專利名稱：模塊化轉(zhuǎn)子葉片以及用于安裝風(fēng)力渦輪機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于安裝風(fēng)力渦輪機(jī)的方法和系統(tǒng)，并且更具體地，本發(fā)明涉及用于安裝具有模塊化轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
至少一些已知的風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔架和安裝在塔架上的機(jī)艙。轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安裝至機(jī)艙并且通過(guò)軸連接至發(fā)電機(jī)。多個(gè)葉片自轉(zhuǎn)子延伸。葉片定向成使得經(jīng)過(guò)葉片的風(fēng)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)并且使軸旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。常規(guī)地，葉片在工廠中進(jìn)行預(yù)制并且通過(guò)陸地運(yùn)輸、海上運(yùn)輸或者空中運(yùn)輸而輸送至風(fēng)力渦輪機(jī)的裝配現(xiàn)場(chǎng)。在現(xiàn)場(chǎng)，通常通過(guò)將轉(zhuǎn)子葉片連接至轉(zhuǎn)子轂而在地面上安裝轉(zhuǎn)子，并且接著通過(guò)起重機(jī)將經(jīng)過(guò)組裝的轉(zhuǎn)子向上提升到其在機(jī)艙的位置。在這一過(guò)程中，可能出現(xiàn)多種困難，其中的一些是由于裝配現(xiàn)場(chǎng)及其附近的地形特性造成的。例如，通常必須經(jīng)過(guò)蜿蜒小路來(lái)運(yùn)輸山區(qū)中或者沿海岸的風(fēng)力渦輪機(jī)。在這些情況下，由于轉(zhuǎn)子葉片具有相當(dāng)大的長(zhǎng)度而限制了運(yùn)載車輛轉(zhuǎn)彎能力的實(shí)際情況，因此陸地運(yùn)輸受到阻礙。此外，裝配現(xiàn)場(chǎng)的空間可能是有限的，例如在山區(qū)中。由于為了在地面上組裝轉(zhuǎn)子需要尺寸上大于轉(zhuǎn)子直徑的平面空間，因此，在地面上組裝轉(zhuǎn)子幾乎是或者完全是不可能的。鑒于上述，期望得到在運(yùn)輸過(guò)程中需要較少空間的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，并且期望能有一種在用于組裝過(guò)程的空間有限的環(huán)境中組裝和安裝風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片。一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片包括至少兩個(gè)段以及至少一個(gè)線纜，其中，至少兩個(gè)段適于安裝在一起以形成轉(zhuǎn)子葉片，至少一個(gè)線纜適于連接至少兩個(gè)段，并且至少一個(gè)線纜穿過(guò)段的至少一部分延伸。所述至少一個(gè)線纜沿所述轉(zhuǎn)子葉片的縱向軸線伸出。所述轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)一步包括尖端部和根部，并且所述線纜沿朝向所述根部的方向從所述尖端部伸出。所述線纜固定在至少一個(gè)段的至少一個(gè)端部處。所述線纜通過(guò)夾緊或?qū)訅悍绞焦潭ㄖ了鲋辽賰蓚€(gè)段中的至少一個(gè)。所述線纜包括來(lái)自以下列中的一個(gè)或更多個(gè)元件鋼、不銹鋼、玻璃纖維和碳纖維。 所述段的至少一個(gè)進(jìn)一步包括至少一個(gè)管，并且所述線纜通過(guò)其長(zhǎng)度的至少一部分穿過(guò)所述至少一個(gè)管伸出。所述轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)一步包括一個(gè)用于張力測(cè)量的傳感器，所述傳感器適于檢測(cè)所述線纜中的應(yīng)變。在第二個(gè)方面中，本發(fā)明還提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)。該風(fēng)力渦輪機(jī)包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，該轉(zhuǎn)子葉片包括至少兩個(gè)段；以及至少一個(gè)線纜，其中，至少兩個(gè)段適于安裝在一起以形成轉(zhuǎn)子葉片，至少一個(gè)線纜適于連接至少兩個(gè)段，并且至少一個(gè)線纜穿過(guò)段的至少一部分延伸。所述風(fēng)力渦輪機(jī)進(jìn)一步包括絞盤，所述絞盤適于張緊所述至少一個(gè)線纜。所述絞盤位于所述轂或所述機(jī)艙中的一個(gè)的內(nèi)部。所述風(fēng)力渦輪機(jī)進(jìn)一步包括用于使所述轂轉(zhuǎn)動(dòng)的輔助馬達(dá)。所述輔助馬達(dá)位于所述風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙中的齒輪系的高速段中。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種組裝用于風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的方法。該方法包括以下步驟提供至少兩個(gè)段；提供至少一個(gè)線纜；將至少一個(gè)線纜的至少一個(gè)第一端固定到至少一個(gè)段；張緊線纜的至少一個(gè)第二端，從而使至少兩個(gè)段彼此連接；以及固定至少一個(gè)線纜的至少一個(gè)第二端。固定所述至少一個(gè)第二端的步驟包括夾緊。通過(guò)絞盤實(shí)施張緊所述線纜的至少一個(gè)第二端。所述方法進(jìn)一步包括以下步驟a)將風(fēng)力渦輪機(jī)的轂在所述風(fēng)力渦輪機(jī)的塔架處安裝至所述機(jī)艙；b)將第一轉(zhuǎn)子葉片的第一段提升至所述轂；c)將所述段固定至所述轂；d)提升另一個(gè)段；e)將所述另一個(gè)段連接至前一個(gè)段；f)重復(fù)步驟d)和e)，直到轉(zhuǎn)子葉片的所有段都提升至它們的位置。所述方法還可進(jìn)一步包括g)使所述轂和所安裝的轉(zhuǎn)子葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，以及，h)重復(fù)步驟a)至f)。通過(guò)絞盤實(shí)施將段提升的步驟，且所述絞盤安裝至所述轂。通過(guò)從屬權(quán)利要求、說(shuō)明書以及附圖，本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點(diǎn)以及特征是顯而易見(jiàn)的。


參照附圖，說(shuō)明書的剩余部分更具體地闡述了面向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的本發(fā)明的完整公開(kāi)，這種公開(kāi)使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，包括本發(fā)明的最佳模式， 其中圖1是示例性風(fēng)力渦輪機(jī)的透視圖。圖2是圖1所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分的放大剖視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模塊化轉(zhuǎn)子葉片的透視圖。圖4是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的模塊化轉(zhuǎn)子葉片的透視圖。圖5是根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例的模塊化轉(zhuǎn)子葉片的透視圖。圖6是根據(jù)實(shí)施例的組裝過(guò)程中的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的透視圖。圖7是圖6所示的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子安裝了所有轉(zhuǎn)子葉片之后的透視圖。圖8至圖10是根據(jù)實(shí)施例的安裝過(guò)程中的風(fēng)力渦輪機(jī)的透視圖。圖11根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的模塊化轉(zhuǎn)子葉片的透視圖。附圖標(biāo)記列表
風(fēng)力渦輪機(jī)10傳動(dòng)系64
塔架1230 槳距組件66
支承系統(tǒng)14傳感器70
槳距軸承72
機(jī)艙16槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)74
轉(zhuǎn)子18槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱76
可旋轉(zhuǎn)的轂20，32035槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪78
轉(zhuǎn)子葉片22超速控制系統(tǒng)80
葉片根部24線纜82
負(fù)載傳遞區(qū)域26電力發(fā)電機(jī)84
方向28腔86
旋轉(zhuǎn)軸線3040內(nèi)表面88
槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)32外表面90
變槳軸線34縱向軸線116
控制系統(tǒng)36模塊化轉(zhuǎn)子葉片200
偏航軸線38根部段210
處理器4045間隙215,225
發(fā)電機(jī)42中間段220
轉(zhuǎn)子軸44尖端段230
齒輪箱46接觸面240
高速軸48線纜260
連接件5050開(kāi)口265
支承件52管280
支承件54固定元件290
偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)56夾緊元件300
氣相柱58張緊裝置330
前支承軸承6055開(kāi)口335
后支承軸承62滑輪345
第一轉(zhuǎn)子葉片360滑輪 380
凸緣370線纜 390
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)地參照多個(gè)實(shí)施例，其中的一個(gè)或更多的示例示于各個(gè)附圖中。每個(gè)示例都以對(duì)發(fā)明進(jìn)行解釋的方式給出，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分示出或進(jìn)行描述的特征能夠用于其它實(shí)施例或者結(jié)合其它實(shí)施例使用，從而產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。期望本發(fā)明包括這些改型以及變型。本說(shuō)明書所述的實(shí)施例包括能夠在用于安裝過(guò)程的空間有限的區(qū)域中進(jìn)行安裝的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)。更具體地，模塊化轉(zhuǎn)子葉片能夠運(yùn)輸至位于不易到達(dá)的位置的構(gòu)造現(xiàn)場(chǎng)。如本說(shuō)明書所使用的，術(shù)語(yǔ)“葉片”意在代表任何在相對(duì)于周圍流體處于運(yùn)動(dòng)時(shí)提供反作用力的裝置。如本說(shuō)明書所使用的，術(shù)語(yǔ)“風(fēng)力渦輪機(jī)”意在代表任何從風(fēng)能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)能量的裝置，并且更具體地，代表將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的任何裝置。如本說(shuō)明書所使用的，術(shù)語(yǔ)“風(fēng)力發(fā)電機(jī)”意在代表任何從由風(fēng)能產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能量產(chǎn)生電力的風(fēng)力渦輪機(jī)， 并且更具體地，代表將由風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力的任何風(fēng)力渦輪機(jī)。如本說(shuō)明書所使用的，術(shù)語(yǔ)“模塊化轉(zhuǎn)子葉片”意在代表包括至少兩個(gè)段的轉(zhuǎn)子葉片，并且通過(guò)對(duì)段進(jìn)行安裝來(lái)組裝轉(zhuǎn)子葉片。
圖1是示例性風(fēng)力渦輪機(jī)10的透視圖。在示例性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10是水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)?；蛘?，風(fēng)力渦輪機(jī)10可以是豎直軸風(fēng)力渦輪機(jī)。在示例性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10包括從支承系統(tǒng)14延伸的塔架12、安裝在塔架12上的機(jī)艙16以及連接至機(jī)艙16的轉(zhuǎn)子18。轉(zhuǎn)子18包括可旋轉(zhuǎn)的轂20和至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片200，轉(zhuǎn)子葉片200連接至轂200、并且自轂20向外延伸。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子18具有三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片200，這三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片200是模塊化轉(zhuǎn)子葉片。在備選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子18可包括多于或少于三個(gè)的轉(zhuǎn)子葉片200。在示例性實(shí)施例中，塔架12由鋼管制成，以限定支承系統(tǒng)14與機(jī)艙16之間的腔(圖1中未示出)。在備選實(shí)施例中，塔架12是具有任何合適高度的任何合適類型的塔
^K ο轉(zhuǎn)子葉片200圍繞轂20間隔開(kāi)，以便于使轉(zhuǎn)子18旋轉(zhuǎn)，從而使來(lái)自風(fēng)的動(dòng)能能夠轉(zhuǎn)換成可用的機(jī)械能，并且接著轉(zhuǎn)換成電能。通過(guò)將葉片根部M在多個(gè)負(fù)載傳遞區(qū)域沈連接至轂20，可將轉(zhuǎn)子葉片200配合至轂20。負(fù)載傳遞區(qū)域沈具有轂負(fù)載傳遞區(qū)域和葉片負(fù)載傳遞區(qū)域(二者均未在圖1中示出)。在轉(zhuǎn)子葉片200上產(chǎn)生的負(fù)載通過(guò)負(fù)載傳遞區(qū)域沈傳遞至轂20。在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片200具有處于從大約15米(m)至大約91m的范圍內(nèi)的長(zhǎng)度?；蛘撸D(zhuǎn)子葉片200可以具有使風(fēng)力渦輪機(jī)10能夠如本說(shuō)明書所述地起作用的任何合適的長(zhǎng)度。例如，葉片長(zhǎng)度的其它非限制性示例包括IOm或小于10m、20m、37m或者大于 91m的長(zhǎng)度。隨著風(fēng)從方向觀撞擊轉(zhuǎn)子葉片200，轉(zhuǎn)子18圍繞旋轉(zhuǎn)軸線30進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。隨著轉(zhuǎn)子葉片200進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并且經(jīng)受離心力，轉(zhuǎn)子葉片200也經(jīng)受多個(gè)力和力矩。這樣一來(lái)， 轉(zhuǎn)子葉片200可以自中立的或者非偏轉(zhuǎn)的位置偏轉(zhuǎn)和/或旋轉(zhuǎn)至偏轉(zhuǎn)位置。此外，轉(zhuǎn)子葉片200的槳距角(pitch angle)或葉片槳距(blade pitch)，即判定轉(zhuǎn)子葉片200相對(duì)于風(fēng)的方向28的投影的角度(perspective)，可以通過(guò)槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng) (pitch adjustment system) 32進(jìn)行改變，以通過(guò)調(diào)節(jié)至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片200相對(duì)于風(fēng)矢量的角位置對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)10產(chǎn)生的負(fù)載和電力進(jìn)行控制。示出了用于轉(zhuǎn)子葉片200的變槳軸線(pitch axes) 340在風(fēng)力渦輪機(jī)10的操作過(guò)程中，槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)32可以改變轉(zhuǎn)子葉片200的葉片槳距，使得轉(zhuǎn)子葉片200可以移動(dòng)至順漿位置(feathered position)，使得至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片200相對(duì)于風(fēng)矢量的投影提供了朝向風(fēng)矢量進(jìn)行定向的轉(zhuǎn)子葉片200的最小表面積，從而有利于減小轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速、并且/或者有利于轉(zhuǎn)子18的停轉(zhuǎn)(stall)。在示例性實(shí)施例中，每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片200的葉片槳距都由控制系統(tǒng)36單獨(dú)進(jìn)行控制。或者，所有轉(zhuǎn)子葉片200的葉片槳距也可以由控制系統(tǒng)36同時(shí)進(jìn)行控制。此外，在示例性實(shí)施例中，隨著方向觀發(fā)生變化，可以圍繞偏航軸線38對(duì)機(jī)艙16的偏航方向進(jìn)行控制，以相對(duì)于方向觀定位轉(zhuǎn)子葉片200。在示例性實(shí)施例中，控制系統(tǒng)36示為在機(jī)艙16內(nèi)處于中心位置，但是，控制系統(tǒng) 36可以是遍及風(fēng)力渦輪機(jī)10、位于支承系統(tǒng)14上、位于風(fēng)力發(fā)電廠內(nèi)和/或位于遠(yuǎn)程控制中心的分布式系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)36包括處理器40，處理器40構(gòu)造成執(zhí)行本說(shuō)明書所述的方法和/或步驟。此外，許多本說(shuō)明書所述的其它部件可包括一個(gè)處理器。如本說(shuō)明書所使用的，術(shù)語(yǔ)“處理器”并不限于本領(lǐng)域內(nèi)稱作計(jì)算機(jī)的集成電路，而是廣義地指控制器、微型控制器、微型計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器(PLC)、專用集成電路以及其它的可編程電路，并且這些術(shù)語(yǔ)在本說(shuō)明書中是可以互換使用的。應(yīng)當(dāng)理解，處理器和/或控制系統(tǒng)還能包括存儲(chǔ)器、輸入通道和/或輸出通道。在本說(shuō)明書所述的實(shí)施例中，存儲(chǔ)器可以不具有限制意義地包括例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)以及例如閃速存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)可讀非易失性介質(zhì)?；蛘撸部梢允褂密洷P、光盤只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、磁光盤(MOD)和/或數(shù)字通用光盤(DVD)。同樣， 在本說(shuō)明書所述的實(shí)施例中，輸入通道不具有限制意義地包括傳感器以及/或者例如鼠標(biāo)和鍵盤的與操作者接口相關(guān)的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備。此外，在示例性實(shí)施例中，輸出通道可以不具有限制意義地包括控制裝置、操作者接口監(jiān)視器和/或顯示器。本說(shuō)明書所述的處理器對(duì)由多個(gè)電氣裝置和電子裝置傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行處理，多個(gè)電氣裝置和電子裝置可以不具有限制意義地包括傳感器、致動(dòng)器、壓縮機(jī)、控制系統(tǒng)和/或監(jiān)測(cè)裝置。這些處理器可以物理地位于例如控制系統(tǒng)、傳感器、監(jiān)測(cè)裝置、桌面計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器(PLC)柜和/或分布式控制系統(tǒng)(DCQ柜中。RAM和儲(chǔ)存裝置對(duì)將由處理器執(zhí)行的信息和指令進(jìn)行儲(chǔ)存和傳送。RAM和儲(chǔ)存裝置還能夠用于在處理器執(zhí)行指令的過(guò)程中儲(chǔ)存并且向處理器提供臨時(shí)變量、靜態(tài)(即不發(fā)生改變的)信息和指令或者其它的中間信息。所執(zhí)行的指令可以不具有限制意義地包括風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)控制命令。指令的執(zhí)行順序并不限于硬件電路和軟件指令的任何具體結(jié)合。圖2是風(fēng)力渦輪機(jī)10的一部分的放大剖視圖。在示例性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10 包括機(jī)艙16和轂20，轂20可旋轉(zhuǎn)地連接至機(jī)艙16。更具體地，轂20通過(guò)轉(zhuǎn)子軸44(有時(shí)稱作主軸或低速軸)、齒輪箱46、高速軸48和連接件50可旋轉(zhuǎn)地連接至位于機(jī)艙16內(nèi)的發(fā)電機(jī)42。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子軸44設(shè)置為與縱向軸線116共軸。轉(zhuǎn)子軸44的旋轉(zhuǎn)對(duì)齒輪箱46可旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，齒輪箱46接著對(duì)高速軸48進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。高速軸48通過(guò)連接件50對(duì)發(fā)電機(jī)42可旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且高速軸48的旋轉(zhuǎn)有利于通過(guò)發(fā)電機(jī)42產(chǎn)生電力。齒輪箱46和發(fā)電機(jī)42由支承件52和支承件M進(jìn)行支承。在示例性實(shí)施例中，齒輪箱46利用雙路徑幾何形狀對(duì)高速軸48進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。或者，轉(zhuǎn)子軸44通過(guò)連接件50直接連接至發(fā)電機(jī)42。機(jī)艙16還包括偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)56，偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)56可以用于使機(jī)艙16和轂20 在偏航軸線38(示于圖1中)上旋轉(zhuǎn)，以控制轉(zhuǎn)子葉片200相對(duì)于風(fēng)的方向觀的投影 (perspective)。豐幾逾倉(cāng) 16 iS^fSM^-^h^ffitt (meteorological mast) 58, ^% 58 1 括風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速計(jì)(均未示于圖2中)。柱58向控制系統(tǒng)36提供可以包括風(fēng)向和/或風(fēng)速的信息。在示例性實(shí)施例中，機(jī)艙16還包括主前支承軸承60和主后支承軸承62。前支承軸承60和后支承軸承62有利于轉(zhuǎn)子軸44的徑向支承和對(duì)齊。前支承軸承60在轂20附近連接至轉(zhuǎn)子軸44。后支承軸承62在齒輪箱46和/或發(fā)電機(jī)42附近設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸44上。或者，機(jī)艙16包括任何數(shù)目的能夠使風(fēng)力渦輪機(jī)10如本說(shuō)明書所述地起作用的支承軸承。轉(zhuǎn)子軸44、發(fā)電機(jī)42、齒輪箱46、高速軸48、連接件50及任何相關(guān)的緊固件、支承件以及/或者包括但不限于支承件52和/或支承件M的固定裝置以及前支承軸承60和后支承軸承62，有時(shí)稱作傳動(dòng)系64。在示例性實(shí)施例中，轂20包括槳距組件(pitch assembly)660槳距組件66包括一個(gè)或更多的槳距(Pitch)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)68和至少一個(gè)傳感器70。每個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)68都連接至相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片200(示于圖1中)，以用于沿變槳軸線(pitch axis) 34對(duì)相關(guān)的轉(zhuǎn)子葉片200的葉片槳距進(jìn)行調(diào)整。三個(gè)槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)68中只有一個(gè)示出在圖2中。
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在示例性實(shí)施例中，槳距組件66包括連接至轂20以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片200 (示于圖1中)的至少一個(gè)槳距軸承72，以用于使相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片200圍繞變槳軸線34旋轉(zhuǎn)。槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)68包括槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)74、槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱76和槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪(pitch drive pinion) 78。槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)74連接至槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱76，使得槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)74向槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱76施加機(jī)械力。槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱76連接至槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪78，使得槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪78通過(guò)槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱76進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。槳距軸承72連接至槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪78，使得槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪78的旋轉(zhuǎn)使槳距軸承72進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。更具體地，在示例性實(shí)施例中，槳距驅(qū)動(dòng)小齒輪78連接至槳距軸承72，使得槳距驅(qū)動(dòng)齒輪箱76的旋轉(zhuǎn)使槳距軸承72和轉(zhuǎn)子葉片200 圍繞變槳軸線34旋轉(zhuǎn)，以改變?nèi)~片200的葉片槳距。槳距驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)68連接至控制系統(tǒng)36，以用于根據(jù)從控制系統(tǒng)36接收的一個(gè)或更多個(gè)信號(hào)對(duì)轉(zhuǎn)子葉片200的葉片槳距進(jìn)行調(diào)節(jié)。在示例性實(shí)施例中，槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)74是任何合適的、能夠使槳距組件66如本說(shuō)明書所述地起作用的由電力和/或液壓系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)?；蛘?，槳距組件66可以包括任何合適的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、布置以及/或者例如但不限于液壓缸、彈簧和/或伺服機(jī)構(gòu)的部件。此外，槳距組件66可以由例如但不限于液壓流體的任何合適的裝置、以及/或者例如但不限于感應(yīng)彈簧力和/或電磁力的機(jī)械動(dòng)力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 在特定實(shí)施例中，槳距驅(qū)動(dòng)馬達(dá)74由從轂20的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和/或向風(fēng)力渦輪機(jī)10的部件供給能量的儲(chǔ)存能源(未示出)提取的能量進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。圖3示出了組裝過(guò)程中的模塊化轉(zhuǎn)子葉片200的示例性實(shí)施例。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片200包括三個(gè)段210、220、230以及線纜沈0。每個(gè)段210、220、230都包括至少一個(gè)接觸面對(duì)0。圖4示出了圖3所示的轉(zhuǎn)子葉片，其中在圖3中不可見(jiàn)的元件以虛線示出。線纜 260在轉(zhuǎn)子葉片的尖端元件230的內(nèi)側(cè)固定至固定元件四0。在該實(shí)施例中，這種固定是通過(guò)將線纜的端部層壓至固定元件290而實(shí)現(xiàn)的。在其它實(shí)施例中，應(yīng)用了例如夾緊的其它固定方法。線纜沈0自固定元件沿通向中間元件220的方向穿過(guò)管280伸出。線纜沈0穿過(guò)另一個(gè)管280進(jìn)一步伸出至中間元件220中，并且穿過(guò)又一個(gè)管280伸出至中間元件220 之外。線纜通過(guò)另一個(gè)管280進(jìn)入根部元件210并且通過(guò)開(kāi)口 256離開(kāi)該元件。因此，線纜260自其位于尖端元件230中的固定點(diǎn)穿過(guò)轉(zhuǎn)子葉片元件伸出。在該實(shí)施例中，線纜沈0 的與固定至尖端元件230的端部相對(duì)的端部通過(guò)開(kāi)口 256離開(kāi)根部元件210。管280可以具有不同的長(zhǎng)度。在實(shí)施例中，管280可以具有從2cm直到相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片段的整個(gè)長(zhǎng)度的長(zhǎng)度。更具體地，該長(zhǎng)度從5cm到lm，甚至更具體地，從IOcm到40cm。S卩，在一些實(shí)施例中，一個(gè)管280可以自段的一端延伸至另一端，而在其它實(shí)施例中，一個(gè)管280設(shè)置在轉(zhuǎn)子葉片段210、220的各個(gè)端部處。尖端段230通常只具有設(shè)置在一個(gè)端部處的一個(gè)管。在示例性實(shí)施例中，通過(guò)如圖3和圖4中所示地定位轉(zhuǎn)子葉片元件210、220、230 對(duì)模塊化轉(zhuǎn)子葉片200進(jìn)行安裝。線纜260可以在工廠或者由工廠固定至尖端元件230，并且可以只在風(fēng)力渦輪機(jī)的構(gòu)造現(xiàn)場(chǎng)穿過(guò)其它的元件220、210插入。在其它實(shí)施例中，線纜 260還可以在現(xiàn)場(chǎng)組裝的過(guò)程中應(yīng)用和固定至尖端元件230。在這種情況下，尖端元件230 必須設(shè)計(jì)成使得線纜可以在風(fēng)力渦輪機(jī)的裝配現(xiàn)場(chǎng)安裝或者固定至固定元件四0。接著，向線纜260的伸出根部元件210之外的端部施加力。由于線纜的另一端固定至尖端元件230， 所以元件210、220、230將扎在一起，從而使間隙215、225縮小直到間隙合攏，這一過(guò)程包括段210、220、230的接觸面240抵接鄰近的段210、220、230的接觸面M0。圖5示出了在間隙215、225已經(jīng)通過(guò)張緊過(guò)程合攏之后的圖3和圖4所示的模塊化轉(zhuǎn)子葉片200。在間隙合攏之后，繼續(xù)對(duì)線纜260進(jìn)行張緊。由于葉片元件210、220、230 在其接觸面240處相接觸，因此葉片元件不能再進(jìn)行移動(dòng)。接著，張緊將使得線纜260的張力增大。如果達(dá)到預(yù)定張力，張緊過(guò)程停止并且線纜260被固定。在示例性實(shí)施例中，這是通過(guò)由夾緊機(jī)構(gòu)300將線纜260夾緊實(shí)現(xiàn)的。同樣，其它的固定方法也是可行的。線纜 260的預(yù)定張力在很大程度上取決于模塊化轉(zhuǎn)子葉片的特性，例如取決于其形狀、材料和構(gòu)造。線纜中的張力可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的例如應(yīng)變?cè)亩喾N方法在張緊過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量。在另一個(gè)實(shí)施例中，用于張緊或拉動(dòng)線纜260的絞盤的轉(zhuǎn)矩可以用來(lái)限定完成張緊過(guò)程的點(diǎn)。由于線纜260在受到張力的情況下進(jìn)行固定，因此線纜260用作將轉(zhuǎn)子葉片元件 210,220,230連接在一起的固定元件。可對(duì)線纜的張力進(jìn)行計(jì)算，使得線纜的張力足夠大， 以保持所組裝的模塊化轉(zhuǎn)子葉片200在隨后的風(fēng)力渦輪機(jī)的安裝和操作的過(guò)程中的每一個(gè)可能的條件下的穩(wěn)定性。這包括在例如強(qiáng)風(fēng)等情況下緊急停止的極限負(fù)載情況。線纜 260通常包括鋼、例如V2A或V4A的不銹鋼、玻璃纖維、碳纖維或其結(jié)合。根據(jù)風(fēng)力渦輪機(jī)安裝的尺寸，線纜260可以具有從IOmm到80mm的直徑，更典型地從20mm到70mm的直徑。管 280典型地具有大于線纜直徑的直徑，管觀0的直徑為大約Imm至50mm，更典型地從3mm到 30mm。管可以包括金屬、玻璃纖維或任何其它合適的材料。由于管通常并不承載很大的負(fù)載，因此不必將管設(shè)計(jì)為具有很高的強(qiáng)度以及剛度，但是管應(yīng)當(dāng)能夠經(jīng)受線纜260在安裝過(guò)程中穿過(guò)管移動(dòng)時(shí)所施加的摩擦力。在其它實(shí)施例中，管觀0由對(duì)線纜260進(jìn)行引導(dǎo)的輥組件替代，例如作為非限制性示例的彼此偏置120°進(jìn)行定位的三個(gè)圓柱輥。在其它實(shí)施例中，可采用其它的輥或管構(gòu)造。圖3、圖4和圖5示出了模塊化轉(zhuǎn)子葉片200并且分別示出了安裝過(guò)程以及以箭頭示出所施加的力的張緊過(guò)程或拉動(dòng)過(guò)程的原理。通過(guò)上述方法組裝的轉(zhuǎn)子葉片可以隨后安裝至地面上的轉(zhuǎn)子轂320。在其它實(shí)施例中，也可將經(jīng)過(guò)組裝的轉(zhuǎn)子葉片單獨(dú)提升至其在風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的位置、再安裝至轂320，轂320已經(jīng)提前安裝至機(jī)艙16。在其它實(shí)施例中，葉片200的段的數(shù)目可以是不同的，例如從2個(gè)元件到10個(gè)元件。在所述的實(shí)施例中，由絞盤或液壓缸施加張力。張緊裝置必須相對(duì)于轉(zhuǎn)子葉片的元件布置成使得由該裝置施加在線纜上的力不會(huì)使得根葉片部210相對(duì)于拉動(dòng)裝置進(jìn)行移動(dòng)。在實(shí)施例中，拉動(dòng)裝置(即絞盤或液壓缸)被限制在根葉片元件210的前面四5。對(duì)至少轉(zhuǎn)子葉片元件220和230進(jìn)行支承，使得其可沿需要跟隨由線纜260所施加的力的方向自由移動(dòng)。為此目的，可以將元件支承在輥(未示出)上，在其它實(shí)施例中，可以通過(guò)起重機(jī)保持這些元件。由于根葉片部230通常并不在張緊過(guò)程中進(jìn)行移動(dòng)，因此可以在地面上對(duì)根葉片部230穩(wěn)定地進(jìn)行定位。圖6示出了另一個(gè)示例性實(shí)施例，其中轉(zhuǎn)子葉片200同樣在葉片的組裝過(guò)程中安裝至轉(zhuǎn)子轂320。附圖示出了處于組裝狀態(tài)的轉(zhuǎn)子350。已經(jīng)安裝了一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片360，而另一個(gè)葉片將使用前述的張緊方法進(jìn)行組裝。轉(zhuǎn)子轂320位于地面上，使得用于轉(zhuǎn)子葉片的凸緣或開(kāi)口的縱向軸線與地面平行。接著通過(guò)參照?qǐng)D3、圖4和圖5所述的方式將轉(zhuǎn)子葉片元件210、220、230定位為鄰近轂320。線纜沈0自根葉片元件210伸出至轂320中。 例如電絞盤、液壓絞盤或液壓缸的張緊裝置330用于張緊線纜沈0。在示例性實(shí)施例中，張緊裝置330位于轂320外側(cè)。在該實(shí)施例中，線纜260通過(guò)至少一個(gè)滑輪345在轂320內(nèi)重新導(dǎo)向，并且隨后通過(guò)開(kāi)口 335導(dǎo)出到轂320之外。如前所述，必須抵接于轂320對(duì)裝置 330進(jìn)行固定(未示出)，使得拉力不會(huì)引起張緊裝置330相對(duì)于轂320進(jìn)行移位。在其它實(shí)施例中，張緊裝置330可以位于轂320內(nèi)部。可以在組裝之后將其移除或者將其保留在轂內(nèi)側(cè)待以后使用。圖7示出了在圖6所示的過(guò)程之后放置在地面上的完成組裝的轉(zhuǎn)子350。隨后，能夠例如通過(guò)起重機(jī)將轉(zhuǎn)子提升至其在風(fēng)力渦輪機(jī)塔架12上的位置。圖8示出了對(duì)具有模塊化轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)進(jìn)行組裝的示例性實(shí)施例。該模塊化轉(zhuǎn)子葉片與參照前述實(shí)施例所述的類似。首先，轂320安裝至機(jī)艙16，使得用于轉(zhuǎn)子葉片的凸緣370面向地面。隨后，從地面將根葉片部210向上提升至轂320。為此目的，穿過(guò)所述元件的管觀0(未示出)對(duì)線纜260進(jìn)行引導(dǎo)，并且將線纜沈0固定在所述元件210 的下端。接著通過(guò)位于轂320中或機(jī)艙16中的絞盤330(僅示意性地示出)對(duì)線纜260進(jìn)行牽拉。根據(jù)絞盤320的位置，必須通過(guò)一個(gè)或多個(gè)滑輪(未示出)在轂和/或機(jī)艙內(nèi)部對(duì)線纜進(jìn)行引導(dǎo)。一旦元件210處于其在轂的指定位置，其即被固定至轂320。相應(yīng)的方法對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是眾所周知的。接著從元件210松開(kāi)線纜并且使其一端下垂至地面，以便提升下一個(gè)元件。隨后，對(duì)元件220(示于圖8中)實(shí)施同樣過(guò)程。當(dāng)元件220被拉起并且與根葉片元件210進(jìn)行接觸時(shí)，其即被固定在這個(gè)位置。這可以通過(guò)螺釘和螺栓或者通過(guò)自轂或機(jī)艙的額外的線纜保持元件220將元件210、220連接在一起來(lái)實(shí)施。接著從元件220釋放線纜沈0。圖9示出了待安裝的第一轉(zhuǎn)子葉片的尖端元件230如何拉起至已經(jīng)就位的元件 210、220。和參照?qǐng)D3、圖4和圖5所述的實(shí)施例中一樣，一旦元件230就位，張緊過(guò)程就會(huì)持續(xù)直到線纜260的張力達(dá)到預(yù)定值。接著，線纜260通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)固定在轂320內(nèi)。一旦第一轉(zhuǎn)子葉片完成，轂320就進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)直到另一個(gè)凸緣370面向地面，并且下一個(gè)根元件 210通過(guò)線纜沈0向上提升。這一過(guò)程示例性地示于圖10中。為了使轉(zhuǎn)子轂320轉(zhuǎn)動(dòng)，可以應(yīng)用例如機(jī)艙中齒輪系高速段中的額外的馬達(dá)。可以在安裝過(guò)程完成之后移除這個(gè)馬達(dá)。圖11示出了根據(jù)實(shí)施例的模塊化轉(zhuǎn)子葉片200。其原理與圖3和圖4所示的轉(zhuǎn)子葉片類似，具有優(yōu)選地可旋轉(zhuǎn)地安裝在尖端元件230中的額外的滑輪380。線纜385在開(kāi)口 265處進(jìn)入根元件210且穿過(guò)段210、220、230伸出，并且接著通過(guò)滑輪380重新導(dǎo)向。其接著穿過(guò)元件210、220、230伸出返回，并且線纜的端部385穿過(guò)開(kāi)口 265離開(kāi)根元件210。 因此，線纜并不需要通過(guò)夾緊等連接至尖端元件230。此外，由于滑輪用作傳遞裝置，因此通過(guò)拉動(dòng)線纜的一端來(lái)連接元件所需的力顯著減少，理論上(當(dāng)忽略摩擦?xí)r)減少至一半。 線纜的兩個(gè)部分都可以穿過(guò)相同的管280伸出，或者穿過(guò)專用的平行管伸出。在線纜260包括玻璃纖維的實(shí)施例中，可以通過(guò)測(cè)量玻璃纖維線纜光學(xué)特性的光學(xué)傳感器對(duì)張緊過(guò)程中線纜中的應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量。這些傳感器還可以在風(fēng)力渦輪機(jī)的操作過(guò)程中使用，以控制線纜的狀態(tài)。上述系統(tǒng)和方法有利于在不易到達(dá)并且在組裝過(guò)程中提供了有限空間的區(qū)域中安裝風(fēng)力渦輪機(jī)。本說(shuō)明書對(duì)用于具有模塊化轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)的系統(tǒng)和方法的示例性實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。這些系統(tǒng)和方法并不限于本說(shuō)明書所述的具體實(shí)施例，相反，可以與本說(shuō)明書所述的其它部件和/或步驟獨(dú)立地并且單獨(dú)地利用系統(tǒng)的部件和/或方法的步驟。 例如，模塊化轉(zhuǎn)子葉片并不限于僅通過(guò)本說(shuō)明書所述的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)實(shí)施。相反，能夠結(jié)合許多其它的轉(zhuǎn)子葉片應(yīng)用來(lái)實(shí)施和利用這些示例性實(shí)施例。盡管本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的具體特征可能會(huì)示于一些附圖中而未示于其他附圖中，但這僅僅是為了方便起見(jiàn)。根據(jù)本發(fā)明的原理，一個(gè)附圖中的任何特征都可以結(jié)合任何其它附圖的任何特征進(jìn)行參考以及/或者要求保護(hù)。本說(shuō)明書使用示例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了公開(kāi)，其中包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，其中包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行所包含的任何方法。盡管本說(shuō)明書已經(jīng)對(duì)多個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行了公開(kāi)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，權(quán)利要求的精神和范圍允許同樣有效的改型。特別是，本說(shuō)明書所述的實(shí)施例的互相不排它的特征可以彼此結(jié)合。本發(fā)明的專利范圍通過(guò)權(quán)利要求進(jìn)行限定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的其他示例。如果這些其它的示例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言沒(méi)有區(qū)別的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它的示例包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言沒(méi)有實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則期望這些其它的示例落入權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，其包括 至少兩個(gè)段；至少一個(gè)線纜；其中，所述段適于安裝在一起以形成所述轉(zhuǎn)子葉片，所述至少一個(gè)線纜適于連接所述至少兩個(gè)段，并且所述線纜穿過(guò)所述段的至少一部分延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述至少一個(gè)線纜沿所述轉(zhuǎn)子葉片的縱向軸線伸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)一步包括一個(gè)尖端部和一個(gè)根部，并且所述線纜沿朝向所述根部的方向從所述尖端部伸出。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述線纜在至少一個(gè)端部處通過(guò)層壓和/或夾緊方式固定至所述至少兩個(gè)段中的至少一個(gè)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述線纜包括來(lái)自以下列中的一個(gè)或更多個(gè)元件鋼、不銹鋼、玻璃纖維和碳纖維。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述段的至少一個(gè)進(jìn)一步包括至少一個(gè)管，并且所述線纜通過(guò)其長(zhǎng)度的至少一部分穿過(guò)所述至少一個(gè)管伸出。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)子葉片，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)一步包括一個(gè)用于張力測(cè)量的傳感器，所述傳感器適于檢測(cè)所述線纜中的應(yīng)變。
8.一種風(fēng)力渦輪機(jī)，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的轉(zhuǎn)子葉片。
9.一種組裝用于風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的方法，其包括以下步驟 提供至少兩個(gè)段；提供至少一個(gè)線纜；將所述至少一個(gè)線纜的至少一個(gè)第一端固定到至少一個(gè)段； 張緊所述線纜的至少一個(gè)第二端，以使所述至少兩個(gè)段彼此連接； -固定所述至少一個(gè)線纜的所述至少一個(gè)第二端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟 將風(fēng)力渦輪機(jī)的轂在所述風(fēng)力渦輪機(jī)的塔架處安裝至所述機(jī)艙；將第一轉(zhuǎn)子葉片的第一段提升至所述轂； 將所述段固定至所述轂； 提升另一個(gè)段； 使所述轂轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模塊化轉(zhuǎn)子葉片以及用于安裝風(fēng)力渦輪機(jī)的方法。所述轉(zhuǎn)子葉片包括至少兩個(gè)段以及至少一個(gè)線纜，其中，所述至少兩個(gè)段適于安裝在一起以形成所述轉(zhuǎn)子葉片，所述至少一個(gè)線纜適于連接所述至少兩個(gè)段，并且所述至少一個(gè)線纜穿過(guò)所述段的至少一部分延伸。
文檔編號(hào)F03D11/04GK102562438SQ201110452918
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者A·斯莫倫斯基, C·米歇爾, M·羅特科特, R·蘭根, R·普魯霍姆, S·威爾寧, S·西克 申請(qǐng)人:通用電氣公司