专利名称：风力涡轮电缆防扭的制作方法
技术领域：
本文所述的主题大体涉及风力涡轮，并且更具体而言，涉及风力涡轮电缆防扭。
背景技术：
风力涡轮是用于将风中的动能转换成机械能的机器。如果机器直接使用机械能， 例如来泵送水或磨小麦，则风力涡轮可称为风车。类似地，如果机械能转换成电，则机器也 可称为风力发电机或风力发电装置。风力涡轮典型地根据叶片旋转所绕着的竖直轴或水平轴来分类。图1中示意性地 示出了一种所谓的水平轴风力发电机，并且其可从通用电气公司获得。风力涡轮2的这个 特定的构造包括支承机舱6的塔架4，机舱6封闭传动系8。叶片10布置在轮毂9上，以在 机舱6外、传动系8的一端处形成“转子”。旋转叶片10驱动齿轮箱12，齿轮箱12连接到 在布置在机舱6内的传动系8的另一端处的发电机14以及控制系统16上，控制系统16接 收来自风速计18的输入。电缆20从发电机14延伸，以对电网(未显示)提供功率。风速计18通常包括风向标或用于确定风向的其它装置，然后控制系统16使用 风向来使机舱6的“轴承”在其竖直的“偏转”轴线上旋转，以便将叶片10定位成使得它 们面向风。在图2中部分地复制了共同转让的名称为“用于桨距控制功率转换的方法和 装置(Methods and Apparatus for Pitch Control Power Conversion)，，的美国专利 NO. 7，126，236，其中，控制系统16(图1中)包括在控制面板112内的用于整个系统监测和 控制(包括桨距和速度调整、高速轴和偏转制动应用、偏转和泵马达应用，以及故障监测) 的一个或多个控制器。控制系统16对可变叶片桨距驱动器或促动器114提供控制信号，以控制驱动轮毂 110的叶片10(图1)的桨距。风力涡轮2的传动系8(图1)包括连接到轮毂110和齿轮箱 12上的主转子轴116(也称为“低速轴”)，在一些构造中，其利用双路径几何来驱动封闭在 齿轮箱内的高速轴。在齿轮箱的相对端的高速轴用来驱动第一个发电机120。在一些构造 中，扭矩通过联接件122传递。偏转系统安装在塔架4的顶部上提供的法兰上。偏转驱动器124和偏转板1 提供用于风力涡轮的偏转定向系统。例如，这个偏 转定向系统可由控制系统16根据从风速计18接收到的信息来以电的方式操作及控制。为 了确定机舱的位置，在机舱6旋转时，机械开关(未显示)典型地对接合在偏转驱动器IM
3和偏转板126之间的齿的数量进行计数。但是，在来自被切换的那些(开关)的信号的任 何中断可使得电缆20过度扭转时，那些开关会经受故障。
发明内容
本文通过在不同的实施例中提供一种具有机舱的风力涡轮来处理与这种传统方 法相关联的这些和其它方面，其包括全球定位系统(“GPS”)传感器，以用于确定风力涡轮 的机舱的旋转位移。
现在将参照以下附图(“图”)来对本技术的各个方面进行描述，附图不一定按比 例绘制，但是在若干视图中的所有各个图中使用了相同的参考标号来指示对应的部件。图1是传统的风力发电机的示意性侧视图。图2是包括图1所示的风力发电机的上部的风力涡轮系统的示意性俯视图。图3是GPS系统的简图。图4是包括图3的GPS系统的图1的风力涡轮的示意性俯视图。图5是图4所示的风力涡轮的旋转位移简图。
具体实施例方式图1是传统的风力发电机2的示意性侧视图，而图2是包括图1所示的风力发电机 2的上部的风力涡轮系统的示意性俯视图。图1所示的风力涡轮，或任何其它风力涡轮，可 设有一个或多个全球定位系统(“GPS”)传感器200，以用于确定风力涡轮的机舱的旋转位 移。例如，如图3所示，GPS传感器200中的一个或多个可设有一个或多个GPS接收器202， GPS接收器202可包括(但不限于)用于使用全球导航卫星的全球定位系统来确定水平位 置的传感器，全球导航卫星包括各种增强系统中的任何一种，例如，辅助GPS、差转GPS(例 如，OmiSTAR、MarFire、DGPS、NDGPS)、惯性导航系统，广域增强系统、卫星频带增强系统、欧 洲对地静止卫星导航覆盖服务和/或多卫星增强系统。如图3所示，GPS接收器202可包括GPS指南针和/或GPS位置指示器。GPS接收 器202将获取周期性位置读数，并且然后使用该信息，以便确定机舱6已经从初始位置和/ 或以前的获取读数所处的位置旋转了多远。还可提供计数器204，以便确定机舱6何时作出 了完整的旋转。另外，非GPS指南针206，例如磁性指南针或惯性陀螺仪，可设有GPS传感器 200作为备选方案或作为GPS接收器202的支持。如图4所示，一个或多个GPS传感器200可布置在各种位置处，包括(但不限于) 本文所示的与风力涡轮的偏转轴承一起运动的那些(位置)。如2008年12月23日提交 的Timothy Ε· McCorkendale的(名称为)“风力涡轮偏转轴承确定(Wind Turbine Yaw Bearing Determination) ”、编号 No. 12/342, 120 (代理人档案号 No. 233369)的共同转让、 共同未决的美国专利申请中所论述的那样，GPS传感器200的精度可随着追踪的弧M的大 小或布置成距风力涡轮2的偏转旋转的中心尽可能地远的GPS传感器的距离而增加。例如， GPS传感器200可布置在机舱6的前部或后部附近，布置在轮毂7中，和/或布置在叶片10 中。备选地或另外，GPS传感器200可布置在桁梁或延伸部208上，桁梁或延伸部208进一步使GPS接收器移位远离涡轮2的偏转旋转的中心。如图5所示，在正常操作期间，控制系统16和/或独立的(自主的)控制系统使 机舱6(图4)旋转经过预定的旋转的偏转范围300。虽然预定的旋转范围在图5中示为介 于-720°和+720°之间，但是还可使用任何其它的预定的旋转范围，以便保护电缆20免于 被过度扭转。当机舱6旋转经过+360°或-360°时，计数器204将增大或减小，以便跟踪 机舱6的完整的旋转。控制系统16使用来自GPS接收器202、计数器204和/或非GPS指 南针206的信息，以确定机舱6何时旋转到预定范围300的终点，并且然后停止且反转旋转 方向，以便对电缆20进行解扭，直到获得适当的偏转位置为止。结合现有的传统的最大偏转开关，控制系统16可通过使机舱6沿一个方向旋转直 到触发开关为止且然后反向旋转直到在预定范围300的相反的终点处触发开关为止来自 动设定偏转停止位置。由计数器204提供的转数以及由GPS接收器202和/或非GPS指南 针206提供的位置然后提供在预定范围300的终点处的偏转停止位置的设定点。上述技术提供了优于传统方法的不同的优点。例如，其允许无接触式偏转轴承确 定，以便改进系统可靠性及降低成本。不需要高维护性和易于出错的传统的齿轮和方向传 感器，从而最小化否则需要的构件的数量。该系统还允许偏转停止和解扭位置的自校准。因 此也简化了试运转(commissioning)。应当强调的是，上述实施例，且尤其是任何“优选”实施例，仅是本文阐述来提供对 本技术的各方面的清楚理解的各种实现的实例。普通技术人员将能够改变这些实施例中的 许多，而不显著偏离仅由对所附权利要求书的恰当解释所限定的保护范围。
权利要求
1.一种具有机舱(6)的风力涡轮O)，包括全球定位系统(“GPS”)传感器000)，以 用于确定所述风力涡轮的机舱(6)的旋转位移。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮，其特征在于，所述GPS传感器(200)包括GPS指南针。
3.根据权利要求1所述的风力涡轮，其特征在于，所述风力涡轮进一步包括控制系统 (16)，以用于在所述机舱沿一个方向到达预定旋转位移时使所述机舱(6)沿相反的方向旋转。
4.根据权利要求2所述的风力涡轮，其特征在于，所述风力涡轮进一步包括控制系统 (16)，以用于在所述机舱沿一个方向到达预定旋转位移时使所述机舱(6)沿相反的方向旋转。
5.根据权利要求1所述的风力涡轮，其特征在于，所述风力涡轮进一步包括计数器，以 用于确定所述机舱(6)的转数。
6.根据权利要求1所述的风力涡轮，其特征在于，所述风力涡轮进一步包括非GPS指南 针006)，以用于在所述GPS传感器(200)故障期间确定所述机舱(6)的旋转位移。
7.根据权利要求2所述的风力涡轮，其特征在于，所述风力涡轮进一步包括计数器 004)，以用于确定所述机舱(6)的转数。
8.根据权利要求7所述的风力涡轮，其特征在于，所述风力涡轮进一步包括非GPS指南 针006)，以用于在所述GPS传感器(200)故障期间确定所述机舱(6)的旋转位移。
9.根据权利要求4所述的风力涡轮，其特征在于，所述风力涡轮进一步包括计数器 004)，以用于确定所述机舱(6)的转数。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮，其特征在于，所述风力涡轮进一步包括非GPS指 南针006)，以用于在所述GPS传感器(200)故障期间确定所述机舱(6)的旋转位移。
全文摘要
本发明涉及风力涡轮电缆防扭。一种具有机舱(6)的风力涡轮(2)包括全球定位系统(“GPS”)传感器(200)，以用于确定风力涡轮(2)的机舱(6)的旋转位移。
文档编号F03D7/00GK102094756SQ201010602910
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月10日 优先权日2009年12月10日
发明者A·科希纳, M·阿尔滕舒尔特 申请人:通用电气公司