风轮机用的液体容纳组件的制作方法

风轮机通常包括风轮机塔架以及位于塔架的顶部上的风轮机机舱。如图1中所示，通常包括三个风轮机叶片的风轮机转子借助延伸出机舱的前部的低速轴连接至机舱。

机舱通常设置有转变、转换以及以其他方式处理由机舱中的发电机生产的电能所需的电气设备中的若干但并非必定所有这些电气设备。就离岸风轮机以及陆基风轮机而言，其余的这些功率处理设备常在模块内被安置在风轮机塔架内部的平台上。

风轮机设备可以包括若干容纳诸如冷却油、绝缘油或者润滑油之类的液体的部件。例如，用于在使用中升高由风轮机产生的电压的电力变压器单元可以容纳几千升冷却液体。如果此液体在运输至安装场所的过程中或者在风轮机的后续使用过程中从风轮机设备泄漏，这可能成问题。例如，这样的泄漏液体也可能昂贵或者清理起来耗时。

将期望提供一种能够收集从风轮机设备泄漏的液体的风轮机用的液体容纳组件。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供一种风轮机用的液体容纳组件，该液体容纳组件包括：支架，该支架用于支撑风轮机设备；以及柔性容器，该柔性容器悬挂在所述支架下方并且布置成该柔性容器可在所述液体容纳组件具有第一深度的塌缩位置与所述液体容纳组件具有第二深度的展开位置之间移动，所述第二深度大于所述第一深度。

通过提供可在塌缩位置与展开位置之间移动的柔性容器，液体容纳组件能够维持在正常状况下的收缩状态以易于运输、搬运以及安装，但是如果需要也能够展开以容纳泄漏或者溢出的液体。而且，因为柔性容器能够塌缩，所以液体容纳组件即使在空隙有限的情况下也能够在运输过程中定位在风轮机设备下方以收集运输过程中例如因风轮机设备的取向改变或者因部件或者密封失效释放的少量液体。

如本文中使用的，术语“柔性”用于指容器的至少一部分是易弯折的使得容器可在不需要过大的力并且不显著损害容器的情况下在塌缩位置与展开位置之间移动。

如本文中使用的，术语“深度”指的是柔性容器在垂直于支架的平面的方向上的最大尺寸。

如本文中使用的，术语“下方”指的是柔性容器在安装于风轮机塔架中时相对于支架的竖直位置。

因为柔性容器可在塌缩位置与展开位置之间移动，所以柔性容器在处于所述塌缩位置时具有第一容量并且在处于所述展开位置时具有第二容量，所述第二容量大于所述第一容量。在一些实施例中，所述第二容量至少是所述第一容量的两倍。在其他实施例中，第二容量可以比两倍的第一容量小，例如是第一容量的1.5倍。这可以适合于例如为了运输需要容量仅少量减小的情况。在另外的实施例中，第二容量至少比第一容量大三倍、四倍、五倍或者六倍。

所述柔性容器可以包括柔性袋。

在其他实施例中，柔性容器可以由柔性壁以及刚性壁组合而形成。例如，柔性容器可以包括与一个或者多个刚性底壁结合的柔性侧壁。

柔性容器可以具有诸如球形形状、圆柱形形状、梯形形状或者立方体形状之类的任意合适的形状。柔性容器可以是长方体。

在一个实施例中，柔性容器包括长方体形的柔性袋。

在一些实施例中，所述柔性容器进一步包括刚性框架，所述柔性袋从所述刚性框架悬挂。

所述液体容纳组件可以进一步包括用于将所述柔性容器可释放地保持在所述塌缩位置的维持装置。

通过包括维持装置，可以在不期望柔性容器移动至展开位置时(例如在柔性容器可能在运输或者安装过程中意外地绊住或者以其它方式妨碍相邻部件的情况下)防止柔性容器在其自身重量作用下移动至展开位置。还在不需要柔性容器的展开容量的情况下允许液体容纳组件的尺寸最小化。

另选地，液体容纳组件可以布置成使得柔性容器在其自身重量作用下或者在其中的液体的重量作用下从塌缩位置自由移动至展开位置。

维持装置可以包括一个或者多个带索、缆线、绳索、钩环紧固件、临时性焊缝、卡扣紧固件或者其任意组合。

在一些实施例中，所述维持装置适于当所述柔性容器中的液体的重量超过阈值时从所述塌缩位置释放所述柔性容器。

有利地，这允许柔性容器仅在需要其展开容量时展开而不需要操作者手动介入。这可能在通往液体容纳组件受限的情况下(例如在离岸风轮机上)尤其有益。

可以以任何合适的方式布置维持装置以便当容器中的液体的重量超过阈值量时从塌缩位置释放容器。例如，维持装置可以包括一个或者多个钩环紧固件，当施加至紧固件的力超过一定量时钩环紧固件被释放。

在一些实施方式中，柔性容器在液体的阈值重量下自动从塌缩位置被释放，液体的此阈值重量应被确定成使得在塌缩位置下的柔性容器的容量被超出之前柔性容器自动被释放。要理解，这可以根据柔性容器处于塌缩位置时的容积以及液体容纳组件被设计成所用于的液体的密度确定。

另选地，释放装置可以是可手动释放的，以允许柔性容器在其自身重量的作用下或者在容纳在其中的液体的重量的作用下从塌缩位置移动至展开位置。

在一些实施例中，所述支架包括用于提供从所述支架上方到所述柔性容器的通道的进出孔。

借助此布置，可以穿过进出孔例如使用抽吸软管从容器移除柔性容器中的液体而无需移除柔性容器或者无需增加成本并可能泄露的龙头或者塞子。

另选地，或者此外，可以例如通过打开一个或者多个龙头或者移除位于柔性容器的下壁中的一个或者多个塞子以允许液体从容器流出来而从下方原地排空柔性容器。就另一另选而言，可以通过首先使容器与支架分离并且在移除的同时排空容器而排出柔性容器的液体。

支架可以包括一个或者多个开口，液体可以穿过开口排出到柔性容器中。例如，支架可以由被间隙隔开的两个或者多个梁形成，液体可以穿过所述间隙。支架可以包括具有开放网格结构的平台。例如，支架可以包括一个或者多个开放网格底板面板。支架可以包括由一个或者多个格栅板(例如由不锈钢或者铝制成的格栅板)形成的底板。有利地，这允许液体穿过支架快速排出并且排出到下方的柔性容器中。另选地，支架可以包括具有一个或者多个倾斜部分的流体不能渗透的底板面板，液体可以沿倾斜部分流动。在这样的实施例中，柔性容器应该定位在底板面板的下边缘下方，使得溢出底板面板的下边缘的液体被收集在柔性容器中。

可以根据期望(例如基于容纳在打算使用支架的风轮机设备中的液体的量)选择柔性容器处于塌缩位置时的容量。在一些实施例中，柔性容器在处于展开位置时具有至少2000升的容量。

在其他实施例中，柔性容器在处于展开位置时可以具有至少3000升、至少4000升、至少5000升或者至少6000升的容量。另选地，柔性容器在处于所述展开位置时可以具有少于2000升(例如，约500升、约1000升或者约1500升)的容量。

可以根据需要(例如基于运输过程中支架的底部与相邻结构(供液体容纳组件运输至风轮机安装场所所的卡车的挂车或者船的甲板)之间的预期可用间隙)选择柔性容器处于塌缩位置时的深度。

在一些实施例中，柔性容器在处于所述塌缩位置时的深度小于约50cm，优选小于约40cm，更优选小于约30cm并且最优选小于约20cm。

通过塌缩成这样小的深度，液体容纳组件在风轮机设备的运输过程中能够被更容易地收容。

支架布置成支撑风轮机设备。即，风轮机设备的一个或者多个部件。在一些实施例中，风轮机设备包括液体冷却的电力变压器单元。另选地，或者此外，风轮机设备可以是齿轮箱。

根据本发明的第二方面，提供一种用于根据以上描述的实施方式中任一者所述的液体容纳组件的柔性容器，该柔性容器包括柔性袋以及刚性框架，柔性袋从刚性框架悬挂。

根据本发明的第三方面，提供一种包括根据以上描述的实施方式中任一者所述的液体容纳组件的风轮机。

在一些实施例中，所述液体容纳组件布置在位于所述风轮机塔架中的功率模块内，此功率模块通常被称作功率转换模块或者功率控制模块。

功率转换模块可以进一步包括布置在液体容纳组件的支架上的功率处理设备。例如，功率转换模块可以进一步包括布置在液体容纳组件的支架上的电力变压器单元。

如本文中使用的，术语“功率转换模块”指的是具有一个或者多个平台的预组装模块，在将模块组装到风轮机塔架中之前在所述平台上预组装功率处理设备。这样的模块的使用可以减小安装过程中损害功率处理设备的风险并且减少组装风轮机所需的时间。

在一些实施例中，功率处理设备包括液体冷却的电力变压器单元。

在其他实施例中，液体容纳组件布置在风轮机的机舱内。在这样的实施例中，液体容纳组件优选连接至机舱的承载构件。

根据本发明的第四方面，提供一种在风轮机内安装功率转换模块的方法，该方法包括以下步骤：提供包括上述液体容纳组件的功率转换模块；将液体容纳组件的柔性容器保持在塌缩位置或者部分塌缩位置；将功率转换模块运输至安装场所；将功率转换模块定位在风轮机中；并且将柔性容器移动至其展开位置。

柔性容器可以借助一个或者多个设置在液体容纳组件上的维持装置被可释放地保持在其塌缩位置。另选地，可以在运输过程中简单地通过在支架的下面与邻接支架的物体之间(例如在支架的下面与供功率转换模块被运输所处的卡车的挂车或者船的甲板之间)压缩柔性容器而将柔性容器保持在其塌缩位置。

可以在任何合适的时间进行将柔性容器移动至其展开位置的步骤。例如，可以在安装功率转换模块之前、之时或者之后进行此步骤。可以在使用风轮机之前或者在使用风轮机的过程中进行此步骤。柔性容器可以被手动移动至其展开位置或者例如在其自身重量或者在容器中容纳的液体的重量的作用下自动移动。

关于一个或者多个方面描述的特征同样可以应用至本发明的其他方面。特别地，关于第一方面的液体容纳组件描述的特征同样可以应用至第二方面的柔性容器或者第三方面的风轮机，反之亦然，并且关于第一方面的液体容纳组件、第二方面的柔性容器或者第三方面的风轮机描述的特征同样可以应用至第四方面的安装方法。

附图说明

现在将仅以实施例的方式参照附图进一步描述本发明，在附图中：

图1是风轮机的前视图；

图2A是根据本发明的液体容纳组件的俯视立体图，该图示出了处于展开位置的柔性容器以及支撑电力变压器单元的支架；

图2B是图2A的液体容纳组件的仰视立体图，该图示出了处于塌缩位置的柔性容器；

图3A是用于根据本发明的液体容纳组件的柔性容器的俯视立体图，柔性容器被示出在展开位置；

图3B是图3A的柔性容器的俯视图；

图3C是图3A的处于展开位置的柔性容器的侧视图；

图3D是图3A的处于塌缩位置的柔性容器的侧视图；

图3E是柔性容器组件的侧视图，该图示出了处于塌缩位置的柔性容器；

图3F是图3E的柔性容器组件的俯视分解立体图；

图3G是图3E的柔性容器组件的俯视立体图，该图示出了处于部分展开位置的柔性容器；

图4A是包括根据本发明的液体容纳组件的功率转换模块的仰视立体图；

图4B是图4A的功率转换模块的俯视立体图，该图示出了位于运输用的运输梁上的功率转换模块；以及

图5是包括根据本发明的液体容纳组件的风轮机机舱的示意性剖面图。

具体实施方式

图1示出了包括塔架11以及位于塔架11的顶部上的风轮机机舱12的现代风轮机10。包括三个风轮机叶片14的风轮机转子13借助延伸出机舱12的前部的低速轴(未示出)连接至机舱12。塔架11被支撑在风轮机基座15上并且固定至风轮机基座15。机舱12包括齿轮、制动系统以及用于将转子13的旋转转换成电流的发电机。风轮机通常包括其他设备，诸如功率处理设备的其他部件，其中一些设备可能容纳液体。在风轮机包括功率处理设备的其他部件的情况下，这些部件可以安置在风轮机塔架11内部的平台上(如以下关于图4A以及图4B中描述的)或者安置在机舱12中(如以下关于图5描述的)。在大型风轮机中(尤其是离岸风轮机)，功率处理设备在功率转换模块中通常朝塔架11的底部安置在平台上。

通常需要控制容纳在设备中的液体的任何溢出或者泄露。图2A以及图2B示出了根据第一实施例的液体容纳组件200。液体容纳组件200包括支架202以及柔性容器组件300，该柔性容器组件附接并悬挂在支架202下方。支架202附接至风轮机的承载结构204并且包括托架构件206以及底板208。承载结构204可以是风轮机的主要承载结构，或者可以是连接至风轮机的主要承载结构的梁。托架构件206连接至承载结构204。底板208被支架202的托架构件206支撑。托架构件206还形成用于支撑风轮机设备的平台。在此实施例中，风轮机设备是布置在支架202上的电力变压器单元220。对于离岸风轮机而言，这样的变压器单元可以容纳6000升以上的油并且重量在10吨以上。因此，支架202必须具有足够的强度以及刚度以支撑高水平的竖直载荷。底板208具有开放网格并且由一个或者多个格栅板(例如由不锈钢或者铝制成的格栅板)形成。这也允许液体经过底板208快速排出。底板208还包括出入板210，该出入板可以被移除以允许从底板208上方进出柔性容器组件300。

柔性容器组件300包括安装在刚性框架310上的柔性容器302，刚性框架310利用连接片312栓接至支架202的底侧。支架202可以借助铰链连接至风轮机的一个或者多个承载结构以允许液体容纳组件200旋转让开以形成用于允许操作者进出的开口。这应该仅在已经安全移除了变压器单元200或者布置在支架上的其他设备时进行。

图3A至图3G更详细地示出了柔性容器组件300。柔性容器302是由沿下边缘结合至水平底壁306的成对对置的竖直延伸的侧壁304形成的柔性袋。袋302的顶部限定开口308，液体能够穿过该开口被收集在容器组件300中。在此实施例中，侧壁304以及底壁306是矩形的并因此柔性袋具有长方体形状，该长方体形形状具有开放的顶部。要理解，可以使用任一数量或者布置的壁，图3A至图3G中所示的布置仅作为实施例。沿侧壁304的顶部边缘是一系列固定环孔305，刚性框架310穿过这些固定环孔延伸。柔性袋302借助环孔305在其自身重量的作用下从刚性框架310悬垂。借助此布置，当刚性框架310附接至支架时，柔性袋302在其开口向上面朝底板的情况下悬挂在支架的底板下方。柔性袋可以由任意合适的材料形成。例如，柔性袋可以由油布材料制成。即，由诸如涂覆聚氨酯的帆布或者涤纶之类的牢固的柔性耐水或者防水材料或者诸如聚乙烯或者PVC之类的塑料制成。柔性袋可以由单片材料制成或者由沿边缘结合或者密封在一起的若干片材料制成。

在此实施例中，刚性框架310由两对管状元件314、316形成，这两对管状元件以直角结合以限定容器组件300的形状。连接片312绕刚性框架310间隔地栓接至管状元件314、316。这些连接片312从刚性框架310向上延伸并且用于将刚性框架310附接至液体容纳组件200的支架。

如能在图3C以及图3D中看到的，柔性容器302可在侧壁304变形成使底壁306靠近刚性框架310的塌缩位置(如图3D中所示)与侧壁304完全展开并且底壁306最大程度得远离刚性框架310的展开位置(图图3C中所示)之间移动。以此方式，柔性容器的深度以及容量能够通过保持袋处于正常情况下收缩状态而最小化并且如果需要则通过展开柔性袋302而增大以容纳泄漏液体。如所示，液体容纳组件200处于塌缩位置时具有第一深度D1并且处于展开位置时具有第二深度D2。柔性容器组件300可以具有任何合适的形状或者尺寸。在一个实施例中，柔性容器组件具有约3700毫米的长度，约1750毫米的宽度，约950毫米的展开位置下的深度以及约150毫米的塌缩位置下的深度。将刚性框架310以及固定环孔305的尺寸考虑在内，这等同于约6000升的展开位置下的容量以及约900升的塌缩位置下的容量。

在一些实施例中，液体容纳组件200进一步包括用于将柔性袋302保持在塌缩位置的维持装置320。例如，维持装置可以包括一个或者多个带索、缆线、绳索、钩环紧固件、临时性焊缝、卡扣紧固件或者其任意组合，该维持装置可以被手动释放以允许柔性容器展开。在图3G中所示的实施例中，通过折叠侧壁304而使柔性袋302塌缩，并且维持装置呈一系列诸如维可牢(RTM)之类的钩环紧固件带320的形式，该维持装置沿侧壁304的底部边缘延伸并且沿侧壁304的顶部处或者固定环孔305的底侧上的相应边缘延伸以保持侧壁304处于折叠状态。当处于塌缩位置时，钩环紧固件带320将袋302保持在合适位置直到袋302中收集的液体的重量超过等同于紧固件带320的紧固强度的阈值量为止。在那时，钩环紧固件带320的两部分分离并且袋302在其自身重量以及其中收集的液体的重量的作用下延伸至展开位置。在另选实施例中，侧壁304可以打褶以允许袋302塌缩。虽然图3G中未示出，但是维持装置可以进一步包括第二组钩环紧固件，一旦超出第一组钩环紧固件320的保持力，第二组钩环紧固件就用于将柔性袋保持在部分展开位置，第二组钩环紧固件的紧固强度大于第一组钩环紧固件的紧固强度。

在使用中，柔性容器组件300悬挂在支架202下方，柔性袋302的开口308向上面朝支架202。起初，柔性袋302借助钩环紧固件320保持在塌缩位置。从布置在支架202上的诸如变压器单元220之类的风轮机设备泄漏的液体穿过支架202的底板208中的开放网格排出并且排出到袋302中。随着液体的重量增加，施加至钩环紧固件320的力也增加。一旦此力超过紧固件320的紧固强度(换言之，发生分离之前紧固件320能够承受的力)，紧固件320分离并且柔性袋302在容纳于袋302中的液体的重量以及袋本身的重量的作用下从塌缩位置移动至展开位置。为了从柔性容器组件300移除液体，移除或者铰链式打开底板208中的出入板210以显露进出口，软管能够穿过该进出口插入到柔性容器组件300中。然后，将软管连接至诸如液体移除泵之类的真空源以从袋302抽吸液体。一旦从容器302移除了液体，软管就从进出口撤出并且出入板返回至其起初的位置。以此方式，防止液体泄露到风轮机机舱或者塔架的下部中。

图4A与图4B示出了诸如图1中所示的功率转换模块之类的功率转换模块400。功率转换模块400是预组装的并且通常朝着或者在塔架的基部处形成风轮机塔架的内部。在此实施例中，模块400包括沿向上延伸的支架元件410垂直间隔开的四个水平面402、404、406以及408。要理解，可以包括任意数量的水平面并且图4A与图4B中所示的四个水平面仅作为实施例。各个水平面402、404、406以及408均包括位于水平支架元件414上的一个或者多个底板面板412。水平支架元件以传统方式(例如使用螺栓或者焊接)固定至向上延伸的支架元件410。水平面402、404、406以及408可以均支撑电气部件或者风轮机的其他部件，但是为了清楚起见，图4A与图4B中未示出位于顶部水平面402以及中间水平面404和406上的部件。基部水平面408是变压器水平面并且包括布置在液体容纳组件200上的电力变压器单元220，如以上关于图2A至图3G论述的。

如图4B中所示，在运输过程中，模块400能够固定至运输梁416或者搁置在运输梁416上。因为柔性容器组件是可塌缩的，所以即使支架下方的空隙有限该柔性容器组件也能从支架的下面悬挂。

图5示出了包括根据本发明的液体容纳组件的风轮机机舱的示意性剖面图。机舱500包括承载齿轮箱504的如铃形构件502的底座框架，还包括允许旋转连接至塔架11的偏航机构506。示出的机舱500还包括两组水平取向的下侧梁508与上侧梁510。下侧梁508附接至铃形构件502。下梁508与上梁510直接连接或者借助若干其他梁512间接连接以便构建机舱结构。两个下侧梁508之间构建有底板水平面支撑结构以便承载诸如发电机514、功率转换器516(图5中示出成若干转换器单元)以及变压器520之类的风轮机设备。与以上论述的变压器220一样，变压器520将由发电机514产生并由功率转换器516转换的电力变压成不同的高电压水平以用于将电力馈送至公用电网。两个下侧梁508之间是如以上关于图2A以及图2B描述的液体容纳组件200。液体容纳组件200的平台可以包括位于下侧梁508之间的底板水平面支撑结构，或者该平台可以是连接至机舱500的诸如底板水平面支撑结构或者下侧梁508之类的承载结构的单独结构。

在以上实施方式中，通过包括具有可在塌缩位置与展开位置之间移动的柔性容器的液体容纳组件，能够在不需要液体容纳组件的全容量时使液体容纳组件占据的空间最小化。这允许柔性容器在运输、安装或者使用过程中尤其在支架下方的空隙有限的情况下塌缩或者部分塌缩，并且随后一旦需要就展开以增大其容量。这允许液体容纳组件提供的容量比具有刚性容器的液体容纳组件可能提供的容量更大。还意味着，液体容纳组件能够在运输之前安装在风轮机设备下方。这减少了在风轮机坐落场所所需的安装步骤。还允许液体容纳组件用于拦截并收集可能在运输或者安装过程中从风轮机设备泄漏的液体。

要理解，在不脱离本发明的由所附权利要求限定的范围的情况下，以上描述的实施方式的各种变型是可能的并且本领域中的普通技术人员会想到这些变型。