涉及用于风力涡轮机的偏航传感器的改进制造技术

描述了一种用于风力涡轮机的偏航传感器。偏航传感器包括多个旋转开关，每个旋转开关构造成耦连到风力涡轮机机舱的偏航驱动器变速箱，旋转开关各自是可操作的以根据偏航旋转量来启动和停用相应的相关电触头。每个电触头在相对于开始位置的多个第一偏航旋转范围处是起作用的，并且在相对于开始位置的多个第二偏航旋转范围处是不起作用的，第一和第二偏航旋转范围是交错的。电触头的第一偏航旋转范围在开始位置与从开始位置在第一旋转方向上的第一旋转位置之间不彼此重叠，并且在开始位置与从开始位置在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上的第二旋转位置之间不彼此重叠。在第一旋转位置和第二旋转位置启动所有电触头。电触头在起作用时各自产生相应的电信号。一个或多个电触头在第一与第二旋转位置之间的启动确认旋转开关正确地操作，减少对常规安全检查的要求，并且允许通过将由电触头产生的脉冲与角度编码器的输出进行比较来执行偏航传感器监控。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涉及用于风力涡轮机的偏航传感器的改进
本专利技术涉及一种用于风力涡轮机的偏航传感器。
技术介绍
风力涡轮机包括站立在地面或海床上的固定塔架，以及搁置在塔架顶部并且承载涡轮机轴、变速箱、制动器、发电机、控制涡轮机叶片的角度的叶片桨距控制器、和控制风力涡轮机相对于风的位置的偏航驱动器的机舱。涡轮机叶片安装到机舱外部的涡轮轴。涡轮机叶片使得轴在风的影响下旋转，这继而驱动发电机产生电力。叶片的桨距由叶片桨距控制器控制，以根据风速影响驱动轴的旋转速度。偏航驱动器使机舱在塔架的顶部缓慢旋转，使得涡轮机叶片面向盛行风的方向，以维持最佳的功率输出。偏航驱动器利用风向传感器来确定当前风向，并且偏航传感器包括角度编码器，所述角度编码器确定机舱的当前偏航位置。偏航驱动器包括控制器，所述控制器根据从这些传感器收集的信息确定偏航调节以使机舱对准风向。可以理解的是，从机舱中的发电机产生的电力沿塔架向下传送并经由电缆传送到配电系统。还可以理解的是，如果机舱继续在相同方向上连续旋转，最终电缆中的任何松弛都将耗尽，并且如果机舱进一步旋转，则电缆将会咬合。偏航传感器由通常来自编码器的信号组成，所述信号向控制系统提供机舱方位的信息。为了防止线缆过度扭曲，控制系统在给定的有限数量的机舱转数下停止涡轮机的偏航。如果控制系统发生故障，则使用安全触头防止线缆过度扭曲，以避免损坏涡轮机(高压线缆断裂)。触头向偏航电机发出信号以停止。为了实现这一点，偏航传感器包括旋转凸轮开关，所述旋转凸轮开关通过小齿轮耦连到偏航驱动器的变速箱，并且当凸轮开关的驱动器已从中心位置在任一方向上旋转到预定(安全终止)位置时启动(或停用)电触头。可以理解的是，凸轮开关的预定位置将会对应于预定偏航位置(所述预定偏航位置通常可以预期为大于360°的值——即，机舱的多圈旋转)。例如，机舱可能能够在不损坏线缆的情况下在任一方向上围绕其塔架的轴线安全地旋转10圈，在这种情况下，凸轮开关将会在一凸轮位置处启动(或停用)电触头，所述凸轮位置对应于机舱在任一方向上的3600°的偏航旋转。在该实施例中，对于机舱旋转20圈，凸轮开关可以旋转一圈，即，凸轮开关从开始位置在每个方向上的半圈将启动(或停用)电触头。当启动(或停用)电触头时，这触发偏航驱动器将机舱在相反方向上向后旋转(在该实施例中为10圈)至其中心静止位置或者使涡轮机紧急停止等待维护以纠正问题。偏航传感器可以通过小齿轮从偏航驱动器连接到偏航轴承，并且角度编码器可以直接或经由齿轮连接到偏航传感器中的轴。在角度编码器之后，可以在凸轮开关之前设置齿轮。因此，存在可能部分或完全失效的若干变速器，所述若干变速器可能停止或至少阻止凸轮开关和/或角度编码器工作。安全法规规定，必须每年启动一次所有安全传感器和触头。但是，由于触头在正常操作下未启动，但仅在控制系统出现故障时使用，因此它们通常从来不会被启动。因此，触头功能则必须通过技术人员检查，但这需要手动拆卸传感器，这会带来错误装配的潜在风险。此外，该过程可能是耗时且昂贵的。正是在这种背景下设计了本专利技术。
技术实现思路
在第一方面中，本专利技术提供一种用于风力涡轮机的偏航传感器，偏航传感器包括：多个旋转开关，每个配置成耦连到风力涡轮机机舱的偏航驱动器变速箱，旋转开关各自是可操作的以根据机舱相对于开始位置的偏航旋转量来启动和停用相应的相关电触头；其中每个电触头在相对于开始位置的多个第一偏航旋转范围内是起作用的，并且在相对于开始位置的多个第二偏航旋转范围内是不起作用的，第一和第二偏航旋转范围是交错的，其中电触头的第一偏航旋转范围在开始位置与从开始位置在第一旋转方向上的第一旋转位置之间不彼此重叠，并且在开始位置与从开始位置在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上的第二旋转位置之间不彼此重叠，并且其中在第一旋转位置和第二旋转位置处启动所有电触头；以及其中电触头在起作用时各自产生相应的电信号。偏航传感器可以包括控制器，所述控制器可操作以接收来自电触头的电信号并且当从两个或更多个电触头同时接收电脉冲时使偏航驱动器停止旋转。虽然可以使用两个旋转开关，但是优选使用三个旋转开关，使得如果开关中的一个失效，则旋转开关中的两个仍然可以启动它们各自的触头以使偏航驱动器停止旋转。每个电触头可以具有相同数量的第一偏航旋转范围，或者可选地，电触头中的两个或更多个可以具有不同数量的第一偏航旋转范围。控制器可以是可操作的以接收来自电触头的电信号并且基于所接收的电信号的脉冲序列或所接收的电信号的脉冲之间的间隙来估算机舱相对于开始位置的当前偏航旋转。控制器可以是可操作的以根据从不同的电触头接收的脉冲的顺序来估算当前偏航旋转。控制器是可操作的以根据机舱的当前旋转方向来估算当前偏航旋转。偏航传感器可以包括耦连到偏航驱动器变速箱的绝对编码器，绝对编码器是可操作的以确定机舱的当前偏航位置。控制器可以是可操作的以将通过绝对编码器确定的当前偏航位置与所估算的当前偏航位置进行比较。控制器可以是可操作的以根据通过绝对编码器确定的当前偏航位置是否基本上匹配基于旋转开关估算的当前偏航位置来产生验证信号。对于旋转开关中的至少一个，在相对于开始位置的第一旋转方向上的第一和第二偏航旋转范围的分布可以与在相对于第一位置的第二相反旋转方向上的第一和第二偏航旋转范围的分布不同。在这种情况下，控制器可以是可操作的以基于来自一个或多个电触头的两个或更多个所接收的电信号脉冲的出现顺序来确定机舱正在旋转的方向。第一旋转位置可以是机舱在相对于开始位置的第一旋转方向上的多个旋转，并且第二旋转位置可以是机舱在相对于开始位置的第二旋转方向上的多个旋转。第一和第二旋转位置可以接近机舱的安全终止位置。在第二方面中，本专利技术提供了一种用于风力涡轮机的偏航驱动器，所述偏航驱动器包括如上所述的偏航传感器。在第三方面中，本专利技术提供了一种风力涡轮机，所述风力涡轮机包括如上所述的偏航传感器。附图说明图1是风力涡轮机系统的示意图；图2是偏航驱动器和传感器的示意功能图；图3是现有技术凸轮开关的示意图；图4是改良的凸轮开关的示意图；图5是一组改良的凸轮开关的示意图；图6是另一组改良的凸轮开关的示意图；以及图7是另一组改良的凸轮开关的示意图。具体实施方式图1示出了风力涡轮机10，所述风力涡轮机包括支撑机舱14的塔架12，转子16安装到所述机舱。转子16包括从中心轮毂20径向延伸的多个风力涡轮机叶片18。在该实施例中，转子16包括三个叶片18。如上所述，风力涡轮机叶片18的桨距可以通过叶片桨距控制器(未示出)调节，而机舱14的偏航可以通过偏航驱动器(未示出)调节，以大致面向风。图2示出了偏航驱动器100的功能部件和相互关系。偏航驱动器100包括偏航驱动器变速箱110，所述偏航驱动器变速箱一方面连接到其上设置有机舱14的旋转底座(未示出)，并且另一方面连接到电机112，所述电机使一轴旋转，用于经由变速箱110驱动旋转底座的旋转。设置偏航传感器120，所述偏航传感器通过小齿轮114的方式耦连到偏航驱动器变速箱110(例如偏航轴承)。偏航传感器包括角度(绝对)编码器124和机械凸轮开关128。在机舱14通过电机112和变速箱110的作用而旋转时，小齿轮114也旋转，并且小齿轮114的旋转继而使偏转传感器120的传感器轴1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于风力涡轮机的偏航传感器，偏航传感器包括：多个旋转开关，每个配置成耦连到风力涡轮机机舱的偏航驱动器变速箱，旋转开关各自是可操作的以根据机舱相对于开始位置的偏航旋转量来启动和停用相应的相关电触头；其中每个电触头在相对于开始位置的多个第一偏航旋转范围处是起作用的，并且在相对于开始位置的多个第二偏航旋转范围处是不起作用的，第一和第二偏航旋转范围是交错的，其中电触头的第一偏航旋转范围在开始位置与从开始位置在第一旋转方向上的第一旋转位置之间不彼此重叠，并且在开始位置与从开始位置在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上的第二旋转位置之间不彼此重叠，并且其中在第一旋转位置和第二旋转位置启动所有电触头；以及其中电触头在起作用时各自产生相应的电信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.12 DK PA2016700771.一种用于风力涡轮机的偏航传感器，偏航传感器包括：多个旋转开关，每个配置成耦连到风力涡轮机机舱的偏航驱动器变速箱，旋转开关各自是可操作的以根据机舱相对于开始位置的偏航旋转量来启动和停用相应的相关电触头；其中每个电触头在相对于开始位置的多个第一偏航旋转范围处是起作用的，并且在相对于开始位置的多个第二偏航旋转范围处是不起作用的，第一和第二偏航旋转范围是交错的，其中电触头的第一偏航旋转范围在开始位置与从开始位置在第一旋转方向上的第一旋转位置之间不彼此重叠，并且在开始位置与从开始位置在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上的第二旋转位置之间不彼此重叠，并且其中在第一旋转位置和第二旋转位置启动所有电触头；以及其中电触头在起作用时各自产生相应的电信号。2.根据权利要求1所述的偏航传感器，包括控制器，所述控制器能够操作以接收来自电触头的电信号并且当从两个或更多个电触头同时接收电脉冲时使偏航驱动器停止旋转。3.根据权利要求1或2所述的偏航传感器，其中所述多个旋转开关由三个开关组成。4.根据前述权利要求中任一项所述的偏航传感器，其中每个电触头具有相同数量的第一偏航旋转范围。5.根据权利要求1至3中任一项所述的偏航传感器，其中电触头中的两个或更多个具有不同数量的第一偏航旋转范围。6.根据前述权利要求中任一项所述的偏航传感器，包括控制器，所述控制器能够操作以接收来自电触头的电信号并且基于所接收的电信号的脉冲序列或所接收的电信号的脉冲之间的间隙来估算机舱相对于开始位置的当前偏航旋转。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·格拉韦德，I·S·奥勒森，M·特格森，K·基布，J·尼尔森，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK