專利名稱：具有遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的風(fēng)力渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有測風(fēng)裝置的風(fēng)力渦輪機(jī)。本發(fā)明還涉及一種具有支架的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置，該支架用于將遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置支承在風(fēng)力渦輪機(jī)的可旋轉(zhuǎn)的輪轂的表面上。
背景技術(shù)：
對(duì)于用于從風(fēng)力產(chǎn)生電能的風(fēng)力渦輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性需要采集和測量確切的風(fēng)力特征(風(fēng)速和/或風(fēng)速斷面圖)。尤其需要了解在風(fēng)力渦輪機(jī)的帶有轉(zhuǎn)子輪轂和相對(duì)轉(zhuǎn)子軸線徑向延伸的轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子通過風(fēng)力引起的轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍中的風(fēng)力特征。轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)設(shè)置在固定的機(jī)房(也稱作機(jī)艙或吊艙)中的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能然后輸入電網(wǎng)。在機(jī)艙中，大多也在轉(zhuǎn)子中設(shè)置控制裝置，借助這些控制裝置根據(jù)測量的或計(jì)算出的風(fēng)力特征來控制風(fēng)力渦輪機(jī)。轉(zhuǎn)子和機(jī)艙設(shè)置在塔筒上。隨著風(fēng)力渦輪機(jī)的額定功率的增大，其高度和轉(zhuǎn)子輪轂的高度也因此增大。但是精確測量這種裝置的輪轂高度處的風(fēng)力特征非常昂貴?，F(xiàn)有技術(shù)中提供了多種關(guān)于獲取風(fēng)力特征的可行方案。在測風(fēng)裝置的實(shí)施形式中，風(fēng)速儀被認(rèn)為是最簡單、但是最不精確的方法，風(fēng)速儀設(shè)置在固定的機(jī)艙上側(cè)，并且僅能測量與風(fēng)力渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件相間隔的位置處的風(fēng)力特征。但是，這種結(jié)果對(duì)于在輪轂前確切地確定和測量是不準(zhǔn)確或錯(cuò)誤的，因?yàn)橛扇~片轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的湍流能夠非常嚴(yán)重地影響在機(jī)艙上的測風(fēng)裝置的測量結(jié)果。在輪轂和轉(zhuǎn)子葉片的區(qū)域中出現(xiàn)的垂直風(fēng)切不能被測取。還已知的是具有光學(xué)多普勒效應(yīng)的已知物理原理的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置。該裝置大多設(shè)置在風(fēng)力設(shè)備前方或沿主風(fēng)向要么設(shè)置在地上要么設(shè)置在桅桿(測風(fēng)塔)上，這種裝置具有朝特定方向發(fā)射具有特定頻率的射線的遠(yuǎn)程測風(fēng)儀。由反射回的射線中能夠獲得設(shè)備前方的氣象數(shù)據(jù)，其中也包括風(fēng)力特征。這種多普勒設(shè)備或者基于電磁射線(也稱作激光雷達(dá))或基于聲波(也稱作聲雷達(dá))工作。US6535158B2展示了一種遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置，其設(shè)置在豎立在風(fēng)力渦輪機(jī)前部并且與之相間隔一段距離的氣象桅桿(測風(fēng)塔)上。從測風(fēng)塔垂直向上發(fā)射信號(hào)，其中從反射回的信號(hào)中獲得氣象數(shù)據(jù)，以及也包括在風(fēng)力渦輪機(jī)之前的風(fēng)力特征，這些數(shù)據(jù)被加工成用于風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置的控制信號(hào)。作為對(duì)風(fēng)力特征的補(bǔ)充，多普勒測風(fēng)器也采集垂直的風(fēng)剪切，其中這種測量能夠確定垂直的風(fēng)剪切隨位置和時(shí)間的變化。基于多普勒效應(yīng)的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的主要優(yōu)點(diǎn)在于，能夠測量很高位置的風(fēng)力特征和風(fēng)力特性。尤其在強(qiáng)烈地表構(gòu)造的地帶中，例如在樹林中立有主測風(fēng)裝置，激光雷達(dá)或聲雷達(dá)系統(tǒng)能夠?qū)y量數(shù)據(jù)和現(xiàn)有的計(jì)算或存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。但是從一定的輪轂高度起，安裝在測風(fēng)塔上的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置在測量風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂高度上的風(fēng)力特征時(shí)非常復(fù)雜和昂貴。這種單獨(dú)建立的多普勒測量裝置的缺點(diǎn)一方面在于，隨著輪轂高度的增加測量結(jié)果變得不準(zhǔn)確了，另一方面在于，當(dāng)轉(zhuǎn)子圍繞垂直于其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線定向的軸線(偏航軸線)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，靜止地設(shè)置在地面或測風(fēng)塔上的測風(fēng)儀檢測到的風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂前的風(fēng)力特征更加不準(zhǔn)確。對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)偏航錯(cuò)誤的測量不能借助靜止的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置實(shí)現(xiàn)。因此現(xiàn)有風(fēng)力渦輪機(jī)如何才能很好地跟蹤風(fēng)的問題仍未解決。為了補(bǔ)償靜止的激光雷達(dá)裝置或聲雷達(dá)裝置的缺點(diǎn)，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)推薦一種裝置，借助適用的支架要么設(shè)置在輪轂內(nèi)要么設(shè)置在輪轂的外表面上，用于即便在風(fēng)力渦輪機(jī)進(jìn)行偏航運(yùn)動(dòng)時(shí)也能確切地獲得精確的風(fēng)力特征的結(jié)果。EP I 597 592 BI顯示了一種具有用于測量風(fēng)力渦輪機(jī)輪轂前的風(fēng)力特征的激光雷達(dá)設(shè)備的裝置，但是該激光雷達(dá)安裝在輪轂內(nèi)部的未詳細(xì)描述的支架上，并且具有避雷設(shè)備，該激光雷達(dá)相對(duì)輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線傾斜，用于在轉(zhuǎn)動(dòng)的輪轂中和圍繞風(fēng)力渦輪機(jī)的偏航軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)中始終能夠掃描輪轂前方的區(qū)域。將激光雷達(dá)設(shè)置在輪轂內(nèi)的缺點(diǎn)在于，在狹窄的安裝有多個(gè)其他設(shè)備的輪轂中用于激光雷達(dá)的可使用裝配空間非常小。對(duì)激光雷達(dá)的維護(hù)工作和修理工作或完整的另外拆卸和安裝非常昂貴。對(duì)于時(shí)間上受限的風(fēng)力特征的即時(shí)測量而言，為了核查其他測風(fēng)儀的或核查預(yù)先為風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置保存的風(fēng)力特征測量值，將激光雷達(dá)設(shè)置在輪轂內(nèi)部僅有條件地適用。此外的缺點(diǎn)在于，設(shè)在輪轂內(nèi)部的激光雷達(dá)裝置僅能掃描風(fēng)力渦輪機(jī)前方非常有限的區(qū)域中的風(fēng)力特征。設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子輪轂表面上的、能夠確切地確定或測量輪轂前風(fēng)力特征的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置例如由DE 102009 015 679 Al或EP I 770 278 Al已知。在轉(zhuǎn)動(dòng)的輪轂上的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置具有的優(yōu)點(diǎn)是，便于維護(hù)并且提供了較好的可接近性。因此風(fēng)力渦輪機(jī)尤其能夠無需過多耗費(fèi)地加裝遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置并且必要時(shí)也能無需過多耗費(fèi)地拆去該遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置。但將遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置設(shè)置在旋轉(zhuǎn)的輪轂上的前提條件是有適合的支架和固定裝置，借助它們可將遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置固定在旋轉(zhuǎn)輪轂上。然而，基于使用地點(diǎn)受部分極端天氣影響并且受到靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和動(dòng)力特性的要求，對(duì)于支架和固定裝置的要求會(huì)更高。因此，用于安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂外部的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置必須被箱狀的保護(hù)體包圍，該保護(hù)體必須與輪轂相結(jié)合，以保護(hù)遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的靈敏的電子/電器不受氣候影響。此處提及的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置指的是長度約50厘米和直徑約1.5米的箱形零件。相反輪轂構(gòu)成錐形體，并配有向輪轂前方伸出的鼻性導(dǎo)流罩，其中在輪轂的側(cè)壁上有轉(zhuǎn)子葉片沿徑向凸出。附加地需要一個(gè)用于將測量儀器固定在風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂表面上的支架。遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的支架在輪轂表面的固定因此需要特殊的固定形式并且特殊的固定位置，以便測量儀器能實(shí)現(xiàn)其功能。但是現(xiàn)有裝置并未給出任何這方面的技術(shù)啟示，因?yàn)樗坪踔两駥⒓す饫走_(dá)或聲雷達(dá)安裝在輪轂上雖然在文獻(xiàn)中有所說明，但是仍沒有在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)。另一方面卻存在將這種將遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置支承和固定在輪轂上的需求。例如這種情況:風(fēng)力渦輪機(jī)加裝了遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置，或只是臨時(shí)配備這種測量裝置，用以要么核查已存在的其他測量設(shè)備的風(fēng)數(shù)據(jù)，要么核查作為控制數(shù)值存儲(chǔ)在風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算數(shù)值。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，為具有遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的風(fēng)力渦輪機(jī)提供一種適用的固定裝置和一個(gè)適用于遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置在輪轂表面上的固定位置。上述技術(shù)問題首先通過按照本發(fā)明所述的風(fēng)力渦輪機(jī)來實(shí)現(xiàn)，其具有圍繞轉(zhuǎn)子軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子輪轂，該轉(zhuǎn)子輪轂具有相對(duì)轉(zhuǎn)子軸線徑向延伸的、以相同角距彼此間隔的轉(zhuǎn)子葉片，該風(fēng)力渦輪機(jī)還具有固定在輪轂外表面的支架中的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置，該遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置這樣定向，使得在輪轂前一段距離的風(fēng)力特征能夠被確定和測量，其中，所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置設(shè)置在兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子葉片之間并且沿所述轉(zhuǎn)子軸線的徑向設(shè)置，并且所述支架固定在所述輪轂與所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子葉片各自的葉片軸承相連接的連接區(qū)域中。本發(fā)明為此提供一種遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置，其具有用于支承在風(fēng)力渦輪機(jī)的可旋轉(zhuǎn)輪轂的表面上的支架，該風(fēng)力渦輪機(jī)具有相對(duì)所述輪轂的轉(zhuǎn)子軸線徑向延伸的轉(zhuǎn)子葉片，借助該遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置能夠確定或測量輪轂前方的風(fēng)力特征，按照本發(fā)明，所述支架具有用于將所述支架與所述輪轂在兩個(gè)轉(zhuǎn)子葉片之間、在所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的葉片軸承的區(qū)域中可拆卸地相連的固定裝置。在本發(fā)明中，遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置借助支架這樣在兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子葉片之間設(shè)置在輪轂表面上，使得遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置平行于所述轉(zhuǎn)子軸線定向。通過遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的這種定向能夠確保在輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在輪轂前方存在近似圓形的掃描區(qū)，并且不被轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子葉片或設(shè)置在輪轂前的導(dǎo)流罩限制。因此能夠在輪轂前寬闊的區(qū)域中最優(yōu)地檢測風(fēng)力特征，所述風(fēng)力特征然后可被輸入與測風(fēng)裝置相連的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的控制裝置中并被處理成用于風(fēng)力渦輪機(jī)的控制信號(hào)，或者由遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置產(chǎn)生的測量值能夠與其他測量值或計(jì)算值對(duì)比，所述其他測量值或計(jì)算值由其他測量儀器(例如設(shè)置在機(jī)艙上的風(fēng)速計(jì))產(chǎn)生，或作為計(jì)算值已經(jīng)預(yù)先存儲(chǔ)在風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置中。在遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置在輪轂上的推薦位置處，不需要測量儀器相對(duì)轉(zhuǎn)子軸線進(jìn)行傾斜或位置調(diào)整或僅需要進(jìn)行很小傾斜或位置調(diào)整。用于遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的支架的固定位置還提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)，使得開頭已經(jīng)描述的問題能夠被解決，即如何使現(xiàn)有的風(fēng)力渦輪機(jī)跟蹤風(fēng)，或?qū)嶋H測風(fēng)值和其他測量設(shè)備的測量值之間或?qū)嶋H測風(fēng)值和已存儲(chǔ)的計(jì)算值之間的偏差有多大。實(shí)際值的獲知對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)收益率有很大影響。按照本發(fā)明，所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的支架固定在所述轉(zhuǎn)子輪轂與各個(gè)葉片軸承相連接的連接區(qū)域中。風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂在與支架的連接位置通常具有法蘭狀延長段，轉(zhuǎn)子葉片借助各自的葉片軸承固定在該延長段上。位于兩個(gè)相鄰葉片之間的推薦固定位置具有的優(yōu)點(diǎn)是，遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的支架能夠安全并且無附加耗費(fèi)地設(shè)置在輪轂的表面上。遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的支架除了在所述兩個(gè)固定位置之外沒有與風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂直接連接。遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置能夠在該位置上始終平行于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線定向或重新調(diào)整而無需較大耗費(fèi)。在輪轂的區(qū)域中不需要耗費(fèi)的加裝或改裝，因?yàn)閷?duì)于固定裝置能夠要么使用當(dāng)前的固定可行方案要么這種固定裝置無需較大耗費(fèi)地安裝在輪轂法蘭/葉片法蘭的區(qū)域中。通過這種措施能夠大大減輕測風(fēng)裝置的裝配或拆卸。遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置始終能夠連同其支架完整地安裝在輪轂上或從輪轂上拆除，其中，只有支架與輪轂相連。遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置可相宜地預(yù)先在工廠中或在地面上與其支架相連。然后該完整的裝置能夠通過升降裝置或起重機(jī)從外部提升到輪轂上并固定在那里。通過升降裝置或起重機(jī)可同樣無需較大耗費(fèi)地從外部拆卸遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置。此外，遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置和支架構(gòu)成的整體裝置簡單的裝配和拆卸也對(duì)于維護(hù)和維修工作有利，因?yàn)檫@種形式的測量儀器的光學(xué)器件和電子器件旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在自由端，使得其在極端天氣的使用條件中需要的維護(hù)和維修周期增長了。在作為轉(zhuǎn)子葉片與輪轂法蘭的連接處的各個(gè)葉片軸承上固定有用于遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的支架，該葉片軸承有利地具有將葉根與輪轂上的金屬法蘭相連的螺栓連接和/或插塞連接。將用于長螺栓的套管嵌入轉(zhuǎn)子葉片的葉根中，用于轉(zhuǎn)子葉片在輪轂法蘭上的螺栓連接。所述長螺栓在此伸出到輪轂和轉(zhuǎn)子葉片的環(huán)周之外并被螺母擰緊。可將一個(gè)帶有用于固定所述支架的凸耳的附加支承裝置安裝在葉片軸承的帶有向外引出的螺栓螺母區(qū)域的連接區(qū)域中。該支承裝置要么在現(xiàn)有風(fēng)力渦輪機(jī)中事后加裝地固定在用于裝配遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的定位螺栓上，要么該用于支架的支承裝置也可以在風(fēng)力渦輪機(jī)建立之時(shí)已經(jīng)與葉片軸承與輪轂法蘭的固定裝置一起安裝在葉片軸承與輪轂法蘭的連接位置中。特別優(yōu)選的用于將遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置支承在輪轂上的支承裝置是在已用輪轂中存在的用于承重吊帶的起吊凸耳，輪轂可以借助該起吊凸耳通過起重機(jī)或升降裝置在機(jī)艙或轉(zhuǎn)軸上固定或拆卸。這種起吊凸耳在風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行中仍保留在其位置上。因此能夠無需較大耗費(fèi)地將支承裝置固定在兩個(gè)起吊凸耳上。通用電氣公司的GEl.5系列產(chǎn)品中的功率為
1.5兆瓦的風(fēng)力渦輪機(jī)具有這種起吊凸耳。為了將輪轂裝配到風(fēng)塔上方，這種起吊凸耳相對(duì)于葉片軸承或轉(zhuǎn)子葉片的預(yù)設(shè)軸線徑向安裝。輪轂法蘭與所屬轉(zhuǎn)子葉片的連接區(qū)域還包括一裝置，其中圍繞輪轂法蘭設(shè)置支承軸環(huán)，其中支承軸環(huán)具有設(shè)置在法蘭周圍的滑軌，在滑軌上設(shè)置可滑移的并且可固定夾緊在輪轂環(huán)周上的傳送支架，如DE 10 2009 040 235 Al所公開的。在將輪轂裝配到相對(duì)輪轂固定的機(jī)房(機(jī)艙)上后，傳送支架這樣在輪轂外周的兩個(gè)滑軌上這樣滑動(dòng)，使得其在輪轂裝配后相對(duì)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)軸線徑向設(shè)置并且因此用作遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的支架。遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的光學(xué)器件和電子器件優(yōu)選包括基于激光雷達(dá)和聲雷達(dá)系統(tǒng)的測量系統(tǒng)。這種測量系統(tǒng)是已知的并且根據(jù)前述多普勒效應(yīng)的物理原理工作。這種敏感的測量裝置具有箱形的外殼作為保護(hù)，該外殼與支架相連。該支架優(yōu)選實(shí)施為設(shè)置在固定盤上的支承架。在固定盤的兩側(cè)縱向邊緣上能夠有利地在每一側(cè)分別設(shè)置用于輪轂起吊凸耳的固定點(diǎn)或用于支架與葉片軸承的其他的上述固定形式的固定點(diǎn)。因?yàn)檫h(yuǎn)程測風(fēng)裝置的支架僅在兩個(gè)固定點(diǎn)與輪轂相連，所以需要用于防止遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置傾翻運(yùn)動(dòng)的裝置。這通過附加的支承裝置實(shí)現(xiàn)，該支承裝置垂直于兩個(gè)固定點(diǎn)的連接線并且沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方向設(shè)置。該附加的軸承裝置包括可調(diào)的校準(zhǔn)裝置，借助該校準(zhǔn)裝置能夠調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置相對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的斜度。該校準(zhǔn)裝置例如實(shí)施為支座，該支座在其突出的端部分別具有調(diào)節(jié)螺栓，該調(diào)節(jié)螺栓支承在輪轂的表面上，由此可以重新調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置相對(duì)轉(zhuǎn)子軸線的斜度。作為防止轉(zhuǎn)子葉片或輪轂由于遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置從支架上松脫或脫落或支架從其與輪轂的連接處松脫造成損害的保險(xiǎn)措施，可以設(shè)置機(jī)械的和/或電的保險(xiǎn)裝置，該保險(xiǎn)裝置與風(fēng)力渦輪機(jī)的緊急切斷裝置相連，借助該緊急切斷裝置可以使轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)迅速停止，因此已松脫的支架或從支架上松脫的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置不會(huì)傷害到轉(zhuǎn)子葉片。有利地將支架和/或遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的多個(gè)保險(xiǎn)裝置電串聯(lián)為電保險(xiǎn)裝置，所述保險(xiǎn)裝置在該實(shí)施例中作為保險(xiǎn)鏈與風(fēng)力渦輪機(jī)的緊急切斷裝置相連。遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置配備的另一保險(xiǎn)裝置是避雷設(shè)備。為此，支架具有作為避雷針的電導(dǎo)體，該電導(dǎo)體在遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置裝配到輪轂上時(shí)確保支架與輪轂電連接。因此遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置是整個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的避雷設(shè)備的集成組件。在按照本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)中，該測風(fēng)裝置可以是風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置的集成組件，也就是說，所述被測量的風(fēng)力特征被間接或直接地用于形成控制風(fēng)力渦輪機(jī)的指令。該設(shè)置適用于遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置持續(xù)地在輪轂上工作。作為備選，遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置同樣可以獨(dú)立于風(fēng)力渦輪機(jī)的控制系統(tǒng)工作。這種工作方式適用于遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置僅在短暫有限時(shí)間中設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)上，用于例如實(shí)施相對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)中已有的其他測風(fēng)裝置的對(duì)比測量，從而校核其有效性。在這種設(shè)置中不需要嵌入已經(jīng)存在的變槳系統(tǒng)(借助變槳系統(tǒng)可以控制轉(zhuǎn)子葉片圍繞其軸線的調(diào)節(jié))中或風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)中。通過遠(yuǎn)程訪問能夠?qū)⑦h(yuǎn)程測風(fēng)裝置的測量值獨(dú)立于風(fēng)力渦輪機(jī)數(shù)值地向上級(jí)的運(yùn)行控制裝置傳送，并且在那按照需求被處理。


其他的優(yōu)選實(shí)施形式由以下結(jié)合附圖進(jìn)一步闡述的實(shí)施例得出。附圖中:圖1示出具有遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的風(fēng)力渦輪機(jī)的示意側(cè)視圖。圖2示出風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的示意正視圖。圖3示出在風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂表面上的固定位置中的支架內(nèi)的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的側(cè)視圖。圖4示出相對(duì)圖3的備選固定形式。圖5示出圖3和圖4的固定形式的細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施例方式圖1示出風(fēng)力渦輪機(jī)1，其具有基座2和立于其上的塔筒3，其中在塔筒3相對(duì)基座2的遠(yuǎn)端設(shè)置稱為機(jī)艙4的機(jī)房。所述機(jī)艙4可旋轉(zhuǎn)地支承在塔筒3上并且能夠圍繞塔筒軸線5(偏航軸線)轉(zhuǎn)動(dòng)并因此能夠跟蹤風(fēng)向。從機(jī)艙4出發(fā)向右突伸出一個(gè)轉(zhuǎn)子6，其具有(轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線8并且在其遠(yuǎn)離機(jī)艙4的一端具有配有三個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)子軸線8徑向延伸的轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子輪轂7，轉(zhuǎn)子葉片標(biāo)以9、10和11。由于是示意圖，因此在圖1中僅能看到轉(zhuǎn)子葉片9和10。圖2示出轉(zhuǎn)子6的示意正視圖，從中可以看到轉(zhuǎn)子葉片11。每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片通常在輪轂周向上錯(cuò)移120°地固定。由圖1還可以看出，每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片9、10與一個(gè)中心的或各自的調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)(變槳驅(qū)動(dòng))機(jī)械耦連，各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片9、10和11借助調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)圍繞其所述葉片軸線12、13和14轉(zhuǎn)動(dòng)。借助這種調(diào)節(jié)裝置轉(zhuǎn)子葉片能夠額外優(yōu)化地在風(fēng)中旋轉(zhuǎn)或在風(fēng)中停機(jī)。在轉(zhuǎn)子葉片和輪轂7上的金屬法蘭之間的連接通過葉片9固定其上的第一葉片軸承21，葉片10固定其上的另一葉片軸承22和葉片11固定其上的第三葉片軸承23實(shí)現(xiàn)。輪轂7在其與各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的連接位置上具有相對(duì)轉(zhuǎn)子軸線8徑向定向的金屬法蘭，以下稱為輪轂法蘭。為了與輪轂7螺栓連接，各個(gè)輪轂法蘭在其外環(huán)上具有用于轉(zhuǎn)子葉片的螺栓螺母連接結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子葉片9、10和11的固定在各個(gè)葉片軸承上的端部被稱為葉根，其中，屬于葉片9的葉根被標(biāo)以附圖標(biāo)記24，屬于葉片10的葉根被標(biāo)以附圖標(biāo)記25，屬于葉片11的葉根被標(biāo)以附圖標(biāo)記26。轉(zhuǎn)子6與發(fā)電機(jī)15機(jī)械式耦連，發(fā)電機(jī)15設(shè)在機(jī)艙4中并且將作用在單獨(dú)的葉片9、10和11上的風(fēng)力16絕大部分轉(zhuǎn)換成電能。為了風(fēng)力渦輪機(jī)I能可控地運(yùn)行設(shè)置控制裝置17，借助控制裝置17以及其他裝置能夠調(diào)節(jié)變槳驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)適用于能量轉(zhuǎn)換的相對(duì)風(fēng)力16的轉(zhuǎn)子葉片角度。為了最優(yōu)地控制風(fēng)力渦輪機(jī)I需要盡可能精確地確切測量風(fēng)力渦輪機(jī)前方和尤其處于輪轂高度的風(fēng)力特征。在按照?qǐng)D1的風(fēng)力渦輪機(jī)I上設(shè)置兩個(gè)測風(fēng)儀18和19。第一測量儀18是設(shè)置在機(jī)艙4遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子6的部段上的風(fēng)速計(jì)。由于其位于轉(zhuǎn)子6的后方，所以其測量受渦流影響非常嚴(yán)重，該渦流是由于葉片轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致的。標(biāo)以附圖標(biāo)記19的第二測量儀是固定在輪轂7表面上的支架20 (尤其參見圖2)中的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置19，該遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置這樣定向，使得借助這種定向設(shè)置能夠確定或測量在輪轂前方一段距離的風(fēng)力特征。該遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置根據(jù)物理學(xué)中的“多普勒原理”工作，并且當(dāng)其基于激光工作時(shí)，在實(shí)踐中被稱為激光雷達(dá)(LIDAR)，當(dāng)其基于聲波工作時(shí)，在實(shí)踐中被稱為聲雷達(dá)(SODAR)。所述激光雷達(dá)或聲雷達(dá)由于其位置比設(shè)在機(jī)艙4上的風(fēng)速計(jì)18更適合精確確定用于風(fēng)力渦輪機(jī)I的風(fēng)力特征。因此，激光雷達(dá)19適合于作為風(fēng)速計(jì)18的對(duì)比測量儀。因此，借助激光雷達(dá)19能夠改善風(fēng)力渦輪機(jī)I的收益，或者某些存儲(chǔ)在風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置17中的氣象數(shù)據(jù)能夠借助激光雷達(dá)被核查并且必要時(shí)改正。借助激光雷達(dá)19還能夠核查風(fēng)力渦輪機(jī)在多大程度上精確跟蹤風(fēng)向。由圖2尤其可以看出，激光雷達(dá)19設(shè)置在兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子葉片之間并且設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸線8的徑向上。支架20在轉(zhuǎn)子輪轂7與相鄰的葉片軸承相連接的連接區(qū)域中被固定。在圖2中所述葉片軸承是葉片9的葉片軸承21和葉片10的葉片軸承22。激光雷達(dá)19的定向因此與轉(zhuǎn)子軸線8是同軸的，并且在轉(zhuǎn)子6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在風(fēng)力渦輪機(jī)I前和輪轂高度處產(chǎn)生近似圓形的掃描區(qū)。圖3示出在輪轂法蘭與葉片軸承22的連接區(qū)域中的支架20中的激光雷達(dá)19的固定裝置的側(cè)視圖。葉片軸承22在葉片周圍具有用于支架20的支承裝置27。該裝置27借助螺栓和銷釘連接固定在輪轂法蘭的徑向突出的輪緣上。支承裝置27還具有朝向與其對(duì)置的在相鄰葉片軸承21上的固定點(diǎn)的、用于固定盤28的支承孔29，該固定盤在其長邊的每一側(cè)都具有固定點(diǎn)，支架20借助該固定點(diǎn)連同激光雷達(dá)19固定在轉(zhuǎn)子輪轂7上。支架20包括沿轉(zhuǎn)子軸線定向的橫梁30。激光雷達(dá)19的靈敏的電子器件和光學(xué)器件由一個(gè)保護(hù)罩31包圍，保護(hù)罩31具有指向掃描區(qū)(圖3左側(cè))的用于射線發(fā)射和接收的窗口 32。用于給激光雷達(dá)19供電以及傳送和處理(用于機(jī)艙4中的風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置17或未單獨(dú)顯示的遠(yuǎn)程訪問器的)數(shù)據(jù)的電的插塞連接33也集成在保護(hù)罩31內(nèi)。作為避雷設(shè)備34，激光雷達(dá)19在其支架20中被導(dǎo)電的導(dǎo)桿35包圍，避雷設(shè)備34與輪轂7電連接。因此，激光雷達(dá)19與風(fēng)力渦輪機(jī)I的避雷系統(tǒng)相連。圖4示出將激光雷達(dá)19支承在風(fēng)力渦輪機(jī)I的輪轂7上的備選固定位置。輪轂7分別具有兩個(gè)運(yùn)輸孔或起吊凸耳36，其中能夠固定未顯示的用于起重機(jī)的承重吊帶，借助承重吊帶能夠在建立風(fēng)力渦輪機(jī)時(shí)將輪轂與轉(zhuǎn)子6相連。兩個(gè)運(yùn)輸孔36預(yù)先已經(jīng)在裝配輪轂時(shí)就固定在周圍或者是輪轂法蘭的集成組件并且在裝配完成后仍舊保留在兩個(gè)輪轂法蘭的葉片軸承的周圍。運(yùn)輸孔36沿徑向指向轉(zhuǎn)子軸線8。起重機(jī)的承重吊帶在之后的輪轂更換或拆卸時(shí)可固定在兩個(gè)運(yùn)輸孔36中。帶有支架和激光雷達(dá)19的固定盤28能夠因此可拆卸地固定在運(yùn)輸孔36上。圖5示出用于支架20的橫梁30的可調(diào)式校準(zhǔn)裝置37。裝置37包括橫向于固定桿28并且設(shè)置在兩個(gè)固定位置上的支座38，該支座38自身支承在輪轂表面上。在支座38向外突出端上設(shè)置可調(diào)的校準(zhǔn)螺栓39，借助所述校準(zhǔn)螺栓39能夠調(diào)校橫梁30的傾斜角并因此調(diào)節(jié)激光雷達(dá)19相對(duì)轉(zhuǎn)子軸線8的位置。上面借助設(shè)置在支架中的激光雷達(dá)的實(shí)施例說明了本發(fā)明，激光雷達(dá)固定在特殊安裝的支承孔或輪轂上集成的承重孔中。本發(fā)明的公開范圍還包括使用遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置，其具有用于記錄和/或測量氣象數(shù)據(jù)的其他物理效果。遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的支架按照本發(fā)明的在輪轂上的固定裝置也可以應(yīng)用于其他形式的支承裝置，其中在輪轂法蘭的區(qū)域中在周圍設(shè)置軸環(huán)(Manschette)，在軸環(huán)上設(shè)置具有可調(diào)式支承裝置的滑軌，該支承裝置同樣既可以用作承重裝置又可以用作遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置的支承裝置。附圖標(biāo)記清單1.風(fēng)力渦輪機(jī)2.基座3.塔筒4.機(jī)艙5.塔筒軸線6.轉(zhuǎn)子7.轉(zhuǎn)子輪轂8.轉(zhuǎn)子軸線9.轉(zhuǎn)子葉片10.轉(zhuǎn)子葉片11.轉(zhuǎn)子葉片12.葉片軸線13.葉片軸線14.葉片軸線15.發(fā)電機(jī)16.風(fēng)力17.風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置18.測風(fēng)裝置(風(fēng)速儀)19.遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(激光雷達(dá))20.支架21.葉片軸承(葉片9)22.葉片軸承(葉片10)23.葉片軸承(葉片11)
24 葉根(葉片9)25.葉根(葉片 10)26 葉根(葉片 11)27.支承裝置28.固定盤29.支承盤30.梁31.保護(hù)罩32.窗口33.插塞連接34.避雷設(shè)備35.支桿36.起吊凸耳37.校準(zhǔn)裝置38.支座 39.校準(zhǔn)螺栓
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其具有圍繞轉(zhuǎn)子軸線(8)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子輪轂(7)，該轉(zhuǎn)子輪轂(7)具有相對(duì)轉(zhuǎn)子軸線⑶徑向延伸的、以相同角距彼此間隔的轉(zhuǎn)子葉片(9、10、11)，和固定在所述輪轂(7)外表面的支架(20)中的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)，該遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)這樣定向，使得在所述輪轂(7)前方的風(fēng)力特征能夠被確定或測量，其特征在于，所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)設(shè)置在兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子葉片(9、10)之間并且沿所述轉(zhuǎn)子軸線(8)的徑向設(shè)置，并且所述支架(20)固定在所述輪轂(7)與各葉片軸承(21、22)相連接的連接區(qū)域中。
2.按照權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述支架(20)能夠從所述連接區(qū)域中拆卸，并且所述風(fēng)力渦輪機(jī)(I)能夠加裝所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，各個(gè)葉片軸承(21、22、23)分別配屬一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(9、10、11)。
4.按照前述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述葉片軸承(21、22、23)與所述輪轂(7)螺栓連接和/或插塞連接。
5.按照前述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，固定有所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)的所述兩個(gè)葉片軸承(21、22)各自具有用于所述支架(20)的附加的支承裝置(27)。
6.按照權(quán)利要求5所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，作為所述支承裝置(27)分別采用用于所述轉(zhuǎn)子輪轂(7)的起吊凸耳(36)，其中，所述起吊凸耳(36)設(shè)計(jì)用于所述輪轂(7)的裝配/拆卸，并且在所述風(fēng)力渦輪機(jī)(I)運(yùn)行時(shí)保留在各自的葉片軸承(21、22)上。
7.按照前述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述支架(20)在其與所述輪轂(7)的固定區(qū)域中具有沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向設(shè)置的、附加支承裝置。
8.按照權(quán)利要求7所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述附加支承裝置具有沿所述轉(zhuǎn)子軸線(8)的方向可調(diào)節(jié) 的、用于所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)的校準(zhǔn)裝置(37)。
9.按照前述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)具有箱形保護(hù)殼(31)，所述保護(hù)殼(31)與所述支架(20)相連并且沿測量方向具有由可透光的防護(hù)內(nèi)襯封閉的窗口(32)。
10.按照權(quán)利要求9所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，在所述箱形保護(hù)殼(31)內(nèi)部設(shè)置所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)的光學(xué)和電氣/電子設(shè)備。
11.按照前述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)包括激光雷達(dá)系統(tǒng)或聲雷達(dá)系統(tǒng)。
12.按照前述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)具有用于阻止所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)與轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子葉片(9、10、11)或所述風(fēng)力渦輪機(jī)(I)碰撞損傷的電的和/或機(jī)械的保險(xiǎn)裝置。
13.按照權(quán)利要求12所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述保險(xiǎn)裝置包括由多個(gè)保險(xiǎn)裝置串聯(lián)成的保險(xiǎn)鏈，其中，所述保險(xiǎn)鏈能夠與所述風(fēng)力渦輪機(jī)(I)的緊急切斷裝置相連。
14.按照前述權(quán)利要求之一所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)是風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置(17)的集成組件。
15.按照前述權(quán)利要求1至13之一所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置獨(dú)立于風(fēng)力渦輪機(jī)控制裝置(17)工作并且能夠?qū)嵤┫鄬?duì)設(shè)置在所述風(fēng)力渦輪機(jī)(I)上的其他測量裝置(18)的對(duì)比測量。
16.一種遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置，其具有支架，以應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)(I)的轉(zhuǎn)子輪轂(7)的表面上，該轉(zhuǎn)子輪轂(7)具有相對(duì)轉(zhuǎn)子軸線⑶徑向延伸的轉(zhuǎn)子葉片(9、10、11)，借助所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置所述輪轂(7)前的風(fēng)力特征能夠被確定或測量，其特征在于，所述支架(20)具有用于使所述支架(20)與所述輪轂(7)在兩個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(9、10)之間在兩個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(9、10)各自的葉片軸承(21、22)的區(qū)域中可拆卸地連接的固定裝置。
17.按照權(quán)利要求16所述的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置，其特征在于，所述支架具有包括固定盤(28)的支承架，該固定盤(28)與所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)的保護(hù)罩(31)的零件相連，并且所述固定盤(28)的縱端包括用于各個(gè)葉片軸承(21、22)的固定裝置。
18.按照權(quán)利要求16或17所述的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置，其特征在于，所述支架(20)具有橫向于所述固定盤(28)和沿所述轉(zhuǎn)子軸線(8)定向的梁(30)。
19.按照權(quán)利要求18所述的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置，其特征在于，所述梁(30)具有沿所述轉(zhuǎn)子軸線(8)定向的校準(zhǔn)裝置。
20.按照前述權(quán)利要求16至18之一所述的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置，其特征在于，所述支架(20)具有避雷裝置(34)，所述避雷裝置(34)能夠與所述風(fēng)力渦輪機(jī)(I)的避雷系統(tǒng)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其具有圍繞轉(zhuǎn)子軸線(8)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子輪轂(7)，該轉(zhuǎn)子輪轂(7)具有相對(duì)轉(zhuǎn)子軸線(8)徑向延伸的、以相同角距彼此間隔的轉(zhuǎn)子葉片(9、10、11)，和固定在所述輪轂(7)外表面的支架(20)中的遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)，該遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)這樣定向，使得在所述輪轂(7)前間隔處的風(fēng)力特征能夠被確定或測量，其中，所述遠(yuǎn)程測風(fēng)裝置(19)設(shè)置在兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)子葉片(9、10)之間并且沿所述轉(zhuǎn)子軸線(8)的徑向設(shè)置，并且所述支架(20)固定在所述輪轂(7)與所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子葉片各自的葉片軸承(21、22)相連接的連接區(qū)域中，并且所述支架具有用于使所述支架(20)與所述輪轂(7)可拆卸相連的固定裝置。
文檔編號(hào)F03D7/04GK103206350SQ201310012579
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月14日
發(fā)明者N.凱廷格 申請(qǐng)人:Ssb風(fēng)系統(tǒng)兩合公司