風力發電站的製作方法

2023-06-03 01:19:06 1

專利名稱：風力發電站的製作方法
技術領域：
本發明涉及風力發電站，其包括 豎塔；轉子，其包括轂部件和葉片，其裝配到塔的頂端並且對準到風中且由風旋轉；轉子軸，其將旋轉運動傳遞到發電機，發電機在直接驅動發電站的情況中連接到前述軸並且在齒輪傳動發電站的情況中連接到齒輪箱；以及框架，其裝配到塔的頂端位於軸承上，從而繞豎直軸線旋轉，在該框架中，轉子軸也安裝在軸承上。
背景技術：
現有技術已知的是，在風力發電站中，轉子葉片和塔的頂部件中的其它裝置(例如轉子軸)的對準通過以下方式中的任一個實現通過使整個塔在地面上的基座上旋轉，或者用配合到塔的頂部件的軸承，頂部件擱置在軸承上並且可藉助於轉動機構根據風力繞豎直軸線旋轉。如果風力發電站的整個塔旋轉，使得塔能夠旋轉的軸承以及轉動機構必須被製造在基座中鄰近於地面。如果塔被固定且僅僅使塔的端部處的單元旋轉，適當的軸承和轉動機構必須被裝配到塔的頂端。如今，藉助於設置有滾珠/滾柱的轉環來實現這種類型的軸承，在這種情況中，在轉子葉片之外，所有意圖旋轉的部件也均布置在該單元中，其被定位成擱置在轉環上。在向下的加載之外，由於風和非對稱布置的質量的緣故，可觀的傾斜力也被施加到轉環上，該傾斜力試圖使整個單元從轉環傾翻。當轉子停止時，風力向後傾斜，而靜重向前傾斜。結果，轉環也必須設置成抵抗向上的加載。這種類型的在兩個軸向方向上起作用的軸承不是好的解決方案，因為其不可避免地導致使用兩個軸承，其中，一個軸承支承向下負載而另一個軸承支承向上負載。轉環系統必須被時常收緊，並且轉環系統或其一部分的更換是大型且困難的程序。前述兩個軸承必須上下放置並且相互非常靠近，因為水平轉子軸和發電機被布置成幾乎剛好在轉環系統上方。當使用轉環方案時，只能通過將整個頂部件(機艙)抬下來而實現軸承的更換，這是成本非常高的操作，尤其在大型風力發電站中，以及尤其在離岸條件中。

發明內容
已經開發了一種新的風力發電站來消除上述缺陷，通過該風力發電站，令人吃驚的是，特別是較高輸出功率範圍的風力發電站的結構在更加易於安裝和易於維護方面得到了改善。根據本發明的風力發電站的特徵在於，為了將軸承上的旋轉框架安裝到塔的頂部件上，塔的頂部件包括第一軸承以及第二軸承，第一軸承主要支承來自旋轉框架的至少豎直負載，第二軸承布置在離前述軸承距離H的位置處，在這種情況中，軸承之一主要支承來自旋轉框架的徑向負載，並且在這種情況中，通過離開塔並且裝配在旋轉框架內的支撐件來布置前述軸承中的上面那個的支架。本發明的風力發電站的一個優點是旋轉框架可以在安裝階段從上方直接下降就位而擱置在下部轉環上。如果上軸承是軸向軸承，即支承豎直負載的軸承，而同時徑向軸承連接到上軸承，則通過這種方法進行的安裝最成功。第二下軸承僅僅是徑向軸承，其防止單元傾翻和傾斜。在根據本發明的方案的情況中，下軸承可以從上軸承向下離開距離H，在這種情況中，這在結構上是簡單的，例如作為徑向滑動軸承。具體地，如果轉子軸和發電機布置在關於旋轉框架的旋轉中心的同一側並且其離開前述旋轉中心的距離使得旋轉框架的軸承所需的支撐件可以例如是關於前述旋轉中心的對稱件，則可使用本發明的方案。
根據本發明的方案還使得可以在旋轉框架的內側和外側上以及在支撐件的內側上設置走道。另一個優點是,當使用滑動軸承時,可以在頂部件內更換軸承殼,而無需使用吊車將任何重的結構部件抬下來。


下面將參照附圖更詳細地描述本發明，附圖中
圖I表示軸承的支撐件的局部剖視圖，其連接到風力發電站的塔的頂部件，
圖2表示風力發電站的頂部件的旋轉框架方案，其裝配在圖I的支撐件的頂上，
圖3表示具有滑動軸承的旋轉框架的局部剖視圖。
具體實施例方式圖I表示軸承的支撐件4，其通過法蘭2和3之間的接頭牢固地固定到風力發電站的塔I的頂部件，該支撐件是圓錐形空心焊接件或鑄件並且包括下軸承5和上軸承9，下軸承5是轉環而上軸承9是徑向軸承。臺階6以及一個或多個門8布置在支撐件的內側，可以經由臺階6以及一個或多個門8從支撐件4的側腹離開。維護平臺7也在支撐件的外側上。支撐件4關於中心線17對稱。圖2表示了旋轉框架10，其是風力發電站結構的一部分，安裝在圖I的支撐結構4 的頂上。由於支撐結構4是圓錐形的，旋轉框架可從上方降低到支撐件上。最合適地，旋轉框架10是一體的焊接結構或鑄件，包括三個圓形軸承殼體或殼體平臺，並且為了節約材料和產生走道也包括在沒有軸承殼體的方向(圖中的右側)上的發光孔。由於支撐件4是圓錐形的且空心的，可以進入支撐件4內部並經由支撐件4通向轂空間，通向旋轉框架10的內側並進一步通向空心軸11的內側或其它地方。轉環軸承5 (在圖I和2中，滾柱軸承)位於支撐件4的底部件的法蘭3和旋轉框架10的底部件之間。 徑向軸承9 (在圖I和2中，滾柱軸承)位於支撐件4的頂部件和旋轉框架10之間。該上軸承9在直徑上小於下軸承5，並且防止發電站單元從下軸承5的頂部傾翻。為了使軸承加載是合理的，軸承5和9之間的距離測量值H為下軸承5的軸承直徑D的長度的至少70%。 然而，最合適地，距離測量值H超過前述軸承直徑D的100%。當轉子軸11在支撐件4的側腹之前終止時，根據本發明的旋轉框架10的軸承是可能的。由於這一點的緣故，發電機也必須在軸11的區域中。發電機的轉子13包含永磁體14，並且轉子被固定成直接隨著軸11旋轉。定子12被固定到來自旋轉框架10的襯套 15。襯套15同時充當軸11的軸承的軸承殼體。定子12也可以是分段結構。除了葉片16和轂18之外,上軸承9的或下軸承5上方的部分均設置有封罩21(例如塑料殼部件，其在圖2中被局部地描述)，使得頂部件的設備單元變得相對不透且可從例如塔框架的高處內部空間分離到其自己的腔室中，所述單元包含發電機、可能的變壓器、變頻 器、旋轉框架10的旋轉器裝置、發電機的冷卻裝置以及液壓單元等等。最合適地，塑料殼部件21也是單件結構，其從上方被降低到頂部件上。圖3表示使用滑動軸承的旋轉框架10的軸承，在這種情況中，下軸承19是徑向軸承並且上軸承20是軸向軸承。徑向軸承19也與上軸承20連接。旋轉框架10可容易地直接從上方被降低到擱置在軸承上。滑動軸承19、20被分成扇形部件(sector part)，使得它們可被替換而無需去除旋轉框架10。
權利要求
1.風力發電站，其包括豎塔(I);轉子，其包括轂部件(18)和葉片(16)，其裝配到塔的頂端並且對準到風中且由風旋轉；轉子軸(11)，其將旋轉運動傳遞到發電機(12，13，14)，發電機(12，13，14)在直接驅動發電站的情況中連接到前述軸並且在齒輪傳動發電站的情況中連接到齒輪箱；以及旋轉框架(10)，其裝配到塔(I)的頂端位於軸承上，從而繞豎直軸線(17)旋轉，在該框架中，轉子軸(11)也安裝在軸承上，其特徵在於，為了將軸承上的旋轉框架(10)安裝到塔的頂部件上，塔(I)的頂部件包括第一軸承(5)或(20)以及第二軸承(9)或(19)，第一軸承主要支承來自旋轉框架(10)的至少豎直負載，第二軸承布置在離前述軸承距離(H)的位置處，在這種情況中，軸承(9)，(19)之一主要支承來自旋轉框架的徑向負載，並且在這種情況中，通過離開塔並且裝配在旋轉框架內的支撐件來布置前述軸承(9)，(19，20)中的上面那個的支架。
2.如權利要求I所述的風力發電站，其特徵在於，上軸承(9)，(20)在直徑上小於下軸承(5)，(19)。
3.如權利要求I所述的風力發電站，其特徵在於，支撐件(4)是牢固地固定到塔(I)的頂端的圓錐形件。
4.如權利要求I所述的風力發電站，其特徵在於，旋轉框架(10)是一體件，其包括用於下軸承(5)，(19)的、用於上軸承(9)，(20)的以及用於轉子軸(11)的軸承的軸承殼體或軸承殼體的固定位置(15)。
5.如權利要求I所述的風力發電站，其特徵在於，下軸承和上軸承之間的距離(H)為下軸承(5)，(19)的軸承直徑(D)的至少70%。
6.如權利要求I所述的風力發電站，其特徵在於，軸承(5)，(9)，(19)，(20)是滑動軸承並且能夠在發電站的頂部件中的它們的操作位置上被替換。
7.如權利要求I所述的風力發電站，其特徵在於，旋轉框架(10)和支撐件(4)之間布置了維護空間。
8.如權利要求I所述的風力發電站，其特徵在於，旋轉框架(10)能夠從上方被降低到其位置上而擱置在軸向軸承(5), (20)上。
9.如權利要求I所述的風力發電站，其特徵在於，旋轉框架(10)是鑄件。
10.如權利要求I所述的風力發電站，其特徵在於，頂部件的殼(21)是單件。
全文摘要
風力發電站，其包括豎塔(1)；轉子，其包括轂部件(18)和葉片(16)，其裝配到塔的頂端並且對準到風中且由風旋轉；轉子軸(11)，其將旋轉運動傳遞到發電機(12，13，14)，發電機(12，13，14)在直接驅動發電站的情況中連接到前述軸並且在齒輪傳動發電站的情況中連接到齒輪箱；以及旋轉框架(10)，其裝配到塔(1)的頂端位於軸承上，從而繞豎直軸線(17)旋轉，在該框架中，轉子軸(11)也安裝在軸承上。為了將軸承上的旋轉框架(10)安裝到塔的頂部件上，塔(1)的頂部件包括第一軸承(5)或(20)以及第二軸承(9)或(19)，第一軸承主要支承來自旋轉框架(10)的至少豎直負載，第二軸承布置在離前述軸承距離(H)的位置處，在這種情況中，軸承(9)，(19)之一主要支承來自旋轉框架的徑向負載，並且在這種情況中，通過離開塔並且裝配在旋轉框架內的支撐件來布置前述軸承(9)，(19，20)中的上面那個的支架。
文檔編號F03D7/02GK102713268SQ200980162188
公開日2012年10月3日 申請日期2009年10月29日 優先權日2009年10月29日
發明者P.霍爾姆 申請人:默文圖公司