单点系泊风力涡轮机制造技术

具有布置在塔架(10)上的转子(20)的单点系泊风力涡轮机(100′)，其特征在于抵消由转子扭矩引起的风力涡轮机(100′)的摇摆的设计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单点系泊风力涡轮机本专利技术涉及一种具有布置在塔架上的转子的单点系泊风力涡轮机。特别地，本专利技术涉及一种具有浮动基座的单点系泊风力涡轮机，其具有布置在一个平面中的至少两个浮力体。单点系泊风力涡轮机尤其从US2011140451A1、EP1269018A1、DE102013111115B3、EP3019740B1和DE102016118079B3中为人所知。尤其是，这些发电机都具有浮动基座，该基座安装为使得基座仅能围绕一个点旋转，因此由于这种特殊类型的锚点(锚固)，可以省去能量转换单元和塔架顶部之间用于风向跟踪的单独的设备。相反，这些被设计为下风转轮的风力涡轮机的风向跟踪独立进行，因为浮动单点系泊风力涡轮机根据风向围绕着锚点将自身与风对齐。类似于船舶往返于锚定浮标的所谓的摇摆(Schwojen)，涡轮机在风中的自对齐也可以描述为摇摆。浮动风力涡轮机围绕着锚点的摇摆几乎主要是由于风向的变化，风力涡轮机锚定所在的水的流向的变化仅起很小的作用。根据EP3019740B1，风中自对齐的设计还允许将转子或能量转换单元上产生的负载直接引入基座中，不会在塔架上产生弯矩，而是从那里直接引入锚点，并因此引入浮动风力涡轮机锚定所在的水底。这样的涡轮机相对于多锚定的并因而基本上不可旋转的、在塔架顶部具有(主动)风向跟踪系统的涡轮机的根本优势在于，由于在塔架和吊舱之间没有横摆系统，因此单点系泊风力涡轮机的头部重量可以显著降低，这又减少了支撑具有转子的塔架的浮动基座的建设工作。在单点系泊风力涡轮机的研究和开发过程中，本申请的专利技术人意识到这样的事实，即这种风力涡轮机在运行时由于转子的扭矩而倾向于沿转子的旋转方向侧倾。在大型海上涡轮机的情况下，该倾斜角α为大约2°到约7°之间。单点系泊风力涡轮机的倾斜又意味着在单点系泊风力涡轮机的俯视图中，单点系泊风力涡轮机的锚定点(即枢转点)与向一侧侧倾的涡轮机的转子轴线之间的预定线不再与风向相同，使得在锚定点周围形成了扭矩，并且整个涡轮机都在风向外旋转(不沿风向旋转)。如果沿着风向看旋转方向为顺时针方向，则从上方观看时，涡轮机首先向右倾斜(侧倾)，然后整个涡轮机向左转动。转子轴线相对于风向的最终偏差达到介于大约20°至大约40°之间的值，因此，能预料由于转子扭矩引起的风向偏差产生的高达25-30％的(不可接受的)能量损失。出于本专利申请的目的，锚定点是单点系泊系统的枢转点。因此，运行中的浮动单点系泊风力涡轮机的摆动具有除了水流变化引起的可忽略部分和风向变化引起的为了维持涡轮机的运行的部分之外，还具有由于转子扭矩产生的对涡轮效率有负面影响的部分。换句话说，浮动单点系泊风力涡轮机的摇摆是由风、流动和转子旋转作用在涡轮机上的力和力矩的结果。下面使用附图更详细地说明这一关系。其中：图1(a)示出了在无扭矩状态下的浮动风力涡轮机的沿风向观察的示意性前视图，(b)示出在无扭矩状态下的浮动风力涡轮机的俯视图；以及图2(a)示出在具有转子扭矩的运行状态下的图1所示的浮动风力涡轮机沿风向观察的示意性前视图，以及(b)示出在具有转子扭矩的运行状态下来自图1的浮动风力涡轮机的示意性俯视图。图1a示出了根据现有技术的特别优选的浮动风力涡轮机100的沿风向观察的示意性前视图，其中同一涡轮机100在图1b中再次以俯视图示出。涡轮机100形成为单点系泊风力涡轮机100，其中如从DE102016118079B3中所知，涡轮机100的锚定点或枢转点200位于浮动风力涡轮机100的浮动基座的长臂的自由端处。还可见的是将风力涡轮机100锚定到水底的锚线210和将风力涡轮机连接到电网的海底电缆220。在所示的示例中，风力涡轮机100未运行，并且如图1所示，其平衡方式使得浮动基座基本水平对齐，从而使风力涡轮机100的塔架与锚定点200完全沿风向对齐(参见箭头)。然而，如果单点系泊风力涡轮机100运行具有扭矩产生，能观察到涡轮机100沿转子的旋转方向以角α侧倾，并且在风向(和流动方向)不变的情况下，沿与旋转方向相反的反向围绕涡轮机100的枢转点200、即涡轮机100的锚点摇摆到风以外。与通常的假设相反，单点系泊风力涡轮机100由于转子扭矩引起的摇摆而在图1中的风向不变时实际呈图2所示的位置。显然，由转子扭矩引起的风力涡轮机的这种摇摆导致了能量损失。这种扭矩-横摆耦合现象是由于浮动风力涡轮机的设计中仅仅具有“单点系泊”锚点而发生的，在这种情况优选通过基座上或基座内的旋转连接，整个涡轮机可以在水中旋转而没有弹性恢复力，并且只具有水阻尼(水进行减振抑制)。因此，本专利技术的目的是提出一种特别高效的单点系泊风力涡轮机。该目的通过具有权利要求1的特征的单点系泊风力涡轮机来实现。该任务还通过具有权利要求9的特征的使锚定到锚定点并且可围绕锚定点自由旋转的单点系泊风力涡轮机运行的方法来达成。从属权利要求分别反映了本专利技术的有利实施例。本专利技术的基本思想是以如下方式设计涡轮机，使得由于单点系泊风力涡轮机的组装，采取结构上的措施或提供某些附加设备来抵消由转子扭矩引起的风力涡轮机围绕锚定点的摇摆。根据本专利技术，这可以一方面通过以下方式在构造上实现，即单点系泊风力涡轮机或其部件(部分)从一开始在没有由旋转的转子引起的扭矩、即涡轮机非运行的情况下就占据第一位置，这导致转子扭矩，以在运行期间使涡轮机占据第二位置，在该位置中，锚定点/枢转点和转子、尤其是转子轴线在涡轮机俯视图中与风向成一直线并对应于转子推力。由于在运行过程中否则会由转子扭矩引起的涡轮机的侧倾通过由结构引起的涡轮机非运行时的侧倾进行了补偿，因此，可以避免或大为减小单点系泊风力涡轮机围绕锚定点自风向偏离的摇摆。以这种方式，参照转子的标称扭矩，可以优选地规定，涡轮机的塔架在与转子的旋转方向相对的方向上向前倾斜预定的倾斜角，其中塔架竖立使得仅当产生由转子引起的扭矩时，锚定点和转子、尤其是转子轴线在涡轮机的俯视图中与风向成一直线。因此特别地，涡轮机必须设计成使得在涡轮机的非运行状态下的塔架在与转子的旋转方向相反的方向上的倾斜角等于涡轮机在运行状态下施加由转子引起的(标称)扭矩时在转子旋转方向上的倾斜角。该设计补偿了由转子引起的扭矩对涡轮机围绕锚定点的定位的影响，从而避免了功率损失。根据另一种设计，在单点系泊风力涡轮机中具有布置在转子的两侧上的至少两个浮力体，以使与转子的旋转方向相逆地布置的浮力构件优选地具有比沿转子的旋转方向布置的浮力体更大的配重(重量)。另一方面，优选地可设想使在转子的旋转方向上布置的浮力构件的浮力大于与转子的旋转方向相逆布置的浮力体的浮力。通过将两个方法(程序)结合起来，也可以获得相同的预期效果。根据本专利技术，作为这些通常的构造措施的替代(或附加于此)，规定单点系泊风力涡轮机具有直接地且功能上地抵消转子的扭矩的装置。特别地，该装置具有、或设计为产生推力的驱动件，该推力抵消由转子扭矩引起的摇摆，并围绕锚定点旋转整个涡轮机抵抗由转子扭矩引起的摇摆。例如，船舶的发动机和/或横向推进器(Querstrahlsteueranlag本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.单点系泊风力涡轮机(100′)，具有布置在塔架(10)上的转子(20)，/n其特征在于，/n抵消了由转子扭矩引起的所述风力涡轮机(100)的摇摆的设计。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180720 DE 102018117647.31.单点系泊风力涡轮机(100′)，具有布置在塔架(10)上的转子(20)，
其特征在于，
抵消了由转子扭矩引起的所述风力涡轮机(100)的摇摆的设计。


2.根据权利要求1所述的风力涡轮机(100′)，其特征在于抵消了由转子扭矩引起的所述风力涡轮机(100′)的摇摆的装置。


3.根据前述权利要求之一所述的风力涡轮机(100′)，其特征在于，浮动基座(30)，所述浮动基座(30)具有布置在一个平面上的至少两个浮力体(40a、40b、40c)。


4.根据权利要求3所述的风力涡轮机(100′)，其特征在于，所述塔架(10)相对于所述基座(30)与所述转子(20)的旋转方向相反地倾斜。


5.根据权利要求4所述的风力涡轮机(100′)，其特征在于，所述塔架(10)以2°≤β≤7°的角度倾斜。


6.根据权利要求3和4中任一项所述的风力涡轮机(100′)，其特征在于，所述风力涡轮机(100′)在与所述转子(20)的旋转方向相对的一侧上具有配重(50)，所述配重(50)至少部分地补偿了所述转子的标称扭矩。


7.根据权利要求3至6中任一项所述的风力涡轮机(100')，其特征在于，沿所述转子...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·西格弗里德森，
申请(专利权)人：艾罗丁咨询新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG