專利名稱：風(fēng)能裝置的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)能裝置的操作方法，該風(fēng)能裝置具有一轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn) 子可由風(fēng)驅(qū)動(dòng)并具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，還具有用于將轉(zhuǎn)子的機(jī)械能 轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電機(jī)，還具有轉(zhuǎn)子設(shè)置在其上的塔架。本發(fā)明還涉及 使用該方法操作的風(fēng)能裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)能裝置在強(qiáng)風(fēng)中受到特別高的載荷。風(fēng)能裝置通常設(shè)計(jì)成使得 它們在極端情況下能夠承受對應(yīng)于所謂的百年一遇陣風(fēng)的風(fēng)速。
然而，即使在歐洲，也更加經(jīng)常地發(fā)生特大風(fēng)的情況，它們具有 可能高于百年一遇陣風(fēng)的風(fēng)速。而且，例如在美國或澳大利亞，具有 可能發(fā)生旋風(fēng)等的風(fēng)能裝置地點(diǎn)。旋風(fēng)能夠?qū)е伦饔迷陲L(fēng)能裝置上的 風(fēng)力，該風(fēng)力顯著超過百年一遇陣風(fēng)所導(dǎo)致的載荷。
鋼索(guy)已知用于建筑物的穩(wěn)定，通?？朔獠坑绊懀绕涫?風(fēng)。在這種情況下，將穩(wěn)定建筑物的數(shù)根纜繩或鏈條等張緊，并將其 錨固在地面中。然而，如用于風(fēng)能裝置的這些鋼索的永久使用將存在 顯著缺點(diǎn)。這是因?yàn)轱L(fēng)能裝置受到動(dòng)態(tài)載荷。鋼索導(dǎo)入風(fēng)能裝置的力， 尤其是風(fēng)能裝置上的動(dòng)態(tài)載荷，將導(dǎo)致在力導(dǎo)入風(fēng)能裝置的那些點(diǎn)處 或那些區(qū)域中的疲勞問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是，說明操作或穩(wěn)定風(fēng)能裝置的方法， 利用該方法可以盡可能最佳地穩(wěn)定風(fēng)能裝置，同時(shí)相對應(yīng)的穩(wěn)定措施
在風(fēng)能裝置上導(dǎo)致盡可能小的載荷。本發(fā)明的另一目的是，說明可使 用該方法操作的風(fēng)能裝置。
該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的方法實(shí)現(xiàn)。
因此，根據(jù)本發(fā)明，為了詢鋼索拉住風(fēng)能裝置，穩(wěn)定風(fēng)能裝置的
4
鋼索設(shè)備根據(jù)需要自動(dòng)從不受力狀態(tài)-或至少少受力狀態(tài)-轉(zhuǎn)變到受力 狀態(tài)-或至少多受力狀態(tài)。
出于簡潔的目的，下文專稱為"受力"或"不受力"狀態(tài)。在下 文中結(jié)合這些狀態(tài)描述的本發(fā)明的特征，在不特意提到的情況下，涉 及鋼索設(shè)備從"少受力狀態(tài)，，到"多受力狀態(tài)"的上述轉(zhuǎn)變。
尤其是，本發(fā)明的特殊優(yōu)點(diǎn)在于，只在需要時(shí)用鋼索拉住風(fēng)能裝 置。該鋼索設(shè)備只在需要風(fēng)能裝置的穩(wěn)定時(shí)才啟動(dòng)，例如作為當(dāng)前風(fēng) 情況的結(jié)果。該鋼索設(shè)備在未啟動(dòng)時(shí)不受力，從而使該裝置加載的與 鋼索無關(guān)的力導(dǎo)入風(fēng)能裝置。這有效地減小了鋼索加載到風(fēng)能裝置上 的那些部件的疲勞。本發(fā)明的一個(gè)更加特殊的優(yōu)點(diǎn)在于，該鋼索設(shè)備 從不受力狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芰顟B(tài)。
該鋼索設(shè)備優(yōu)選作為當(dāng)前風(fēng)情況和/或在將來預(yù)測到的風(fēng)情況，尤 其是狂風(fēng)等的函數(shù)，和/或作為當(dāng)前地動(dòng)或?qū)㈩A(yù)測到的地動(dòng)的函數(shù)，從 不受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芰顟B(tài)。為了穩(wěn)定風(fēng)能裝置，在風(fēng)情況或其它外 部影響使其成為必要時(shí)，該鋼索設(shè)備才因此受力。通過例子，如果預(yù) 報(bào)系統(tǒng)預(yù)報(bào)具有可能損傷風(fēng)能裝置的高風(fēng)速的狂風(fēng)，則鋼索裝置可受 力。類似情況存在于當(dāng)前測量的地動(dòng)(地面移動(dòng))或地震情況下，或 者當(dāng)將預(yù)測到這些事件時(shí)，它們都能導(dǎo)致風(fēng)能裝置擺動(dòng)，從而用鋼索 輔助拉住將是值得的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中， 一旦例如通過專門的研究所已經(jīng) 預(yù)測到危險(xiǎn)的狂風(fēng)和/或地震，則該鋼索設(shè)備可受力，也就是說從不受 力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芰顟B(tài)。在這種情況下，作出預(yù)測的研究所能夠發(fā)送 啟動(dòng)信號(hào)，尤其是從適當(dāng)?shù)男盘?hào)發(fā)生器發(fā)送到風(fēng)能裝置的控制裝置， 例如如無線電信號(hào)之類的電磁信號(hào)、可經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)男盘?hào)等。然后， 該控制裝置能夠開始作為啟動(dòng)信號(hào)的函數(shù)的鋼索設(shè)備的加載。
在另一實(shí)施例中，可能提供風(fēng)能裝置處和/或?qū)⒗煤线m傳感器記 錄的風(fēng)能裝置的附近的，尤其是風(fēng)能裝置面對風(fēng)的側(cè)面上的風(fēng)的情況 和/或地面移動(dòng)。然而，也可以從風(fēng)能裝置的工作參數(shù)得出風(fēng)的情況， 例如從轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)入射角等。然后，鋼索裝置作為以
這種方式確定的風(fēng)的情況和/或地動(dòng)的函數(shù)，可從不受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭?力狀態(tài)。
該鋼索設(shè)備從不受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芰顟B(tài)。
優(yōu)選的是當(dāng)風(fēng)的情況和/或地動(dòng)允許時(shí)，該鋼索設(shè)備變回不受力狀 態(tài)。這尤其可在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間周期之后，和/或作為當(dāng)前風(fēng)情況和/或 預(yù)測的風(fēng)情況的函數(shù)，和/或作為當(dāng)前地動(dòng)和/或預(yù)測的地動(dòng)的函數(shù)進(jìn) 行。當(dāng)預(yù)測或者在此基礎(chǔ)上當(dāng)前測量到風(fēng)能裝置上不具有更多栽荷時(shí)， 為了釋放鋼索拉伸所產(chǎn)生的風(fēng)能裝置的載荷，可以開始進(jìn)行相反的變 化。
本發(fā)明的目的還通過具有權(quán)利要求8的特征的風(fēng)能裝置實(shí)現(xiàn)。
因此，使用如上所述方法工作的風(fēng)能裝置具有鋼索設(shè)備，該鋼索 設(shè)備具有拉緊裝置，該拉緊裝置可受控拉緊并可根據(jù)需要自動(dòng)從不受 力狀態(tài)轉(zhuǎn)變，或轉(zhuǎn)變到穩(wěn)定風(fēng)能裝置的受力狀態(tài)。
該拉緊裝置可以是例如將一端連接到風(fēng)能裝置的塔架和/或艙 (nacelle)上的纜繩、鏈條等。該拉緊裝置在另 一端最好或者可以直 接或間接錨固或可錨固到地面上。在本實(shí)施例中，該拉緊裝置向下傾 斜，從風(fēng)能裝置開始，到設(shè)置在風(fēng)能裝置周圍的地面上的相應(yīng)錨固點(diǎn)。
作為當(dāng)前正在記錄和/或?qū)眍A(yù)測的風(fēng)的情況和/或地動(dòng)的函數(shù)， 該鋼索設(shè)備可利用開環(huán)/閉環(huán)控制裝置控制。當(dāng)作為風(fēng)的情況和/或地 動(dòng)的結(jié)果，當(dāng)需要時(shí)拉緊裝置因此而受力。
為了拉緊裝置的自動(dòng)受力，鋼索設(shè)備能夠具有一馬達(dá)，尤其是電 動(dòng)機(jī)、液壓或氣壓傳動(dòng)裝置，拉緊裝置經(jīng)過它可以受力。
在本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，在鋼索設(shè)備尤其是通過轉(zhuǎn)
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丁7 a工的乂 八:w用『j逸3 px義？p/^44Ai諷wr7 "『j丄ir叩從^i、叉 力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芰顟B(tài)之前，制動(dòng)風(fēng)能裝置的轉(zhuǎn)子。由于轉(zhuǎn)子葉片在 鋼索設(shè)備受力之前制動(dòng)，所以在不需要考慮拉緊裝置和轉(zhuǎn)子葉片之間 因轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生任何碰撞的情況下，鋼索設(shè)備的拉緊裝置可 以毫無障礙地受力。然后，將例如纜繩之類的拉緊裝置連接到風(fēng)能裝
置的塔架上，例如尤其是沒有從受力狀態(tài)下的塔架向下傾斜的纜繩的 較高位置處，正在受到轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子葉片的撞擊。


本發(fā)明的其它特征在所附從屬權(quán)利要求下面對一個(gè)優(yōu)選示例性實(shí)
施例的描述和附圖中說明，其中
圖1示出了具有鋼索設(shè)備的本發(fā)明所述風(fēng)能裝置的示意性側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了風(fēng)能裝置10。該風(fēng)能裝置10具有艙16，該艙設(shè)置在 塔架的頂部處，在設(shè)置在水平基座12上的垂直塔架14的上端處。如 本領(lǐng)域技術(shù)人員從現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，多個(gè)實(shí)施例對用于風(fēng)能裝 置10的塔架14的具體設(shè)計(jì)是可行的。當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于附圖 中所述塔架14的截頭圓錐形。
轉(zhuǎn)子18設(shè)置在艙16的面對風(fēng)的一端處，并具有輪軸(hub) 20。 三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22連接到輪軸20上，使得轉(zhuǎn)子葉片22的轉(zhuǎn)子葉片根部 23插入到軸柄20中的適當(dāng)開口中，并以已知方式與之連接。
轉(zhuǎn)子18繞著相對于水平面略為向上傾斜的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)一撞擊轉(zhuǎn)子 葉片22，就使得轉(zhuǎn)子18與轉(zhuǎn)子葉片22—起繞著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子軸的 移動(dòng)通過設(shè)置在艙16內(nèi)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成電能。轉(zhuǎn)子葉片22在轉(zhuǎn)動(dòng)期 間覆蓋圓形區(qū)域。轉(zhuǎn)子葉片22相對于風(fēng)的位置可以利用一調(diào)節(jié)裝置單 獨(dú)改變，該調(diào)節(jié)裝置未作說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可從現(xiàn)有技術(shù)中獲 知，也就是說轉(zhuǎn)子葉片22相對于風(fēng)的入射角可調(diào)。風(fēng)能裝置10的各 種參數(shù)可通過未說明的適當(dāng)控制裝置控制。
風(fēng)能裝置10連接到供電網(wǎng)系統(tǒng)上，發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能可輸送到 ^V丫 。
從現(xiàn)有技術(shù)中已知具有至少大致水平轉(zhuǎn)子軸的風(fēng)能裝置10的基 本設(shè)計(jì)，因此將不再詳細(xì)描述。
風(fēng)能裝置10的塔架14利用鋼索設(shè)備24拉緊，也就是說相對于如 陣風(fēng)或地動(dòng)，尤其是輕微的地震之類的外部影響穩(wěn)定了塔架。鋼索設(shè)
備24具有三個(gè)上拉緊裝置28,以及三個(gè)下拉緊裝置26，它們中的每 一個(gè)都終止于風(fēng)能裝置10的塔架14處。在這種情況下，在本側(cè)視圖 中只可看到拉緊裝置26、 28的四個(gè)拉緊裝置。所有拉緊裝置26、 28 都為纜繩的形式。
上拉緊裝置28在其上三分之一處連接到塔架14上。從連接點(diǎn)29 開始，它們向下傾斜，并在鋼索設(shè)備24的錨固裝置30處終止于塔架 14的中間附近。
該錨固裝置30利用未示出的錨固基礎(chǔ)錨固在底面12上。
下拉緊裝置26在其下半部連接到塔架14上。從連接點(diǎn)32開始， 它們同樣向下傾斜到鋼索設(shè)備24的錨固裝置30。
鋼索設(shè)備24的錨固裝置30具有驅(qū)動(dòng)裝置，尤其是電機(jī)，經(jīng)該驅(qū) 動(dòng)裝置，可利用未示出的纜繩絞盤將拉緊裝置26、 28從未示出的不受 力狀態(tài)改變到如圖1中所示的受力狀態(tài)。出于此目的，每個(gè)拉緊裝置 26、 28都以本身已知的方式利用纜繩絞盤巻繞在適當(dāng)?shù)睦|繩絞盤巻筒 上。為了將拉緊裝置26、 28變回不受力狀態(tài)，拉緊裝置26、 28可從 纜繩絞盤巻筒上退繞。在不受力狀態(tài)下，拉緊裝置26、 28，也就是纜 繩在某些地方與塔架14相鄰松散地下垂，并在某些地方位于底面12 上。
作為當(dāng)前記錄的風(fēng)的情況和/或地動(dòng)和/或?qū)韺㈩A(yù)測到的類似事 件的函數(shù)，可利用與風(fēng)能裝置10相關(guān)的開環(huán)/閉環(huán)控制裝置控制鋼索 設(shè)備24。當(dāng)作為風(fēng)的情況和/或地動(dòng)的結(jié)果而需要時(shí)，拉緊裝置26、 28以相對應(yīng)的方式自動(dòng)受力。
特別地，作為從預(yù)測風(fēng)和/或地動(dòng)的研究所直接或間接地傳送給開 環(huán)/閉環(huán)控制裝置的啟動(dòng)信號(hào)的函數(shù)，鋼索設(shè)備24從不受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變 為受力狀態(tài)。
或者或另外，風(fēng)能裝置10的位置處和/或?qū)⒗煤线m的傳感器進(jìn) 行記錄的風(fēng)能裝置10的附近，尤其是在風(fēng)能裝置10的面對風(fēng)的側(cè)面 上的風(fēng)的情況和/或地動(dòng)是可用的。風(fēng)的情況也可以從風(fēng)能裝置10的 工作參數(shù)獲得，例如從轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速，從轉(zhuǎn)子葉片22的風(fēng)入射角等等。
鋼索設(shè)備24在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段之后，和/或作為當(dāng)前風(fēng)的情況的 函數(shù)和/或當(dāng)前地動(dòng)的函數(shù)變回到不受力狀態(tài)。
附圖標(biāo)記列表
10風(fēng)能裝置
12基座
14塔架
16艙
18轉(zhuǎn)子
20輪軸
22轉(zhuǎn)子葉片
23轉(zhuǎn)子葉片根部
24鋼索設(shè)備
26下拉緊裝置
28上拉緊裝置
29連接點(diǎn)
30錨固裝置
32連接點(diǎn)
權(quán)利要求
1.用于操作風(fēng)能裝置的方法，該風(fēng)能裝置具有轉(zhuǎn)子(18)，該轉(zhuǎn)子可由風(fēng)驅(qū)動(dòng)并具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(22)，該風(fēng)能裝置還具有用于將轉(zhuǎn)子(18)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機(jī)，并具有轉(zhuǎn)子(18)設(shè)置在其上的塔架(14)，其特征在于，為了用鋼索拉住風(fēng)能裝置(10)，穩(wěn)定風(fēng)能裝置(10)的鋼索設(shè)備(24)根據(jù)需要從不受力狀態(tài)，或至少少受力狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芰顟B(tài)，或至少多受力狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，作為當(dāng)前風(fēng)的情況和/ 或?qū)眍A(yù)測的風(fēng)的情況，尤其是陣風(fēng)等的函數(shù)，和/或當(dāng)前地動(dòng)和/或 預(yù)測到的地動(dòng)，尤其是地震的函數(shù)，該鋼索設(shè)備(24)從不受力或少 受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芰蚨嗍芰顟B(tài)。
3. 如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng) 表示風(fēng)的情況和/或地動(dòng)的特征值超過預(yù)定極限值時(shí)，該鋼索設(shè)備(24 ) 從不受力或少受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芰蚨嗍芰顟B(tài)。
4. 如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，尤 其在預(yù)定時(shí)間段之后，和/或作為當(dāng)前風(fēng)的情況和/或預(yù)測到的風(fēng)的情 況的函數(shù)，和/或作為當(dāng)前地動(dòng)和/或預(yù)測到的地動(dòng)的函數(shù)，該鋼索設(shè) 備(24)變回不受力或少受力狀態(tài)。
5. 如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，利 用合適的傳感器記錄風(fēng)能裝置(10)的位置處和/或風(fēng)能裝置(10)的 附近，尤其是風(fēng)能裝置(10)的面對風(fēng)的側(cè)面上的風(fēng)的情況和/或地動(dòng)， 和/或從風(fēng)能裝置(10)的工作參數(shù)，例如從轉(zhuǎn)子(18)的轉(zhuǎn)速，從轉(zhuǎn) 子葉片(22)等的風(fēng)入射角導(dǎo)出。
6. 如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，作 為從預(yù)測風(fēng)和/或地動(dòng)的研究所直接或間接傳遞給與風(fēng)能裝置(10)相 關(guān)的控制裝置的啟動(dòng)信號(hào)的函數(shù)，該鋼索設(shè)備(24)從不受力或少受 力狀態(tài)變?yōu)槭芰蚨嗍芰顟B(tài)。
7. 如前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在 鋼索設(shè)備從不受力或少受力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芰蚨嗍芰顟B(tài)之前，尤其是通過轉(zhuǎn)子葉片(22)的風(fēng)入射角的適當(dāng)變化和/或通過機(jī)械轉(zhuǎn)子制動(dòng) 的工作，制動(dòng)風(fēng)能裝置(10)的轉(zhuǎn)子(18)。
8. 風(fēng)能裝置，具有可由風(fēng)驅(qū)動(dòng)并具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(22)的 轉(zhuǎn)子(18)，具有用于將轉(zhuǎn)子(18)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電機(jī)，具 有轉(zhuǎn)子(18)設(shè)置在其上的塔架(14),其特征在于，穩(wěn)定風(fēng)能裝置(IO) 的鋼索設(shè)備(24)具有拉緊裝置(26， 28)，該拉緊裝置可受控地拉緊 并可根據(jù)需要從不受力狀態(tài)-或少受力狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槭芰顟B(tài)-或多 受力狀態(tài)。 '
9. 如權(quán)利要求8所述的風(fēng)能裝置，其特征在于，作為當(dāng)前記錄的 和/或?qū)眍A(yù)測的風(fēng)的情況和/或地震的函數(shù)，可利用開環(huán)/閉環(huán)控制裝 置控制該鋼索設(shè)備(24)。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的風(fēng)能裝置，其特征在于，如纜繩、鏈 條等之類的拉緊裝置(26， 28)的一端連接到風(fēng)能裝置(10)的塔架(14)和/或艙(16)上。
11. 如權(quán)利要求8至10中的一項(xiàng)所述的風(fēng)能裝置，其特征在于， 該拉緊裝置(26， 28)在塔架(14)和/或艙(16)上的相對末端處直 接或間接錨固或可錨固在地面上。
12. 如權(quán)利要求8至11中的一項(xiàng)所述的風(fēng)能裝置，其特征在于， 該鋼索設(shè)備(24)具有(電動(dòng))馬達(dá)、液壓或氣壓傳動(dòng)裝置，拉緊裝 置(26， 28)可經(jīng)過它們受力。
全文摘要
本發(fā)明涉及風(fēng)能裝置的操作方法，該風(fēng)能裝置具有可由風(fēng)驅(qū)動(dòng)并具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(22)的轉(zhuǎn)子(18)，具有用于將轉(zhuǎn)子(18)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電機(jī)，并具有轉(zhuǎn)子(18)設(shè)置在其上的塔架(14)。為了用鋼索拉住風(fēng)能裝置(10)，穩(wěn)定該風(fēng)能裝置(10)的鋼索設(shè)備根據(jù)需要從不受力狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)變。
文檔編號(hào)F03D7/02GK101100984SQ200710096619
公開日2008年1月9日 申請日期2007年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月4日
發(fā)明者M·施托梅爾 申請人:道布納&施托梅爾機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)劃合伙公司