旋转极限检测器制造技术

本发明专利技术描述了一种旋转极限检测器(1)，其被配置成检测旋转组件(2)的齿环(20)的旋转极限，并且包括：小齿轮(10)，所述小齿轮(10)安装在主轴(11)上并且被配置成与所述齿环(20)接合；传动系统(13)，所述传动系统(13)被配置成将所述主轴(11)的旋转转换成副轴(12)的旋转；安装在所述副轴(12)上的第一开关致动器(12

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转极限检测器


[0001]本专利技术描述一种被配置成检测旋转组件的齿环的旋转极限的旋转极限检测器。

技术介绍

[0002]安装在风力涡轮机塔架的顶部上的机舱将偏航以便将毂部对准风，使得空气动力学转子被最佳地取向成从风提取尽可能多的能量，同时避免过多叶片负载。偏航误差校正通常仅处于几度的量级，因为风向通常并不突然改变大的量。偏航驱动器通常能够使机舱转动通过至少一个完整旋转，即，通过至少360
°
，并且存在带有可以使机舱转动通过数个完整旋转的偏航驱动器的风力涡轮机。
[0003]通常，来自风力涡轮发电机的多个电力输出电缆在进入海底或地下管道之前从机舱穿过塔架到达风力涡轮机的基部。所述电缆实质上从机舱悬置并且被允许在偏航系统转动机舱时沿顺时针方向和逆时针方向扭转。由于电力输出电缆可能相当重和粗，因此重要的是，避免其中扭转程度导致电缆变得缠结至校正偏航运动无法“解开”所述电缆的程度的情况。如果电力电缆变得缠结或阻塞，则必须停止风力涡轮机以避免损坏，并停止操作，直到情况得以补救。这可能导致显著的停机时间、特别是在更难以调度维护程序的海上风力涡轮机的情况下。
[0004]已知通过部署偏航编码器和/或旋转追踪器以估计偏航环的角位置并检测偏航环何时已经转动通过最大角度范围来监测风力涡轮机的偏航状态。然而，偏航编码器可能由于多种原因而发生故障，但是其故障可能未被检测到。有故障的偏航编码器可能停止报告任何数据，或者其可能报告错误数据。CN108150354A中提出的类型的旋转追踪器中的故障可能未被检测到，例如如果机械凸轮从动件发生故障，则凸轮计数事件(小齿轮的一个完整旋转)将未被检测到。因此，跟随来自旋转跟踪器的旋转极限信号的校正偏航操纵控制可能基于错误的偏航编码器数据，并且可能导致机舱沿错误方向偏航和/或偏航错误量。即使偏航方向偶然正确，校正偏航操纵控制的程度也可能过度或不足。
[0005]除强制停机时间期间的收入损失以外，这种情况可能导致对电力电缆的严重损坏，并且必需的维修可能昂贵且耗时(花费数周或者甚至数月来维修)。
[0006]因此，本专利技术的目的是提供避免风力涡轮机的过度扭转的电力电缆带来的损坏的经改进的方法。

技术实现思路

[0007]此目的通过权利要求1的旋转极限检测器来实现；通过权利要求8的风力涡轮机来实现；以及通过操作风力涡轮机偏航组件的权利要求12的方法来实现。
[0008]根据本专利技术，所述旋转极限检测器被配置成监测旋转组件(例如风力涡轮机偏航组件)的齿环的旋转，并且包括安装在主轴上并且被配置成与所述齿环接合的小齿轮。所述旋转极限检测器进一步包括传动系统，所述传动系统被配置成根据齿数比将主轴的旋转转换成副轴的旋转。所述旋转极限检测器针对顺时针方向和逆时针方向中的每一者进一步部
署开关致动器和包括在控制电路中的对应开关。顺时针方向开关致动器和逆时针方向开关致动器都固定地安装在副轴上，使得这些开关致动器在副轴旋转时旋转。因此，每一开关致动器可以根据齿环转动的方向朝向或远离其开关移动。
[0009]在本专利技术的旋转极限检测器中，第一开关布置在对应于齿环沿顺时针方向的预定旋转极限的位置处，使得顺时针方向开关致动器当齿环已经沿顺时针方向旋转到其预定极限时致动第一开关；并且第二开关布置在对应于齿环沿逆时针方向的预定旋转极限的位置处，使得逆时针方向开关致动器当齿环已经沿逆时针方向旋转到其预定极限时致动第二开关。
[0010]本专利技术的旋转极限检测器的优点在于，其不仅可以用于识别当齿环已经达到预定旋转极限时出现的危急情况，而且其还识别齿环在其达到所述旋转极限之前转动所沿的方向。基于此明确信息，控制器可以实现校正措施，例如沿相反方向转动齿环。由于控制器不必从来自偏航编码器的可能错误或过时信息推断旋转方向，而是替代地直接从旋转极限检测器接收校正信息，因此控制器将不通过沿相同方向进一步错误地转动齿环而无意造成损坏。
[0011]根据本专利技术，风力涡轮机根据通用设计被构造，其中机舱安装在塔架的顶部上，并且带有偏航系统来转动整个机舱，使得机舱的前部处的毂部和空气动力学转子可以朝风取向。所述偏航系统包括安装在机舱与塔架的上部高度之间的界面处的齿环，以及被布置成实现齿环的旋转的多个偏航驱动单元。所述风力涡轮机还包括用以监测齿环的旋转的本专利技术的旋转极限检测器的实施例，以及并入旋转极限检测器的开关的控制电路。
[0012]在本专利技术的优选实施例中，旋转极限检测器的第一开关完成电气电路直到被顺时针方向开关致动器致动；并且旋转极限检测器的第二开关完成电气电路直到被逆时针方向开关致动器致动。换句话说，开关的致动导致对应的电气电路中断(断开)。这些电气电路可以是偏航系统的整体控制电路的一部分。然后，控制器可以根据需要发出命令执行补救措施。例如，当旋转极限检测器的开关断开时，偏航控制电路可以使驱动马达与电源断开连接以便阻止齿环的进一步运动。开关和控制电路系统的此配置实现有安全保障的解决方案，例如因任何其他故障所致的电力损失也将具有触发极限信号的效果，从而导致“安全”情况。
[0013]本专利技术的风力涡轮机的优点在于，可以在危急情况(例如其中偏航组件已经因过度电缆扭转而停止的情况)下识别偏航运动的旋转方向。对旋转方向的识别是可能的，因为每一开关致动器与两个可能旋转方向中的一者相关联。然后，可以采取适当的校正措施，例如可以沿相反方向操作偏航组件以解开电力电缆。
[0014]根据本专利技术，操作风力涡轮机偏航组件的方法包括如下步骤：将本专利技术的旋转极限检测器的实施例安装到所述偏航组件，使得其小齿轮与偏航组件的齿环接合；只要开关未被致动，就沿顺时针方向和/或逆时针方向转动偏航组件的齿环；以及在开关被致动时确定齿环的旋转方向。
[0015]本专利技术的方法的优点在于，其去除与现有技术方法相关联的猜测，因为旋转极限检测器提供关于齿环的旋转方向的重要信息。替代必须依赖于来自编码器的可能错误或过时信息，旋转极限检测器准确且明白地报告齿环在其已经转动到其极限时的旋转方向。
[0016]通过从属权利要求给出本专利技术的特别有利实施例和特征，如在以下描述中所揭示
的。可以视情况组合不同权利要求类别的特征以给出本文中未描述的另外的实施例。
[0017]在下文中，可以假定，可旋转组件是风力涡轮机的偏航系统，并且齿环是通常安装在机舱与风力涡轮机塔架的最上的高度之间的界面处的偏航环。齿环由一组偏航驱动单元转动。在不以任何方式限制本专利技术的情况下，齿环在下文中可以简单地被称为“偏航环”。术语“小齿轮”关于旋转极限检测器而使用，并且不同于偏航驱动单元的小齿轮。
[0018]风力涡轮机的偏航环可以顺时针方向和逆时针方向转动，使得空气动力学转子可以始终转动成直接面向风。在风力涡轮机的操作期间，风向可以频繁改变。控制器评估风向的变化，其向偏航系统发出适当偏航校正命令。根据风向的进展，一系列偏航校正可能导致偏航环转动通过多于一个完整旋转。电力电缆悬置布置通常被设计成适应大的旋转范围，但是出于引言本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种旋转极限检测器(1)，其被配置成检测旋转组件(2)的齿环(20)的旋转极限，并且包括
‑
小齿轮(10)，所述小齿轮(10)安装在主轴(11)上并且被配置成与所述齿环(20)接合；
‑
传动系统(13)，所述传动系统(13)被配置成将所述主轴(11)的旋转转换成副轴(12)的旋转，使得所述副轴(12)通过一角度范围(12R)的旋转对应于所述齿环(20)通过其在特定方向上的所准许的范围的旋转；
‑
安装在所述副轴(12)上的第一开关致动器(12
‑
CW)以及被配置成包括在控制电路(16)中的第一开关(S
‑
CW)，其中所述第一开关致动器(12
‑
CW)被配置成当所述齿环(20)的旋转程度在顺时针方向上已经达到预定极限时致动所述第一开关(S
‑
CW)；以及
‑
安装在所述副轴(12)上的第二开关致动器(12
‑
CCW)以及被配置成包括在所述控制电路(16)中的第二开关(S
‑
CCW)，其中所述第二开关致动器(12
‑
CCW)被配置成当所述齿环(20)的旋转程度在逆时针方向上已经达到预定极限时致动所述第二开关(S
‑
CCW)。2.根据权利要求1所述的旋转极限检测器，其中开关(S
‑
CW、S
‑
CCW)被实现为弹簧加载开关，并且其中所述开关致动器(12
‑
CW、12
‑
CCW)被实现成实现对应的弹簧加载开关(S
‑
CW、S
‑
CCW)在闭合状态与断开状态之间的移动。3.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的旋转极限检测器，其中开关致动器(12
‑
CW、12
‑
CCW)被实现为安装在所述副轴(12)上的凸轮(12
‑
CW、12
‑
CCW)。4.根据权利要求3所述的旋转极限检测器，其中凸轮(12
‑
CW、12
‑
CCW)包括凹部(120)，所述凹部(120)被成形为当所述齿环(20)的旋转程度已经达到所述预定极限时包围所述对应的弹簧加载开关(S
‑
CW、S
‑
CCW)的一部分。5.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的旋转极限检测器，其中所述传动系统(13)应用反齿数比以将所述主轴(11)的完整旋转转换成所述副轴(12)的完整旋转的一部分。6.根据前述权利要求中的任一权...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：