技术领域
[0001] 本
发明涉及一种借助液压
流体对具有毂的
风力涡轮机的
叶片进行变桨距的液压变桨距系统，该液压变桨距系统包括：
[0002] -至少一个
液压缸，该至少一个液压缸用于调节叶片的桨距
角，所述液压缸包括可在液压缸中移动的变桨距
活塞(pitch piston)和设置在变桨距活塞各侧上的第一端口和第二端口；以及
[0003] -
蓄能器，该蓄能器液压连接到所述缸。
[0004] 本发明还涉及一种风力涡轮机以及用于激活变桨距安全系统的方法。
背景技术
[0005] 在风力涡轮机中，液压变桨距系统用于控制
转子叶片的桨距角，以便风力发电最佳化并且确保
转子叶片在刮强风时不经受太大的负荷。
[0006] 因为变桨距动作需要来自变桨距缸的活动，所以在人位于毂内部的情况下(例如，在叶片安装或变桨距系统维护期间)，存在潜在危险。
[0007] 如果没有使叶片完全延伸并且正常的控制系统被激活，则人可能潜在地会受伤，或者在严重的情况下，被
挤压在移动的变桨距缸与静止的毂壁之间。
[0008] 由此，需要提供一种保护风力涡轮机的毂中的维修技术员等免受意外危险情况的系统。
发明内容
[0009] 本发明的目的是全部或部分克服
现有技术的上述缺点和弊端。更具体地，目的是提供一种具有变桨距安全系统的液压变桨距系统。
[0010] 根据以下描述将变得显而易见的上述目的以及很多其他目的、优点和特征由根据本发明的解决方案经由一种借助液压流体对具有毂的风力涡轮机的叶片进行变桨距的液压变桨距系统来实现，该液压变桨距系统包括：
[0011] -至少一个液压缸，该至少一个液压缸用于调节叶片的桨距角，液压缸包括在液压缸中可移动的变桨距活塞和设置在变桨距活塞各侧上的第一端口和第二端口；以及[0012] -蓄能器，该蓄能器液压连接到所述缸，
[0013] 还包括变桨距安全系统，该变桨距安全系统适于在人进入所述风力涡轮机的所述毂进行维修和/或维护时将所述叶片保持在预定桨距角，所述变桨距安全系统包括第一
阀，通过激活该第一阀将所述蓄能器的液压流体排出，直到压强达到预定压强
水平为止来释放所述液压变桨距系统中的压强。
[0014] 由此，避免了在操作者出现在毂中并在变桨距系统附近时，非故意地释放蓄能器中的蓄能。由此，获得了一种消除蓄能器中所蓄能的潜在危险的安全可靠的变桨距安全系统。因此，变桨距安全系统被设置为排出蓄能器的液压流体，使得，如上所述，当操作者在毂中时，蓄能器没有压强(即，
能量)，来非故意地对叶片进行变桨距。
[0015] 而且，可以设置所述第一阀(诸如针阀、
电磁阀、导阀或
球阀)用于排出所述蓄能器的液压流体，和/或关闭对所述蓄能器的入口。
[0016] 另外，可以设置适于辅助排出所述蓄能器的液压流体的多个第一阀。
[0017] 而且，可以通过经由激活面板来激活第一阀，自动执行蓄能器的排液，该激活面板位于与第一阀相隔一些距离。由此，实现了在激活变桨距安全系统之前操作者不必在毂内部，借此降低人受非故意的叶片变桨距的伤害的风险。有利地，激活面板可以设置在毂外部，例如在
机舱内。
[0018] 而且，所述蓄能器的排液可以由出现在所述毂中的操作者手动激活所述第一阀来执行。
[0019] 另外，所述变桨距安全系统可以包括第二阀，诸如球阀或切断阀，所述第二阀适于手动关闭。
[0020] 而且，所述第二阀可以只从所述毂内触及，或者可以设置在所述毂内部，从所述毂外部可触及。
[0021] 而且，可以自动关闭所述第二阀。
[0022] 而且，所述变桨距缸的所述第一和第二端口可以通过激活所述变桨距安全系统来阻塞。由此，确保了
锁住变桨距缸中的活塞，从而也锁住所述叶片，这使所述叶片在不再阻塞所述端口中的一个端口之前再也无法进行变桨距。而且，优点是重力和风力将不会非故意地使叶片变桨距。
[0023] 另外，所述第一端口和所述第二端口的阻塞可以通过激活所述变桨距安全系统自动执行。
[0024] 而且，在所述叶片处于
顺桨位置的情况下，所述预定桨距角可以是大约±90度。在这种情况下，叶片的意义在于通过转动叶片以便与气流平行来最小化它们的
攻角，这使叶片的阻力/升力最小化。在所述叶片的90度位置中，所述叶片的前缘面向气流，而在所述叶片的-90度位置中，所述叶片的
后缘面向气流。
[0025] 而且，所述预定压强水平可以是所述蓄能器的气体预充压强或在所述气体预充压强之下。由此，确保蓄能器不具有蓄能。
[0026] 而且，所述预定压强水平可以是比所述蓄能器的所述气体预充压强低10％，优选地比所述蓄能器的所述气体预充压强低50％，更优选地，比所述蓄能器的所述气体预充压强低70％。
[0027] 另外，
泵单元可以设置为与所述变桨距系统连接，所述泵单元适于由出现在所述毂中的操作者来激活，使得在维修和维护期间，如果需要，可以改变所述叶片的所述桨距角。由此，操作者具有部分激活所述变桨距系统的可能性。优选地，所述系统是故障
安全模式，该模式意味着如果操作者未执行预期操作，则不可以对叶片进行变桨距，因为这是在安全模式下执行的。
[0028] 而且，维修面板可以设置在进入所述毂的入口，使得操作者可以在进入到所述毂之前激活所述变桨距安全系统。所述激活面板和维修面板可以合并在同一面板中。
[0029] 而且，用于所述变桨距系统的多个紧急停止装置(emergency stop)可以之间存在相互距离地设置在所述毂和毂盖内部，使得这些紧急停止装置可以被操作者触及，而与他/她在毂或毂盖中无关。这为毂中的人提供了附加安全性(因为这些人能够通过紧急停止装置来停止位于毂中的所有正在移动的系统)。
[0030] 另外，变桨距安全系统可以包括机械锁住装置，该机械锁住装置适于与所述叶片插入连接，从而将叶片机械锁住在预
定位置。这为在毂中工作的人提供了附加安全性，尤其在变桨距系统的维修和维护期间。
[0031] 而且，风力涡轮机
控制器可以连接到所述变桨距系统，所述风力涡轮机控制器适于辅助所述变桨距系统的控制。
[0032] 而且，至少一个液压缸和蓄能器可以设置为与叶片连接。另外，一个或更多个液压缸可以设置为与特定叶片连接，和/或一个或更多个蓄能器也可以与该特定叶片连接。
[0033] 另外，所述变桨距安全系统可以包括视觉指示器，用于指示操作者进入毂或毂盖是否安全。而且，所述视觉指示器可以是灯。所述灯可以具有不同
颜色，它们可以闪烁等，以在操作者进入所述毂之前为所述操作者指示特定情况。
[0034] 而且，所述变桨距系统可以包括与蓄能器压强关联的互锁系统和被设置为阻塞对于所述毂的入口的锁住装置。
[0035] 而且，所述变桨距安全系统可以包括控制单元，所述控制单元适于控制所述液压变桨距系统(从而控制所述风力涡轮机)处于其维修模式。
[0036] 本发明还涉及一种包括如上所述的液压变桨距系统的风力涡轮机。
[0037] 另外，本发明涉及一种用于激活包括上述任意特征的液压变桨距系统中的变桨距安全系统的方法，该方法包括以下步骤：
[0038] -激活所述变桨距安全系统，使得所述叶片位于它们的顺桨位置；
[0039] -从蓄能器排出液压流体，直到液压压强达到预定水平为止，
[0040] -进入所述毂。
[0041] 由此，避免了在操作者出现在毂中并在变桨距系统附近时，非故意地释放蓄能器中所蓄能。由此，获得了一种消除了蓄能器中所蓄能的潜在危险的用于激活变桨距安全系统的方法。因此，通过排出蓄能器的液压流体，使得蓄能器没有压强(即，能量)，降低操作者在毂中时非故意地对叶片进行变桨距的风险。
[0042] 而且，通过激活所述变桨距安全系统，自动执行液压流体的排出。
[0043] 而且，可以自动或手动关闭第二阀。
[0044] 优选地，在激活所述变桨距安全系统之前，停止所述风力涡轮机并施加转子锁。
[0045] 本发明还涉及一种用于将风力涡轮机的叶片锁在预定桨距角的方法，所述方法包括以下步骤：
[0046] -应用包括上述任意特征的、用于将所述叶片定位在所述预定桨距角的所述液压变桨距系统的所述变桨距安全系统，
[0047] -将机械锁住装置与所述叶片插入连接，以将所述叶片机械锁住并固定在所述预定桨距角。
附图说明
[0048] 下面将参照所附示意图更详细地描述本发明及其许多优点，所附示意图的目的是示出一些非限制实施方式的例示，附图中
[0049] 图1示出包括根据本发明的液压变桨距系统的风力涡轮机，
[0050] 图2示出安装有液压变桨距系统的风力涡轮机毂，
[0051] 图3示出液压变桨距系统的示意图，以及
[0052] 图4示出液压变桨距系统的另一个实施方式。
[0053] 所有附图都是高度示意性的，并且不必按比例，并且它们仅示出为阐明本发明所需的那些部件，省略或仅暗示其他部件。
具体实施方式
[0054] 在图1中，具有塔10、机舱11、毂/毂盖8和转子叶片2的风力涡轮机3安装到毂。而且，风力涡轮机3包括液压变桨距系统(未示出)，用于响应于实际风速和风向来调节叶片2的桨距角，以确保对叶片进行变桨距以提供最佳升力，从而提供更高的风力涡轮机3的效率，并且确保不会因叶片上的高风负荷而在风力涡轮机3上出现损伤。风力涡轮机3还具有控制系统9，该控制系统9设置在机舱11中，用于控制风力涡轮机的操作。
[0055] 在图2中，示出液压变桨距系统1安装在毂8中，但是转子叶片尚未安装到毂8上。对于各个转子叶片，液压变桨距系统1包括用于调节叶片的桨距角的液压缸15，该液压缸包括在液压缸15中可移动的变桨距活塞(未示出)，以及设置在变桨距活塞各侧上的第一入口和第二入口(未示出)；和液压连接到缸15的蓄能器16。缸15响应于风力涡轮机3的另一个部件中进行的风测量，来调节转子叶片的桨距角，并且蓄能器16吸收液压系统1中的脉动，并且用作能量补充。
[0056] 图2所示的开口17用于将叶片安装到毂8。该毂8具有用于将三个叶片安装到毂的三个开口。毂8在与机舱(未示出)可旋转地连接的第一端18，在该端18提供从机舱进入到毂8中。还可以经由设置在毂8周围的毂盖(未示出)中的舱口(未示出)进入到毂8中。
[0057] 在图3中，示出液压变桨距系统1的实施方式的示意图。风力涡轮机针对各个叶片装配有液压变桨距系统1，都位于毂8中。
[0058] 各个液压变桨距系统1包括液压缸15，用
活塞杆18经由
扭矩臂轴将该液压缸15紧固到毂8和叶根(未示出)。安装有便于操作变桨距缸15的阀。各个变桨距
块(pitch block)连接到蓄能器19。额外的蓄能器(未示出)可以连接到压强管线。
[0059] 各个变桨距系统1能够将相应叶片变桨距到在例如-90°至90°的范围中的任意位置。在正常的生产运行期间，变桨距系统1作为单独系统进行工作，调节到单独的桨距参照角。在维修模式中，可以单独地操作变桨距系统。
[0060] 在风力涡轮机正常运行期间，切断阀33处于打开位置并且各个变桨距块上的电磁阀25被通电，从而对系统加压。
比例阀21被加压。
[0061] 当比例阀21被切换为“交叉连通”P-B和A-T时，通过P-B将液压流体发送到缸15的第二端口B。活塞缩回。来自缸15的第一端口A的液压流体通过先导式阀22和穿过A至T的比例阀21返回到储槽(未示出)。
[0062] 当比例阀21被切换为“直通”P-A时，将液压流体通过先导式阀22穿过P-A发送到缸15的第一端口A。活塞18延伸，相当于沿方向90°对叶片进行变桨距。来自缸15的第二端口B的液压流体通过由切断阀44和比例阀21的B-T端口组成的连接返回到储槽管道。
[0063] 各个变桨距系统1上的蓄能器19在各个变桨距过程中进行加压。
[0064] 在风力涡轮机的停止和/或紧急停止期间，切断阀在打开位置，电磁阀25在各个变桨距块上，并且先导压强被断开，并且通过切断阀、孔口26和先导式阀27将液压流体从变桨距蓄能器19引导到缸15的第一端口A。来自第二端口B的液压流体通过先导式阀20排出到储槽管道。对叶片进行变桨距至90°或-90°的机械端位置，完全没有来自比例阀21的影响。
[0065] 先导式阀27仅允许液压流体流到变桨距缸15中。来自风的变桨距力将无法使液压流体从缸15的第一端口A端返回到蓄能器19中，由此相对于运行位置(run position)对叶片进行变桨距。
[0066] 紧急顺桨速度由流量
控制阀控制，并且执行紧急顺桨，不管风速是多大。
[0067] 当在毂8中执行维修和/或维护时，经由第一阀32(在本实施方式中是针阀32)对蓄能器19进行排液，并且切断阀必须设置在关闭位置。由此，避免了在操作者出现在毂中并在变桨距系统附近时，非故意地释放蓄能器中所蓄能。由此，获得了消除蓄能器中所蓄能的潜在危险的、安全可靠的变桨距安全系统。因此，变桨距安全系统被设置为排出蓄能器的液压流体，使得如上所述，当操作者在毂中时，蓄能器没有压强(即，能量)来非故意地对叶片进行变桨距。而且，各个变桨距块上的电磁阀25(紧急变桨距阀)被通电，从而对先导系统进行加压。比例阀21被加压。所选变桨距缸15可以经由激活面板(未示出)进行控制。
[0068] 经由激活面板，比例阀21可以被切换到“交叉连通”P-B和A-T。如上述风力涡轮机的正常操作中，通过P-B将液压流体引导到缸15的第二端口B。活塞18缩回，相当于沿方向-5°对叶片进行变桨距。来自缸15的第一端口A的液压流体通过先导式阀22和穿过端口A至T的比例阀21返回到储槽(未示出)。
[0069] 经由激活面板，比例阀21可以被切换到“直通”P-A，将液压流体通过先导式阀22穿过P-A发送到缸15的第一端口A。活塞18延伸，相当于沿方向90°对叶片进行变桨距。来自缸15的第二端口B的液压流体通过先导式阀23和比例阀21的B-T端口返回到压强管道。
[0070] 而且，进入毂的操作者手动关闭球阀33，从而阻塞蓄能器19。
[0071] 而且，如果在毂中进行维修/工作期间激活紧急停止按钮(未示出)，则释放先导压强并且将变桨距缸15保持在实际位置。缸15的A侧被先导式阀27和22阻塞。缸15的B侧被关闭阀44和先导开/关阀阻塞。
[0072] 在图4中，示出液压变桨距系统1的另一个实施方式的示意图。液压变桨距系统1的操作与图3的液压变桨距系统1的操作大致相同，所以如结合图3描述的整体功能也适用于图4。然而，相对于图3，存在某些区别。
[0073] 当要在具有根据图4的变桨距系统1的毂8中执行维修和/或维护时，通过第一阀34(在本实施方式中，是电磁阀34)来启动蓄能器19的排液和阻塞。入口压强被电磁阀35阻挡。
[0074] 由此，在本实施方式中，电磁阀34用于自动释放蓄能器19中的液压压强，这在上面图3中描述的液压变桨距系统中手动执行。因此，从毂外部释放压强。电磁阀35用于阻挡到蓄能器的入口。
[0075] 如上所述，球阀44必须经由进入毂的操作者物理闭合。这将导致缸的B端口以及可能是蓄能器19的入口被阻挡。在另一个未示出的实施方式中，可以自动闭合球阀。
[0076] 而且，当在维修期间移动叶片时，泵单元(未示出)以特定维修模式(故障安全模式)运行，其中，由泵单元中的
安全阀控制压强。
[0077] 由此，当维修或维护作业需要操作者出现毂中时，首先停止风力涡轮机，并且施加手动转子锁(未示出)。随后，操作者必须能够通过按压机舱中维修面板上的维修按钮或者通过操作毂入口旁边的维修
开关，对变桨距蓄能器进行排液。
[0078] 当蓄能器中的压强等于或低于蓄能器的气体预充压强，并且指示器指示毂处于安全模式时，操作者可以进入毂，以手动闭合三个变桨距块上设置的三个球阀。当已经关闭球阀时，指示器指示已经关闭了阀。
[0079] 出于安全原因，预定压强水平可以被设置为大大低于蓄能器的气体预充压强。例如，即使用于特定蓄能器的气体预充压强是110巴，预定压强水平也可以被设置为低于5巴。
[0080] 因此，用于激活根据本发明的变桨距安全系统的过程可以包括以下步骤：
[0081] -停止风力涡轮机
[0082] -施加转子锁
[0083] -激活用于激活风力涡轮机控制器的激活面板，
[0084] -风力涡轮机控制器自动激活用于对叶片进行变桨距的液压变桨距系统，并且叶片将变桨距至90°(叶片变桨距锁在≥88°自动激活)
[0085] -风力涡轮机控制器自动激活用于从变桨距蓄能器排出液压流体的变桨距安全系统，并且液压压强下降(液压压强下降到≤5巴)
[0086] -等待将近2分钟，直到变桨距蓄能器中的液压压强≤5巴
[0087] -如果变桨距蓄能器中的液压压强≤5巴，则指示器(例如，用于安全模式的绿色LED指示器灯)开始闪烁
[0088] -当用于安全模式的绿色LED指示器灯开始闪烁时，进入毂
[0089] -手动关闭三个变桨距块上设置的三个球阀
[0090] -设置在毂室上的绿色LED指示器灯变为持续点亮
[0091] -现在激活毂安全系统
[0092] 虽然上面结合本发明的优选实施方式描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不偏离以下
权利要求所限定的本发明的情况下，可以想到多个变型。
