一种风力涡轮机的叶片倾斜控制系统技术方案

本发明专利技术提供具有至少一个叶片（２１）的风力涡轮机（２０）的改进，所述叶片（２１）安装在轮毂（２２）上以围绕叶片轴线（ｙｂ－ｙｂ）进行受控的旋转，从而改变叶片相对于气流的倾斜。轮毂安装在机舱（２３）上以围绕轮毂轴线（ｘｈ－ｘｈ）旋转。风力涡轮机包括主倾斜控制系统和／或安全倾斜控制系统，所述主倾斜控制系统用于选择性控制叶片倾斜，所述安全倾斜控制系统用于超驰主叶片倾斜控制系统和在故障或过速状态下使叶片朝向顺流位置移动。这种改进包括：安装在机舱上且与叶片相联的能量存储设备（２６）；安装在机舱上且与叶片和能量存储设备相联的倾斜轴线控制器（２５）；安装在轮毂上且与叶片相联的机电式致动器（２８）；以及至少一个滑环（２９），其可操作地被设置成在倾斜轴线控制器和机电式致动器之间传输功率和／或数据信号；因此能够降低轮毂的质量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及具有安装在轮毂上以围绕其各自的叶片轴线进行独立且受控地旋转的多个叶片的风力涡轮机，更具体地涉及改进的风力涡轮机的叶片倾斜控制系统， 其中迄今为止安装在转动轮毂上的某些部件被重新安置到机舱。
技术介绍
现代风力涡轮机对转子叶片倾斜进行调节的原因有好几种。一种原因是要通过随着风速变化使叶片的气动力学与最佳效率相适应来改善叶片效率。另一种原因是要在风速超过最大安全额定速度或出现故障的情况下使叶片处于无负载或顺流状态。现代风力涡轮机可具有两个分离且独立的叶片倾斜控制系统(1)主叶片倾斜控制系统，其被用于在正常操作条件下优化性能；(2)安全倾斜控制系统，其适于超驰主叶片倾斜控制系统，并且在检测到故障或者风速超出预定最大值的情况下使各个叶片朝向无负载或顺流状态移动。主叶片倾斜控制系统通常由闭环的倾斜轴线控制器控制。该控制器自动调节涡轮机的工作状态，以使其保持在预定的工作曲线或特性上。该控制器通过叶片倾斜致动器改变叶片倾斜或角度。该致动器可以是电动或液压驱动的。安全倾斜控制系统可以是与主叶片倾斜控制系统分开且截然不同的。其功能是在出现问题的情况下将涡轮机带入安全状态。该安全系统通常不依赖自适应式电子器件。相反地，致动器通常通过正常情况下打开的继电器触点与电池硬线连接，其中所述继电器触点选择性地在出现故障或过速的情况下闭合。迄今为止，倾斜轴线控制器、电池和用于改变各个叶片的倾斜的机电式致动器均放置在轮毂中。它们是安全倾斜控制系统的部件。这增加了旋转轮毂的质量，需要使用优质部件，并且使得在轮毂内出现空间限制。因此，将电池和控制电子器件移动或重新放置到机舱是明显有利的。
技术实现思路
通过括号参引所公开的实施例的相应部件、部分或表面(只是用于说明，而非限制)，本专利技术大致提供了具有至少一个叶片(21)的风力涡轮机的改进(40)，所述叶片(21) 安装在轮毂(22)上以围绕叶片轴线(yb_yb)进行受控的旋转，从而改变叶片相对于气流的倾斜，其中轮毂安装在机舱(23)上以围绕轮毂轴线(Xh-Xh)旋转，并且风力涡轮机包括主倾斜控制系统和/或独立的安全倾斜控制系统，所述主倾斜控制系统用于选择性控制叶片倾斜，所述安全倾斜控制系统用于超驰主叶片倾斜控制系统和在故障或过速状态的情况下使叶片朝向顺流位置移动。这种改进大致包括安装在机舱上且与叶片相联的能量存储设备(26)；安装在机舱上且与叶片和能量存储设备相联的倾斜轴线控制器(25)；安装在轮毂上且与叶片相联的机电式致动器(28)；以及至少一个滑环(29)，其可操作地被设置成在倾斜轴线控制器和机电式致动器之间传输功率和/或数据信号；因此能够降低轮毂的质量。 在故障或过速状态的情况下，滑环可以将功率从能量存储设备传给致动器。数据信号可以是光学的，并且可以是多路传输的。或者，每个功率和/或数据通道可以具有独立的滑环。风力涡轮机可以具有多个叶片，滑环可以被设置成在与各个叶片相联的倾斜控制器和机电式致动器之间传输功率和数据信号。如果存在多个叶片(通常情况就是如此)，能量存储设备(例如电池)、倾斜轴线控制器和机电式致动器可以与各个叶片相联。在某些情况下，能量存储设备可以由不同的叶片共用。能量存储设备和倾斜轴线控制器可以是安全倾斜控制系统的一部分。主倾斜控制系统和安全倾斜控制系统可以是部分冗余的，或者具有公用部件。故障传感器可以被设置成检测故障或过速状态，并且可以被设置成向倾斜轴线控制器提供反映所检测到的这种故障或过速状态的信号。滑环可以是主倾斜控制系统和安全倾斜控制系统的一部分。滑环可以是非接触式的。因此，本专利技术的大体目标是提供改进的用于风力涡轮机的倾斜控制系统。另一目标可以是提供一种改进的减少转动轮毂质量的风力涡轮机的叶片倾斜控制系统。另一目标是提供一种改进的风力涡轮机的叶片倾斜控制系统，其允许将电池和倾斜轴线控制器中的一些或全部从轮毂重新放置到机舱上，从而通过合并到箱体提供降低成本的好处，通过将电池和控制器重新放置到机舱上提供易于接近和维护的好处，以及总体系统简化的好处。这些或其它目标和优点将从前面和后续的书面说明书、附图和所提交的权利要求书中变得显而易见。附图说明图1是风力涡轮机的一部分的透视图，其示出了相对于风力涡轮机的控制器、电池、机电式致动器和滑环的放大细节图，还示出了它们在现有技术的设计中的位置；图2是图1中示出的典型的现有技术的系统的示意性方框图，其中用于各个叶片的电池、倾斜轴线控制器和机电式致动器被安装在轮毂上；图3是改进的叶片倾斜控制系统的示意性方框图，其示出电池和倾斜轴线控制器已经被重新放置到机舱上，并且通过至少一个滑环与轮毂上的各种机电式致动器进行通讯。具体实施例方式首先，应当清楚地了解，在所有的附图中，相同的附图标记始终用于标识相同的结构元件、部分或表面，这些元件、部分或表面可通过整个书面说明书进一步得到描述或解释，其中该具体实施方式部分是该书面说明书的一部分。除非特别说明，否则这些附图将结合说明书来阅读(例如，断面线、部件配置、比例、角度等)，并且应被视为本专利技术的整个书面说明书的一部分。当在下面的描述中提及时，术语“水平”、“竖直”、“左”、“右”、“上”和“下”以及它们的形容词和副词的衍生词(例如，“水平地”、“向右地”、“向上地”等)仅指当该特定附图朝向读者时，所示结构的方位。类似地，术语“向内地”和“向外地”通常指表面相对其延长轴线或旋转轴线(视情况而定)的方位。 现有技术的系统(图1和2)在图1中示出了典型的现有技术的系统，其总体上用20指示。该系统具有安装在轮毂(总体上标为22)上的多个叶片(分别标为21)。各个叶片均适于选择性地相对于轮毂围绕叶片纵轴线(yb_yb)旋转，以改变叶片相对于它所处于的气流的角度或倾斜。轮毂22安装在机舱(总体标为23)上，以便围绕轮毂轴线(Xh-Xh)旋转。机舱通常可枢转地安装在支撑塔或柱24的上端。因此，机舱能够自由地围绕塔24的竖直轴线(Zp-Zp) 枢转，以使其相对于风向或气流定向。风从各个叶片上通过导致轮毂相对于机舱围绕其轴线(xh-xh)旋转。如上所述，各个叶片被设置成选择性地围绕它自己的纵轴线(yb_yb)旋转以改变叶片的相对于气流的倾斜。仍然主要参见图1，在现有技术的系统中，控制器、电池和致动器通常被放置在位于各个叶片的基部上的轮毂内。这些部件是安全倾斜控制系统的一部分。在某些情况下， 可以与主叶片倾斜控制系统共用致动器。典型地，每个叶片均可以根据其相对于机舱的角位置的函数独立地受到控制。在各个叶片上具有独立的主叶片倾斜控制和安全系统的好处是满足了下列安全要求，即风力涡轮机具有至少两个独立的制动系统，所述制动系统能够在出现故障或过大的风载时将涡轮机从满负载状态带入安全或顺流状态。假定单个倾斜致动器可以独立具有防故障性，这种防故障性导致下列普遍认识，即任何一个叶片系统均可发生故障，同时其它叶片在故障或风过大(over wind)状态下顺流。图1还描述了与各个叶片有关的倾斜轴线控制器25、电池26和机电式致动器28。 功率和控制信号通过滑环29传入和/或传出这几个转动控制器。现有技术的滑环的普遍不可靠常常被列举为必须在轮毂上安装控制器和电池的主要原因。倾斜轴线控制器被放置在滑环的转动侧，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．在具有至少一个叶片的风力涡轮机中，所述叶片安装在轮毂上以围绕叶片轴线进行受控的旋转，从而改变所述叶片相对于气流的倾斜，其中所述轮毂围绕轮毂轴线可旋转地安装在机舱上；改进包括：安装在所述机舱上且与所述叶片相联的能量存储设备；安装在所述机舱上且与所述叶片和所述能量存储设备相联的倾斜轴线控制器；安装在所述轮毂上且与所述叶片相联的机电式致动器；以及至少一个滑环，其可操作地设置成在所述倾斜轴线控制器和所述机电式致动器之间传输功率和／或数据信号；由此所述轮毂的质量能够被降低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US12/283,2542008年9月10日1.在具有至少一个叶片的风力涡轮机中，所述叶片安装在轮毂上以围绕叶片轴线进行受控的旋转，从而改变所述叶片相对于气流的倾斜，其中所述轮毂围绕轮毂轴线可旋转地安装在机舱上；改进包括安装在所述机舱上且与所述叶片相联的能量存储设备；安装在所述机舱上且与所述叶片和所述能量存储设备相联的倾斜轴线控制器；安装在所述轮毂上且与所述叶片相联的机电式致动器；以及至少一个滑环，其可操作地设置成在所述倾斜轴线控制器和所述机电式致动器之间传输功率和/或数据信号；由此所述轮毂的质量能够被降低。2.如权利要求1所述的改进，其中，在故障状态的情况下，所述滑环将功率从所述能量存储设备传给所述机电式致动器。3.如权利要求1所述的改进，其中，所述数据信号是光学的。4.如权利要求3所述的改进，其中，所述数据信号是多路传输的。5.如权利要求1所述的改进，其中，所述风力涡轮机...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·波特，
申请(专利权)人：莫戈公司，
类型：发明
国别省市：US