(tǒng)16使用來自GPS接收器202、計(jì)數(shù)器204和/或非GPS指 南針206的信息，以確定機(jī)艙6何時(shí)旋轉(zhuǎn)到預(yù)定范圍300的終點(diǎn)，并且然后停止且反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 方向，以便對電纜20進(jìn)行解扭，直到獲得適當(dāng)?shù)钠D(zhuǎn)位置為止。結(jié)合現(xiàn)有的傳統(tǒng)的最大偏轉(zhuǎn)開關(guān)，控制系統(tǒng)16可通過使機(jī)艙6沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)直 到觸發(fā)開關(guān)為止且然后反向旋轉(zhuǎn)直到在預(yù)定范圍300的相反的終點(diǎn)處觸發(fā)開關(guān)為止來自 動(dòng)設(shè)定偏轉(zhuǎn)停止位置。由計(jì)數(shù)器204提供的轉(zhuǎn)數(shù)以及由GPS接收器202和/或非GPS指南 針206提供的位置然后提供在預(yù)定范圍300的終點(diǎn)處的偏轉(zhuǎn)停止位置的設(shè)定點(diǎn)。上述技術(shù)提供了優(yōu)于傳統(tǒng)方法的不同的優(yōu)點(diǎn)。例如，其允許無接觸式偏轉(zhuǎn)軸承確 定，以便改進(jìn)系統(tǒng)可靠性及降低成本。不需要高維護(hù)性和易于出錯(cuò)的傳統(tǒng)的齒輪和方向傳 感器，從而最小化否則需要的構(gòu)件的數(shù)量。該系統(tǒng)還允許偏轉(zhuǎn)停止和解扭位置的自校準(zhǔn)。因 此也簡化了試運(yùn)轉(zhuǎn)(commissioning)。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，上述實(shí)施例，且尤其是任何“優(yōu)選”實(shí)施例，僅是本文闡述來提供對 本技術(shù)的各方面的清楚理解的各種實(shí)現(xiàn)的實(shí)例。普通技術(shù)人員將能夠改變這些實(shí)施例中的 許多，而不顯著偏離僅由對所附權(quán)利要求書的恰當(dāng)解釋所限定的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有機(jī)艙(6)的風(fēng)力渦輪O)，包括全球定位系統(tǒng)(“GPS”)傳感器000)，以 用于確定所述風(fēng)力渦輪的機(jī)艙(6)的旋轉(zhuǎn)位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪，其特征在于，所述GPS傳感器(200)包括GPS指南針。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪進(jìn)一步包括控制系統(tǒng) (16)，以用于在所述機(jī)艙沿一個(gè)方向到達(dá)預(yù)定旋轉(zhuǎn)位移時(shí)使所述機(jī)艙(6)沿相反的方向旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力渦輪，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪進(jìn)一步包括控制系統(tǒng) (16)，以用于在所述機(jī)艙沿一個(gè)方向到達(dá)預(yù)定旋轉(zhuǎn)位移時(shí)使所述機(jī)艙(6)沿相反的方向旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪進(jìn)一步包括計(jì)數(shù)器，以 用于確定所述機(jī)艙(6)的轉(zhuǎn)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪進(jìn)一步包括非GPS指南 針006)，以用于在所述GPS傳感器(200)故障期間確定所述機(jī)艙(6)的旋轉(zhuǎn)位移。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力渦輪，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪進(jìn)一步包括計(jì)數(shù)器 004)，以用于確定所述機(jī)艙(6)的轉(zhuǎn)數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力渦輪，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪進(jìn)一步包括非GPS指南 針006)，以用于在所述GPS傳感器(200)故障期間確定所述機(jī)艙(6)的旋轉(zhuǎn)位移。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力渦輪，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪進(jìn)一步包括計(jì)數(shù)器 004)，以用于確定所述機(jī)艙(6)的轉(zhuǎn)數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)力渦輪，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪進(jìn)一步包括非GPS指 南針006)，以用于在所述GPS傳感器(200)故障期間確定所述機(jī)艙(6)的旋轉(zhuǎn)位移。
全文摘要
本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪電纜防扭。一種具有機(jī)艙(6)的風(fēng)力渦輪(2)包括全球定位系統(tǒng)(“GPS”)傳感器(200)，以用于確定風(fēng)力渦輪(2)的機(jī)艙(6)的旋轉(zhuǎn)位移。
文檔編號F03D7/00GK102094756SQ201010602910
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者A·科希納, M·阿爾滕舒爾特 申請人:通用電氣公司