专利名称：带有防结冰装置的海上风力涡轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种海上(offshore)风力涡轮机，其包括升出海平面 的塔架和一片或多片叶片，其中叶片可以由风推动旋转，海上风力 涡轮机还包括泵，其适于从海中泵送起海水。
背景技术：
现代的风力涡轮机，也称为风力马达或风力发动机，常用来产 生电能。它们经常有着巨大的结构，带有达60米甚至更大的叶片， 这些叶片由纤维增强聚合物壳制造而成。风力涡轮机叶片的结水是个普遍的问题，它会引起一些严重的 负面后果。结冰会改变叶片的轮廓，因此使得叶片的空气动力学属 性也会发生变化，而影响效率。而且，不均匀的结冰也会引起风力 涡轮机结构严重的不对称应力，这会导致运转不得不中断。DE 196 21 485公开了一种风力涡轮机叶片，其内部可由热空气 加热，目的在于除水。WO 98/53200公开了 一种风力涡轮机叶片，其可以通过包括传 导纤维在内的加热元件来除霜。US-A-4.060.212公开了 一种通过微波来除去直升机旋翼桨叶上;水的方法。
背景技术：
还公开了预防机翼结水的方法，其通过在临近起飞前 在机翼上喷洒防冻剂来实现。最近几年内，风力涡轮机被海上建立，由于下风处是空旷的，因此那里风速很大。同样，通过海上建立这些带有达60米或更大叶 片的很高的风力涡轮机，也可以避免把这些风力涡轮机建立在自然
风景区这类令人恼火的事。US 6.520.737 Bl公开了 一种海上风力涡轮机，其带有可以泵送 起海水的泵，其目的在于冷却。发明简述本发明的目的在于提出一种筒单、有效的系统，用以防止海上 风力涡轮机叶片结水。根据本发明，这个目的可以通过前言中提到的海上风力涡轮机 的泵来实现，此泵在其泵出側与喷嘴相连通，该喷嘴适用于将海水 导引至叶片表面。海水包含盐，因此具有比淡水更低的冰点，这是 个公知的事实。通过把海水导引至叶片的表面，就可以融化掉已经 在风力涡轮机叶片表面形成的冰。然而，结冰控制也可以起预防作 用，由于叶片的表面供给有盐水，因此在蒸发后会在叶片表面留下 盐分。海上风力涡轮机构可构造成使叶片从中心部(hub)径向向外延 伸，该叶片和该中心部构成了转子，此转子安装在基本水平的主轴 上。主轴可以枢轴回转方式地安装在吊舱(nacelle)中，此吊舱安装在 塔架的顶部，该吊舱能够相对于塔架围绕垂直轴进行枢轴旋转，因 此，可以根据风向来调整叶片的转子平面。根据一个实施例，风力涡轮机可以包括喷嘴，其安装在塔架和 叶片之间，适于向着转子平面方向喷射海水。这里的术语"喷射" 可以理解为任何形式的射出水，也就是，以一股或多股水射流、水 滴或水喷射的形式。喷嘴例如可以安置在与风力涡轮机叶片的长度相对应的长度 上。喷嘴可以在转子旋转时喷射海水，因此，所有的叶片，通常为3 片叶片，在旋转时有海水供给。风力涡轮机也可以包括这样的系统， 该系统用来确保每片独立叶片从塔架越过时可以暂时停止一段小时 间。
根据一个实施例，喷嘴可以安装于吊舱上，这样，所述喷嘴就 面向转子平面，而与该转子平面的取向无关。因此，就可以一直在 叶片的表面上供给海水，而与偏转方向无关。比如，喷嘴可以安装 在从吊舱径向向外地基本沿着塔架延伸的杆子上。可选的是，喷嘴可以安装在塔架上。根据本发明的 一个优选实施例，喷嘴可以沿着塔架周边设置， 这样叶片可以供给有海水，而与吊舱的偏转方向无关。海上风力涡轮机也可以包括一个或多个喷嘴，这些喷嘴被安装 在转子中心部上或其内。这种喷嘴可以适于将海水径向向外地喷射在叶片表面上。根据本发明的一个特定实施例，喷嘴适于在转子前面形成由海 水滴组成的水雾。这可以由安装在中心部之上或之内的喷嘴来实现。 如果主轴是中空的，那么海水给水器就可以穿过主轴而被引导至喷 嘴。一个或多个喷嘴也可以被安装在吊舱上和/或塔架的上部，这样 喷嘴就可以在转子前面产生水雾。冲艮据本发明的 一个实施例，此海上风力涡轮^^还包括控制系统， 其用于启动泵和/或喷嘴。该控制系统可包括冰传感器，冰传感器可安装在叶片、中心部、 吊舱或塔架上。当该传感器记录到结冰时，该控制系统就可以启动 泵和/或喷嘴。可选的4,该系统可适于通过测量风力涡轮机的功率来启动/停 用泵和/或喷嘴。风力涡轮机通常在一定风速时产生一定的功率。功 率突然的降低可能是叶片上结冰的标志。这样，该系统就可以探测 到这种功率的降低，并启动泵和/或喷嘴。该系统也可以包括风速计，这样就可以确定功率的降低是否由 风速的降低所引起。在抽水端，泵可以和抽水管相连，此抽水管一直延伸到海平面
以下。抽水管在靠近海底处有开口。因为含盐份越高，盐水越重， 所以通常在海底处含盐份最高。通过抽吸起含盐量最高的盐水，就 可以实现可行、有效的结冰控制。泵也可以安装在海平面以下，可以是在塔架内部。这种方式的 优点在于，把水泵压到高处要比抽吸相对容易。通常普通的盐水含盐量为3.5%。在这种含量下，盐水通常在-3。C 结水。这样，该系统可以被调节成在这个温度下停用泵和/或喷嘴。 然而，由于蒸发，因此叶片表面的含盐量可能要高的多，该系统也 可以被调节成在任何其它的温度时停用泵和/或喷嘴。根据本发明的一个特定实施例，风力涡轮机包括可以提高被导 引到叶片表面上的盐水的盐含量的装置。比如，可以导引海水通过 某装置，在该装置中水被蒸发，以提高盐含量。也可以通过被称为 反渗透的技术来提高盐分含量。可选的是，额外的盐也可以加入到 水中。附图简述在下文中，将参考附图中的实施例来对本发明进行详细说明，其中
图1是根据本发明的海上风力涡轮机的简图。本发明的最佳实施方式图1中概略显示的海上风力涡轮机包括基座3，基座3竖立于海 13的底部18。形成了风力涡轮机塔架1的一部分的基座3升出海平 面12。风力涡轮机的塔架1从基座进一步向上延伸，并支撑吊舱2， 其也被称为风力涡轮机的盖。基本水平的主轴17从吊舱2延伸，转 子包括中心部15和多片安装在该主轴上的叶片4。吊舱2可以偏转， 这意味着它可以相对于塔架1而环绕着垂直轴作枢轴旋转，因此能 够根据风向来调整转子。风力涡轮机带有所谓的逆风转子，风在塔
架1前吹击该转子。泵6设置在基座3上。该泵在抽吸端和抽水管7 相连通，抽水管7延伸到海平面12以下，这样就可以向上泵送海水。 在泵出侧，泵6和两个泵管5， 19相连通。其中一泵管19沿着塔架 1向上延伸，且与多个喷嘴8相连。该喷嘴8适于向着转子，也就是 向着叶片4方向而喷射海水，这样该叶片就可以被供给有海水。可 以设置有任意数量的喷嘴8，这样就可以把海水有效地分布在叶片4 的表面。第二根泵管5向上穿过塔架1而延伸到吊舱2。从那里，该 泵管借助于穿过中空主轴17的给水器16而延伸到喷嘴9，喷嘴9位 于中心部15的前面。喷嘴9适于在转子平面前向外喷射或者雾化海 水，这样就形成了由非常小的海水滴构成的水雾10。风向由箭头W 表示，其把水雾引导向转子平面的方向，因此，叶片4表面就被供 给有含盐海水。在所示的实施例中，风力涡轮机包括喷嘴8，其安装在塔架1和 转子之间，而喷嘴9则安装在转子中心部15中。然而，风力涡轮机 并不一定包括这两个部件。如上所述，所示风力涡轮才几14是逆风转子。然而，风力涡轮机 也可以是顺风转子，其中从风向来看，转子放置在塔架1后面。在 这种情况下，单个喷嘴或者多个喷嘴9安装在吊舱2上或者安装在 塔架1的顶部。附图没有示出启动/停用泵6和喷嘴8,9的系统。该系统可以包 括冰传感器，用以记录结水情况。该冰传感器可以安装在风力涡轮 机14的任意位置。此系统也适于根据风力涡轮机的功率来启动/停用 泵6和喷嘴8,9。当叶片上结水时，通常功率会下降。当发现这样的 功率下降时，就可以启动泵6和/或喷嘴8,9。此系统进一步包括风力 测量器，比如风速计，其可以片企测功率的下降是否由风速的下降所 引起。如果风速没有下降，则功率的下降通常是由叶片上冰的形成 所引起。把含盐海水供给到叶片表面也可以起到预防作用。通过在叶片表面供给海水，在蒸发后，在叶片4表面上就可以得到盐份很高的 膜。当淡水落在叶片4的表面上时，不会形成冰，直到空气温度降至远低于o°c。海上风力涡轮机也可以设置有喷嘴，其适于将海水导引和喷射 到塔架、中心部、吊舱、主轴或各种测量工具上或其上面。本发明并不仅限于此处所示的实施例。因此，本发明可以与带 有垂直轴的风力涡轮机一起使用。标号列表:1塔架吊舱3基座4叶片5泵管6泵7抽水管8喷嘴9喷嘴10水雾11射流12海平面13海水14海上风力涡轮机15中心部16给水器17主轴18海底19泵管
权利要求
1. 一种海上风力涡轮机(14)，其包括升出海平面(12)的塔架(1), 和一片或多片叶片(4),所述叶片可以由风推动旋转，所述海上风力 涡轮机还包括泵(6)，所述泵适于把海水(13)从海中泵送上来，其特征 在于，所述泵(6)在其泵出侧和喷嘴(8,9)相连通，所述喷嘴适于将海 水导引至所述叶片(4)的表面。
2. 根据权利要求1中所迷的海上风力涡轮机(14)，其特征在于， 所述叶片(4)从中心部(l5)径向向外地延伸，所述叶片和所述中心部构 成转子，所述转子安装在基本水平的主轴(17)上。
3. 根据权利要求2中所迷的海上风力涡轮机(14),其特征在于， 所述主轴(17)以枢轴回转方式安装在吊舱(2)中，所述吊舱(2)安装于 塔架(l)的顶部上，所述吊舱(2)能够相对于塔架(1)围绕垂直轴而枢轴 式地旋转，因此，就能够根据风向(W)来调整叶片(4)的转子平面。
4. 根椐权利要求1至3中任一项所述的海上风力涡轮机(14)， 其特征在于，所述风力涡轮机包括喷嘴(8),所述喷嘴(8)设置在所述 塔架(l)和叶片(4)之间，并且适于向着转子平面的方向而喷射海水。
5. 根据权利要求3和4中任一项所述的海上风力涡轮机(14), 其特征在于，所述喷嘴(8)安装在吊舱(2)上，这样，所述喷嘴就面向 所述转子平面，而与所述转子平面的取向无关。
6. 根据权利要求4所述的海上风力涡轮机(14)，其特征在于，所述喷嘴(8)安装在塔架(1)上。
7. 根据权利要求6所述的海上风力涡轮机(14),其特征在于， 所迷喷嘴(8)沿着塔架(1)的周边设置。
8. 根据权利要求2所述的海上风力涡轮机(14),其特征在于， 所述风力涡轮机包括一个或多个喷嘴(9),所述喷嘴(9)设置在所述转 子中心部(15)内或其上。
9. 根据权利要求8所述的海上风力涡轮机(14),其特征在于， 所述喷嘴(9)适于在所述转子前面产生由海水滴形成的水雾(10)。
10. 根据前述权利要求中任一项所迷的海上风力涡轮机(14),其 特征在于，所述风力涡轮机包括用于启动所述泵(6)和/或喷嘴(8，9)的 控制系统。
11. 根据权利要求10所述的海上风力涡轮机(14)，其特征在于， 所述控制系统包括冰传感器，所述水传感器设置在叶片(4)、中心部 (15)、吊舱(2)或塔架(1)上。
12. 根据权利要求10或11所述的海上风力涡轮机(14),其特征 在于，所述控制系统适于通过测量所述风力涡轮机的功率来启动/停 用所述泵(6)和/或喷嘴(8,9)。
全文摘要
提供了一种海上风力涡轮机(14)，其包括升出海平面(12)的塔架(1)，和一片或多片叶片(4)，其可以由风推动转动。海上风力涡轮机还包括泵(6)，其适于从海中泵送起海水(13)。在泵出侧，泵(6)和喷嘴(8，9)相连通，该喷嘴适于把海水导引至叶片(4)表面。
文档编号F03D1/00GK101124402SQ200580048461
公开日2008年2月13日 申请日期2005年12月21日 优先权日2004年12月21日
发明者P·格拉鲍 申请人:Lm玻璃纤维制品有限公司