[发明专利]包括倍增的冗余控制系统的风轮机以及控制风轮机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的风轮机、一种控制装置、 一种控制通过至少一个附加控制系统倍增的控制系统的方法及其使用，该 附加控制系统用于控制相同的受风轮机控制的设备。

背景技术

风轮机设计用于长期面临恶劣且多变的天气并且仍能显示高的可靠 性。以前，可靠性是通过将风轮机设计成具有与风轮机在正常使用下的要 求尺寸相比加大的尺寸来实现的。

塔架、风轮机叶片和断裂系统例如可具有加大的尺寸，以便处理极端 恶劣的天气状况或者在故障例如电网丢失或风轮机转子控制故障期间出现 的过度力。

但是，运输和处理大型现代风轮机的风轮机部件是越来越大的挑战。 因此，加大尺寸的部件就运输和处理期间的尺寸和重量而言是严重的问题， 并且材料成本昂贵。

以前，还已知风轮机的某种部件都多于一个。冗余对于面临很大机械 应力的部件例如液压俯仰致动器特别有用。额外的部件会在主部件发生故 障之后短期内直至修理人员达到之前承担工作负荷，从而提高风轮机的可 用性和可靠性。但是，对同类部件设置一个以上不能改变或解决上述关于 风轮机部件的尺寸和重量以及材料成本的问题。

本发明的一个目的是建立允许构建重量更有效且成本更有效的风轮机 技术。

发明内容

本发明涉及一种风轮机，其中控制系统由至少一个用于控制相同的所 述受控制设备的附加控制系统倍增。

因此，建立了一种没有现有技术的上述缺陷的风轮机。通过将功能性 固定在系统级上来消除在受控制的设备的控制中可能出现的单点故障是有 利的。通过提高安全等级并从而提高风轮机的可靠性，可针对正常的使用 和疲劳而不是针对极端负荷设计不同的风轮机部件。

风轮机塔架例如可设计具有“正常尺寸的”材料紧密度，因为这可大 大消除故障的危险，例如由于失控而导致的危险的转子过速的危险。“正 常尺寸的”塔架以及风轮机的其它机构部件节省的材料可超过25％。

术语“受控制设备”和“主要部件”尤其应被理解为是风轮机的风轮 机叶片、传动装置(如果存在的话)和发电机。

术语“控制系统”应被理解为管理和控制主要部件并包括这样做所必 须的部件的系统。

在本发明的一个方面，所述受控制设备是风轮机的主要部件，例如风 轮机叶片。

在本发明的一个方面，所述控制系统同时并且相互独立地运行。因此 不管一个控制系统是否故障都可连续控制主要部件。因此，风轮机可连续 发电直到发生故障的系统被替换或者以受控的方式被关闭。

在本发明的一个方面，所述控制系统同时运行并且彼此进行相关的管 理。因此，可确保控制系统共同对主要部件进行有利的控制。

在本发明的一个方面，所述受控制设备包括至少一个俯仰(倾斜)或 主动失速(停止)风轮机叶片。本发明与大型风轮机叶片一起使用是有利 的，因为每个叶片的俯仰机构也是转子的唯一的制动系统。

在本发明的一个方面，所述至少一个风轮机叶片是具有两个或三个叶 片的风轮机的一部分。本发明与两叶片风轮机一起使用是尤其有利的，因 为一个叶片的控制的丢失会导致不能停止风轮机转子。

在本发明的一个方面，所述风轮机包括摇摆机构，该摇摆机构包括摇 摆角致动器。

在本发明的一个方面，所述控制系统包括用于所述俯仰或主动失速风 轮机叶片的管理系统。

在本发明的一个方面，所述控制系统中的一个包括俯仰和/或摇摆部件 例如传感器一例如叶片负荷传感器、俯仰位置传感器、方位角传感器和/ 或摇摆角传感器，致动器例如俯仰致动器和/或摇摆致动器，包括UPS的 电源和/或控制器例如微型计算机。因此，可确保任何类型的故障都不是致 命的，因为系统的部件倍增，从而一个或多个剩余的控制系统可继续对风 轮机进行正常控制或者至少以受控的方式停止风轮机。

在本发明的一个方面，所述控制系统中的一个内的传感器相对于所述 控制系统中的其它控制装置内的对应传感器位置不同地安置。从而可确保 例如由于对控制系统的传感器的雷击造成对风轮机部件例如俯仰风轮机叶 片的一部分的损害不会自动影响附加控制系统的传感器。