專利名稱：用于調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的主題涉及一種用于調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航的設(shè)備和方法。本發(fā)明具體而言涉及一種風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)，典型地是一種緊急液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種液壓系統(tǒng)且涉及一種非電氣控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在實現(xiàn)發(fā)電的經(jīng)濟和生態(tài)目標方面，風(fēng)能系統(tǒng)越來越變成了重要的因素。在風(fēng)能系統(tǒng)中，由風(fēng)力渦輪產(chǎn)生電力，風(fēng)力渦輪由風(fēng)力驅(qū)動且經(jīng)由軸系統(tǒng)和齒輪箱將其力傳輸?shù)桨l(fā)電機。如果由風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子葉片限定的平面并不垂直于風(fēng)，該渦輪可能仍然可操作， 但轉(zhuǎn)子葉片經(jīng)歷剪切力，這導(dǎo)致在轉(zhuǎn)子葉片上的較大負荷且因此通過磨損而導(dǎo)致昂貴的維護。典型地，與轉(zhuǎn)子連接的機艙因此被轉(zhuǎn)動以直接面向風(fēng)。這樣一來，諸如電子計算機的控制器接收風(fēng)向和風(fēng)速的測量數(shù)據(jù)且控制馬達來調(diào)節(jié)機艙的偏航角。但是，在電網(wǎng)故障的情況下，或在電氣或電子構(gòu)件內(nèi)部故障的情況下，機艙的偏航角可能不再能夠進行調(diào)節(jié)。因此，將需要一種改進的偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)，特別地一種改進的緊急偏航控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上文所述，根據(jù)一方面，提供了一種液壓系統(tǒng)，其用于提供流體壓力來促動至少一個液壓偏航馬達，以便獨立于電力調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航。其中，該液壓系統(tǒng)包括可連接到風(fēng)能系統(tǒng)的主傳動系的連接部。主傳動系傳輸由風(fēng)能生成的動能。液壓系統(tǒng)適于由主傳動系的動能經(jīng)由連接部來驅(qū)動。在另一方面，提供了一種液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其用于獨立于電力來調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航。該液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括至少一個液壓偏航馬達，其用于調(diào)節(jié)機艙的偏航；以及，液壓系統(tǒng)，其提供流體壓力來促動該至少一個液壓偏航馬達。其中，液壓系統(tǒng)可連接到風(fēng)能系統(tǒng)的主傳動系且適于由主傳動系的動能驅(qū)動。根據(jù)另一方面，提供了一種風(fēng)能系統(tǒng)。該風(fēng)能系統(tǒng)包括用于以動能的形式傳輸風(fēng)動力的主傳動系；以及用于獨立于電力來調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航的液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括至少一個液壓偏航馬達，其用于調(diào)節(jié)機艙的偏航；以及，液壓系統(tǒng)，其提供流體壓力來促動該至少一個液壓偏航馬達。其中，液壓系統(tǒng)連接到主傳動系且由主傳動系的動能驅(qū)動。根據(jù)又一方面，提供了一種非電氣控制系統(tǒng)，其用于控制至少一個液壓偏航馬達的操作，以獨立于電力來調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航。該非電氣控制系統(tǒng)包括用于控制液壓流體的通量的三位閥。該三位閥包括第一位置，其允許通量的正通量方向；第二位置， 其允許通量的負通量方向；以及，停止位置，其用于停止通量。該非電氣控制系統(tǒng)還包括促動器，其用于促動該三位閥。其中，促動器適于借助于作用于促動器上的風(fēng)力來選擇第一位置、第二位置和第三位置中的一個位置。根據(jù)另一方面，提供了一種獨立于電力來調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航的方法。該方法包括從風(fēng)能生成主傳動系的動能，以及，從主傳動系的動能生成流體壓力以便促動至少一個液壓偏航馬達來調(diào)節(jié)該機艙的偏航。該系統(tǒng)和方法解決了使得風(fēng)能系統(tǒng)更故障安全的技術(shù)問題，特別是在電網(wǎng)故障的情況下，或在電氣或電子構(gòu)件的內(nèi)部故障的情況下。具體而言，解決了甚至在諸如電力故障的緊急情況下如何允許機艙的偏航調(diào)節(jié)的問題。實施例還涉及用于制造和操作所公開的液壓系統(tǒng)、液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)、風(fēng)能系統(tǒng)和非電氣控制系統(tǒng)的方法。這些方法步驟可手動地或自動地(例如由用適當軟件編程的計算機控制)執(zhí)行，由二者的任何組合或以任何其它方式來執(zhí)行。通過從屬權(quán)利要求、說明書和附圖，本發(fā)明的另外的方面、優(yōu)點和特征顯而易見。


在說明書的其余部分中(包括參考附圖)，更具體描述了對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言全面并可實施的公開內(nèi)容，包括最佳模式，在附圖中
圖1示出風(fēng)能系統(tǒng)的示意透視打開視圖，其中可使用本文所述的實施例； 圖2和圖3示出根據(jù)本文所述的實施例的液壓系統(tǒng)的示意圖； 圖4示出根據(jù)本文所述的實施例的液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意透視圖； 圖5示出根據(jù)本文所述的實施例的非電氣控制系統(tǒng)的示意圖； 圖6示出根據(jù)本文所述的實施例的液壓槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意透視打開視圖。
具體實施例方式現(xiàn)將關(guān)于各個示范性實施例進行詳細參考，其一個或多個實例在各個附圖中示出。各個實例以解釋說明的方式提供且并不意味著限制。舉例而言，作為一個實施例的一部分說明或描述的特征可用于其它實施例或者結(jié)合其它實施例使用以得到另外的更多實施例。預(yù)期本公開內(nèi)容包括這樣的修改和變化。在下文對附圖的描述中，相同的參考標號指代相同部件。通常僅描述關(guān)于單獨的實施例的差別。附圖所示的結(jié)構(gòu)并未按照真實比例繪制而是僅用于更好地理解實施例。圖1示出其中可使用本文所述的實施例的風(fēng)能系統(tǒng)。風(fēng)能系統(tǒng)100包括機艙110， 示出了其示意透視打開視圖。機艙110容納主軸114、齒輪箱116、發(fā)電機軸118和發(fā)電機 120，發(fā)電機120具有用于冷卻發(fā)電機的冷卻系統(tǒng)122。主軸114包括用于將轉(zhuǎn)子連接到其上的轉(zhuǎn)子連接部112。轉(zhuǎn)子典型地包括連接到轂150的葉片152、154、156。主軸114可為低速軸，而發(fā)電機軸118可為適于驅(qū)動發(fā)電機120的高速軸。高速軸的增加的速度可由齒輪箱116的變速器來實現(xiàn)。風(fēng)能系統(tǒng)的主傳動系包括將轉(zhuǎn)子所生成的力傳輸?shù)桨l(fā)電機的機械部件。主傳動系具有動能，其典型地為旋轉(zhuǎn)能的形式。在圖1所示的實施例中，主傳動系包括主軸114、齒輪箱116和發(fā)電機軸118。在某些實施例中，主傳動系也可包括發(fā)電機和/或轂。此外，本文所述的實施例可用于其它類型的風(fēng)能系統(tǒng)，例如用于包括直接驅(qū)動主傳動系、無齒輪主傳動系或混合主傳動系而提供諸如一個或兩個級的僅某些齒輪傳動水平的風(fēng)能系統(tǒng)中。
風(fēng)能系統(tǒng)100可包括用于確定風(fēng)向的風(fēng)向標132和用于確定風(fēng)速的風(fēng)速計134，如圖1所示。關(guān)于風(fēng)速和風(fēng)向的信息可傳輸?shù)诫娮涌刂破?30，例如，計算機。機艙典型地布置于風(fēng)能系統(tǒng)的塔架160上且安裝于偏航軸承140上。偏航軸承 140可包括齒輪。偏航軸承140示意性地由圖1中的齒輪描繪。使用關(guān)于風(fēng)向和風(fēng)速的信息的電子控制器130控制電氣偏航馬達142來調(diào)節(jié)機艙110的偏航。偏航馬達可轉(zhuǎn)動機艙使得機艙朝向風(fēng)。電氣偏航馬達142可包括齒輪，其用于接合和轉(zhuǎn)動偏航軸承140的齒輪。本文所述的實施例可普遍用于帶有水平軸風(fēng)力渦輪的任何種類的能量系統(tǒng)中。這些能量系統(tǒng)典型地為迎風(fēng)機械。能量系統(tǒng)可包括轉(zhuǎn)子，其具有任意數(shù)量的轉(zhuǎn)子葉片，諸如一個、兩個、三個或更多葉片。能量系統(tǒng)可包括可變速度風(fēng)力渦輪或備選地包括恒速風(fēng)力渦輪。齒輪箱可包括機械或液壓變速系統(tǒng)。根據(jù)一實施例提供了一種液壓系統(tǒng)。圖2和圖3示意性地示出液壓系統(tǒng)200。該液壓系統(tǒng)200包括連接部210，其用于將液壓系統(tǒng)200連接到風(fēng)能系統(tǒng)的主傳動系。典型地，連接部適于連接到主傳動系或其構(gòu)件中的任一個，例如連接到齒輪箱。在某些實施中， 液壓系統(tǒng)適于由主傳動系的動能驅(qū)動。根據(jù)本文所述的實施例，液壓系統(tǒng)通常為用于提供流體壓力來促動風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個液壓偏航馬達(例如一個、二個、三個、四個、六個、八個或更多液壓偏航馬達)的系統(tǒng)。用于促動至少一個液壓偏航馬達的流體壓力可例如在70巴至1400巴的范圍中，典型地為100巴至500巴，諸如350巴和它們之間的所有子范圍。當由流體壓力來促動時，至少一個液壓偏航馬達調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航。其中，機艙的偏航獨立于電力或者獨立于電力的可用性來進行調(diào)節(jié)。該液壓系統(tǒng)可為緊急液壓系統(tǒng)。在某些實施例中，液壓系統(tǒng)在緊急情況下被啟動。緊急情況可為例如電網(wǎng)喪失(loss)或(例如)諸如電子控制器的電氣或電子構(gòu)件的內(nèi)部故障。液壓系統(tǒng)典型地可在無電力的情況下操作。根據(jù)本文所述的實施例，液壓系統(tǒng)可提供流體壓力，甚至是在緊急情形下，例如在無電力可用的情形下。由動能，諸如主傳動系的旋轉(zhuǎn)能來提供流體壓力。只要風(fēng)驅(qū)動主傳動系，這種動能就是可用的。同時，在偏航損失的情況下，相同的風(fēng)在轉(zhuǎn)子葉片上施加剪切力。偏航損失意味著機艙并不朝向風(fēng)或者轉(zhuǎn)子并不與風(fēng)成直角。流體壓力可用于操作至少一個液壓偏航馬達，其可調(diào)節(jié)偏航且避免剪切力。液壓系統(tǒng)因此可起作用來減小轉(zhuǎn)子葉片上的疲勞負荷(甚至是在緊急情況下)。根據(jù)某些實施例，連接部210包括液壓泵，其用于提供流體壓力。液壓泵可為典型地連接到高速軸上的高體積/低壓泵。備選地，液壓泵可為例如靜液壓力系統(tǒng)中的高壓/ 低體積泵。高壓/低體積泵典型地連接到低速軸。液壓泵或連接部可備選地連接到主傳動系的任何部分，例如齒輪箱中的中間齒輪軸或發(fā)電機。該液壓泵可適于由主傳動系驅(qū)動，更特定而言由主傳動系的動能驅(qū)動。液壓泵可在無電力的情況下工作。在某些實施例中，液壓系統(tǒng)200或連接部210可經(jīng)由液壓泵而連接到主傳動系。液壓系統(tǒng)可包括液壓流體儲集器，例如油槽，以提供液壓流體。在其它實施例中，連接部210包括分接連接器，其連接到主傳動系的液壓系統(tǒng)。 特別地，主傳動系的液壓系統(tǒng)可為液壓變速器。在主傳動系包括液壓系統(tǒng)的情況下，液壓系統(tǒng)的液壓泵可不存在。但是，在某些實施例中，連接部210可包括分接連接器(tapping connector)禾口液壓泵兩者。
液壓系統(tǒng)200還可包括用于傳輸流體壓力的液壓管系統(tǒng)212，如圖2和圖3所示。 液壓管系統(tǒng)可包括一個或多個管。舉例而言，液壓管系統(tǒng)212可包括第一管，其用于在壓力下從連接部210 (例如從液壓泵)傳輸液壓流體。在某些實施例中，液壓流體由液壓泵從液壓流體儲集器抽汲。液壓管系統(tǒng)還可包括第二管，其用于傳輸液壓流體到連接部210或返回到液壓流體儲集器。一般而言，液壓系統(tǒng)可為開環(huán)液壓回路或閉環(huán)液壓回路。開環(huán)液壓回路在其構(gòu)造方面較為容易，而閉環(huán)液壓回路更有效，因為可能僅需要補充來自閉合液壓環(huán)路的泄漏。液壓管系統(tǒng)可適于連接到液壓偏航馬達或非電氣控制系統(tǒng)。在某些實施例中，液壓系統(tǒng)200包括非電氣控制系統(tǒng)220，如圖3所示。非電氣控制系統(tǒng)220可(例如)包括機械和/或液壓部件。非電氣控制系統(tǒng)在圖3中示意性地示出為盒。非電氣控制系統(tǒng)的特定實施例在下文中關(guān)于圖4描述。非電氣控制系統(tǒng)可控制風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個液壓偏航馬達的操作。特別地，非電氣控制系統(tǒng)可通過控制液壓流體的通量來控制至少一個液壓偏航馬達的操作方向。在圖3中，根據(jù)某些實施例，液壓管系統(tǒng)212連接到非電氣控制系統(tǒng)220，且液壓系統(tǒng)包括用于傳輸流體壓力的第二液壓管系統(tǒng)214。第二液壓管系統(tǒng)214可適于連接到至少一個液壓偏航馬達。根據(jù)另外的實施例提供了一種非電氣控制系統(tǒng)。該非電氣控制系統(tǒng)可適于控制風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個液壓偏航馬達的操作，以獨立于電力來調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙。特別地，非電氣控制系統(tǒng)可控制液壓流體的通量和/或通量方向，以控制風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個液壓偏航馬達的操作和/或操作方向。在某些實施例中，非電氣控制系統(tǒng)220包括閥，其用于控制液壓流體的通量，如圖 4所示。閥典型地為三位閥324，也被稱作三通閥，且包括第一位置1、第二位置2和停止位置3。第一位置1允許通量的正通量方向。在圖4中，具有正通量方向的通量向下流動通過第一管212f和第二液壓管系統(tǒng)214的正管214p，且向上通過負管214η和第二管212s。第二位置2允許通量的負通量方向。在圖4中，具有負通量方向的通量向下流動通過第一管 212f和第二液壓管系統(tǒng)214的負管214η，且向上通過正管214ρ和第二管212s。停止位置 3停止通量。第二液壓管系統(tǒng)214的正管214p和負管214η可適于將風(fēng)能系統(tǒng)的至少一個液壓偏航馬達特別地連接到至少一個液壓偏航馬達的相應(yīng)端子。根據(jù)某些實施例，非電氣控制系統(tǒng)220可包括促動器，例如，風(fēng)向標322。促動器可包括板或翼板或其它器件，以將風(fēng)力轉(zhuǎn)換成機械力，諸如旋轉(zhuǎn)力。在下文中，只是作為實例，促動器被稱作風(fēng)向標。風(fēng)向標322可適于促動三位閥324。特別地，風(fēng)向標可適于獨立于電力促動三位閥。風(fēng)向標可適于借助于作用于風(fēng)向標上的風(fēng)力而從第一位置、第二位置和停止位置中選擇一個位置。作用于風(fēng)向標上的風(fēng)力取決于風(fēng)速和風(fēng)向與風(fēng)向標指向的方向之間的角度。角度關(guān)系為正弦關(guān)系。如果風(fēng)向和風(fēng)向標基本上對準，則風(fēng)向標上的力較小或甚至為零。三位閥324可包括阻力部分，其用于提供抵抗打開閥的阻力，例如機械阻力。由于閥控制液壓流體到至少一個液壓偏航馬達的通量，如果風(fēng)向標上的力變得太小，該通量將被停止。阻力部分可適于防止機艙過度偏航。以此方式，阻力部分可幫助改進偏航控制。另一方面，風(fēng)向標的尺寸設(shè)置成以便提供足夠大的力來克服摩擦力和/或抵抗部分的抵抗力。根據(jù)本文所述的實施例的非電氣控制系統(tǒng)可為非電氣緊急控制系統(tǒng)。特別地，非電氣控制系統(tǒng)可能能夠在無電力的情況下操作。另外，如果非電氣控制系統(tǒng)包括風(fēng)向標來促動液壓閥，那么風(fēng)力越強，非電氣控制系統(tǒng)就變得越精確。由于風(fēng)越強在轉(zhuǎn)子葉片上的剪切力和疲勞負荷變得越大，但偏航調(diào)節(jié)得越精確(剪切力和疲勞負荷)就越小，本文所述的非電氣控制系統(tǒng)可滿足風(fēng)能系統(tǒng)操作的安全性要求。非電氣控制系統(tǒng)可(例如)允許偏航角的調(diào)節(jié)在所需角度的20°內(nèi)或甚至10°內(nèi)或甚至5°內(nèi)。根據(jù)另外的實施例提供了一種用于獨立于電力來調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航的液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)可為液壓緊急偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)。液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括用于調(diào)節(jié)機艙的偏航的至少一個液壓偏航馬達。在某些實施例中，如圖5所示，液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括液壓偏航馬達444。該液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)可包括偏航軸承140。偏航軸承 140可包括齒輪且由圖5中的齒輪象征性地示出。液壓偏航馬達444可包括以下中的至少一個用于接合偏航軸承的齒輪的馬達齒輪，以及用于減緩液壓偏航馬達的液壓偏航馬達制動器。液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)可包括如本文所述的液壓系統(tǒng)，例如關(guān)于圖2和圖3所述的液壓系統(tǒng)。圖5示出液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其包括連接部210、液壓管系統(tǒng)212、非電氣控制系統(tǒng) 220和第二液壓管系統(tǒng)214。液壓管系統(tǒng)212、214和非電氣控制系統(tǒng)可與關(guān)于圖4所示的實施例相同或相似。在此情況下，液壓偏航馬達444可包括用于正管214p和/或負管214η 的端子。如果液壓流體通量在正方向上通過正管214ρ流動且通過負管214η流回，液壓偏航馬達444將以正旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動。如果液壓流體通量在負方向上通過負管214η流動且通過正管214ρ流回，液壓偏航馬達444將以負旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動。偏航軸承可相應(yīng)地由液壓偏航馬達444 的正旋轉(zhuǎn)或負旋轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)動且調(diào)節(jié)機艙的偏航。液壓系統(tǒng)可提供流體壓力來釋放或接合液壓偏航馬達制動器。舉例而言，可存在與(所存在的)液壓偏航馬達一樣多的液壓偏航馬達制動器，例如，一個、兩個、三個、四個、六個、八個或更多的液壓偏航馬達制動器。該液壓系統(tǒng)大體可連接到所述風(fēng)能系統(tǒng)的主傳動系。液壓系統(tǒng)適于由主傳動系的動能驅(qū)動。在某些實施例中，液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括偏航制動系統(tǒng)。偏航制動系統(tǒng)可包括用于使得偏航軸承減速和/或緊固的至少一個液壓偏航制動器，例如一個、兩個、三個、四個、 六個、八個或更多的液壓偏航制動器。液壓系統(tǒng)可提供流體壓力來釋放或接合該至少一個液壓偏航制動器。液壓系統(tǒng)可例如包括至少一個分支壓力閥來將流體壓力提供給至少一個液壓偏航制動器和/或至少一個液壓偏航馬達制動器。如果流體壓力升高以促動至少一個偏航馬達(例如在第二管系統(tǒng)214中)，則至少一個壓力閥可在壓力閾值以上打開。流體壓力然后可促動至少一個偏航馬達且釋放至少一個液壓偏航制動器和/或至少一個液壓偏航馬達制動器。流體壓力可由連接到至少一個分支壓力閥的又一液壓管系統(tǒng)提供給相對應(yīng)的制動器。如果流體壓力落到閾值以下，例如，由于非電氣控制系統(tǒng)切換到停止位置，則至少一個分支壓力閥可關(guān)閉。由此，至少一個液壓偏航制動器和/或至少一個液壓偏航馬達制動器可返回接合偏航軸承和/或至少一個液壓偏航馬達，且使偏航軸承和/或至少一個液壓偏航馬達減速。在另外的實施例中提供了風(fēng)能系統(tǒng)。該能量系統(tǒng)包括主傳動系，其用于以動能的形式傳輸風(fēng)動力。如圖5所示，根據(jù)某些實施例，主傳動系包括主軸114、齒輪箱116和發(fā)電機軸118。主傳動系可包括發(fā)電機和/或轂。一般而言，風(fēng)能系統(tǒng)可包括不同的主傳動系，例如，直接驅(qū)動主傳動系或混合主傳動系。風(fēng)能系統(tǒng)還包括液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其用于獨立于電力來調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航。液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)可為根據(jù)本文所述的實施例(例如，如關(guān)于圖5所述)的液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)。特別地，液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)可包括根據(jù)本文所述的實施例(例如，如關(guān)于圖2 和圖3所述)的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)可更特別地包括根據(jù)本文所述的實施例(例如，如關(guān)于圖4所述)的非電氣控制系統(tǒng)。根據(jù)典型實施例，液壓系統(tǒng)連接到主傳動系，例如，連接到齒輪箱。在圖5中示出一實施例，其中液壓系統(tǒng)200的連接部210連接到齒輪箱116。如果齒輪箱包括液壓變速器，則液壓系統(tǒng)典型地包括分接連接器，該分接連接器分接來自液壓變速器的流體壓力。如果齒輪箱并不包含液壓系統(tǒng)，則液壓系統(tǒng)典型地包括用于提供流體壓力的液壓泵。在這樣的實施例中，液壓泵由主傳動系的動能驅(qū)動，且液壓系統(tǒng)經(jīng)由液壓泵連接到主傳動系。根據(jù)某些實施例，風(fēng)能系統(tǒng)可包括液壓葉片槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其用于獨立于電力來控制主傳動系的動能。圖6示出風(fēng)能系統(tǒng)的轂150和轉(zhuǎn)子葉片IM和156。根據(jù)某些實施例，如圖6所示，液壓葉片槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括至少一個液壓變槳馬達M4，其用于調(diào)節(jié)葉片的槳距角，在圖6中針對轉(zhuǎn)子葉片154示范性地示出。槳距角可例如改變到空轉(zhuǎn)角(angle of idling)的25°內(nèi)，空轉(zhuǎn)角由葉片位置限定，提供最小的迎風(fēng)面積。該至少一個液壓變槳馬達544可經(jīng)由第三液壓管系統(tǒng)512連接到液壓系統(tǒng)，例如，根據(jù)本文所述的實施例的液壓系統(tǒng)。該至少一個變槳馬達544可驅(qū)動至少一個變槳軸承M0，其在圖6中象征性地示出為齒輪。液壓葉片槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)可在無電力的情況下操作和/或控制。由主傳動系驅(qū)動的液壓系統(tǒng)中的流體壓力為液壓系統(tǒng)所聯(lián)接的軸的旋轉(zhuǎn)速度的量度。因此，流體壓力可用作通過相應(yīng)地調(diào)節(jié)葉片的槳距來控制旋轉(zhuǎn)速度的量。舉例而言，高壓可被認為是旋轉(zhuǎn)葉片遠離風(fēng)向(或在失速位置的方向上)的信號，而小壓力可被認為是移動葉片以與風(fēng)向?qū)实男盘?。根?jù)本文所述的實施例的風(fēng)能系統(tǒng)可為帶有液壓緊急偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)和/或緊急液壓葉片槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)的風(fēng)能系統(tǒng)。由于緊急系統(tǒng)可為甚至在無電力的情況下能夠操作的，風(fēng)能系統(tǒng)甚至是在電力故障的情況下都可避免葉片上的風(fēng)剪切力所致的疲勞負荷。根據(jù)本文所述的實施例的液壓系統(tǒng)和/或非電氣控制系統(tǒng)和/或液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)和/或液壓葉片槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)是可獨立于風(fēng)能之外的外部能量供應(yīng)來操作的系統(tǒng)。機艙的偏航和/ 或轉(zhuǎn)子葉片的槳距可相應(yīng)地受到控制，甚至是在除了風(fēng)能之外無能源存在的緊急情形下。通過避免轉(zhuǎn)子葉片上的疲勞負荷，可延長葉片的壽命，對于風(fēng)能系統(tǒng)的維護和停機時間的需要可更不頻繁，且降低操作成本，而同時風(fēng)能系統(tǒng)的安全性可得到提高。風(fēng)能系統(tǒng)可更易于順應(yīng)負荷情況，例如“70°風(fēng)剪切和50m/s陣風(fēng)”。緊急系統(tǒng)可按照以下方式被啟動以故障安全方式來構(gòu)建控制渦輪在正常模式中的操作的電氣或電子構(gòu)件，例如，電子控制器。即，在不存在電壓時它們可采取的操作狀態(tài)中，液壓緊急系統(tǒng)默認為起作用的。當電力和電壓可用時，電氣或電子構(gòu)件可在正常模式中停用液壓緊急系統(tǒng)。在另外的實施例中，液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)和/或液壓葉片槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)可為補充系統(tǒng)，其作為諸如關(guān)于圖1所描述的電子偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)這樣的常規(guī)系統(tǒng)的補充來操作，以及可選地與之同時操作。液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)可粗調(diào)機艙的偏航，而電子偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)可精調(diào)機艙的偏航。在其它實施例中，液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)可將諸如電子偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)的常規(guī)系統(tǒng)一起替換掉。在這樣的實施例中風(fēng)能系統(tǒng)的產(chǎn)能可通過液壓偏航調(diào)節(jié)而增強，其可恒定地調(diào)諧機艙的偏航。根據(jù)另外的更多實施例提供了一種獨立于電力來調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航的方法。該方法包括從風(fēng)能生成主傳動系的動能。該方法還包括從主傳動系的動能生成流體壓力以便促動至少一個液壓偏航馬達來調(diào)節(jié)該機艙的偏航。流體壓力可直接從主傳動系的動能生成。該動能然后并不首先轉(zhuǎn)換成其它形式的能，諸如電能。該流體壓力可由液壓系統(tǒng)生成。其中，液壓系統(tǒng)大體連接到風(fēng)能系統(tǒng)的主傳動系且由主傳動系的動能驅(qū)動。根據(jù)某些實施例，該方法包括由液壓系統(tǒng)生成流體壓力，液壓系統(tǒng)可獨立于除了風(fēng)能之外的外部能量供應(yīng)來操作。該方法還可包括確定電力的可用性，且如果確定了電力不可用，則啟動該液壓系統(tǒng)。電力的可用性的可選確定和液壓系統(tǒng)的啟動典型地在提供流體壓力之前發(fā)生，并且如果流體壓力系統(tǒng)用作緊急系統(tǒng)的一部分而不是補充或獨立系統(tǒng)的一部分，其更加普遍。該方法還可包括下列中的至少一個通過流體壓力來釋放或接合下列中的至少一個液壓偏航制動器和至少一個液壓偏航馬達的至少一個液壓偏航馬達制動器；液壓地調(diào)節(jié)該風(fēng)能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子葉片的槳距角，典型地用來控制該主傳動系的動能；典型地通過控制流體壓力對該至少一個液壓馬達的可用性來控制該至少一個液壓偏航馬達的操作；由流體壓力來促動該至少一個液壓馬達；調(diào)節(jié)機艙的偏航。促動至少一個液壓馬達和調(diào)節(jié)偏航可取決于流體壓力對該至少一個液壓馬達的可用性。另外，控制至少一個液壓偏航馬達的操作還可包括利用閥，典型地為液壓閥，更典型地為三位閥，來控制液壓流體的通量。三位閥可包括第一位置、第二位置和停止位置， 第一位置允許通量的正通量方向，第二位置允許通量的負通量方向，而停止位置允許停止通量。該方法還可包括借助于作用在諸如風(fēng)向標的促動器上的風(fēng)力來選擇第一位置、第二位置和停止位置中的一個位置。根據(jù)另外的實施例，提供對根據(jù)本文所述的實施例的液壓系統(tǒng)、非電氣控制系統(tǒng)和液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的至少一個的使用，以用于調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航。根據(jù)另外的實施例，提供根據(jù)本文所述實施例的液壓葉片槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于控制主傳動系的動能的用途。在上文中詳細地描述了用于獨立于電力來調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航的系統(tǒng)和方法的示范性實施例。該系統(tǒng)和方法并不限于本文所述的具體實施例，而是系統(tǒng)的構(gòu)件和/ 或方法的步驟可獨立于本文所述的其它構(gòu)件和/或步驟使用，以及與它們分開來使用。舉例而言，液壓系統(tǒng)和液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)并不限于僅用本文所述的風(fēng)力渦輪系統(tǒng)來實踐。而是，示范性實施例可結(jié)合許多其它轉(zhuǎn)子葉片應(yīng)用來實施和利用。雖然本發(fā)明的多種實施例的具體特征可能在某些附圖中示出而未在其它附圖中示出，但這只是出于方便目的。根據(jù)本發(fā)明的原理，附圖的任何特征可結(jié)合任何其它附圖的任何特征來參考和/或聲明保護。本書面描述使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。雖然在前文中公開了各種具體實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，權(quán)利要求的精神和范圍允許同樣
10有效的修改。特別地，上文所述實施例的相互非排它性的特征可彼此組合。本發(fā)明的專利保護范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果這樣的其它實例具有與權(quán)利要求的字面語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言并無實質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)元件，則這樣的其它實例預(yù)期在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種液壓系統(tǒng)(200)，用于提供流體壓力來促動至少一個液壓偏航馬達(444)，以獨立于電力來調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)(100)的機艙(110)的偏航，所述液壓系統(tǒng)包括能夠連接到所述風(fēng)能系統(tǒng)的主傳動系的連接部(210)，所述主傳動系傳輸由風(fēng)能生成的動能，且其中，所述液壓系統(tǒng)適于經(jīng)由所述連接部由所述主傳動系的動能驅(qū)動，以提供所述流體壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述連接部(210)包括用于提供流體壓力的液壓泵，其中，所述液壓系統(tǒng)可經(jīng)由所述液壓泵而連接到所述主傳動系，所述液壓泵適于由所述主傳動系的動能驅(qū)動。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，包括非電氣控制系統(tǒng)(220 )，其用于獨立于電力來控制所述至少一個液壓偏航馬達的操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述非電氣控制系統(tǒng)包括液壓閥，其用于控制液壓流體的通量，所述液壓閥連接到促動器(322)，以便由作用于所述促動器上的風(fēng)力來促動所述閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓閥包括三位閥(3M)，其用于控制所述液壓流體的通量，所述三位閥包括第一位置(1 )，其允許所述通量的正通量方向，第二位置(2)，其允許所述通量的負通量方向，以及停止位置(3)，其用于停止所述通量，以及其中，所述促動器適于借助于作用于所述促動器上的風(fēng)力來促動所述三位閥，以及選擇所述第一位置、第二位置和第三位置中的一個。
6.一種風(fēng)能系統(tǒng)，包括主傳動系，其用于以動能的形式傳輸風(fēng)動力，以及液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其用于獨立于電力來調(diào)節(jié)所述風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航，所述液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括至少一個液壓偏航馬達，其用于調(diào)節(jié)所述機艙的偏航，以及，根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的液壓系統(tǒng)，其中，所述液壓系統(tǒng)連接到所述風(fēng)能系統(tǒng)的所述主傳動系。
7.—種獨立于電力來調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航的方法，所述方法包括從風(fēng)能生成主傳動系的動能，從所述主傳動系的動能生成流體壓力，以便促動至少一個液壓偏航馬達來調(diào)節(jié)所述機艙的偏航。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括通過控制所述流體壓力對所述至少一個液壓偏航馬達的可用性來控制所述至少一個液壓偏航馬達的操作；以及如果所述流體壓力可用于所述至少一個液壓馬達，由所述流體壓力來促動所述至少一個液壓馬達且由所述至少一個液壓偏航馬達來調(diào)節(jié)所述機艙的偏航。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，通過控制所述流體壓力對所述至少一個液壓偏航馬達的可用性來控制所述至少一個液壓偏航馬達的操作包括借助于三位閥來控制液壓流體的通量，所述三位閥包括 第一位置，其允許所述通量的正通量方向， 第二位置，其允許所述通量的負通量方向，以及停止位置，其用于停止所述通量，借助于作用于促動器上的風(fēng)力來選擇所述第一位置、第二位置和停止位置中的一個。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項所述的方法，其特征在于，還包括 液壓地調(diào)節(jié)所述風(fēng)能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子葉片的槳距角，以控制所述主傳動系的動能。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航的設(shè)備和方法。本公開涉及一種液壓系統(tǒng)(200)，其用于提供流體壓力來促動至少一個液壓偏航馬達(444)，以便獨立于電力調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)(100)的機艙(110)的偏航。該液壓系統(tǒng)包括連接部(210)，其可連接到風(fēng)能系統(tǒng)的主傳動系，主傳動系傳輸由風(fēng)能生成的動能。液壓系統(tǒng)適于由主傳動系的動能經(jīng)由連接部驅(qū)動以提供流體壓力。本公開還涉及液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其用于獨立于電力來調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航，該液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括液壓系統(tǒng)。本公開還涉及一種包括液壓偏航調(diào)節(jié)系統(tǒng)的風(fēng)能系統(tǒng)，涉及一種非電氣控制系統(tǒng)(220)且涉及一種獨立于電力來調(diào)節(jié)風(fēng)能系統(tǒng)的機艙的偏航的方法。
文檔編號F15B15/18GK102312775SQ20111017786
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者肖爾特-瓦辛克 H. 申請人:通用電氣公司