用于风力涡轮的机舱组件制造技术

在第一方面，提供一种用于风力涡轮的机舱组件。机舱组件通过偏航系统连接到风力涡轮塔架，且包括联接到转子的前部区域，该转子包括转子毂和至少一个转子叶片。机舱组件还包括机舱和附加的风流偏转器系统，该机舱具有容纳风力涡轮构件的盖结构。附加的风流偏转器系统联接到盖结构的外侧，以引导流向机舱的风来用于减小在偏航系统故障事件中风向相对于纵向风向未对准时机舱的阻力。向未对准时机舱的阻力。向未对准时机舱的阻力。

【技术实现步骤摘要】
用于风力涡轮的机舱组件


[0001]本公开内容涉及用于具有机舱和风流偏转器系统的风力涡轮的机舱组件，以及包括此类机舱组件的风力涡轮。

技术介绍

[0002]现代风力涡轮通常用来向电网中供应电。该类风力涡轮大体上包括塔架和布置在塔架上的转子。转子(其典型地包括毂和多个叶片)在风对叶片的影响下进行旋转。所述旋转生成转矩，该转矩通常(normally)通过转子轴直接(“直接驱动”)或通过使用齿轮箱传递到发电机。这样，发电机产生可供应至电网的电。
[0003]大多数风力涡轮包括偏航系统，该偏航系统用于使风力涡轮的转子沿主导风向定向。通常，当转子与风向对准时，偏航系统通过制动器(例如，偏航马达的液压制动钳和/或电制动器)保持位置。当转子与风向未对准时，偏航系统旋转机舱，以与风达到适当的对准。因此，机舱可绕着塔架的纵向轴线旋转进入和离开风向。风力涡轮塔架与机舱之间的可旋转连接称为偏航轴承。
[0004]机舱可容纳发电机和/或转换器以及控制发电机操作的若干电气构件。例如，在直接驱动的风力涡轮中，发电机可定位在机舱内或形成机舱的一部分。在具有齿轮箱的风力涡轮的示例中，机舱可容纳发电机，且传动系包括齿轮箱。
[0005]风力涡轮叶片的长度和风力涡轮的高度不断增加，其中目的在于从风中获取尽可能多的动能且从而生成更多的电能。因此，这可需要增加机舱内的风力涡轮构件的尺寸，例如发电机、转换器、变压器或齿轮箱。因此可需要更大的机舱来容纳这些更大的风力涡轮构件。机舱通常通过卡车、铁路或轮船从制造设施运输到安装地点，以在风力涡轮塔架的顶部上提升。取决于机舱的形状和尺寸，可难以将机舱从制造工厂运输到风力涡轮场。
[0006]较大的机舱还可增加机舱面向风的面积。在一些事件中，例如在高风速或风暴事件中，功率不能供应至偏航系统，且因此机舱不能相对于主要风向对准。在这些事件期间，风向可变化，引起机舱相对于主要风向未对准。当机舱未对准时，机舱的侧部可经历风流。侧部因此可提供相对于风流的阻力或空气动力学抗力。作用于机舱的侧部的风流可在风力涡轮塔架上(特别是在高的风力涡轮塔架中)引起高弯曲负载。塔架和塔架与地基的连接可不得不设计成承受经历高风速的未对准机舱。否则，可不得不减小能够由风力涡轮承受的最大风速。
[0007]基本上椭圆形的机舱可用来减小机舱的空气动力学抗力或阻力系数。该椭圆形的形状可减小风力涡轮上的负载。然而，由于该特定形状，这些类型的机舱大体上难以制造和运输，且圆形或椭圆形的形状不允许有效使用容纳不同构件的机舱内侧的空间。
[0008]本公开内容提供至少部分地解决上述缺点中的一些的系统和方法的示例。

技术实现思路

[0009]在一方面，提供一种用于风力涡轮的机舱组件。机舱组件通过偏航系统连接到风
力涡轮塔架，且具有联接到转子的前部区域，该转子包括转子毂，且提供至少一个转子叶片。机舱组件包括具有盖结构的机舱，以容纳风力涡轮构件。盖结构包括布置在前部区域处的前侧，与前侧相反的后侧，第一侧部和第二侧部，以及顶侧和底侧。盖结构沿纵向轴线从前侧延伸到后侧。机舱组件还包括附加的风流偏转器系统，其联接到盖结构的外侧，以引导流向机舱的风来用于减小在偏航系统故障事件中风向相对于纵向轴线未对准时机舱的阻力。
[0010]在该公开内容中，偏航系统故障事件是指在风力涡轮的操作期间偏航系统不能使机舱旋转的事件。这可在一个或多个偏航驱动器损坏使得可没有足够的转矩提供来旋转机舱时发生。偏航系统故障事件可包括偏航系统功率故障事件，其中没有功率或没有足够的功率供应至偏航系统以使机舱旋转以遵循主要风向。
[0011]偏航系统功率故障事件可由电网损失事件或备用功率不足以旋转机舱或偏航驱动器损坏引起。在一些电网损失事件期间，叶片不能变桨，使得负载不能通过使叶片变桨来减小。电网损失事件可由极端风暴(诸如飓风或台风等)引起。在极端风暴期间可同时发生大风和电网损失。
[0012]在该公开内容中，附加的风偏转器系统是指可联接到机舱以改变机舱的空气动力学的空气动力学轮廓。
[0013]在该公开内容中，机舱或机舱的纵向轴线相对于风向的未对准是指风速的方向基本上不平行于机舱的纵向轴线。例如，当风向与机舱的纵向轴线之间的角度大于10
°
，特别地大于20
°
，且更特别地大于30
°
时，机舱可相对于风向未对准。
[0014]当风向相对于机舱的纵向轴线未对准时，附加的风偏转器系统可改变机舱的空气动力学轮廓以减小机舱的阻力。因此可减小机舱的空气动力学抗力。与没有附加风流偏转器系统的机舱相比时，机舱未对准时对于给定的风速作用于风力涡轮的负载因此可减小。因此，塔架或塔架与地基的连接可优化或更优化地使用。另外，可避免在电网损失事件期间向偏航系统提供功率的昂贵的备用功率系统。因此可降低风力涡轮的成本，而不会不利地影响风力涡轮的结构完整性。
[0015]在将机舱运输到安装地点之后，附加的风偏转器系统可联接到盖结构的外侧。因此，附加的风流偏转器系统在运输期间不对机舱的形状和尺寸产生不利影响。另外，因为附加的风流偏转器系统联接到盖结构的外侧，机舱内侧用于容纳风力涡轮构件的空间可保持尽可能小，以容纳构件，而不增加机舱的整体尺寸。因此，可提供容纳风力涡轮构件(诸如电转换器或发电机)的紧凑机舱。
[0016]技术方案1. 一种用于风力涡轮的机舱组件，所述机舱组件通过偏航系统连接到风力涡轮塔架且具有联接到转子的前部区域，所述转子包括转子毂和至少一个转子叶片，所述机舱组件包括：机舱，所述机舱具有容纳风力涡轮构件的盖结构，所述盖结构包括布置在所述前部区域处的前侧，与所述前侧相反的后侧，第一侧部和第二侧部，以及顶侧和底侧；所述盖结构沿纵向轴线从所述前侧延伸到所述后侧；以及所述机舱组件还包括：附加的风流偏转器系统，其联接到所述盖结构的外侧，以引导流向所述机舱的风来用于减小在偏航系统故障事件中风向相对于所述纵向轴线未对准时所述机舱的阻力。
[0017]技术方案2. 根据技术方案1所述的机舱组件，其中，所述偏航系统故障事件包括电网损失事件。
[0018]技术方案3. 根据技术方案1-2中任一个所述的机舱组件，其中，所述附加的风流偏转器系统包括多个风流偏转器装置。
[0019]技术方案4. 根据技术方案3所述的机舱组件，其中，一个或多个风流偏转器装置覆盖形成在所述顶侧与所述第一侧部之间的第一顶部边缘区域的一部分和/或形成在所述顶侧与所述第二侧部之间的第二顶部边缘区域的一部分。
[0020]技术方案5. 根据技术方案3-4中任一个所述的机舱组件，其中，一个或多个风流偏转器装置覆盖所述第一侧部和/或所述第二侧部的一部分。
[0021]技术方案6. 根据技术方案3-5中任一个所述的机舱组件，其中，一个或多个风流偏转器装置包括从连接到所述盖结构的近端延伸到自由远端的板。
[0022]技术方案7. 根据技术方案6所述的机舱组件，其中，所述近端连接到所述第一侧部和所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风力涡轮的机舱组件(200)，所述机舱组件(200)通过偏航系统连接到风力涡轮塔架且具有联接到转子(5)的前部区域(13)，所述转子(5)包括转子毂(6)和至少一个转子叶片(7)，所述机舱组件(200)包括：机舱(4)，所述机舱(4)具有容纳风力涡轮构件的盖结构(50)，所述盖结构(50)包括布置在所述前部区域(13)处的前侧(51)，与所述前侧(51)相反的后侧(52)，第一侧部(61)和第二侧部(62)，以及顶侧(70)和底侧(80)；所述盖结构沿纵向轴线(31)从所述前侧(51)延伸到所述后侧(52)；以及所述机舱组件还包括：附加的风流偏转器系统(100)，其联接到所述盖结构(50)的外侧，以引导流向所述机舱(4)的风来用于减小在偏航系统故障事件中风向相对于所述纵向轴线(31)未对准时所述机舱(4)的阻力。2.根据权利要求1所述的机舱组件(200)，其特征在于，所述偏航系统故障事件包括电网损失事件。3.根据权利要求1-2中任一项所述的机舱组件(200)，其特征在于，所述附加的风流偏转器系统(100)包括多个风流偏转器装置(110)。4.根据权利要求3所述的机舱组件(200)，其特征在于，一个或多个风流偏转器装置(110、171、172、181、182)覆盖形成在所述顶侧(70)与所述第一侧部(61)之间的第一顶部边缘区域(71)的一部分和/或形成在所述顶侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：通用电气可再生能源西班牙有限公司，
类型：发明
国别省市：