调整和/或驱动单元、具有此类调整和/或驱动单元的风力涡轮机以及用于控制此类调整和/或驱动单元的方法技术

本发明专利技术涉及调整和/或驱动单元，所述调整和/或驱动单元可以用于风力涡轮机中以设定所述风力涡轮机的短舱的方位角或转子叶片的俯仰角度，其中此类调整和/或驱动单元具有用于旋转被安装成相对于彼此旋转的两个组合件的至少两个致动驱动器，并且具有用于控制所述致动驱动器的控制装置，所述控制装置通过一种方式控制所述致动驱动器，使得在所述两个组合件的所述旋转期间和/或在所述组合件静止时，所述致动驱动器彼此支撑。本发明专利技术进一步涉及具有此类调整和/或驱动单元的风力涡轮机，以及用于控制此类调整和/或驱动单元的方法。根据本发明专利技术，所述致动驱动器经过连接以便彼此通信，并且每个致动驱动器具有用于根据负载确定装置的负载信号来去中心化地调整所提供的扭矩的控制模块，所述负载确定装置确定每个致动驱动器的个别负载，其中，所述致动驱动器的所述控制模块被配置成在从另一致动驱动器接收到指示已经达到所述其它致动驱动器的过载的负载信号之后以辅助转矩量改变其自身的扭矩，从而缓解所述其它致动驱动器。

Adjusting and/or driving units, wind turbines with such adjustments and/or driving units, and methods for controlling such adjustments and/or driving units

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】调整和/或驱动单元、具有此类调整和/或驱动单元的风力涡轮机以及用于控制此类调整和/或驱动单元的方法
本专利技术涉及调整和/或驱动单元，所述调整和/或驱动单元可以用于风力涡轮机中以设定所述风力涡轮机的短舱的方位角或转子叶片的俯仰角度，或者用于例如起重机或挖掘机的回转机构等其它大回转机构中，其中此类调整和/或驱动单元具有用于旋转被安装成相对于彼此旋转的两个组合件的至少两个致动驱动器，并且具有用于控制所述致动驱动器的控制装置，所述控制装置通过一种方式控制所述致动驱动器，使得在所述两个组合件的所述旋转期间和/或在所述组合件静止时，所述致动驱动器彼此支撑。本专利技术进一步涉及具有此类调整和/或驱动单元的风力涡轮机，以及用于控制此类调整和/或驱动单元的方法。
技术介绍
在经受较大的外加负载的大型旋转驱动器中，例如在风力涡轮机的方位调整驱动器或吊臂起重机的回转机构的情况下，通常使用多个致动驱动器，所述多个致动驱动器一起调整将要旋转的两个组合件。所述致动驱动器在这里可以包括例如呈电动机的形式的电机，所述电机经由例如行星齿轮传动装置等传动装置来驱动例如小齿轮等驱动齿轮，所述小齿轮啮合到嵌齿轮中以使所述嵌齿轮旋转。将要调整的组合件可以是(例如)大滚动轴承和/或大滑动轴承的两个轴承座圈，通过所述两个轴承座圈将短舱或承载所述短舱的塔件围绕竖直轴线可旋转地安装在风力涡轮机的塔处，或者将吊臂起重机的回转平台安装在所述吊臂起重机的履带行走装置上。随后可以通过旋转所述两个轴承座圈来使所述短舱相对于所述塔旋转，或者可以使所述回转平台相对于底盘旋转。在这里由于齿轮齿中的游隙而产生传动系统中的移动，使得短舱或回转平台可以对在尽管使用了多个致动驱动器的情况下例如呈旋转振动的形式的不想要的动态作出反应。传动系统中的所述移动和弹性在这里可能具有多种原因，例如，除了小齿轮与嵌齿轮之间的齿啮合中的齿隙之外，还有所使用的传动装置中的柔性或通常紧固到仅具有有限刚度的对应的机器载架的致动驱动器的安装方面的柔性。为了不具有由于此类移动而在风力涡轮机的短舱调整方面太大的动态影响，以前常常使用(例如)液压行车制动器并且与特定制动力相抵地使组合件彼此调整，即，将行车制动器应用于调整并且提供由致动驱动器克服的特定制动力。因此，可以监测和抑制由于传动系统中的弹性而引起的不想要的动态波动。然而，在这里不利的是，在驱动器处可能会出现增加的磨损，致动驱动器自身的尺寸必须设计成过大，以便不仅能够自身施加调整力，而且能够克服制动力，并且此外，行车制动器自身必须经过相应配置，并且必须为其提供构造空间。同时，行车制动器经受高度磨损和大量维修工作。另一方面，还已经提出无需此类行车制动器或在不需要行车制动器的制动力的情况下执行调整移动，并且替代地使致动驱动器彼此支撑。例如，文献DE102008013864B4示出了对风力涡轮机的方位调整装置的致动驱动器的此类支撑。其中提出了在多个致动驱动器上划分主轴中的所需的总驱动转矩，其中致动驱动器中的至少一者以较小的反转矩作用于期望的旋转方向，以实施致动驱动器彼此的支撑。为此，向致动驱动器指定速度差在20转/分钟到100转/分钟的范围内的不同期望速度，从而产生将等于其它致动驱动器的驱动转矩的5％至10％的数量级的相反转矩。还通过EP2290230B1知晓用于风力涡轮机的短舱的方位调整系统，所述方位调整系统使用多个致动驱动器进行操作，所述多个致动驱动器与相应的单独的控制器相关联，并且所述控制器彼此通信并且与较高控制等级的控制器通信。在此方面，在第一操作模式下，所有致动驱动器将在相同旋转方向上工作，以使短舱旋转进风，而在第二操作模式下，致动驱动器彼此支撑，其中短舱将固定在旋转静止处。通过文献DE102007049386A1、DE102013207322和US2007/0158926A1知晓用于风力涡轮机的短舱的其它致动系统。通过多个致动驱动器的此类支撑操作，可以明显地将由于传动系统中的游隙而产生的不想要的动态影响减少至特定程度。然而，在不利的条件下，例如在较高的变化负载下，却还可能会出现对所述动态影响的建立和/或不足的抑制。另一方面，在平静阶段(例如，小风阶段)(其中实质上将不需要对动态影响进行较大抑制)，不必要地加载致动驱动器和传动系统。另一方面，此类致动驱动器系统可能会发生过载，这可能会导致损坏个别致动驱动器的损坏或毁坏部件。因为个别致动驱动器无法被配置成使得它们在涡轮机具有通过力锁定的方式操作的多个致动驱动器的情况下个别地相应地传输总的力，所以在非对称负载的情况下可能会出现驱动器的过载。如果每个驱动器个别地被配置成使得其可以单独地传输总的最大负载，那么涡轮机整体将被严重超尺寸设计。因此，致动驱动器通常被配置成使得它们一起施加致动力，并且所需的总的致动扭矩和力是分布的。在前述可能的过载的情况下，可能会在难以更换的部件处部分地出现毁坏，其中在被毁坏的那个区中具有最大的损坏，所有驱动器将它们的力引入那个区中，从那时起，通过一些致动驱动器进行的紧急操作于是也不再可能。在前述种类的嵌齿轮驱动器例如用于风力涡轮机的方位模块中或例如起重机的大回转机构中的情况下，嵌齿轮或此类嵌齿轮的齿腹的毁坏使得整个涡轮机在非常长的静止时间内不动，因为拆除嵌齿轮并非那么容易。为了避免此类型的较大损坏和此类较长的静止时间，已经提出在不大关键的部件中安装预定断裂点以便保护更关键的部件免受毁坏，并且能够更容易地更换在预定断裂点处毁坏的部件。举例来说，EP2280191B1示出了所述类型的致动驱动器，其中因为致动驱动器的输出轴具有预定断裂点(例如，呈直接在输出轴或与其连接的轴凸缘中的对应凹口的形式)，所以保护大嵌齿轮免受毁坏。所述输出轴在这里置于与嵌齿轮配合的小齿轮与传动装置之间，电动机经由所述传动装置来驱动所述输出轴。致动驱动器的输出轴处的此类机械预定断裂点显然保护致动驱动器的嵌齿轮还有传动装置免受毁坏或损坏，并且仅必须更换相对更简单、更便宜的部件。只不过还存在用于修理的静止时间并且存在对应的收得率损失。
技术实现思路
从此出发，本专利技术的根本目的是提供一种改进的调整和/或驱动单元、一种用于控制此类调整和/或驱动单元的改进的方法，以及一种具有此类调整和/或驱动单元的改进的风力涡轮机，其避免现有技术的缺点并且以有利方式使得现有技术进一步发展。将尤其实现可靠的过载保护，其避免或至少缩短调整和/或驱动单元以及配备有所述调整和/或驱动单元的涡轮机的静止时间。在此方面，将优选同时实现对传动系统中的移动的改进补偿，这甚至在不利的条件下也可靠地抑制对调整角位置的不想要的动态影响，同时减少致动驱动器和传动系统的负载和磨损并且使得具有更少的致动驱动器的解决方案成为可能。根据本专利技术，所述目的是通过根据权利要求1所述的调整和/或驱动单元、根据权利要求44所述的风力涡轮机以及根据权利要求45所述的用于控制此类调整和/或驱动单元的方法来实现。本专利技术的优选实施例是附属权利要求的主题。因此提出了将致动驱动器自身配置成智能的，并且使它们彼此直接通信以快速地且没有延迟地避免个别致动驱动器的过载。至少当反映致动驱动器的个别检测到的负载的负载信号指示到达致动驱动器的过载时将所述负载信号传输到至少一个其它致动驱动器或所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调整和/或驱动单元，所述调整和/或驱动单元尤其用于设定具有相对于彼此可旋转的两个组合件(8、9)的风力涡轮机的设备舱(24)的方位角，包括用于使所述两个组合件(8、9)相对于彼此旋转的至少两个致动驱动器(11a‑n)以及用于控制所述致动驱动器(11)的控制装置(12)，其中用于确定作用于相应的致动驱动器(11)的负载的相应的负载确定装置(110)与所述致动驱动器(11)相关联，其特征在于，所述致动驱动器(11)被连接起来以便彼此通信，并且每个致动驱动器具有控制模块(11s)，用于依据负载确定装置(110)的负载信号对所提供的转矩进行去中心化的调整，其中所述致动驱动器(11)的所述控制模块(11s)被配置成在从其它致动驱动器(11)接收到指示所述其它致动驱动器(11)达到过载的负载信号(110s)之后以辅助转矩(ΔM)来改变其自身的转矩从而缓解所述其它致动驱动器(11)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.18 EP PCT/EP2016/0019261.一种调整和/或驱动单元，所述调整和/或驱动单元尤其用于设定具有相对于彼此可旋转的两个组合件(8、9)的风力涡轮机的设备舱(24)的方位角，包括用于使所述两个组合件(8、9)相对于彼此旋转的至少两个致动驱动器(11a-n)以及用于控制所述致动驱动器(11)的控制装置(12)，其中用于确定作用于相应的致动驱动器(11)的负载的相应的负载确定装置(110)与所述致动驱动器(11)相关联，其特征在于，所述致动驱动器(11)被连接起来以便彼此通信，并且每个致动驱动器具有控制模块(11s)，用于依据负载确定装置(110)的负载信号对所提供的转矩进行去中心化的调整，其中所述致动驱动器(11)的所述控制模块(11s)被配置成在从其它致动驱动器(11)接收到指示所述其它致动驱动器(11)达到过载的负载信号(110s)之后以辅助转矩(ΔM)来改变其自身的转矩从而缓解所述其它致动驱动器(11)。2.根据前一项权利要求所述的调整和/或驱动单元，其中，所述致动驱动器(11)的去中心化控制模块(11s)被配置成在提供所述辅助转矩(ΔM)以缓解相应的其它致动驱动器(11)时至少临时地忽视由中央控制装置(12)指定的期望转矩(Msoll)。3.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述辅助转矩(ΔM)是对报告过载的所述其它致动驱动器起助力作用的更大转矩，或者是更小的反向支撑转矩。4.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述去中心化控制模块(11s)依据从所述其它致动驱动器接收的负载信号来可变地调整所述辅助转矩(ΔM)的水平。5.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述致动驱动器(11)中的至少一者具有评估装置(11a)，用于评估其自身的负载确定装置(110)的负载信号和/或与其它致动驱动器(11)相关联的负载确定装置(110)的负载信号，并且用于产生辅助信号和/或过载信号以便发送到其它致动驱动器(11)的所述控制模块(11s)。6.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述致动驱动器的所述去中心化控制模块(11s)和/或所述负载确定装置(110)还被配置成将负载信号发送到较高等级的控制装置(12)，其中所述较高等级的控制装置(12)被配置成依据所有的负载信号来调整所述致动驱动器(11)的期望转矩(Msoll)的设定。7.根据前述权利要求所述的调整和/或驱动单元，其中，所述去中心化控制模块(11s)被配置成仅在调整和提供所述辅助转矩(ΔM)之后将负载信号(110s)发送到所述较高等级的控制装置(12)。8.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(110)各自具有用于测量作用于相应的致动驱动器(11)的输出轴(W)的负载的相应的一个传感器元件(111)。9.根据前一项权利要求所述的调整和/或驱动单元，其中，所述传感器元件(111)具有力测量元件和/或转矩测量元件和/或应变测量元件和/或扭力测量元件。10.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，针对至少一个致动驱动器(11)提供转矩测定装置(101)，用于测定在所述调整和/或驱动单元静止时在所述致动驱动器(11)处引发的转矩。11.根据前一项权利要求所述的调整和/或驱动单元，其中，所述转矩测定装置(101)包括布置在制动壳体与电机壳体之间的测量凸缘(102)，且/或具有布置在电机壳体与所述致动驱动器(11)的连接器凸缘之间的测量凸缘(102)。12.根据前两项权利要求之一所述的调整和/或驱动单元，其中，所述转矩测定装置具有用于在所述致动驱动器静止时测定输出齿轮、尤其是输出小齿轮(25)的旋转的旋转角度传感器。13.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述控制模块(11s)被配置成根据过载保护的方面来主要地调整驱动转矩的分布，并且在过载保护需要时修改反向支撑的分布。14.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述致动驱动器(11)的所述控制模块(11s)被配置成使得由所述中央控制单元(12)指定的驱动转矩的分布尽可能少地为过载保护的目的而被改变，并且仅将所述辅助转矩(ΔM)的大小确定为保护致动驱动器(11)免于过载所必需的大小。15.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，在过载保护的所述技术性控制能力被完全用尽时，启动制动器(B)以保持和/或制动所述致动驱动器(11)。16.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述致动驱动器(11)各自包括至少一个电动机。17.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述中央控制装置(12)被配置成使驱动转矩(M)不同地分布在所述致动驱动器(11a-n)上，使得在所述组合件在期望的旋转方向上旋转和/或处于静止时，至少一个致动驱动器(11a)在一个旋转方向上的转矩下操作并且至少另一个致动驱动器(11e)在相反的旋转方向上的转矩下操作以反向支撑所述致动驱动器(11)，其中所述控制装置(12)具有负载确定装置(13)来用于确定作用在所述组合件(8、9)上的可变外加负载，并且具有支撑设定装置(14)来用于依据作用在所要调整的所述组合件(8、9)上的所述可变外加负载而可变地设定对所述致动驱动器(11)的支撑的水平。18.根据前一项权利要求所述的调整和/或驱动单元，其中，所述支撑设定装置(14)被配置成在外加负载增加的情况下和/或在负载波动增加的情况下步进式地或连续地增加对所述致动驱动器(11)的支撑。19.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(13)具有用于检测风力的风检测装置(15)；并且其中所述支撑设定装置(14)被配置成在所述风力增加时增加对所述致动驱动器(11)的支撑。20.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(13)具有用于检测风向和/或风载荷的风检测装置(15)，并且所述支撑设定装置(14)被配置成在风载荷来回振荡时设定对称支撑，在所述对称支撑中在一个旋转方向上的转矩下操作的致动驱动器(11a、b、c)与在相反的旋转方向上的转矩下操作的致动驱动器(11d、e、f)的数目相同，并且所述支撑设定装置(14)被配置成在风载荷导致所述致动驱动器的单边负载时设定非对称支撑，在所述非对称支撑中在一个旋转方向上的转矩下操作的致动驱动器多于在相反的旋转方向上的转矩下操作的致动驱动器，且/或在一个旋转方向上的转矩下操作的致动驱动器少于在相反的旋转方向上的转矩下操作的致动驱动器。21.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(13)具有用于确定出现在所述致动驱动器(11)中的至少一者处的负载幅度的负载幅度确定器；并且其中所述支撑设定装置(14)被配置成在所述负载幅度增加时增加对所述致动驱动器(11)的支撑。22.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(13)具有用于确定所述致动驱动器(11)的平均转矩的转矩确定器；并且其中所述支撑设定装置(14)被配置成依据所述平均转矩来改变对所述致动驱动器(11)的支撑。23.根据前一项权利要求所述的调整和/或驱动单元，其中，所述支撑设定装置(14)被配置成，当平均转矩在一个旋转方向上越来越强地移动从而指示作用在所述调整和/或驱动单元上的负载的单边性增强时，更加不对称地支撑所述致动驱动器，尤其是，在一个旋转方向上操作更大数目的致动驱动器(11)和/或在相反的旋转方向上操作更小数目的致动驱动器(11)。24.根据前述权利要求中任一项所述的调整和/或驱动单元，其中，所述负载确定装置(13)具有用于检测至少一个转子叶片(5)的攻角或俯仰角度的叶片角度检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰尼森·弥勒，马丁·达尔，奥利弗·温黑勒，克莱门斯·克里斯特，奥利弗·芬克，
申请(专利权)人：比伯拉赫利勃海尔零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE