[发明专利]包括预加载机构的偏航系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机的偏航系统(yawing system)。本发明的偏航系统包括预加载机构，该预加载机构被设置为向该偏航系统的偏航轴承提供一个可调节的预加载力。本发明还涉及一种操作这种偏航系统的方法。

背景技术

现代的水平轴风力涡轮机包括安装在地面上的底座上或近海的底座结构上的塔架构造。塔架构造带有机舱(nacelle)，机舱装有带许多风力涡轮机叶片(通常是三个风力涡轮机叶片)的毂。毂围绕大致水平轴可旋转地安装在机舱上，使得该毂由于风力涡轮机叶片遇到风而旋转。机舱容纳了用于将这个旋转运动转换成电能的各种部件，例如发电机和可能的齿轮结构。

机舱经由偏航系统以可旋转的方式安装在塔架构造上，以便允许根据风向来定向风力涡轮机叶片。偏航系统通常包括大齿环和一个或更多个偏航驱动器，每个偏航驱动器都包括与大齿环啮合地布置的输出齿轮。大齿环可被布置在塔架构造上，而偏航驱动器安装在机舱上。另选的是，大齿环可布置在机舱上，而偏航驱动器安装在塔架构造上。在任何情况下，当偏航驱动器的输出齿轮旋转时，机舱由于大齿环和偏航驱动器的输出齿轮之间的啮合而旋转，即执行偏航运动。

当偏航运动不是由偏航系统来执行时，理想的是保持偏航系统在选定位置上。这例如可以通过向偏航系统施加预加载来获得，其中为了相对于塔架构造来移动机舱必须克服预加载力。另选的是，这也可以例如借助于单独的偏航制动系统来获得。在施加了预加载的情况下，必须选择并平衡预加载力的大小，使得一方面，该预加载力足够高，以在不希望执行偏航运动时将机舱保持在适当位置，另一方面，预加载力足够低以允许偏航运动，而无需在偏航驱动器的输出齿轮与大齿环之间传输过大的扭矩。

EP1 571 334A1公开了一种风力涡轮机偏航系统和偏航处理。该偏航系统包括固定到塔架上的齿圈、通过齿轮与该齿圈啮合的至少一个齿轮电机、至少一个主动制动模块和至少一个被动制动模块。每个主动制动模块都包括至少一个制动元件，该至少一个制动元件可根据制动指令在第一位置和第二位置之间移动，使得当制动元件处于第一位置时主动制动模块施加第一制动力，而当制动元件处于第二位置时施加第二制动力，第二制动力大于第一制动力。每个被动制动模块都施加恒定的制动力。因此，主动制动模块使总制动力能够进行调节。然而，在期望进行偏航运动的情况下，仍然必须克服由被动制动模块提供的制动力。

EP1 662 138A1公开了一种在风力发电设备的偏航驱动装置中使用的减速器。根据一个实施方式，减速器包括多个附接到机舱壳体的制动机构。每个制动机构由通过供给/排出通道连接到开关阀的液压缸构成。

发明内容

本发明的实施方式的一个目的是提供一种用于风力涡轮机的偏航系统，该偏航系统能够将偏航系统保持在选定的偏航位置，同时最小化要执行偏航运动时所需要的力。

本发明的实施方式的另一个目的是提供一种用于风力涡轮机的偏航系统，该偏航系统确保所需要的夹持力是能够自动获得的。

本发明的实施方式的再一个目的是提供一种对用于风力涡轮机的偏航系统进行操作的方法，该方法确保该偏航系统保持在选定的偏航位置，同时最小化要执行偏航运动时所需要的力。

本发明的实施方式的再一个目的是提供一种对用于风力涡轮机的偏航系统进行操作的方法，该方法确保所需要的夹持力是能够自动获得的。

本发明的第一方面提供了一种对用于风力涡轮机的偏航系统进行操作的方法，该偏航系统包括液压驱动的预加载机构，该机构具有液压操作的活塞、蓄能器以及可在第一位置与第二位置之间切换的阀，其中第一位置在液压操作的活塞与蓄能器之间建立了流体连接，第二位置在液压操作的活塞与储液箱(tank)之间建立了流体连接，该方法包括以下步骤：

-在偏航系统不执行偏航运动时向偏航系统的偏航轴承施加预加载力，其中，阀处于第一位置，以便蓄能器中的压力使液压操作的活塞施加所述预加载力，

-将阀移动到第二位置，由此允许流体经由所建立的流体连接从液压操作的活塞流至储液箱，以释放由液压操作的活塞提供的预加载力，并且

-对所述偏航系统进行操作以执行偏航运动，其中，对偏航系统的所述操作自动地使泵进行操作，以向蓄能器提供流体。

根据本发明第一方面的方法，当偏航系统不执行偏航运动时，向所述偏航系统的偏航轴承施加预加载力。这通过将阀设置在第一位置，从而蓄能器中的压力使液压操作的活塞施加所述预加载力来获得。因此，当将阀移动至第一位置时，所述预加载力将被自动施加。