防止潮濕的環(huán)境空氣進(jìn)入離岸風(fēng)力渦輪機(jī)腐蝕設(shè)備的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】通過使進(jìn)入渦輪機(jī)的潮濕環(huán)境空氣最小化來防止離岸風(fēng)力渦輪機(jī)中的設(shè)備腐蝕的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)有助于增加渦輪機(jī)的吊艙到塔架、轉(zhuǎn)子到葉片和吊艙到轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)界面的密封從而使進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)的潮濕環(huán)境空氣或泄漏出風(fēng)力渦輪機(jī)的干凈空氣最小化。渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，這些界面相對(duì)于彼此移動(dòng)。這些界面典型地包括橡膠密封件來防止環(huán)境空氣進(jìn)入渦輪機(jī)和空氣泄漏出渦輪機(jī)。在內(nèi)部，密封件暴露于吊艙或轉(zhuǎn)子內(nèi)的空氣。在外部，密封件暴露于環(huán)境空氣。由于許多因素例如密封表面上的動(dòng)態(tài)負(fù)載，密封件與密封表面之間存在小間隙。這導(dǎo)致環(huán)境空氣進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)或風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)的空氣泄漏。進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)的任何潮濕環(huán)境空氣增加了設(shè)備腐蝕的機(jī)會(huì)。所提出的方法利用通過降低跨越密封件的外側(cè)表面和內(nèi)側(cè)表面的氣壓差來使進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)的環(huán)境空氣或從風(fēng)力渦輪機(jī)中泄漏的內(nèi)部空氣最小化的事實(shí)。所提出的系統(tǒng)包括在這些界面的每個(gè)上的有孔的、流線型的充氣室，其有助于減輕密封件的外側(cè)上的氣壓。在內(nèi)部，密封件上的氣壓由可變的空氣流阻系統(tǒng)控制，其包括兩個(gè)能相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)的圓形的同軸多孔板。
【專利說明】防止潮濕的環(huán)境空氣進(jìn)入離岸風(fēng)力渦輪機(jī)腐蝕設(shè)備的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及風(fēng)力渦輪機(jī)，更具體地，涉及防止離岸風(fēng)力渦輪機(jī)中的設(shè)備腐蝕的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力渦輪機(jī)通過轉(zhuǎn)子、傳動(dòng)系、發(fā)電機(jī)和轉(zhuǎn)換器將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。變壓器將來自轉(zhuǎn)換器的低電壓輸出在傳送到風(fēng)廠的變電站之前轉(zhuǎn)換成高電壓輸出。風(fēng)力渦輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，這些風(fēng)力渦輪機(jī)的主要部件和子系統(tǒng)將大量的熱疏散到環(huán)境空氣中。這些部件和子系統(tǒng)大部分被罩在吊艙內(nèi)，因此吊艙內(nèi)的干凈、低濕度空氣必須持續(xù)冷卻和再循環(huán)(封閉的空氣流系統(tǒng))或由新鮮、干凈、更冷的、低濕度空氣(對(duì)于開放的空氣流系統(tǒng))替換。
[0003]環(huán)境空氣的相對(duì)濕度(RH)高時(shí)，設(shè)備腐蝕率非常高，且空氣RH高于大約65%時(shí)，設(shè)備腐蝕率以指數(shù)方式增加。設(shè)備腐蝕因?yàn)槿魏慰諝庵械乃魏望}粒的出現(xiàn)而爆發(fā)。風(fēng)力渦輪機(jī)被戶外的冷卻空氣流系統(tǒng)冷卻的情況下，通過確保風(fēng)力渦輪機(jī)除了專門的空氣入口和出口之外密封以及進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)的冷卻空氣是干凈的(沒有水滴、灰塵和鹽粒)且RH在允許極限之下，使設(shè)備腐蝕最小化。進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)的冷卻空氣的RH可通過加熱和/或除濕降低。隨著冷卻空氣流從空氣入口穿過吊艙到出口，其溫度持續(xù)增加且RH由于吊艙內(nèi)的各個(gè)部件和子系統(tǒng)的散熱而相應(yīng)減少。風(fēng)力渦輪機(jī)的密封件有助于防止不需要的高濕度環(huán)境空氣進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)，從而增加流過吊艙的冷卻空氣的RH。這有助于使設(shè)備腐蝕最小化。
[0004]渦輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，吊艙到轉(zhuǎn)子、葉片到轉(zhuǎn)子和吊艙到塔架界面彼此相對(duì)移動(dòng)。轉(zhuǎn)子相對(duì)吊艙旋轉(zhuǎn)以從風(fēng)能產(chǎn)生動(dòng)力。為了產(chǎn)生最佳能量，根據(jù)風(fēng)速向上和向下調(diào)節(jié)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。這個(gè)調(diào)節(jié)來自繞著葉片縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)每個(gè)葉片(傾斜)。此外，吊艙連續(xù)偏航(繞垂直軸旋轉(zhuǎn))以確保轉(zhuǎn)子朝風(fēng)向正確定位。而且所有這些界面典型包含動(dòng)態(tài)密封件，以防止環(huán)境空氣進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)或干凈空氣從風(fēng)力渦輪機(jī)中泄漏出去。在內(nèi)部，這些密封件暴露在吊艙或轉(zhuǎn)子內(nèi)的空氣中。在外側(cè)密封件暴露在環(huán)境空氣中。眾所周知，空氣在如圓柱體的阻流體周圍流動(dòng)時(shí)，沿其表面的氣壓變化很大。諸如密封面的動(dòng)態(tài)負(fù)載和溫度變化和波動(dòng)的許多因素影響密封件的形狀、結(jié)構(gòu)以及密封能力。這導(dǎo)致環(huán)境空氣進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)或風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)的空氣泄漏。進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)的任何潮濕的環(huán)境空氣增加了設(shè)備腐蝕的機(jī)會(huì)。
[0005]關(guān)于離岸風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)設(shè)備的腐蝕控制的現(xiàn)有技術(shù)主要包括使用在風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)的除濕機(jī)、設(shè)備的腐蝕抑制涂層以及冷卻和再循環(huán)風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)的干凈、低濕度空氣和增加干凈、低濕度環(huán)境空氣。他們不是專門解決潮濕的環(huán)境空氣進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)或干凈空氣通過動(dòng)態(tài)的界面從風(fēng)力渦輪機(jī)泄漏的問題。
[0006]盡管過去防止離岸風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)腐蝕的各種方法和系統(tǒng)得到發(fā)展，但仍然有發(fā)展的空間。因此，這個(gè)【技術(shù)領(lǐng)域】需要堅(jiān)持再作貢獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]通過閱讀和理解隨后的說明書，將會(huì)明白上述的缺點(diǎn)、不足和問題在此得到了解決。
[0008]本發(fā)明針對(duì)使得進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)吊艙的潮濕的環(huán)境空氣或吊艙空氣泄漏最小化的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)特別提出一種方式以增加風(fēng)力渦輪機(jī)的吊艙到塔架、吊艙到轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子到多個(gè)葉片界面的密封從而使進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)的潮濕的環(huán)境空氣或從風(fēng)力渦輪機(jī)泄漏的空氣最小化。所提出的方法利用通過降低跨越(across)密封件的外側(cè)表面和內(nèi)側(cè)表面的氣壓差來使進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)的環(huán)境空氣或從風(fēng)力渦輪機(jī)中泄漏的吊艙空氣最小化的事實(shí)。所提出的系統(tǒng)包括在這些界面的每一個(gè)上的(over)有孔的、流線型的、空氣動(dòng)力學(xué)的充氣室，其有助于減輕(moderate)密封件的外側(cè)上的氣壓。在內(nèi)部，密封件上的氣壓由可變的空氣流阻系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地控制，所述空氣流阻系統(tǒng)包括兩個(gè)能相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)的圓形的、同軸多孔板。該系統(tǒng)可以因此設(shè)計(jì)成使得跨越密封件的(across the seals)氣壓差小并且因此使得進(jìn)入渦輪機(jī)的環(huán)境空氣或者泄漏出渦輪機(jī)的干凈空氣始終都最小化。
[0009]參考隨后例示本發(fā)明最佳實(shí)施方式的圖示實(shí)施例的詳細(xì)說明，其他方面對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員變得很清楚。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]結(jié)合用于示例而非限制本發(fā)明的附圖，隨后將描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，相同的標(biāo)記指代相同的部件，其中:
[0011]圖1示出了水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)的示意圖；
[0012]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提出的有孔充氣室的透視圖，該有孔充氣室降低了沿著吊艙-塔架界面處的動(dòng)態(tài)密封件的外表面的壓力變化；
[0013]圖3是圖2的實(shí)施例中所示的有孔充氣室的側(cè)視圖；
[0014]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提出的有孔充氣室的透視圖，該有孔充氣室降低了沿著轉(zhuǎn)子-葉片界面處的動(dòng)態(tài)密封件的外表面的壓力變化；
[0015]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提出的有孔充氣室的側(cè)視圖，該有孔充氣室降低了沿著吊艙-轉(zhuǎn)子界面處的動(dòng)態(tài)密封件的外表面的壓力變化；
[0016]圖6a_6d示出了出現(xiàn)在圖1的風(fēng)力渦輪機(jī)的吊艙空氣出口處的具有同軸的、圓形的兩個(gè)多孔板的可變的空氣流阻裝置；和
[0017]圖7是圖示了防止圖1中所述風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部腐蝕的方法中所涉步驟的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0018]雖然本發(fā)明可以有很多不同形式，但現(xiàn)在參考附圖所示實(shí)施例來幫助理解本發(fā)明的原理，特定語言用于描述它們。沒有限制本發(fā)明的范圍。這里描述的所述實(shí)施例的各種改變、進(jìn)一步修改和本發(fā)明原理的任何進(jìn)一步應(yīng)用是可以預(yù)想到的。
[0019]本發(fā)明針對(duì)一種使得進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)吊艙的潮濕的環(huán)境空氣或吊艙空氣泄漏最小化的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)特別提出一種方式以增加風(fēng)力渦輪機(jī)的吊艙到塔架、吊艙到轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子到多個(gè)葉片界面的密封從而使進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)的潮濕的環(huán)境空氣或從風(fēng)力渦輪機(jī)泄漏的空氣最小化。所提出的方法利用通過降低跨越(across)密封件的外側(cè)表面和內(nèi)側(cè)表面的氣壓差來使進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)的環(huán)境空氣或從風(fēng)力渦輪機(jī)中泄漏的吊艙空氣最小化的事實(shí)。所提出的系統(tǒng)包括在這些界面的每一個(gè)上的(over)有孔的、流線型的、空氣動(dòng)力學(xué)的充氣室，其有助于減輕(moderate)密封件的外側(cè)上的氣壓。在內(nèi)部，密封件上的(overthe seals)氣壓由可變的空氣流阻系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地控制，所述空氣流阻系統(tǒng)包括兩個(gè)能相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)的圓形的、同軸多孔板。該系統(tǒng)可以因此設(shè)計(jì)成使得跨越密封件的(across theseals)氣壓差小并且因此使得進(jìn)入渦輪機(jī)的環(huán)境空氣或者泄漏出渦輪機(jī)的干凈空氣始終都最小化。
[0020]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的典型水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)100的示意圖。風(fēng)力渦輪機(jī)100包括塔架102和安裝在塔架102頂端的吊艙104。吊艙104罩著主要部件和渦輪機(jī)的子系統(tǒng)，例如傳動(dòng)系106、發(fā)電機(jī)108、轉(zhuǎn)換器110和變壓器112。吊艙104的前端支撐持有一個(gè)或多個(gè)葉片116的轉(zhuǎn)子114。當(dāng)葉片由于風(fēng)力旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子114相對(duì)于吊艙104繞著近似水平的軸線Hl-Hl旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子轂固定到通過傳動(dòng)系106旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)108的主軸118。轉(zhuǎn)換器110使發(fā)電機(jī)108的電輸出與電力網(wǎng)絡(luò)的頻率和其他需求相匹配。變壓器112將來自轉(zhuǎn)換器110的低壓輸出在輸送到風(fēng)電廠的變電站之前轉(zhuǎn)化成高壓輸出。測量附近風(fēng)速的風(fēng)速儀(圖中未示出)和測量風(fēng)向的風(fēng)向儀(圖中未示出)安置在吊艙104的外部圓周表面(如頂部等)的適當(dāng)位置。
[0021 ] 在風(fēng)力渦輪機(jī)100中，在塔架102與吊艙104之間的偏航軸承允許吊艙104繞著垂直軸線Vl-Vl旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子114能朝向風(fēng)定位，從而可以使得風(fēng)力渦輪機(jī)能量產(chǎn)出最大化。每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片116通過允許葉片116沿其軸線Xl、X2或X3傾斜(pitching)的軸承安裝在轉(zhuǎn)子轂114上。
[0022]如圖1所示，風(fēng)力渦輪機(jī)100進(jìn)一步包括空氣處理組件120?？諝馓幚斫M件120可以在吊艙104的外邊。空氣處理組件120吸入環(huán)境空氣并從環(huán)境空氣中移除水滴、鹽和塵粒，通過除濕和/或加熱降低相對(duì)濕度(RH)并通過吊艙前底部的空氣入口 122將干凈的、低相對(duì)濕度的空氣吹入吊艙104中。當(dāng)空氣從前到后流過吊艙104時(shí)，空氣攜帶由多個(gè)部件和子系統(tǒng)散發(fā)的熱量。最后，熱空氣通過吊艙104后部的一個(gè)或多個(gè)空氣出口 124流出吊艙104。對(duì)于通過吊艙的給定的空氣流速，吊艙104內(nèi)的氣壓取決于總的系統(tǒng)流阻，而且，氣壓從空氣入口 122到空氣出口 124降低。
[0023]風(fēng)力渦輪機(jī)100進(jìn)一步包括如圖所示的風(fēng)力渦輪機(jī)100的各個(gè)界面處的動(dòng)態(tài)密封件。動(dòng)態(tài)密封件包括在吊艙104和塔架102界面的吊艙-塔架密封件126、處于轉(zhuǎn)子114和葉片116界面的轉(zhuǎn)子-葉片密封件128以及在吊艙104和轉(zhuǎn)子114界面的吊艙-轉(zhuǎn)子密封件130。提供動(dòng)態(tài)密封件來阻止環(huán)境空氣進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)100或風(fēng)力渦輪機(jī)100內(nèi)的空氣泄漏。在內(nèi)部，密封件126、128和130暴露于吊艙104或轉(zhuǎn)子114內(nèi)的空氣。而且在外部，密封件126、128和130暴露于環(huán)境空氣。
[0024]這里有很多因素，例如密封表面和密封件126、128和130上的動(dòng)態(tài)負(fù)載可能造成密封件126、128和130與他們各自的密封表面之間的小的間隙。該間隙尺寸在風(fēng)力渦輪機(jī)100的壽命期間可以變化。這導(dǎo)致環(huán)境空氣進(jìn)入渦輪機(jī)或風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)的空氣泄漏。進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)100的任何潮濕的環(huán)境空氣增加了設(shè)備腐蝕的機(jī)會(huì)。密封件126、128和130外表面與內(nèi)表面之間的氣壓差越大,環(huán)境空氣進(jìn)入風(fēng)力渦輪機(jī)100或空氣泄漏出風(fēng)力渦輪機(jī)100就越明顯。由于塔架102是圓形截面，風(fēng)導(dǎo)致的越過吊艙-塔架密封件126附近的塔架102的空氣流類似于空氣動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)方面的書上描述的越過圓柱體的橫向空氣流。圍繞(around)塔架102的外表面的氣壓和密封件外表面上的氣壓變化很大。氣壓的最高值在滯留點(diǎn)(stagnation point),遠(yuǎn)離滯留點(diǎn)最低。塔架外表面上的這些高的和低的氣壓的量級(jí)隨風(fēng)速增加。如果密封件126、128和130中有任何間隙，環(huán)境空氣將通過這些間隙滲入吊艙104內(nèi)，除非內(nèi)側(cè)氣壓高于密封件外表面處的氣壓。在密封件的外側(cè)氣壓低于吊艙內(nèi)側(cè)氣壓的位置，空氣將泄漏出吊艙。當(dāng)內(nèi)外側(cè)密封件表面之間的氣壓差大的時(shí)候，空氣泄漏將更明顯。
[0025]通過一直保持吊艙104內(nèi)的氣壓高于最大風(fēng)速時(shí)吊艙-塔架密封件126上的最高外部氣壓來防止環(huán)境空氣進(jìn)入吊艙104。但是，在外部氣壓低的吊艙-塔架密封件126位置，這將導(dǎo)致用于冷卻吊艙內(nèi)設(shè)備的干凈的低濕度空氣從吊艙內(nèi)大量泄漏到外部環(huán)境。這會(huì)導(dǎo)致超大尺寸的空氣處理組件10，伴隨著運(yùn)轉(zhuǎn)它的增加的電力。而且，還需要增強(qiáng)吊艙罩來承受高的吊艙內(nèi)氣壓。
[0026]圖2顯示了提出的壓力通風(fēng)系統(tǒng)(plenum system)的透視圖，該壓力通風(fēng)系統(tǒng)有助于消除密封件的外側(cè)表面上的沿其圓周的壓力變化。該系統(tǒng)還配置用來保持吊艙空氣超壓低。該系統(tǒng)包括截頭倒圓錐形充氣室(plenum) 200或第一充氣室200，其覆蓋(covers)吊艙-塔架界面的吊艙-塔架密封件126。第一充氣室頂部附接到吊艙底部，因此，其隨著吊艙104偏航。在吊艙104的近端,第一充氣室200的水平截面(horizontal section)類似于帶有朝向吊艙前端定向的前緣的對(duì)稱翼型(symmetric airfoil)。在吊艙104的遠(yuǎn)端，第一充氣室200如圖3中的沿著水平軸線Al-AUBl-Bl和Cl-Cl的截面圖所示地朝向塔架慢慢逐漸減小。當(dāng)其接近塔架102時(shí)，第一充氣室200在底部變成圓形，如沿著軸線Cl-Cl所示的。位于充氣室底部的第一充氣室200與塔架102之間的小間隙允許塔架102與第一充氣室200之間相對(duì)移動(dòng)。第一充氣室200進(jìn)一步包括位于迎風(fēng)的前端的(at the frontfacing the wind)多個(gè)輸入孔202和位于背風(fēng)的后端的(at the back facing away fromthe wind)多個(gè)輸出孔204。這樣，位于滯留點(diǎn)的輸入孔202允許環(huán)境空氣進(jìn)入第一充氣室200，而位于相對(duì)端的輸出孔204允許空氣逃離第一充氣室200。由于這些孔作為開口，當(dāng)空氣通過滯留點(diǎn)進(jìn)入第一充氣室200，會(huì)有氣壓下降。類似的，在背面，空氣通過輸出孔204從第一充氣室200流出，會(huì)有穿過這些孔的氣壓下降。因此，第一充氣室200內(nèi)側(cè)的氣壓將處于由第一充氣室200上的外部氣流引起的充氣室上的高壓與低壓之間。這樣，所提出的系統(tǒng)有助于將吊艙-塔架密封件126的外側(cè)表面上的氣壓維持在塔架102上的氣流所遭遇的高壓與低壓之間的中間值。進(jìn)入第一充氣室200的任何水滴會(huì)通過位于充氣室與塔架之間的界面處的底部排出。在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)排水用附加孔(圖中未示出)也可以加工在接近充氣室-塔架界面的第一充氣室底部的背面。
[0027]圖4示出了所提出的流線型、空氣動(dòng)力學(xué)有孔的(aerodynamic slotted)壓力通風(fēng)系統(tǒng)300或第二充氣室300，用于轉(zhuǎn)子-葉片界面處的轉(zhuǎn)子-葉片密封件128。第二充氣室300 (具有迎風(fēng)的前緣)的較大的流線型的空氣動(dòng)力學(xué)端部連接到轉(zhuǎn)子114。在另一個(gè)較窄的圓形端部，第二充氣室300允許圓柱形的葉片根部的相對(duì)移動(dòng)，從而允許葉片116的傾斜(pitching)。如吊艙-塔架密封件126上的(over the nacelle-tower seal)第一充氣室200的情況一樣，位于轉(zhuǎn)子-葉片密封件128處的第二充氣室300具有位于滯留點(diǎn)的用于空氣進(jìn)入第二充氣室300的輸入孔302和位于相對(duì)端的用于空氣流出第二充氣室300的輸出孔304。如前面對(duì)第一充氣室的描述，通過轉(zhuǎn)子-葉片密封件128上的(over therotor-blade seal)第二充氣室300的空氣流有助于將第二充氣室300內(nèi)的氣壓保持在第二充氣室300外面的高氣壓與低氣壓之間。結(jié)果，轉(zhuǎn)子-葉片密封件128的外表面上的氣壓接近于一致并且在所有的風(fēng)速時(shí)均接近于大氣壓。
[0028]在吊艙-轉(zhuǎn)子界面130處，沿其圓周的壓力變化通常不像在吊艙-塔架密封件126或轉(zhuǎn)子-葉片密封件128處一樣明顯。然而，如前面例子所示的，具有空氣流入和流出的第三充氣室400用于吊艙-轉(zhuǎn)子密封件130，同樣地保持吊艙-轉(zhuǎn)子密封件130的外表面上的壓力一致并且接近于常數(shù)，如圖5中的風(fēng)力渦輪機(jī)的側(cè)視圖所示。充氣室400 —端附接到轉(zhuǎn)子114上，而其在另一端圍繞吊艙104自由地旋轉(zhuǎn)。這種情況下，空氣是通過圍繞充氣室邊緣沿圓周布置的小突起中的輸入孔402流入第三充氣室400。代替用于空氣從充氣室流出的專用孔，第三充氣室400與吊艙104之間的后部間隙404允許空氣流出第三充氣室400。
[0029]所提出的具有空氣流入和流出的壓力通風(fēng)系統(tǒng)有助于在所有風(fēng)速時(shí)維持吊艙-塔架、轉(zhuǎn)子-葉片和吊艙-轉(zhuǎn)子界面處的密封件的外表面上的基本相一致的、不變的壓力。而且，外密封表面上的壓力差不多等于大氣壓。
[0030]如前面指出的，密封件126、128和130的內(nèi)表面上的氣壓取決于通過吊艙104的空氣流和總的系統(tǒng)空氣流阻。對(duì)于通過吊艙104的給定冷卻空氣流，使用可變的空氣流阻裝置500可以將內(nèi)密封件表面上的氣壓維持在期望值?？勺兊目諝饬髯柩b置500包括兩個(gè)圓形的同軸多孔板502和504，它們能夠繞著垂直的軸線Cl-Cl相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。這些多孔板502和504如圖6a到6d所示。多孔板502和504位于圖1中的吊艙空氣出口 124處。兩個(gè)多孔板502和504彼此是相同的并布置成如圖6a所不的一個(gè)在另一個(gè)的頂部。頂部板502能夠繞著共用的軸線Cl-Cl旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)板均具有圓形的分段孔(circular segmentedholes)506o底部板504是靜止的。通過相對(duì)于底部板504旋轉(zhuǎn)頂部板502，可以調(diào)節(jié)用于空氣流的出口敞開區(qū)域(outlet open area),從而改變空氣流通過板的阻力，如圖6b、6c和6d所示。這樣，吊艙104內(nèi)側(cè)的氣壓和吊艙-塔架界面、吊艙-轉(zhuǎn)子界面和轉(zhuǎn)子-葉片界面處的密封件126、128和130內(nèi)側(cè)表面上的氣壓可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整到期望值。這樣，密封件126、128和130內(nèi)側(cè)表面上的氣壓可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整到稍微高于密封件126、128和130的外表面上的氣壓。這兩個(gè)多孔板502和504通常由一個(gè)控制系統(tǒng)控制。
[0031]圖7是流程圖，圖示了關(guān)于防止風(fēng)力渦輪機(jī)100內(nèi)部腐蝕的方法的步驟。在步驟702，在吊艙104與塔架102、轉(zhuǎn)子114與多個(gè)葉片116以及吊艙104與轉(zhuǎn)子114之間接合點(diǎn)的至少一個(gè)的外側(cè)上提供充氣室200、300和400中的至少一個(gè)。在步驟704，在冷卻空氣流通過吊艙104的出口 124處提供包括兩個(gè)同軸的圓形多孔板502和504的可變的流阻裝置500。在步驟706，使用空氣處理組件120、空氣入口 122和空氣出口 124建立通過吊艙的、需要用來冷卻吊艙內(nèi)部件的干凈的、低濕度空氣流。在步驟708，測量上述充氣室200、300和400內(nèi)的氣壓和吊艙104和轉(zhuǎn)子114內(nèi)由于冷卻空氣流引起的鄰近于上述接合點(diǎn)的空氣壓力。最后，在步驟710，調(diào)整上述可變的流阻裝置500的頂部多孔板502的位置，使得所測量的吊艙104和轉(zhuǎn)子114內(nèi)由于冷卻空氣流引起的空氣壓力稍微高于上述充氣室200、300和400內(nèi)的測量壓力。這樣，阻止了潮濕的環(huán)境空氣進(jìn)入吊艙104和轉(zhuǎn)子114并且使得渦輪機(jī)內(nèi)的設(shè)備腐蝕最小化。
[0032]應(yīng)該理解的是，所提出的維持吊艙內(nèi)空氣超壓的方法并不專門限于由開放的空氣流系統(tǒng)冷卻的風(fēng)力渦輪機(jī)，所述開放的空氣流系統(tǒng)使干凈的低濕度的空氣進(jìn)入吊艙并且使溫暖的空氣流出吊艙。該方法同樣適用于通過封閉的空氣流系統(tǒng)或任何其他的空氣流系統(tǒng)冷卻的渦輪機(jī)。在由封閉的空氣流系統(tǒng)冷卻的渦輪機(jī)中，通過多孔板流出的空氣被冷卻并通過空氣入口再循環(huán)。
[0033]所提出的方法和系統(tǒng)因此有助于將吊艙到塔架、轉(zhuǎn)子到葉片以及吊艙到轉(zhuǎn)子界面處的動(dòng)態(tài)密封件的外表面與內(nèi)表面之間的氣壓差保持在很小并且保持在期望值。結(jié)果，泄漏進(jìn)入渦輪機(jī)內(nèi)的環(huán)境空氣被最小化。這些有助于降低設(shè)備腐蝕并且因此增加渦輪機(jī)的壽命。盡管所提出的方法和系統(tǒng)特別針對(duì)離岸的風(fēng)力渦輪機(jī)，其可以用于環(huán)境空氣的相對(duì)濕度高的任何風(fēng)力渦輪機(jī)。
[0034]這里描述的任何理論、操作原理、證據(jù)或發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)本發(fā)明原理的理解，并不是使本發(fā)明以任何形式依賴這些理論、操作原理、示例性的實(shí)施例、證據(jù)或發(fā)現(xiàn)。應(yīng)該理解的是，在上面的說明書中使用單詞優(yōu)選的、優(yōu)選地或優(yōu)選表示所描述的特征是比較合適的，盡管如此，其不是必須的，在有隨附的權(quán)利要求限定的發(fā)明范圍內(nèi)，缺少相同技術(shù)特征的實(shí)施例是可以預(yù)想的。
[0035]閱讀權(quán)利要求時(shí)，所使用的詞匯，如“一”、“一個(gè)”、“至少一個(gè)”、“至少一部分”不是
意圖將權(quán)利要求限制到僅僅一項(xiàng)物體，除非權(quán)利要求中有特別相反的說明。當(dāng)使用“至少一部分”和/或“一部分”時(shí)，物體可以包括整個(gè)物體的一部分和/或全部，除非特別相反的說明。
[0036]應(yīng)該理解的是，只顯示和描述了被選擇的實(shí)施例，所有落入這里或由隨附權(quán)利要求的任一項(xiàng)所限定的本發(fā)明精神的可能的替換、修改、方面、組合、原理、變形和等同物是想要被保護(hù)的。本發(fā)明的實(shí)施例已經(jīng)在附圖和前面的說明書中詳細(xì)圖解和描述，同樣應(yīng)該理解為示例性而非窮盡或?qū)⒈景l(fā)明限于公開的確切形式。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員，其它的替換、修改和變形是很顯然的。另外，也提出了多個(gè)發(fā)明方面和原理，他們不必組合使用，但是鑒于上面提供的不同實(shí)施例，發(fā)明方面和原理的不同組合是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種防止風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)腐蝕的系統(tǒng)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)具有塔架、安裝在塔架上的吊艙、附接到吊艙的轉(zhuǎn)子和附接到轉(zhuǎn)子的多個(gè)葉片，所述系統(tǒng)包括: 空氣處理組件，其處理環(huán)境空氣并將處理后的空氣通過吊艙上的入口供給到吊艙，吊艙進(jìn)一步包括用于溫暖空氣流出的出口； 充氣室，其位于吊艙與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與多個(gè)葉片以及吊艙與塔架之間的接合點(diǎn)中的至少一個(gè)的外側(cè)上，所述充氣室具有位于迎風(fēng)的前端的多個(gè)輸入孔和位于背風(fēng)的后端的多個(gè)輸出孔，充氣室被構(gòu)造成用來以使得沒有環(huán)境空氣進(jìn)入吊艙內(nèi)或者使得吊艙空氣流出進(jìn)入環(huán)境中的方式調(diào)節(jié)接合點(diǎn)的外側(cè)上的氣壓變化；以及 位于吊艙出口處的可變的空氣流阻裝置，該空氣流阻裝置被構(gòu)造成用來保持吊艙內(nèi)的氣壓高于接合點(diǎn)處的吊艙外側(cè)的氣壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述充氣室進(jìn)一步被構(gòu)造成用來將接合點(diǎn)的外側(cè)上的氣壓保持在塔架上的氣流所遭遇的高壓與低壓之間的中間值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，位于滯留點(diǎn)的所述多個(gè)輸入孔允許環(huán)境空氣進(jìn)入充氣室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)輸出孔允許空氣從充氣室流出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)環(huán)境空氣從充氣室流過時(shí)，氣壓下降。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述充氣室被空氣動(dòng)力學(xué)地設(shè)計(jì)以增強(qiáng)穿過充氣室的空氣流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述空氣流阻裝置包括兩個(gè)圓形的同軸板，這兩個(gè)圓形的同軸板構(gòu)造成能相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述圓形的同軸板具有用于溫暖空氣流出的孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述空氣處理組件進(jìn)一步包括除濕組件、冷卻組件和凈化組件中的至少一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)輸入孔和輸出孔導(dǎo)致充氣室內(nèi)相對(duì)于環(huán)境空氣的氣壓下降。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括構(gòu)造成用來控制空氣流阻裝置運(yùn)行的控制系統(tǒng)。
12.一種防止風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)腐蝕的方法，所述風(fēng)力渦輪機(jī)具有塔架、安裝在塔架上的吊艙、附接到吊艙的轉(zhuǎn)子和附接到轉(zhuǎn)子的多個(gè)葉片，所述方法包括: 使用空氣處理組件建立通過吊艙的處理后的空氣流； 在吊艙與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與多個(gè)葉片以及吊艙與塔架之間的接合點(diǎn)中的至少一個(gè)的外側(cè)上提供充氣室，所述充氣室被構(gòu)造成用來以使得沒有環(huán)境空氣進(jìn)入吊艙內(nèi)或者使得吊艙空氣流出進(jìn)入環(huán)境中的方式調(diào)節(jié)接合點(diǎn)的外側(cè)上的氣壓變化； 在吊艙的出口處提供可變的空氣流阻裝置； 使用可變的空氣流阻裝置控制處理后的空氣流，以保持吊艙內(nèi)的壓力高于充氣室內(nèi)的壓力。
13.一種保持風(fēng)力渦輪機(jī)上接合點(diǎn)的一邊到另一邊的壓力差的系統(tǒng)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)具有塔架、安裝在塔架上的吊艙、附接到吊艙的轉(zhuǎn)子和附接到轉(zhuǎn)子的多個(gè)葉片，所述系統(tǒng)包括:空氣處理組件，其處理環(huán)境空氣并將處理后的空氣通過吊艙上的入口供給到吊艙，吊艙進(jìn)一步包括用于溫暖空氣流出的出口； 充氣室，其位于吊艙與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與多個(gè)葉片以及吊艙與塔架之間的接合點(diǎn)中的至少一個(gè)的外側(cè)上，所述充氣室具有位于迎風(fēng)的前端的多個(gè)輸入孔和位于背風(fēng)的后端的多個(gè)輸出孔，充氣室被構(gòu)造成用來以使得沒有環(huán)境空氣進(jìn)入吊艙內(nèi)或者使得吊艙空氣流出進(jìn)入環(huán)境中的方式調(diào)節(jié)接合點(diǎn)的外側(cè)上的氣壓變化；以及 位于吊艙出口處的可變的空氣流阻裝置，該空氣流阻裝置被構(gòu)造成用來保持吊艙內(nèi)的氣壓高于接合點(diǎn)處的吊艙外側(cè)的氣壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，接合點(diǎn)出現(xiàn)在風(fēng)力渦輪機(jī)的吊艙與轉(zhuǎn)子、風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子與多個(gè)葉片以及風(fēng)力渦輪機(jī)的吊艙與塔架之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，接合點(diǎn)內(nèi)面的壓力大于接合點(diǎn)外面的壓力。
16.一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括: 塔架； 安裝在塔架上的吊艙； 由吊艙可旋轉(zhuǎn)地支撐并且具有多個(gè)渦輪機(jī)葉片的轉(zhuǎn)子； 空氣處理組件，其處理環(huán)境空氣并將處理后的空氣通過吊艙上的入口供給到吊艙，吊艙進(jìn)一步包括用于溫暖空氣流出的出口 ； 充氣室，其位于吊艙與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與多個(gè)葉片以及吊艙與塔架之間的接合點(diǎn)中的至少一個(gè)的外側(cè)上，所述充氣室具有位于迎風(fēng)的前端的多個(gè)輸入孔和位于背風(fēng)的后端的多個(gè)輸出孔，充氣室被構(gòu)造成用來以使 得沒有環(huán)境空氣進(jìn)入吊艙內(nèi)或者使得吊艙空氣流出進(jìn)入環(huán)境中的方式調(diào)節(jié)接合點(diǎn)的外側(cè)上的氣壓變化；以及 位于吊艙出口處的可變的空氣流阻裝置，該空氣流阻裝置被構(gòu)造成用來保持吊艙內(nèi)的氣壓高于接合點(diǎn)處的吊艙外側(cè)的氣壓。
【文檔編號(hào)】F03D11/00GK103470455SQ201310206707
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】佩里·薩巴帕蒂 申請人:歌美颯創(chuàng)新技術(shù)公司