[发明专利]风轮机及驱动一个或更多个液压变桨致动器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括用于为电网产生电力的装置的风轮机。风轮机还包括具有一个或更多个叶片的转子，其中该转子还包括用于主动地控制一个或更多个叶片的变桨角度的一个或更多个液压变桨致动器。

本发明还涉及一种驱动一个或更多个液压变桨致动器以主动地控制风轮机的一个或更多个叶片的变桨角度的方法。

背景技术

本领域已知的风轮机包括锥形的风轮机塔架以及位于塔架顶部的风轮机机舱。具有多个风轮机叶片的风轮机转子经由从机舱前部伸出的低速轴连接到机舱，如图1所示。

现代风轮机通过使叶片变桨进出迎风来控制转子上的负载。叶片被变桨以优化功率输出或者保护风轮机免受过载损坏。

为了进行变桨，每个叶片配置有变桨装置，该变桨装置包括位于轮毂与叶片之间的变桨轴承以及某种变桨装置，所述变桨装置例如呈液压致动器的形式，以提供力来使叶片变桨以及保持叶片处于给定位置。

该液压致动器通常由液压泵来驱动，液压泵由电动马达驱动，该电动马达由电网驱动，风轮机为该电网产生电力。

然而，在电网失效的情况下，仍有必要使叶片变桨，例如以通过使叶片顺桨来关闭风轮机，从而在空转期间控制转子的缓慢旋转或者作为在一个或更多个叶片中弦向颤振时的应对措施。

因此，例如从US 4,348,155已知，提供一种具有压力蓄能器的液压系统，使得当电网故障或出现类似故障的情况下叶片能够顺桨，但是从蓄能器传送的功率是有限的并且十分短暂。

因此，从EP 1 788 237 A2已知，在正常操作期间通过电网来驱动液压泵，以及例如在电网失效期间经由电池来驱动液压泵，但是这种电池既沉重又昂贵。

因此，本发明的目的在于提供一种用于驱动风轮机的液压变桨致动器的有利技术。

发明内容

本发明提供一种包括用于为电网产生电力的装置的风轮机。所述风轮机还包括转子，所述转子包括一个或更多个叶片，其中，所述转子还包括用于主动地控制一个或更多个所述叶片的变桨角度的一个或更多个液压变桨致动器。该风轮机还包括一个或更多个致动器液压泵，所述一个或更多个致动器液压泵适于驱动所述液压变桨致动器，其中，所述一个或更多个致动器液压泵由正常操作能源驱动。所述风轮机还包括应急液压泵，所述应急液压泵也适于驱动所述液压致动器，所述应急液压泵由电能存储装置驱动。

在正常操作期间驱动变桨致动器的一个或更多个致动器液压泵必须具有相对大的排量，以例如响应于持续变化的风力状况来持续且快速地调节全部叶片的变桨角度，从而调节到给定的功率输出设置等。因此，在紧急情况下，例如当正常操作能源不再可用时，会需要大型能量存储装置来确保变桨操作，而这应当由正常操作致动器液压泵来进行。但是在电网故障或正常操作能源不可用的类似情况下，变桨系统仅需要相对缓慢且相对少有地调节叶片的变桨角度(即，当检测到叶片的弦向颤振时)或者确保转子的大致恒定的缓慢空转。因此，在正常操作能源不可用期间，泵的所需排量急剧降低，且因此有利的是向风轮机进一步提供专用应急液压泵，因为这种泵使得更简单地使排量适合于紧急情况且因此确保在正常操作能源不可用期间的较低能量消耗。由此，借助于相对小且便宜的电能存储装置来确保长时间段内(即，数周和数月)的变桨系统操作。此外，通过电能存储装置来驱动独立的专用应急液压泵是有利的，因为这确保即使电网不可用或传动系不旋转时也能够调节叶片的变桨角度。

同样地，通过使得应急液压泵独立于正常操作致动器液压泵，确保了冗余，因为如果致动器液压泵由于某些原因而发生故障或者停止运行，那么应急液压泵能够操作变桨系统并且使叶片变桨到安全位置。

应当强调的是，术语“正常操作能源”应当被理解为在风轮机的正常操作期间(即，当风轮机转子旋转以由此产生电力并且将该电力直接或间接馈送到电网时)能够驱动一个或更多个致动器液压泵的任何类型的能源。

在大多数情况下，正常操作能源是电网，但是该正常操作能源还可直接或间接联接到风轮机传动系，例如当风轮机发电机上的输出轴驱动泵时或当由专用发电机驱动的电动马达所包括的泵由风轮机传动系驱动或者电动马达可由一个或多个风轮机主发电机直接驱动时。

还应当强调的是，术语“电能存储装置”应当被理解为能够存储电能的任何类型的电池、电气蓄能器、浓缩物/电容器或类似装置。

在本发明的方面，所述应急液压泵是定排量液压泵。