風(fēng)能設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)能設(shè)備以及一種風(fēng)能設(shè)備的軸部段和一種用于設(shè)計(jì)風(fēng)能設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能設(shè)備是普遍已知的，其將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能。典型的風(fēng)能設(shè)備具有塔，在所述塔上設(shè)置有吊艙，所述吊艙具有氣動(dòng)轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)。吊艙設(shè)置在塔上的偏航軸承(Azimutlager)上，以便由此能夠在水平平面中轉(zhuǎn)動(dòng)，以便因此能夠調(diào)節(jié)其相對(duì)于風(fēng)的偏航。這樣的偏航軸承必須承受顯著的力，因?yàn)槠浔仨毘休d整個(gè)吊艙。這種吊艙根據(jù)設(shè)備能夠?yàn)閿?shù)百?lài)嵵?。到風(fēng)能設(shè)備的轉(zhuǎn)子上的風(fēng)壓作為另外的負(fù)載能夠引起傾斜力矩并且由此也能夠在偏航軸承上引起附加的負(fù)載。
[0003]從歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP I 247 021 BI中已知:將分區(qū)段的、固定的但是可拆卸地固定的滑動(dòng)元件用于偏航軸承，以便通過(guò)如下方式應(yīng)對(duì)偏航軸承的高的負(fù)載，即能夠以簡(jiǎn)單的方式更換滑動(dòng)墊。由此能夠降低由于偏航軸承磨損而出現(xiàn)的維修成本。但是磨損的起因在此沒(méi)有被消除。
[0004]德國(guó)專(zhuān)利商標(biāo)局在在先申請(qǐng)中檢索到如下現(xiàn)有技術(shù):US 2012/0133148 Al和EP2 075 464 A2。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明基于如下目的:解決上述問(wèn)題中的至少一個(gè)。特別地，應(yīng)提出一種用于減少偏航軸承的負(fù)載的解決方案和/或提出一種在沒(méi)有提高負(fù)載的情況下的偏航軸承的替選的設(shè)置方案。至少應(yīng)當(dāng)提出一種替選的解決方案。
[0006]因此，根據(jù)本發(fā)明提出根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)能設(shè)備。這種風(fēng)能設(shè)備具有內(nèi)部設(shè)置有發(fā)電機(jī)的吊艙、塔和用于調(diào)節(jié)吊艙的相對(duì)于風(fēng)的定向的偏航軸承。
[0007]偏航軸承在此以豎直的間距設(shè)置在吊艙之下。在此，該豎直的間距稱(chēng)作為偏航間距(Azimutabstand)。吊艙在偏航軸承上承載在具有偏航間距的長(zhǎng)度的垂直的軸部段之上。因此，在吊艙和偏航軸承之間設(shè)有垂直的軸部段，所述軸部段實(shí)現(xiàn)吊艙和偏航軸承之間的偏航間距。
[0008]就此，偏離至今傳統(tǒng)的途徑:在上方將偏航軸承設(shè)置在塔上并且直接在其上安裝吊艙。在此，通常，吊艙蒙皮在塔區(qū)域中、即在上部在塔頂部的區(qū)域中并且仍略微從吊艙向下是足夠的，并且由此能夠保護(hù)偏航軸承免受天氣影響。通常，在該位置處也存在進(jìn)氣口以用于將外部空氣穿過(guò)塔和吊艙蒙皮之間吸入。
[0009]但是現(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識(shí)到:尤其偏航軸承的區(qū)域中的彎曲或傾斜力矩引起偏航軸承的高的負(fù)載。在此，對(duì)于偏航軸承的區(qū)域中的彎曲力矩或傾斜力矩尤其存在兩個(gè)原因。
[0010]一方面，尤其發(fā)電機(jī)的重量并且也還以通過(guò)轉(zhuǎn)子葉片的重量支持的方式產(chǎn)生吊艙中的重心，所述重心遠(yuǎn)位于塔之前。這尤其關(guān)于迎風(fēng)的符合規(guī)定的定向于是能夠理解為從風(fēng)方向起觀察。由此，存在所謂的變槳力矩。所述變槳力矩是靜態(tài)力矩，所述靜態(tài)力矩從吊艙的重量和重心的位置中得出。在風(fēng)能設(shè)備運(yùn)行中因此得到迎風(fēng)的變槳力矩。
[0011]能夠考慮推力力矩作為另外的力矩，所述推力力矩從到風(fēng)能設(shè)備、尤其轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)壓中產(chǎn)生。推力力矩在此是動(dòng)態(tài)力矩，所述動(dòng)態(tài)力矩與風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行尤其與盛行的風(fēng)相關(guān)。
[0012]推力力矩與相應(yīng)考慮的塔的高度相關(guān)。推力力矩的負(fù)載隨著塔的高度下降，而變槳力矩在塔的高度上保持恒定。在此，這兩個(gè)力矩的方向相反，而因此變槳力矩引起迎風(fēng)方向的力矩，推力力矩引起逆風(fēng)的力矩。這兩個(gè)力矩疊加并且在最上部在塔頂部處變槳力矩占優(yōu)，而在下部在塔底部處推力力矩占優(yōu)。因此得到，至少理論上存在下述區(qū)域或點(diǎn)，在所述區(qū)域和點(diǎn)上這兩個(gè)力矩抵消或者疊加為零。在剛好該區(qū)域中、即在塔的該高度區(qū)域中現(xiàn)在提出:設(shè)置偏航軸承。當(dāng)然，偏航軸承一如既往必須承載吊艙與發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)子葉片的重量，但是傾斜或彎曲力矩在那里至少小于最上部在塔頂部處，然而這也是與風(fēng)相關(guān)的。
[0013]當(dāng)重心和尤其發(fā)電機(jī)關(guān)于純沿水平方向觀察設(shè)置在偏航軸承之前時(shí)，所描述的效果尤其強(qiáng)。在偏航軸承之前的設(shè)置因此包含在偏航軸承之前的設(shè)置但是同時(shí)也包含在偏航軸承之上的設(shè)置。換而言之，在此，發(fā)電機(jī)自由地支承在塔之前、至少在塔的上方的塔頂部的區(qū)域中支承在塔之前并且自由地在偏航軸承之前支承。因此首先都不存在于發(fā)電機(jī)的區(qū)域中的吊艙的下方。在任何情況下，風(fēng)能設(shè)備能夠在更下方朝塔底部變寬，使得在此將塔的部段設(shè)置在發(fā)電機(jī)之下。但是，根據(jù)所描述的實(shí)施方式，吊艙與其發(fā)電機(jī)完全地存在于在塔頂部的區(qū)域中。
[0014]對(duì)于這種風(fēng)能設(shè)備吊艙在任何情況下有利的是，偏航軸承進(jìn)一步向下方移位，即理想地處于變槳力矩和推力力矩抵消的位置處。因?yàn)樽儤厥庆o態(tài)的進(jìn)而是基本上恒定的，但是推力力矩與風(fēng)壓進(jìn)而與盛行的風(fēng)還有風(fēng)能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)，所以在運(yùn)行中偏航軸承處的傾斜或彎曲力矩遺憾地不能持久地保持為數(shù)值零。同時(shí)，通過(guò)偏航軸承的相應(yīng)的定位可以最小化偏航軸承的區(qū)域中的傾斜或彎曲力矩。對(duì)此優(yōu)選提出:以平均的推力力矩為基礎(chǔ)，即以尤其能預(yù)期的平均的推力力矩為基礎(chǔ)。所述推力力矩能夠與地點(diǎn)和設(shè)備相關(guān)。但是通常，在架設(shè)風(fēng)能設(shè)備之前已知的是，預(yù)期何種風(fēng)力范圍并且對(duì)此如何調(diào)節(jié)設(shè)備。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片是可調(diào)節(jié)的時(shí)，這也取決于轉(zhuǎn)子葉片的位置。替選地，確定要作為計(jì)算的基礎(chǔ)的推力力矩也能夠基于預(yù)設(shè)的風(fēng)速、例如額定風(fēng)。對(duì)此，針對(duì)尤其理想的額定風(fēng)來(lái)計(jì)算推力力矩并且計(jì)算變槳力矩并且將其疊加并且根據(jù)塔的高度來(lái)評(píng)估疊加。在認(rèn)為所述疊加具有數(shù)值零的位置處提出:設(shè)置偏航軸承。
[0015]同時(shí)由此，也能夠針對(duì)特定的設(shè)備類(lèi)型推導(dǎo)出偏航軸承的普遍的高度位置。盡管風(fēng)負(fù)載進(jìn)而推力力矩與架設(shè)位置相關(guān)，但是因?yàn)轱L(fēng)能設(shè)備根據(jù)特定的風(fēng)力等級(jí)來(lái)設(shè)計(jì)，因此原則上針對(duì)該風(fēng)力等級(jí)設(shè)有特定的風(fēng)能設(shè)備類(lèi)型，偏航軸承的高度的一次性確定的位置能夠作為這種類(lèi)型的全部風(fēng)能設(shè)備的高度的基礎(chǔ)。只要針對(duì)不同的塔高度設(shè)置相同的風(fēng)能設(shè)備，相關(guān)的風(fēng)能設(shè)備類(lèi)型因此基本上僅關(guān)于塔的高度變化，偏航軸承的高度就能夠關(guān)于吊艙來(lái)確定。相應(yīng)地也提出，偏航軸承以所描述的相對(duì)于吊艙的偏航間距設(shè)置，尤其與塔的總高度無(wú)關(guān)。在此，偏航間距的2.5m范圍中的數(shù)值被證實(shí)為是良好的數(shù)值。在任何情況下，通過(guò)與之前的風(fēng)能設(shè)備相比將偏航軸承的高度下降大約2.5m已經(jīng)得到如下優(yōu)點(diǎn):即使最佳的高度根據(jù)具體的邊界條件會(huì)變化幾厘米或者可能甚至變化半米的高度也如此。因此優(yōu)選地提出，選擇2m至3m范圍內(nèi)的偏航軸承。在任何情況下，在偏航間距為1.5m至5m的情況下應(yīng)當(dāng)能獲得正面結(jié)果。
[0016]需要指出的是，也簡(jiǎn)稱(chēng)為額定風(fēng)的額定風(fēng)速是風(fēng)能設(shè)備用于設(shè)定其額定工作點(diǎn)的風(fēng)速。通常，風(fēng)能設(shè)備在低于額定風(fēng)速直至額定風(fēng)速的風(fēng)速的情況下在所謂的部分負(fù)荷運(yùn)行中工作，在所述部分負(fù)荷運(yùn)行中風(fēng)能設(shè)備還不具有額定轉(zhuǎn)速并且也還不具有額定功率。在調(diào)節(jié)槳距的設(shè)備中，其中因此調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片角度，即能夠調(diào)節(jié)槳距，通常在部分負(fù)荷區(qū)域中基于恒定的轉(zhuǎn)子葉片角度。自額定風(fēng)速起和高于額定風(fēng)速，風(fēng)能設(shè)備以額定轉(zhuǎn)速和/或額定功率運(yùn)行，其中額定風(fēng)速作為數(shù)值最后僅是數(shù)學(xué)的點(diǎn)。在調(diào)節(jié)槳距的設(shè)備中，在此調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片角度，以便能夠保持額定風(fēng)速，直至其在風(fēng)速還更高的情況下必須被限制或切斷。上述實(shí)施方案通常涉及這種額定風(fēng)速。然而，典型地也能夠基于:額定風(fēng)速能夠大致位于12m/s至17m/s的范圍中。
[0017]優(yōu)選地提出，將用于影響吊艙在軸部段上的定向的多個(gè)偏航馬達(dá)牢固地固定在軸部段中并且共同地接合到具有內(nèi)裝齒部的固定地與塔連接的齒圈中，以便由此引起軸部段進(jìn)而也引起吊艙相對(duì)于塔的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。因此通過(guò)所提出的偏航軸承的更低的設(shè)置同時(shí)實(shí)現(xiàn)如下可能性:也將偏航驅(qū)動(dòng)器(Azimutantriebe)或偏航馬達(dá)(Azimutmotoren)設(shè)置在該軸部段中，所述軸部段實(shí)現(xiàn)吊艙和偏航軸承之間的間距。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)其他的優(yōu)點(diǎn)，即在吊艙的偏航驅(qū)動(dòng)器至今為止設(shè)置的區(qū)域中現(xiàn)在存在更多的空間。偏航驅(qū)動(dòng)器的基本上與吊艙間隔開(kāi)的設(shè)置也能夠整體上改進(jìn)吊艙內(nèi)的電磁兼容性，簡(jiǎn)稱(chēng)EMC。通過(guò)偏航驅(qū)動(dòng)器的與吊艙間隔開(kāi)的設(shè)置、輸送線路和必要時(shí)還有控制器模塊的相應(yīng)間隔開(kāi)的設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)該改進(jìn)。必要時(shí)，EMC情況也通過(guò)偏航驅(qū)動(dòng)器的整體上進(jìn)一步分配來(lái)改進(jìn)。因此，也提出:偏航驅(qū)動(dòng)器盡可能均勻圓形地、尤其等間距和/或朝軸部段的外側(cè)設(shè)置。在此，也如下改進(jìn)電磁兼容性，即偏航驅(qū)動(dòng)器更少地被吊艙中的電氣裝置干擾。
[0018]優(yōu)選地，設(shè)有至少八個(gè)、尤其至少10個(gè)并且尤其優(yōu)選剛好14個(gè)偏航驅(qū)動(dòng)器。首先，軸部段的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)如下可行性:使用這樣