風輪機及驅動一個或更多個液壓變槳致動器的方法
2023-05-30 19:37:01
專利名稱：風輪機及驅動一個或更多個液壓變槳致動器的方法
技術領域：
本發明涉及包括用於為電網產生電カ的裝置的風輪機。風輪機還包括具有ー個或更多個葉片的轉子，其中該轉子還包括用於主動地控制ー個或更多個葉片的變槳角度的一個或更多個液壓變槳致動器。本發明還涉及ー種驅動一個或更多個液壓變槳致動器以主動地控制風輪機的一個或更多個葉片的變槳角度的方法。
背景技術：
本領域已知的風輪機包括錐形的風輪機塔架以及位於塔架頂部的風輪機機艙。具有多個風輪機葉片的風輪機轉子經由從機艙前部伸出的低速軸連接到機艙，如圖I所示。現代風輪機通過使葉片變槳進出迎風來控制轉子上的負載。葉片被變槳以優化功率輸出或者保護風輪機免受過載損壞。為了進行變槳，每個葉片配置有變槳裝置，該變槳裝置包括位於輪轂與葉片之間的變槳軸承以及某種變槳裝置，所述變槳裝置例如呈液壓致動器的形式，以提供力來使葉片變槳以及保持葉片處於給定位置。該液壓致動器通常由液壓泵來驅動，液壓泵由電動馬達驅動，該電動馬達由電網驅動，風輪機為該電網產生電力。然而，在電網失效的情況下，仍有必要使葉片變槳，例如以通過使葉片順槳來關閉風輪機，從而在空轉期間控制轉子的緩慢旋轉或者作為在ー個或更多個葉片中弦向顫振時的應對措施。因此，例如從US 4，348，155已知，提供ー種具有壓カ蓄能器的液壓系統，使得當電網故障或出現類似故障的情況下葉片能夠順槳，但是從蓄能器傳送的功率是有限的並且十分短暫。因此，從EP I 788 237 A2已知，在正常操作期間通過電網來驅動液壓泵，以及例如在電網失效期間經由電池來驅動液壓泵，但是這種電池既沉重又昂貴。因此，本發明的目的在於提供一種用於驅動風輪機的液壓變槳致動器的有利技術。
發明內容
本發明提供ー種包括用於為電網產生電カ的裝置的風輪機。所述風輪機還包括轉子，所述轉子包括一個或更多個葉片，其中，所述轉子還包括用於主動地控制ー個或更多個所述葉片的變槳角度的ー個或更多個液壓變槳致動器。該風輪機還包括一個或更多個致動器液壓泵，所述ー個或更多個致動器液壓泵適於驅動所述液壓變槳致動器，其中，所述ー個或更多個致動器液壓泵由正常操作能源驅動。所述風輪機還包括應急液壓泵，所述應急液壓泵也適於驅動所述液壓致動器，所述應急液壓泵由電能存儲裝置驅動。在正常操作期間驅動變槳致動器的一個或更多個致動器液壓泵必須具有相對大的排量，以例如響應於持續變化的風カ狀況來持續且快速地調節全部葉片的變槳角度，從而調節到給定的功率輸出設置等。因此，在緊急情況下，例如當正常操作能源不再可用吋， 會需要大型能量存儲裝置來確保變槳操作，而這應當由正常操作致動器液壓泵來進行。但是在電網故障或正常操作能源不可用的類似情況下，變槳系統僅需要相對緩慢且相對少有地調節葉片的變槳角度(即，當檢測到葉片的弦向顫振時)或者確保轉子的大致恆定的緩慢空轉。因此，在正常操作能源不可用期間，泵的所需排量急劇降低，且因此有利的是向風輪機進一歩提供專用應急液壓泵，因為這種泵使得更簡單地使排量適合於緊急情況且因此確保在正常操作能源不可用期間的較低能量消耗。由此，藉助於相對小且便宜的電能存儲裝置來確保長時間段內(即，數周和數月)的變槳系統操作。此外，通過電能存儲裝置來驅動獨立的專用應急液壓泵是有利的，因為這確保即使電網不可用或傳動系不旋轉時也能夠調節葉片的變槳角度。同樣地，通過使得應急液壓泵獨立於正常操作致動器液壓泵，確保了冗餘，因為如果致動器液壓泵由於某些原因而發生故障或者停止運行，那麼應急液壓泵能夠操作變槳系統並且使葉片變槳到安全位置。應當強調的是，術語「正常操作能源」應當被理解為在風輪機的正常操作期間 (即，當風輪機轉子旋轉以由此產生電カ並且將該電カ直接或間接饋送到電網時)能夠驅動ー個或更多個致動器液壓泵的任何類型的能源。在大多數情況下，正常操作能源是電網，但是該正常操作能源還可直接或間接聯接到風輪機傳動系，例如當風輪機發電機上的輸出軸驅動泵時或當由專用發電機驅動的電動馬達所包括的泵由風輪機傳動系驅動或者電動馬達可由一個或多個風輪機主發電機直接驅動時。還應當強調的是，術語「電能存儲裝置」應當被理解為能夠存儲電能的任何類型的電池、電氣蓄能器、濃縮物/電容器或類似裝置。在本發明的方面，所述應急液壓泵是定排量液壓泵。定排量液壓泵相比於變排量液壓泵更簡單、更可靠且更便宜，且由於設想的是應急液壓泵很少操作(即，僅在正常泵系統出故障、例如電網故障等的情況下操作)，因此尤其重要的是，泵是可靠的。此外，由於當風輪機未正常地操作(即，不為電網產生電力)時對於變槳驅動系統的需求急劇降低，因此有利的是在這些階段期間使用「簡單」且可靠的定排量液壓泵。應當強調的是，術語「定排量液壓泵」應當被理解為是輸入RPM(毎分鐘轉數)和輸出油量之間正相關的液壓泵。已知類型的定排量液壓泵是齒輪泵、螺杆泵和徑向活塞泵， 但是其他泵類型用作定排量液壓泵也是可行的，例如，旋轉葉片泵、彎曲軸活塞泵以及軸向
活塞慄。在本發明的方面，所述ー個或更多個所述致動器液壓泵是一個或更多個變排量液壓慄。變排量液壓泵更節能，這是有利的，因為在風輪機的正常操作期間，泵必須大致恆定地運行，並且該泵被賦予改變排量的能力，該泵類型尤其適於驅動液壓變槳致動器，因為變槳需求持續且快速地變化。應當強調的是，術語「變排量液壓泵」應當被理解為這樣的液壓泵，該液壓泵包括通過增加或減少泵每轉所傳送的油體積來機械地調節或改變泵排量的裝置。已知類型的變排量液壓泵是旋轉葉片泵、彎曲軸活塞泵以及軸向活塞泵，但是其他泵類型用作變排量液壓泵也是可行的。在本發明的方面，一個或更多個所述致動器液壓泵的每個的排量是所述應急液壓泵的排量的2至100倍、優選地是5至20倍、且最優選地是7至15倍。如果應急液壓泵的排量相比於致動器液壓泵的排量而言太小，那麼應急液壓泵將不能夠提供足夠的功率給變槳致動器以確保例如在葉片的弦向顫振累積到潛在受損水平之前葉片能夠變槳。然而，如果應急液壓泵的排量相比於致動器液壓泵的排量而言太大，那麼應急液壓泵變得太昂貴並且需要大大的功率以運行。因此，本尺寸範圍代表了效率和成本之間的有利關係。在本發明的方面，所述應急液壓泵的排量在0. 5至100升/分鐘之間、優選地在I 至30升/分鐘之間、最優選地在2至10升/分鐘之間。這些尺寸範圍代表了用於使大型現代風輪機的葉片以足夠的速度進行變槳的有利能力，以確保在葉片變槳之前葉片的弦向顫振不會累積到潛在受損水平。在本發明的方面，所述風輪機還包括用於檢測所述致動器液壓泵的運行狀態的指示的狀態檢測裝置。由於應急液壓泵的電能存儲裝置具有有限的容量，因此有利的是僅在需要時操作應急液壓泵。因此有利的是，向風輪機提供用於檢測應當允許應急液壓泵操作的情況的狀態檢測裝置。狀態檢測裝置例如被設置成檢測下述情形中的ー個或更多個電網失效；液壓系統中的壓降(或全部損失(complete loss));一個或更多個致動器液壓泵的操作狀態；葉片的變槳角度(即，葉片轉動到正確位置的變槳角度)；以及電網接合狀態(即，風輪機從電網斷開(例如，在維護期間)或被連接到電網)。如果這些狀態中的一個或更多個被操作狀態檢測裝置檢測到，那麼該狀態檢測裝置可引發的是，應急液壓泵的操作是可能的。狀態檢測裝置可以是任何類型的傳感器(例如，溫度傳感器、壓カ傳感器、電壓計或電流計)或者適合於用作能夠檢測致動器液壓泵的操作狀態的指示的狀態檢測器的任何其他類型的電子或機械裝置。在本發明的方面，所述狀態檢測裝置包括用於檢測所述電網是否可用的電網狀態檢測裝置。電網不可用(由於電網故障或者由於風輪機從電網意外斷開)是迄今為止致使一個或更多個致動器液壓泵的不能進行正常操作的最常見原因，且因此尤其有利的是向狀態檢測裝置提供用於檢測電網是否可用的電網狀態檢測裝置。電網狀態檢測裝置可以是電壓計、電流計或者適合於用作能夠檢測電網是否可用的電網狀態檢測器的任何其他類型的電子或機械裝置。在本發明的方面，所述風輪機還包括控制裝置，所述控制裝置根據所述狀態檢測裝置的輸出而使所述應急液壓泵能夠操作。由此實現了本發明的有利實施方式。控制裝置可以是任何類型的PLC、微處理器、 PC或適合於用作能夠根據所述狀態檢測裝置的輸出而使所述應急液壓泵能夠操作的控制器的任何其他類型的電子或機械裝置。
在本發明的方面，所述電能存儲裝置是ー個或更多個電池。電池是長時間段存儲能量的十分可靠、便宜且簡單的方式，且因此有利的是使用電池來驅動風輪機的應急液壓泵。在本發明的方面，所述風輪機還包括適於檢測所述一個或更多個葉片中的ー個或更多個葉片中的弦向顫振的顫振檢測裝置。如上所述，由於應急液壓泵的電能存儲裝置具有有限的容量，因此有利的是在需要時僅操作應急液壓泵。因此有利的是向風輪機提供顫振檢測裝置，從而使得在發生特定情形時(例如，當在一個或更多個葉片中檢測到弦向顫振時)基本上僅操作應急液壓泵。顫振檢測裝置可以是任何類型的傳感器、應カ計、加速計、光纖線纜、照相機或者適合於用作能夠檢測一個或更多個風輪機葉片中的弦向顫振的顫振檢測器的任何其他類型的電子或機械裝置。在本發明的方面，所述風輪機還包括應急液壓泵控制裝置，所述應急液壓泵控制裝置適於在所述顫振檢測裝置檢測到所述ー個或更多個葉片中的一個或更多個葉片中的弦向顫振超過預定水平時啟動所述應急液壓泵。由於可用於驅動應急液壓泵的功率是有限的，因此有利的是當弦向顫振高於預定水平從而表明顫振自身不會停止並且要確保在顫振達到危險水平之前停止該顫振時僅操作應急液壓泵。在本發明的方面，所述電能存儲裝置是ー個或更多個電容器。使用電容器是有利的，因為電容器被設置用作簡單、耐用且便宜的能量存儲裝置。在本發明的方面，所述正常操作能源是所述電網。有利的是藉助於電網來驅動該一個或更多個致動器液壓泵，因為在風輪機的正常操作期間，所述電網提供了便宜且可靠的能源。本發明還提供一種驅動一個或更多個液壓變槳致動器以主動地控制風輪機的一個或更多個葉片的變槳角度的方法。在所述風輪機的正常運行期間，所述液壓變槳致動器藉助於ー個或更多個致動器液壓泵來驅動，所述致動器液壓泵由正常操作能源驅動。所述方法包括以下步驟檢測所述致動器液壓泵的運行狀態的指示；以及如果檢測到所述致動器液壓泵處於非運行狀態，則使所述液壓變槳致動器能夠由應急液壓泵來驅動。所述應急液壓泵由電能存儲裝置驅動。有利的是利用電能存儲裝置來驅動應急液壓泵，因為如果檢測到致動器液壓泵的非運行狀態，那麼該狀態可能由電網故障或者致使正常操作電源不可用的其他情形引起。 並且通過使得電能存儲裝置驅動獨立的應急液壓泵，可能使得該泵特別地適於當檢測到致動器液壓泵的非運行狀態(即，風輪機不產生電カ)時出現的特定情況，因此，不需要變槳系統的快速反應或持續反應。然而，由於從電能存儲裝置可獲得的電量本質上是有限的，因此還有利的是，僅當檢測到致動器液壓泵的非運行狀態時操作該應急液壓泵。在本發明的方面，所述方法還包括步驟如果在所述風輪機葉片的ー個或更多個中檢測到高於預定水平的弦向顫振，就致動所述應急液壓泵。由於從電能存儲裝置可獲得的電量本質上是有限的，因此還有利的是，僅在絕對需要時(當檢測到致動器液壓泵的非運行狀態時)操作該應急液壓泵。因此有利的是，僅當在所述葉片的一個或更多個中檢測到高於預定水平的弦向顫振時才致動所述應急液壓泵。在本發明的方面，所述方法是用於驅動根據任何上述風輪機的一個或更多個液壓變槳致動器的方法。
在下文中將參考附圖來描述本發明的若干個示例性實施方式，在附圖中圖I示出了從前方看的本領域已知的大型現代風輪機；圖2示出了從前方看的包括三個葉片的本領域已知的風輪機轉子；圖3示出了從側面看的本領域已知的風輪機機艙的簡化剖視圖；圖4是用於風輪機葉片的液壓葉片變槳系統的主要部件的視圖；圖5是用於風輪機葉片的液壓葉片變槳系統的主要部件以及控制裝置的視圖；以及圖6是用於風輪機的液壓葉片變槳系統的液壓泵的電氣圖。附圖標記I風輪機
2塔架
3機艙
4轉子
5葉片
6輪轂
7變槳軸承
8第一葉片的葉片變槳驅動器
9變速箱
10制動器
11發電機
12轉換器
13機艙結構件
14致動器液壓泵
15槽
16液壓變槳致動器
17應急液壓慄
18液壓蓄能器
19蓄能器閥
20第二葉片的葉片變槳驅動器
21液壓閥
22第三葉片的葉片變槳驅動器
23壓カ計
24狀態檢測裝置
25控制裝置
26顫振檢測裝置27電網28電動馬達29電能存儲裝置
具體實施例方式圖I示出了本領域已知的現代風輪機1，所述風輪機I包括塔架2以及位於塔架2 上部的風輪機機艙3。風輪機轉子4包括被安裝到輪轂6上的三個風輪機葉片5，該風輪機轉子4經由從機艙3的前部伸出的低速軸連接到機艙3。此外，該圖示出了變槳軸承7被安裝在葉片5的根部。圖2示出了從前方看的本領域已知的風輪機轉子4，該風輪機轉子4包括輪轂6以及三個葉片5。如所示的，變槳軸承7被設置在葉片5與輪轂6之間，以使得葉片5能夠繞其縱向軸線旋轉並且傳送主要來自三個不同源的力。葉片5(當然，還有軸承7本身)受重力的恆定影響。重力的方向根據葉片5的位置而變化，導致在變槳軸承7上存在不同負荷。當葉片在運轉中時，軸承7還受離心力的影響，該離心力主要產生軸承7上的軸向拉力。最後軸承7受葉片5上的風カ負荷的影響。該カ是軸承7上的最大負荷並且產生了軸承7必須經受的巨大カ矩。所有變槳軸承7上的並且來自所有變槳軸承7的負荷必須被傳遞到輪轂6並且進一步傳遞到風輪機I的其餘部分，並且同時每個變槳軸承7必須使葉片5能夠變槳。在所示的實施方式中，轉子4包括三個葉片5，但是在其他實施方式中，轉子4可包括ー個、兩個、四個或更多個葉片5。在所示的實施方式中，風輪機I是變槳調節風輪機1，但是在其他實施方式中，風輪機同樣可以是主動失速調節風輪機1，因為變槳調節風輪機I和主動失速調節風輪機I兩者都包括用於使葉片5變槳的變槳裝置。圖3示出了從側面看的現有技術風輪機I的機艙3的簡化剖視圖。機艙3存在多種變型和構造，但是在大多數情況下，機艙3中的傳動系包括下列部件中的ー個或更多個 變速箱9、聯軸器(未示出)、某種制動系統10和發電機11。現代風輪機I的機艙3還可包括轉換器12(也稱逆變器)和附加的外圍設備，諸如其他的功率處理設備、控制箱、液壓系統、冷卻系統等。包括機艙部件9、10、11、12的整個機艙3的重量由機艙結構件13承載。部件9、 10,11,12通常被放置在該公用負荷承載機艙結構件13上並/或連接至該公用負荷承載機艙結構件13。在所示的簡化實施方式中，負荷承載機艙結構件13僅沿著機艙3的底部延伸，例如呈連接到部件9、10、11、12中的ー些或全部的床基架形式。在其他實施方式中，負荷承載結構件13可以包括齒輪罩(gear bell)，該齒輪罩能通過主軸承(未示出)將轉子 4的負荷傳遞到塔架2 ;或者負荷承載結構件13可以包括諸如網格結構的若干個互連部件。在所示的實施方式中，風輪機I的葉片5經由變槳軸承7連接到輪轂6，從而使得葉片5能夠繞其縱向軸線旋轉。在該實施方式中，葉片變槳驅動器8被連接到第一葉片5， 第二葉片變槳驅動器20被連接到第二葉片5。葉片變槳驅動器8、20中的每個都包括呈連
9接到輪轂6以及相應葉片5的液壓致動器16形式的用於主動調節葉片變槳角度的裝置。圖4是用於風輪機葉片5的液壓葉片變槳系統的主要部件的視圖。在本發明的該實施方式中，風輪機I包括三個風輪機葉片5，每個風輪機葉片都包括葉片變槳驅動器8、20、22。在該實施方式中，僅具體地描述用於第一葉片5的葉片變槳驅動器8，並且用於第二葉片5和第三葉片5的葉片變槳驅動器20、22的存在僅用空框體20、 22表示。然而，用於第二葉片5和第三葉片5的葉片變槳驅動器20、22在原理上類似於用於第一葉片5的所述葉片變槳驅動器8。在本發明的該實施方式中，液壓葉片變槳系統包括全部並聯聯接的三個致動器液壓泵14和一個應急液壓泵17。在本發明的另ー實施方式中，液壓葉片變槳系統可包括其他數量的致動器液壓泵14，例如ー個、兩個、四個或更多個；該系統還可包括其他數量的應急液壓泵17，例如兩個、三個、四個或更多個，並且泵14和17能夠按照不同的方式聯接。在本發明的該實施方式中，全部的致動器液壓泵14都是變排量液壓泵，但是在其他實施方式中，致動器液壓泵14中的一個或更多個可以是定排量液壓泵。類似地，在該實施方式中，應急液壓泵17是定排量液壓泵，但是在其他實施方式中，應急液壓泵17可以是變排量液壓泵。在本發明的該實施方式中，液壓泵14、17將適當加壓的液壓流體(例如，液壓油) 供應到變槳驅動器8、20、22，在該變槳驅動器8、20、22中，流體經由閥21(在該實施方式中， 閥21是比例閥21)被引導到液壓變槳致動器16的活塞的ー側。液壓變槳致動器16的活塞杆被直接或間接連接(未示出)到風輪機轉子4的輪轂6，並且液壓變槳致動器16的缸殼體被直接或間接連接到葉片5，或者活塞杆被直接或間接連接到葉片5而缸殼體被直接或間接連接到輪轂6,以便當處於壓力下的流體被施加到液壓變槳致動器16的活塞的任ー側上時實現葉片5的角位移(變槳)。在該實施方式中，變槳驅動器8還包括液壓蓄能器18，該液壓蓄能器18也通過來自於泵14、17的加壓流體增壓。如果例如在高風カ和最大功率生成期間電網突然失效，那麼葉片5將必須十分快速地變槳離開風，以防止轉子速度増加，該轉子速度増加會導致災難性故障。在本發明的該實施方式中，致動器液壓泵14由電網供電，並且當電網失效時，致動器液壓泵14不能夠提供用於使葉片5順槳的壓力。在這種情況下，藉助於蓄能器閥19 來釋放液壓蓄能器18內部的加壓流體，由此提供了瞬時但短暫的壓力増加，從而提供足夠的功率來將葉片變槳到「安全」的順槳位置。在變槳驅動器不包括液壓蓄能器18的本發明的另ー實施方式中，在電網失效或類似情況下，葉片5的緊急變槳可完全藉助於應急液壓泵17所提供的加壓流體來實施， 或葉片5的緊急變槳可經由例如一個或更多個液壓蓄能器18的壓カ備份系統(pressure back-up system)和應急液壓泵17之間的協作來實施。一旦葉片5達到其駐車位置，理論上直到重新開始正常功率生成才再次需要使葉片5變槳，其中再次經由致動器液壓泵14來使葉片5變槳。然而，為了避免在風輪機傳動系的軸承和齒輪中形成停頓記號，有利的是，至少在較長時段的停頓期間使得轉子4以及因此使傳動系持續地空轉。為了確保轉子4恆定地空轉而不加速旋轉或停止，有必要時常調節ー個或更多個葉片5的變槳角度。類似地，在停頓期間，紊流和類似風力現象能夠導致在葉片5中累積弦向顫振。高於一定水平的弦向顫振能夠導致葉片結構破裂，為了防止顫振累積，有利的是使受影響的葉片5變槳以移除或減輕導致葉片5進行弦向顫振的狀況。同樣，在豎立風輪機I或維護風輪機I期間，此時風輪機I會從電網斷開，因此出現了使葉片 5變槳的需要。因此，有利的是提供ー種具有應急液壓泵17的風輪機，該應急液壓泵17由電池或類似的電能存儲裝置29供電，使得即使在正常操作能源(例如電網)在長時段內不可用時也能夠使葉片5變槳。在本發明的該優選實施方式中，液壓泵14、17被設置用於將加壓流體提供給用於全部葉片5的液壓葉片變槳系統，但是在其他實施方式中，ー組泵14、17能夠被設置為分別用於每個葉片5。對於本領域技術人員顯而易見的是，該系統僅在圖4中示意性地示出並且該系統的許多變形也是可能的，例如包括控制進出蓄能器18和變槳缸16的流體流以及控制變槳驅動器部件之間的相互作用的其他方法。圖5是用於風輪機葉片5的液壓葉片變槳系統的主要部件和控制裝置的視圖。在本發明的該實施方式中，風輪機I還配置有狀態檢測裝置24。狀態檢測裝置24 適於檢測致動器液壓泵14是否正確地工作，即用於檢測致動器液壓泵14的運行狀態的指示。在本發明的該實施方式中，狀態檢測裝置24包括用於檢測電網是否可用的電網狀態檢測裝置，該電網狀態檢測裝置例如呈電壓計或電流計(未示出)形式；開關位置檢測器 (未示出)，其用於檢測將風輪機I連接到電網的主風輪機開關的開關位置；壓カ計23，其測量在變槳系統中的ー個或更多個位置處的流體壓カ；以及溫度傳感器(未示出)，其用於檢測致動器液壓泵14的過熱情形。然而，在本發明的其他實施方式中，狀態檢測裝置24能夠包括更少的檢測器，例如在一個實施方式中，狀態檢測裝置24可僅包括電網狀態檢測裝置；或在其他實施方式中，狀態檢測裝置24可包括能夠檢測致動器液壓泵14的運行狀態的指示的其他檢測器或其他檢測器組合。在該實施方式中，狀態檢測裝置24被設置在中央，但是在其他實施方式中，狀態檢測裝置24能夠被設置在風輪機I的不同位置處。來自於狀態檢測裝置24的ー個或更多個信號被饋送給控制裝置25，並且如果這些信號表明致動器液壓泵14的運行狀態不是所期望的，那麼控制裝置25將使應急液壓泵 17能夠操作。因此，如果狀態檢測裝置24例如檢測到電網不再可用，那麼該信息被提供給控制裝置25，該控制裝置25將使應急液壓泵17能夠操作。這並非必然意味著應急液壓泵 17將立即開始操作。例如，即使葉片已經藉助於正常運行致動器液壓泵14而被順槳，也會直到例如檢測到空轉轉子4的旋轉速度増加超過預定水平或者顫振檢測裝置26檢測到一個或更多個葉片5進行弦向顫振時才開始操作應急液壓泵17。在該實施方式中，控制裝置25被示出為獨立裝置，例如獨立的微處理器、PLC或類似控制裝置；但是在其他實施方式中，控制裝置25可以是風輪機I中的另ー控制裝置(例如，風輪機主控制器)的一體部分。與致動器液壓泵14相比，應急液壓泵17具有相對小的尺寸，即例如應急液壓泵17 的排量比每個致動器液壓泵14的排量小十倍。這意味著，當變槳系統僅由應急液壓泵17 來驅動時，變槳速度急劇降低；但這同樣意味著，驅動應急液壓泵17的電能存儲裝置29的尺寸能夠顯著地減少。
圖6是風輪機I的液壓葉片變槳系統的液壓泵14、17的電氣圖。在本發明的該實施方式中，三個致動器液壓泵14中的每個均藉助於電動馬達28 來驅動，並且在該情況下正常操作能源是電網27，風輪機I所產生的電カ被傳送到該電網 27。應急液壓泵17也藉助於電動馬達28驅動，並且在該情況下驅動電動馬達28的電能存儲裝置是電池。在上文已經結合風輪機I、變槳驅動器8、20、22、液壓變槳系統等的具體實施例來示例化本發明。但是應當理解的是，本發明不局限於上述的具體實施例，而是能夠在由權利要求書規定的本發明範圍內以多種變化進行設計和更改。
權利要求
1.一種風輪機，所述風輪機包括用於為電網產生電カ的裝置，所述風輪機還包括轉子，所述轉子包括一個或更多個葉片，其中，所述轉子還包括用於主動地控制ー個或更多個所述葉片的變槳角度的ー個或更多個液壓變槳致動器；一個或更多個致動器液壓泵，所述ー個或更多個致動器液壓泵適於驅動所述液壓變槳致動器，並且其中，所述ー個或更多個致動器液壓泵由正常操作能源驅動；並且其中，所述風輪機還包括應急液壓泵，所述應急液壓泵也適於驅動所述液壓致動器，所述應急液壓泵由電能存儲裝置驅動。
2.根據權利要求I所述的風輪機，其中，所述應急液壓泵是定排量液壓泵。
3.根據權利要求I或2所述的風輪機，其中，所述ー個或更多個致動器液壓泵是ー個或更多個變排量液壓泵。
4.根據前述權利要求中任一項所述的風輪機，其中，所述ー個或更多個致動器液壓泵中的每個的排量是所述應急液壓泵的排量的2至100倍、優選地是5至20倍、且最優選地是7至15倍。
5.根據前述權利要求中任一項所述的風輪機，其中，所述應急液壓泵的排量在0.5至 100升/分鐘之間、優選地在I至30升/分鐘之間、最優選地在2至10升/分鐘之間。
6.根據前述權利要求中任一項所述的風輪機，其中，所述風輪機還包括狀態檢測裝置， 該狀態檢測裝置用於檢測所述致動器液壓泵的運行狀態的指示。
7.根據權利要求6所述的風輪機，其中，所述狀態檢測裝置包括用於檢測所述電網是否可用的電網狀態檢測裝置。
8.根據權利要求6或7所述的風輪機，其中，所述風輪機還包括控制裝置，所述控制裝置根據所述狀態檢測裝置的輸出而使所述應急液壓泵能夠操作。
9.根據前述權利要求中任一項所述的風輪機，其中，所述電能存儲裝置是ー個或更多個電池。
10.根據前述權利要求中任一項所述的風輪機，其中，所述風輪機還包括適於檢測所述一個或更多個葉片中的一個或更多個葉片中的弦向顫振的顫振檢測裝置。
11.根據權利要求10所述的風輪機，其中，所述風輪機還包括應急液壓泵控制裝置，所述應急液壓泵控制裝置適於在所述顫振檢測裝置檢測到所述ー個或更多個葉片中的ー個或更多個葉片中的弦向顫振超過預定水平時啟動所述應急液壓泵。
12.根據權利要求I至8中任一項所述的風輪機，其中，所述電能存儲裝置是ー個或更多個電容器。
13.一種用於驅動ー個或更多個液壓變槳致動器以主動地控制風輪機的ー個或更多個葉片的變槳角度的方法，在所述風輪機的正常運行期間，所述液壓變槳致動器由一個或更多個致動器液壓泵驅動，其中，所述致動器液壓泵由正常操作能源驅動，並且其中，所述方法包括以下步驟檢測所述致動器液壓泵的運行狀態的指示；以及如果檢測到所述致動器液壓泵處於非運行狀態，則使所述液壓變槳致動器能夠由應急液壓泵來驅動，所述應急液壓泵由電能存儲裝置驅動。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，所述方法還包括以下步驟如果在所述風輪機葉片的ー個或更多個葉片中檢測到高於預定水平的弦向顫振，就啟動所述應急液壓泵。
15.根據權利要求13或14所述的方法，其中，所述方法是用於驅動權利要求I至12中任一項所述的風輪機的一個或更多個液壓變槳致動器的方法。
全文摘要
本發明涉及風輪機以及驅動一個或更多個液壓變槳致動器的方法。風輪機(1)包括用於為電網(27)產生電力的裝置。風輪機(1)還包括具有一個或更多個葉片(5)的轉子(4)，其中，轉子(4)還包括用於主動地控制一個或更多個葉片(5)的變槳角度的一個或更多個液壓變槳致動器(16)。風輪機(1)還包括適於驅動液壓變槳致動器(16)的一個或更多個致動器液壓泵(14)，且其中，所述一個或更多個致動器液壓泵(14)由正常操作能源驅動。風輪機(1)還包括應急液壓泵(17)，應急液壓泵也適於驅動液壓致動器(16)，應急液壓泵(17)由電能存儲裝置(29)驅動。本發明還涉及一種驅動一個或更多個液壓變槳致動器(16)以主動地控制風輪機(1)的一個或更多個葉片(5)的變槳角度的方法。
文檔編號F03D7/04GK102606397SQ201110455448
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年1月24日
發明者J·B·馬德森, J·L·安德森 申請人:維斯塔斯風力系統有限公司