[发明专利]用于对风力涡轮机中的传动系进行减振的方法、风力涡轮机以及制动装置的使用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对风力涡轮机中的将转子与发电机连接起来的传动系进行减振的方法。此外，本发明涉及一种这样的风力涡轮机以及制动装置的在这样的风力涡轮机中的特殊使用。

背景技术

在风力涡轮机中将风的动力能用于将转子置于旋转运动中。这种旋转运动通过传动系传输到发电机中，该发电机从旋转能中产生电能。

由于从转子到发电机中的能量传输并且由于其它的影响（见下文），所述风力涡轮机的传动系和将该传动系包围的组件经受大量的力，从这些力中产生振动也就是所述传动系中的振荡。在此原则上可以区分出在轴向的也就是沿着所述传动系的轴或者多根轴传播的振动，以及径向的横向于这根轴或者说这些轴演进的振动。这样的振动具有一系列的原因：

首先，多个外部的因素比如风速、风向、外部温度或者涡流起作用。这些影响因素将力施加到转子上，所述力不是全部沿所述传动系的轴向方向或者说沿所述转子的轴线起作用。由此首先在传动系中引起高达大约10Hz的低频的振动。

其次，在风力涡轮机的运行中复杂的由大量彼此进行机械连接的组件构成的总系统在起作用。经常比如设置了加速器，该加速器将传动系的转子或者说第一轴的较慢的旋转转换为所述传动系的第二轴的较快的旋转。在这种传动机构中，由于所述两个传动系组件的借助于齿轮或者其它传力元件进行的连接自动地产生振荡，也就是扭转振动。扭转力也从传动机构传递到机器壳体也就是舱室（Kanzel）的内部结构上。此外，通过所述传动机构也产生大多数处于高于10Hz的较高频率的范围内的轴向的振动。

再其次，通过所述舱室与支承在舱室中的组件之间的连接中的强制力产生俯仰力矩和横摆力矩。这些强制力在安装时产生，但是也通过重力分布产生，并且额外地通过传动系的固有频率的激发来产生。通过所述传动系上的俯仰力矩和横摆力矩产生力，这些力作用于所述风力涡轮机的舱室中的底座并且会损坏风力涡轮机。单个组件的固有频率在此取决于其重量或者说其惯性。通过在安装时一个组件系统的联接，出现新的系统性能并且由此出现新的固有频率。

其它的振动可能通过以下方式所诱发，即从转子看在这样的加速器后面布置了第二轴，在所述第二轴上安置了制动装置，并且所述第二轴通过联轴器朝发电机的方向通到所述舱室的后面的区域中。比如通过该联轴器可以朝比所述加速器支承得深或者高的发电机的方向实现水平平衡。这个联轴器也会在运行中引起振动。

这里概括地归纳的振动和在传动系的区域中的力的作用在风力涡轮机的运行中是一个问题，因为其可能显著地降低作为整体的风力涡轮机或者说其单个组件的使用寿命或者说会持续危害其功能能力。尤其自大约10Hz起的较高频的振动在振幅较大时首先会在传动机构中、在发电机中并且也在风力涡轮机的舱室中引起巨大的损坏。所述振动经常越过整个传动系延续并且甚至会通过传动机构中的传动还得到增强。VDI标准VDI 3834的公开内容明确地视为本申请的一部分，在该VDI标准VDI 3834中记下了用于对风力涡轮机及其组件的机械振动进行测量和评估的基础。此外从中产生振荡负荷极限，在此应该尽可能不超过所述负荷极限。

所提到的振动和力可以借助于不同的应对措施来加以补偿，从而尽可能没有强制力从所述传动机构或者说传动系传递到所述舱室上。目前，所述传动系比如有弹性地支承在所述舱室的壳体上。这种支承比如通过三点或者四点支承结构来进行。所述三点或者四点支承结构因而在所述传动系的三个点或者说四个点上包括所述底座与传动系或者说加速器之间的有弹性的灵活的连接。在此所述传动系在至少一个点上沿着其纵向延展全面或者部分地被包围，使得所述传动系也在侧面并且向上得到稳定。轴向上较软的比如弹性体衬套的形式的弹性体用作这样的轴承的缓冲器，所述弹性体形成所述传动机构或者说传动系组件与相应的轴承支座或者说相应的轴承圈之间的接触。

三点支承结构比如可以包括主轴承和传动机构支撑结构：所述主轴承具有轴承圈，该轴承圈将传动系的轴也就是传动系组件包围。所述主轴承由此不仅承受轴向力而且承受径向力。所述传动机构支撑结构部分包围地从两侧也就是说沿水平方向横向于所述传动系的轴线支承着加速器。该传动机构支撑结构构造为能够轴向运动的结构并且因此也承受扭转力。这个轴承也用于对俯仰力矩和横摆力矩进行补偿。四点支承结构包括第二轴承，该第二轴承包围着所述传动系的轴并且由此通过轴向力的额外的承受来提供系统稳定性得到提高的优点。