[发明专利]防止潮湿的环境空气进入离岸风力涡轮机腐蚀设备的方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及风力涡轮机，更具体地，涉及防止离岸风力涡轮机中的设备腐蚀的方法和系统。

背景技术

风力涡轮机通过转子、传动系、发电机和转换器将风的动能转换成电能。变压器将来自转换器的低电压输出在传送到风厂的变电站之前转换成高电压输出。风力涡轮机的运转期间，这些风力涡轮机的主要部件和子系统将大量的热疏散到环境空气中。这些部件和子系统大部分被罩在吊舱内，因此吊舱内的干净、低湿度空气必须持续冷却和再循环(封闭的空气流系统)或由新鲜、干净、更冷的、低湿度空气（对于开放的空气流系统）替换。

环境空气的相对湿度（RH）高时，设备腐蚀率非常高，且空气RH高于大约65%时，设备腐蚀率以指数方式增加。设备腐蚀因为任何空气中的水滴和盐粒的出现而爆发。风力涡轮机被户外的冷却空气流系统冷却的情况下，通过确保风力涡轮机除了专门的空气入口和出口之外密封以及进入风力涡轮机的冷却空气是干净的（没有水滴、灰尘和盐粒）且RH在允许极限之下，使设备腐蚀最小化。进入风力涡轮机的冷却空气的RH可通过加热和/或除湿降低。随着冷却空气流从空气入口穿过吊舱到出口，其温度持续增加且RH由于吊舱内的各个部件和子系统的散热而相应减少。风力涡轮机的密封件有助于防止不需要的高湿度环境空气进入风力涡轮机，从而增加流过吊舱的冷却空气的RH。这有助于使设备腐蚀最小化。

涡轮机运转时，吊舱到转子、叶片到转子和吊舱到塔架界面彼此相对移动。转子相对吊舱旋转以从风能产生动力。为了产生最佳能量，根据风速向上和向下调节风力涡轮机叶片。这个调节来自绕着叶片纵轴转动每个叶片（倾斜）。此外，吊舱连续偏航（绕垂直轴旋转）以确保转子朝风向正确定位。而且所有这些界面典型包含动态密封件，以防止环境空气进入风力涡轮机或干净空气从风力涡轮机中泄漏出去。在内部，这些密封件暴露在吊舱或转子内的空气中。在外侧密封件暴露在环境空气中。众所周知，空气在如圆柱体的阻流体周围流动时，沿其表面的气压变化很大。诸如密封面的动态负载和温度变化和波动的许多因素影响密封件的形状、结构以及密封能力。这导致环境空气进入风力涡轮机或风力涡轮机内的空气泄漏。进入风力涡轮机的任何潮湿的环境空气增加了设备腐蚀的机会。

关于离岸风力涡轮机内设备的腐蚀控制的现有技术主要包括使用在风力涡轮机内的除湿机、设备的腐蚀抑制涂层以及冷却和再循环风力涡轮机内的干净、低湿度空气和增加干净、低湿度环境空气。他们不是专门解决潮湿的环境空气进入风力涡轮机或干净空气通过动态的界面从风力涡轮机泄漏的问题。

尽管过去防止离岸风力涡轮机内腐蚀的各种方法和系统得到发展，但仍然有发展的空间。因此，这个技术领域需要坚持再作贡献。

发明内容

通过阅读和理解随后的说明书，将会明白上述的缺点、不足和问题在此得到了解决。

本发明针对使得进入风力涡轮机吊舱的潮湿的环境空气或吊舱空气泄漏最小化的方法和系统。该系统特别提出一种方式以增加风力涡轮机的吊舱到塔架、吊舱到转子和转子到多个叶片界面的密封从而使进入风力涡轮机的潮湿的环境空气或从风力涡轮机泄漏的空气最小化。所提出的方法利用通过降低跨越（across）密封件的外侧表面和内侧表面的气压差来使进入风力涡轮机的环境空气或从风力涡轮机中泄漏的吊舱空气最小化的事实。所提出的系统包括在这些界面的每一个上的（over）有孔的、流线型的、空气动力学的充气室，其有助于减轻（moderate）密封件的外侧上的气压。在内部，密封件上的气压由可变的空气流阻系统动态地控制，所述空气流阻系统包括两个能相对于彼此旋转的圆形的、同轴多孔板。该系统可以因此设计成使得跨越密封件的（across the seals）气压差小并且因此使得进入涡轮机的环境空气或者泄漏出涡轮机的干净空气始终都最小化。

参考随后例示本发明最佳实施方式的图示实施例的详细说明，其他方面对本领域技术人员变得很清楚。

附图说明

结合用于示例而非限制本发明的附图，随后将描述本发明的优选实施例，其中，相同的标记指代相同的部件，其中：

图1示出了水平轴风力涡轮机的示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例提出的有孔充气室的透视图，该有孔充气室降低了沿着吊舱-塔架界面处的动态密封件的外表面的压力变化；

图3是图2的实施例中所示的有孔充气室的侧视图；