一种用于风力涡轮机(1)的发电组件(20)。发电组件包括：齿轮箱(22)，所述齿轮箱包括齿轮箱输出轴；发电机(24)，所述发电机包括联接到齿轮箱输出轴的转子(32)；以及电流测量模块(40)，所述电流测量模块位于齿轮箱(22)和发电机(24)之间。电流测量模块(40)包括：电拾取装置(42)，所述电拾取装置安装到所述发电组件(20)，其中，所述电拾取装置(42)包括与和所述转子(32)相关联的滑环(48)接合的电触头(44)。电流测量模块还包括：第一电流测量装置(50)，所述第一电流测量装置相对于所述电拾取装置(42)而言安装成检测至少流过所述电拾取装置的电流；以及第二电流测量装置(52)，所述第二电流测量装置相对于所述电拾取装置(42)而言安装成检测至少流过与所述齿轮箱输出轴相关联的部件的电流。联的部件的电流。联的部件的电流。
【技术实现步骤摘要】
与风力涡轮机发电机中的杂散电流检测相关的改进
[0001]本申请是申请日为2019年12月17日、申请号为201980085099.0(国际申请号：PCT/DK2019/050403)、专利技术名称为“与风力涡轮机发电机中的杂散电流检测相关的改进”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]本专利技术涉及一种风力涡轮机发电机，所述风力涡轮机发电机配备有用于监测通过该发电机的各个部件的杂散电流以便提供诊断和保护的装置。
技术介绍
[0003]风力涡轮机使用具有多个转子叶片的大转子将来自风的动能转换成电能。典型的水平轴风力涡轮机(HAWT)包括塔架、位于塔架顶部上的机舱、安装到机舱的旋转轮毂或“转子”以及联接到轮毂的多个风力涡轮机转子叶片。机舱容纳风力涡轮机的许多功能部件，包括例如发电机、齿轮箱、传动系和转子制动组件，以及用于将转子处的机械能转换成电能以提供给电网的转换器设备。齿轮箱提高低速主轴的转速并驱动齿轮箱输出轴。齿轮箱输出轴继而驱动发电机，发电机将齿轮箱输出轴的旋转转换成电力。然后，由发电机产生的电力可以在被供应到适当的耗电装置例如电网配电系统之前根据需要被转换。
[0004]在风力涡轮机系统中，发电机必然产生高电压，并且这对于为了电效率而追求高电压发电的现代风力涡轮机尤其如此。然而，对设计这种发电机组件的挑战在于，所产生的高电压也可能在发电机的其它部件和相关联的部件中感应出无意的电流。这些所谓的“杂散电流”可导致相邻部件之间的电弧，并且这继而可导致诸如点蚀和焊接的损坏。轴承特别容易受到这种损坏，因此希望检测这种“杂散电流”在可接受的水平内。还希望沿着接地路径引导这种电流，这样则不会引起问题。
[0005]正是在这个背景下设计了本专利技术。
技术实现思路
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于风力涡轮机的发电组件。发电组件包括：齿轮箱，所述齿轮箱包括齿轮箱输出轴；发电机，所述发电机包括联接到齿轮箱输出轴的转子；以及电流测量模块，所述电流测量模块位于齿轮箱和发电机之间。电流测量模块包括：电拾取装置，所述电拾取装置安装到所述发电组件，其中，所述电拾取装置包括电触头，所述电触头与和所述转子相关联的滑环接合。电流测量模块还包括：第一电流测量装置，所述第一电流测量装置相对于所述电拾取装置而言安装成检测流过所述第一电流测量装置的电流；以及第二电流测量装置，所述第二电流测量装置相对于所述电拾取装置而言安装成检测流过与所述齿轮箱输出轴相关联的部件的电流。
[0007]上述组件是有利的，因为它使得能够容易地对发电组件的各个部件中(特别是发电机部件中，例如转子中)的杂散电流水平进行诊断。此外，上述组件可以被构造成通过例如如果在某些部件中检测到的杂散电流超过预定阈值则采取保护措施来防止杂散电流的
过度累积。这有利地有助于防止可能由杂散电流引起的电弧导致的对关键涡轮机部件的损坏。
[0008]注意，优选地，在使用中，在电拾取装置不与转子一起旋转的意义上，电拾取装置相对于转子是静止的。
[0009]在本专利技术的优选实施方式中，电流测量模块被设置为集成单元。将电流测量模块设置为集成单元，即在安装之前所有部件以某种方式一起被安装成一个单元，这增加了将模块安装在发电机和齿轮箱之间的期望位置的容易性。
[0010]在一些实施方式中，第一电流测量装置和第二电流测量装置中的每一者包括被布置成基本上环绕发电机转子的细长感测元件。由于电流测量装置环绕发电机转子，所以它们不仅能够容易地检测至少在转子内累积的杂散电流，而且还能够容易地检测在电容地或电流地电连接到所述电流测量装置的任何装置内累积的杂散电流。第一电流测量装置和第二电流测量装置中的每一者可包括罗果夫斯基线圈(Rogowski coil)。因此，电流测量装置被构造成检测位于由测量装置的环路限定的孔的径向向内的任何部件中的电流。
[0011]在一些实施方式中，第一电流测量装置安装在电拾取装置的径向外侧，并且第二电流测量装置安装在电拾取装置的径向内侧。
[0012]电流测量装置的上述布置提供了用于区分在两个径向位置处检测到的杂散电流的有用机制。特别地，这种布置使得能够对由发电机转子产生(并且由电拾取装置清除)的杂散电流进行确定，这种杂散电流将对应于由两个装置检测到的电流之间的差。由此，这使得能够具体地关于发电机实现杂散电流诊断和保护措施。
[0013]可选地，所述电流测量模块还包括安装盘。电触头以及第一电流测量装置和第二电流测量装置被构造成被安装到安装盘。在一些实施方式中，安装盘被构造成被安装到齿轮箱的壳体。以上述方式将电流测量模块设置为集成单元，即所有部件都被安装到安装盘(并且优选地该安装盘基本上环绕转子)，这增加了将模块安装在发电机和齿轮箱之间的期望位置的容易性。
[0014]在一些实施方式中，所述发电组件还包括与所述电流测量模块操作通信的控制系统，所述控制系统被构造成基于由所述第一电流测量装置和/或所述第二电流测量装置检测到的电流来识别检测到的电流中的异常。电流测量模块由此便于关于发电组件的各个部件特别是发电机实现杂散电流诊断和保护测量。
[0015]在一些实施方式中，所述电拾取装置包括刷模块。可选地，刷模块可以包括一个或多个线性刷。在这种情况下，术语“线性”用于表示形成刷阵列的单个元件(例如细丝或纤维)相对于彼此以大致平面的方式布置。换句话说，形成刷阵列的单个细丝/纤维元件可以被布置成大致彼此平行，例如沿着设置在刷部件中的通道排成一行。
[0016]在这种情况下，一个或多个线性刷可沿着与转子的旋转轴线大致对准的轴线延伸。然而，在另一实施方式中，双电流传感器可与具有相对于转子在径向方向上布置的刷的电拾取装置组合。
[0017]可选地，所述一个或多个线性刷是碳纤维刷。替代地，也可以使用其它导电材料来形成单个刷元件，例如铜或黄铜线或编织物。
[0018]根据本专利技术的另一方面，提供了一种风力涡轮机，所述风力涡轮机包括基本上如上所述的发电组件。具体地，风力涡轮机包括风力涡轮机塔架、可旋转地联接到塔架的机
舱、安装到机舱的旋转轮毂，以及联接到轮毂的多个风力涡轮机叶片。机舱包括发电组件。
[0019]根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于风力涡轮机的发电组件。发电组件包括：齿轮箱，所述齿轮箱包括齿轮箱输出轴；发电机，所述发电机包括联接到齿轮箱输出轴的转子；以及电拾取装置，所述电拾取装置安装到所述发电组件。所述电拾取装置包括：接触盘，所述接触盘与所述发电机转子相关联且远离所述发电机转子径向延伸；以及至少一个电触头，所述至少一个电触头与发电机转子的轴线对准，并且被构造成与接触盘的电接触表面电接触，以便从发电组件的部件拾取电流。
[0020]设置上述电拾取构造是特别有利的，因为其便于将电拾取组件盲集成到发电机和齿轮箱之间的其期望位置(后两个部件在电拾取组件的集成之前已经被安装在机舱内)。电触头的轴向定向还增加了用于多个不同发电机的电拾取组件的灵活性，每个发电机具有不同的转子直径。应当理解，以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于风力涡轮机(1)的发电组件(20)，所述发电组件包括：齿轮箱(22)，所述齿轮箱包括齿轮箱输出轴；发电机(24)，所述发电机包括联接到所述齿轮箱输出轴的转子(32)；以及电拾取装置(42)，所述电拾取装置安装到所述发电组件，所述电拾取装置包括：接触盘(48)，所述接触盘与发电机转子(32)相关联并且远离所述发电机转子径向延伸；以及至少一个电触头(44)，所述至少一个电触头与所述发电机转子(32)的轴线对准，并且被构造成与所述接触盘(48)的电接触表面电接触，以便从所述发电组件的部件拾取电流。2.根据权利要求1所述的发电组件，其中，所述至少一个电触头包括电刷阵列。3.根据权利要求2所述的发电组件，其中，所述电刷阵列包括多个电刷纤维，所述多个电刷纤维在与所述发电机转子的旋转轴线平行的方向上延伸，以便与所述接触盘配合。4.根据权利要求2所述的发电组...
【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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