用于旋转风轮机发电机的旋转装置及方法与流程

本发明涉及一种用于旋转风轮机发电机的旋转装置，且涉及一种用于旋转所述风轮机发电机的方法。

背景技术：

在风轮机的正常操作期间，风使风轮机的叶片旋转。叶片可由轴系统连接至风轮机发电机，从而使风轮机发电机随叶片旋转而旋转。风轮机发电机的旋转可引起风轮机发电机将风能转换成电能。

可期望在风轮机未正常操作的状态中旋转风轮机发电机，具体是在风轮机的机舱从风轮机塔架拆卸的状态中。

技术实现要素：

因此，本发明的一个目的在于提供一种用于旋转风轮机发电机的改进的旋转装置。本发明的另一个目的在于提供一种用于旋转风轮机发电机的改进的方法。

根据第一方面，提供了一种用于旋转风轮机发电机的旋转装置，风轮机发电机构造成由风旋转且将风能转换成电能。旋转装置包括：

构造成与风轮机发电机的外表面联接的至少一个旋转装置，以及

用于驱动旋转装置以便由此使风轮机发电机围绕发电机旋转轴线旋转的马达装置。

风轮机发电机可经由轴系统连接至风轮机叶片，使得风引起的叶片旋转引起风轮机发电机旋转。旋转的风轮机发电机的旋转运动可转换成电能。可以说，风轮机发电机将风能转换成电能。具体而言，风轮机发电机是用于直接驱动风轮机的直接驱动发电机。备选地，其可为用于带齿轮的风轮机的带齿轮的风轮机发电机。其可布置在风塔架的机舱内。在下文中，风轮机发电机也称为"发电机"。发电机可具有圆柱形的形状，且可围绕中心发电机旋转轴线旋转。

在实施例中，旋转装置用于在发电机未由风旋转的状态中旋转发电机。例如，旋转装置可用于旋转拆卸的风轮机的发电机。具体而言，发电机布置在其中的机舱未安装在塔架上。发电机可与轴系统和/或与风轮机叶片断开。例如，发电机是安装到塔架之前储存的机舱的部分。备选地，发电机可为还未安全组装的机舱的部分，例如，在组装阶段的机舱。发电机还可为训练设施的部分，具体是可位于仓库中的训练机舱。

旋转装置可通过转动装置联接至发电机。具体而言，转动装置通过接触所述外表面来联接至发电机的外表面。转动装置与发电机的外表面之间可存在足够摩擦，以用于通过转动装置的旋转引起发电机的旋转。具体而言，发电机由旋转装置围绕其旋转的旋转轴线与发电机将由于风围绕其旋转的轴线相同。转动装置的旋转可使用马达装置实现。马达装置可包括电马达。

发电机的旋转的控制可以自动和/或手动方式执行，例如，由技术人员。旋转装置可用于旋转发电机，而不使用任何风能。发电机的旋转可以自动方式执行。存在具体的优点，因为发电机的惯性可由旋转装置克服。具体而言，发电机和毂的旋转质量可超过100000kg。发电机的旋转可使用旋转装置来促进。具体而言，当储存发电机时或在训练设施中模拟风时，这在组装阶段是有用的，其中期望发电机的旋转。下文将进一步描述这些实例以及其它旋转装置的其它应用。

根据实施例，转动装置构造成从下方支承风轮机发电机。

还可以说，转动装置从下方保持发电机。具体而言，发电机由转动装置支承。旋转装置可略微向上提升发电机。在实施例中，旋转装置布置在发电机下方。旋转装置可经由机舱的底部处的孔口或舱口接近发电机。

在实施例中，转动装置可从顶部或从发电机的侧部接触发电机。具体而言，转动装置可置于围绕发电机360°的任何位置。

根据另一个实施例，转动装置包括至少一个圆柱形辊，其构造成在转动装置由马达装置驱动时围绕辊旋转轴线旋转，辊旋转轴线平行于发电机旋转轴线。

具体而言，圆柱形辊是与发电机联接来旋转其的转动装置的部分。圆柱形辊可由相对较强的材料制成，其能够支承发电机和/或迫使发电机旋转。例如，其可为钢辊子。为了避免破坏发电机的外表面，圆柱形辊或钢辊子可由塑料涂覆，例如，由聚氨酯。

根据另一个实施例，旋转装置包括用于使至少一个圆柱形辊围绕辊旋转轴线旋转的至少一个电马达。

根据另一个实施例，旋转装置包括多个圆柱形辊，具体是四个圆柱形辊，其辊旋转轴线以平行方式布置在彼此旁边；和/或

马达装置包括多个电马达，具体是四个电马达，其分别构造成驱动一个圆柱形辊。

圆柱形辊可布置成使得其外表面与发电机的外表面完全接触。具体而言，每个圆柱形辊具有分配至其的电马达。圆柱形辊的数量可选择成随着圆柱形辊的尺寸、圆柱形辊上的发电机的力、发电机的磁体强度和/或圆柱形辊的表面的摩擦系数而变化。

所有圆柱形辊可与彼此相同。电马达也可与彼此相同。每个电马达可具有分配至其或构造在其中的变速箱和/或编码器。编码器可对分配至电马达的圆柱形辊的转数计数。发电机的转数于是可从其导出。

在实施例中，马达装置还包括至少一个热敏电阻和/或与至少一个电马达联接来用于保护电马达的至少一个外部冷却单元。外部冷却单元可在其变得太热时冷却联接至其的电马达。电马达的寿命因此可延长。

根据实施例，多个圆柱形辊成对布置成辊组，其在枢转点处安装在支承件上。辊组可围绕枢转点旋转。因此，圆柱形辊可定向成以便最大化与发电机的外表面的接触表面，且可促进发电机的旋转。具体而言，旋转装置的四个圆柱形辊可布置成两个辊组。

根据另一个实施例，旋转装置构造成使发电机每分钟旋转0到5转，具体是每分钟0.05到0.3转，优选每分钟0.1到0.2转(rpm)。

发电机的该转速具体对应于在怠速模式中操作的发电机的转速。换言之，旋转装置可模拟怠速模式中操作的发电机，这可对于训练目的有用。

根据另一个实施例，旋转装置包括用于保持转动装置的支承装置，

支承装置构造成升高和降低转动装置和/或马达装置，使得转动装置在升高位置与发电机的外表面联接，且使得转动装置在降低位置与发电机的外表面分离；支承装置具体包括液压系统，以用于升高和降低转动装置和/或马达装置。

支承装置可使转动装置和/或马达装置在升高位置与降低位置之间移动。具体而言，旋转装置可在降低位置容易地置于发电机下方。在实施例中，转动装置是可伸缩的。

一旦正确地置于发电机下方，则旋转装置和/或马达装置可使用支承装置升高，以到达升高位置。具体而言，在升高位置，转动装置联接发电机，以便能够旋转其。支承装置可自动地升高旋转装置和/或马达装置，例如，使用液压系统。作为液压系统的备选方案，支承装置可电动地升高和降低转动装置和/或马达装置。

根据另一个实施例，支承装置包括至少两个支承臂，转动装置和/或马达装置布置在支承臂上，支承臂在中心点处以可旋转方式连接至彼此。

根据另一个实施例，辊旋转轴线相对于水平参考平面以预定角倾斜，以便匹配发电机旋转轴线的倾斜角。

具体而言，辊旋转轴线与发电机旋转轴线倾斜相同量。因此，可增大圆柱形辊与发电机之间的接触表面。这可允许发电机的外表面与圆柱形辊的表面之间的改善的摩擦，这可促进发电机由圆柱形辊旋转。

预定角可在5°到7°之间，优选在5.8°到6.2°之间。

根据另一个实施例，旋转装置还包括：

控制单元，其用于启动和停止旋转装置、调整发电机的转速、调整预定角、调整发电机的缓升速度、调整由旋转装置施加在发电机上的力、紧急停止旋转装置和/或调整转动装置的转矩；

电池单元，其用于对旋转装置供应电能；

位移装置，具体是轮，以用于使旋转装置位移；

至少一个距离传感器，其用于确定旋转装置与障碍物和/或物体之间的距离；

刷，其用于清洁发电机的外表面，和/或

编码器装置，其用于确定由旋转装置引起的风能发电机的转数。

控制单元可用于控制旋转装置。其可包括用于指示旋转装置的当前设置的具有显示器的用户界面，和/或用于改变当前设置的按钮。控制单元可包括远程控制单元，以用于执行控制单元的至少一些任务。具体而言，旋转装置的启动和停止只通过控制单元的远程控制装置实施。因此，可改善安全性。

调整预定角可有助于补偿地面的不规则。具体而言，转动装置与发电机的外表面之间的接触表面可最大化。

通过向旋转装置提供电池单元，旋转装置的灵活性可改善，因为其不必始终连接至电源，如，干线。

位移装置还可改善旋转装置的灵活性，因为其可因此以较少力量来移动。具体而言，不需要起重机来使旋转装置位移。

利用距离传感器，可确保旋转装置不会与任何物体碰撞，如，机舱、车辆或人员。因此，可防止破坏旋转装置或机舱或伤害人员。

刷可为可旋转的刷。其可用于在旋转装置与发电机的外表面接触之前清洁发电机的外表面。因此，可避免任何污垢达到发电机与转动装置之间，因此防止了破坏发电机的外表面和/或转动装置。刷可为圆柱形刷，其具有的刷旋转轴线平行于辊旋转轴线。

编码器装置可联接至每个马达装置。备选地或此外，编码器装置可为单独的圆柱形辊的部分，其接触发电机的外表面，且具有的编码器轴线平行于发电机旋转轴线。一个或多个编码器装置可提供关于发电机的转数的信息。具体而言，通过分析来自编码器装置的信号，可确定圆柱形辊是否在发电机的外表面上非期望滑动。在此情况下，可校正旋转装置的位置。

根据另一个实施例，旋转装置进一步构造成使风轮机的主轴承旋转，使得主轴承内提供的油脂均匀地分布，且/或使得避免了主轴承内侧上的静止标记，主轴承构造成由风能旋转。

具体而言，主轴承是风轮机的主轴承。主轴承可由轴系统联接至发电机，以便在发电机旋转时旋转。例如，发电机的旋转还引起主轴承的旋转。

当主轴承没有旋转一段时间时，例如，因为风轮机拆卸，则存在的风险在于轴承的所有油脂移动至轴承的底部。当没有油脂留在轴承的顶部时，可能发生腐蚀。机舱长期储存时，为了防止腐蚀，规则地旋转主轴承可为有用的，例如，每14周。具体而言，主轴承旋转至少一小时，使得其旋转大约5圈，具体是5.33圈。

此外，当轴承未旋转一段时间时，还存在的风险在于静止标记出现在轴承的内侧上。这些随后可引起轴承的不均匀运行，导致轴承的过早破坏和轴承寿命缩短。静止标记的风险可通过旋转如上文已经阐释的主轴承来降低。

根据第二方面，提供了一种用于旋转风轮机发电机的方法，风轮机发电机构造成由风能旋转且将风能转换成电能。该方法包括：

使至少一个转动装置与风轮机发电机的外表面联接，以及

使用马达装置驱动转动装置，以便使风轮机发电机围绕发电机旋转轴线旋转。

根据实施例，该方法还包括：

在风轮机发电机未由风能旋转的状态中旋转风轮机发电机；

旋转风轮机发电机以便模拟风；

通过用转动装置使风轮机发电机旋转来旋转风轮机的主轴承和/或风轮机的主轴；

在风轮机的机舱组装期间旋转风轮机发电机、主轴承和/或主轴，以便接近风轮机发电机的不同部分、主轴承和/或主轴且促进组装；和/或

旋转风轮机发电机，以便在风轮机发电机周围固定沟槽护罩。

实际上，即使操作的风轮机的发电机在怠速模式中时，其也可由于风旋转。该状态可模拟为用旋转装置旋转非操作风轮机的发电机。风的模拟因此可出于训练目的相关。例如，训练机舱的发电机可使用旋转装置旋转来模拟怠速模式中的发电机。该训练机舱可用于在将风轮机人员发送至现场的真实风轮机上之前教导他们如何锁定风轮机。

发电机可连接至风轮机的主轴和/或主轴承。主轴可将叶片所附接的风轮机的毂连接至发电机。用旋转装置来旋转发电机可引起主轴和/或主轴承的旋转。

具体而言，主轴和/或主轴承的旋转在机舱的组装或制造期间有用。实际上，主轴和/或主轴承的旋转可允许负责组装的人员接近主轴、主轴承和/或发电机的不同部分。例如，此旋转允许接近所有螺栓来将毂固定至发电机，螺栓布置成围绕主轴承360°。

此外，当固定沟槽护罩时，旋转发电机可为有用的。沟槽护罩可用于保护发电机，且可放置成围绕发电机成360°。为了在机舱的组装阶段固定沟槽护罩，发电机可必须旋转来接近发电机的所有侧，且在其所有侧上固定沟槽护罩。

根据另一个实施例，使用根据第一方面或根据第一方面的实施例的旋转装置来执行方法。

参照旋转装置所述的实施例和特征作必要修改后应用于该方法。

根据第三方面，提供了一种包括旋转装置和风轮机发电机的系统。

本发明的其它可能的实施方式或备选解决方案还涵盖上文或下方参照实施例所述的特征的组合(本文中未明确提出)。本领域的技术人员还可添加独立或隔离方面和特征至本发明的最基本的形式。

附图说明

本发明的其它实施例、特征和优点将从结合附图的随后的描述和从属权利要求中变得清楚，在附图中：

图1示出了风轮机的第一实例；

图2示出了风轮机的第二实例；

图3示出了风轮机的第三实例；

图4示出了根据第一实施例的旋转装置；

图5示出了包括根据第一实施例的旋转装置和发电机的系统；

图6示出了根据第二实施例的旋转装置的第一视图；

图7示出了根据第二实施例的旋转装置的第二视图；

图8示出了根据第二实施例的旋转装置的第三视图；

图9示出了根据第二实施例的旋转装置的第四视图；

图10示出了未安装在风轮机塔架上的机舱的实例；

图11示出了未安装在风轮机塔架上的机舱的另一个实例；

图12示出了根据第三实施例的旋转装置；

图13示出了组装的机舱的实例；

图14示出了组装的机舱的实例的更详细视图；以及

图15示出了根据实施例的用于旋转风轮机发电机的方法。

在附图中，相似的参考标号表示相似或功能相同的元件，除非另外指出。

具体实施方式

图1示出了风轮机1的第一实例。

风轮机1包括连接至布置在机舱3内的风轮机发电机7的转子2。机舱3布置在风轮机1的塔架4的上端处。

转子2包括三个转子叶片5。转子叶片5连接至风轮机1的毂6。此类转子2可具有范围从例如30到160米或甚至更大的直径。转子叶片5经历高风负载。

风引起转子2旋转，这继而又引起发电机7旋转。发电机7将风能转换成电能。

图1示出了其最普通形式的风轮机1。大体上，在风轮机中，可在直接驱动风轮机与带齿轮的风轮机之间区分。下文鉴于图2和3描述了这些。

图2示出了风轮机50的第二实例。风轮机50是直接驱动风轮机。在风轮机50中，毂6直接地连接至发电机57，而其间没有布置任何变速箱。发电机57因此是直接驱动发电机。风引起的叶片5的旋转经由主轴51直接地传递至发电机57，主轴51连接至毂且包括主轴承52。当风轮机50操作时，发电机57将风能转换成电能。

图3示出了风轮机60的第三实例。风轮机60与第二实例的风轮机50的差别在于其是带齿轮的风轮机。

风轮机60包括变速箱64，变速箱64布置在毂6与带齿轮的发电机67之间。图3提供了变速箱67的很简化的图示。如图3中所示，变速箱64经由具有主轴承62的主轴61连接至毂6。

在图3的图示中的机舱3的底部上，提供了舱口63，其作用将在下文中进一步阐释。

图4示出了根据第一实施例的旋转装置10。旋转装置10包括转动装置8和马达装置9。可选地，旋转装置10还包括用于保持转动装置8和马达装置9的支承装置12。

马达装置9可驱动转动装置8。旋转装置10可置于发电机7,57,67下方，使得旋转装置9驱动发电机7,57,67。

图5示出了旋转风轮机50的发电机57的旋转装置10。发电机57和旋转装置10形成系统80。在图5的实例中，风轮机50的机舱3在拆卸状态中。这意味着其未置于塔架4上，而是在被储存着。图5中的机舱3出于训练目的储存。备选地，机舱3还可在安装到塔架4上之前储存，或机舱3可在组装的过程中。如图5中所示，叶片5从毂6移除，使得可能不发生风引起的发电机57的旋转。

旋转装置10置于发电机57下方，使得转动装置8与发电机57的外表面11联接。联接这里意思是转动装置8与发电机57的外表面11接触。当与发电机57联接时，旋转装置10略微向上提升发电机57，使得发电机57的外表面11与转动装置8之间的摩擦力增大。

马达装置9驱动旋转装置8，其从而使发电机57围绕发电机旋转轴线ga旋转。发电机57的旋转由旋转方向r指出。发电机旋转轴线ga这里与主轴51沿其延伸的方向重合。

在图5中，旋转装置10旋转发电机57。类似地，旋转装置10可用于旋转发电机7或67。为了旋转发电机67，设在风轮机60(图3)的机舱3的底部处的舱口63可打开，使得转动装置8可在其置于其下方时与发电机67接触。

图6示出了根据第二实施例的旋转装置100的第一视图。旋转装置100可与根据第一实施例的旋转装置10类似地用于旋转发电机7,57,67。旋转装置100包括形成转动装置8的四个圆柱形辊15a-15d。四个圆柱形辊15a-15d布置成平行于彼此。在下文中，圆柱形辊15a-15d也称为"辊"15a-15d。

每个辊15a-15d具有辊旋转轴线ra。图6仅示出了一个此旋转轴线ra，但应理解，辊15b,15c和15d分别还具有此旋转轴线ra。

旋转装置100可置于发电机7,57,67下方来旋转其。旋转装置100放置成使得每个辊15a-15d的旋转轴线ra平行于发电机7,57,67的旋转轴线ga。每个辊15a-15d然后接触发电机7,57,67的外表面11。

每个辊15a-15d由涂覆有聚氨酯的钢制成，以在与其接触时避免破坏发电机7,57,67的外表面。

每个辊15a-15d具有与其联接的电马达16a-16d。电马达16a-16d为旋转装置100的马达装置9的部分。对于每个电马达16a-16d，存在相关联的变速箱和冷却系统来避免电马达16a-16d过热(附图中未示出)。

辊15a-15d成对布置成两个辊组17a,17b。辊15a和15b为辊组17a的部分，而辊15c和15d为辊组17b的部分。每个辊组17a,17b具有枢转点18a,18b，辊组17a,17b可围绕其旋转。旋转辊组17a,17b允许旋转装置100适于发电机7,57,67的形状，以便增大辊15a-15d与发电机7,57,67的外表面11之间的接触表面。因此，发电机7,57,67可使用旋转装置100更有效旋转，且旋转装置100可用于旋转具有不同直径的发电机5,57,67。

辊15a-15d和发电机16a-16d由可伸缩支承装置30支承。支承装置30包括两对支承臂20a,20b，其在中心点31处以可旋转方式固定至彼此。

支承装置30允许借助于液压升降系统24来升高和降低辊15a-15d和电马达15d。液压升降装置24包括四个液压缸19a-19d或活塞，其使用设在箱25中的液压泵、油箱和压力蓄积器来延伸和缩回。

在升高位置(如图6和7中所示)，成对的支承臂17a,17b与彼此形成x形。

辊15a-15d可使用支承装置30升高，使得它们接触发电机7,57,67的外表面11。一旦辊15a-15d接触发电机7,57,67的外表面11，则它们可进一步升高，直到它们向上推动发电机7,57,67。然后，辊15a-15d可由电马达16a-16d驱动，以使发电机7,57,67旋转。

一旦发电机7,57,67由旋转装置100充分旋转，则支承装置30可又降低，使得辊15a-15d不再接触发电机7,57,67的外表面，且以便释放发电机7,57,67。

图8示出了在降低位置的旋转装置100的视图。在图8中，液压缸19a-19d延伸到最大，且支承装置30在缩回位置。在缩回位置，旋转装置100消耗较少空间，且容易处理，具体是易于移动。

图9示出了根据第二实施例的旋转装置100的第四视图。如图9中所示，辊15a-15d的辊旋转轴线ra相对于水平参考平面hp倾斜预定角θ。预定角θ一般设置成6°来匹配发电机7,57,67(见图10和11)的外表面11的倾斜角。因此，最大化辊15a-15d与发电机7,57,67的外表面11之间的接触表面。可使用控制单元来调整预定角θ，以补偿地面中的不规则。

图10示出了未安装在风轮机塔架4上的机舱3的实例。机舱3在安装至风轮机塔架4之前储存。机舱3放在机舱支承件13上。

如图10中所示，旋转装置100可由叉车14运输，且放在储存机舱3的发电机57下方。一旦其正确置于机舱下方，则叉车14可驾驶离，且将旋转装置100留在发电机57下方。旋转装置100然后使用图6-8的视图中所述的支承装置30的液压升降系统24来延伸。

旋转装置100延伸，直到辊15a-15d接触发电机57的外表面11，且略微提升发电机57，如图11中所示。在图11中，机舱不再放在机舱支承件13上。相反，其由旋转装置100支承。

触动旋转装置100的电马达16a-16d来旋转发电机57。发电机57的旋转引起主轴51和主轴承52的旋转。

旋转主轴承52说明轴承52内的油脂正确地分布。因此，避免了轴承52的部分太久没有油脂，这将导致增大的碰撞风险。此外，当主轴承52不旋转太久时，旋转主轴承52减少了静止标记的出现。因此，使用旋转装置100旋转主轴承52延长了主轴承52的寿命。

通常，如图10和11中所示，在机舱3储存在地面上期间，主轴承52每14天旋转大约一小时，这对应于主轴承52的大约5圈。还有可能连续地旋转发电机57且因此主轴承52，例如，在机舱3在海上运输来用于离岸安装期间。

图12示出了根据第三实施例的旋转装置200。根据第三实施例的旋转装置200类似于根据第二实施例的旋转装置100。除已经鉴于旋转装置100所述的特征之外，旋转装置200包括车辆29。

所述车辆29包括电池单元22，利用电池单元22，旋转装置200可为自主的。车辆29还包括作为位移装置的轮23，以促进旋转装置200的位移。旋转装置200可使用轮23和由来自电池单元22的能量供能来自主地移动。

此外，旋转装置200设有刷21，刷21具有圆柱形的形状，且平行于辊15a-15d布置。刷21经由刷臂32附接至支承装置30，这允许了刷21沿虚线l的旋转。刷21可在支承装置30到达升高位置之前触动，其中辊15a-15d接触发电机7,57,67的外表面11。刷21然后沿发电机7,57,67的外表面11擦拭，以从所述表面11移除灰尘和污垢。因此，当支承装置30进一步升高辊15a-15d时，辊15a-15d与发电机7,57,67的清洁表面11接触，且可防止发电机7,57,67的表面11和/或辊15a-15d的破坏。

图13示出了组装的机舱3的实例。作为机舱3的组装过程的部分，毂6需要附接至发电机57。出于此目的，毂6设有螺栓圆26，且发电机57设有对应的螺母圆33。螺栓圆26的每个螺栓27必须固定至螺母圆33的螺母。毂6与发电机57的固定很难，因为并非可同时接近螺栓圆26的所有螺栓27。即，每次仅可接近经由接近孔28可见的螺栓27。图14中提供了从发电机57朝毂6看的接近孔28的详细视图。

为了将所有螺栓27固定至螺母，接近孔28需要相对于螺栓圆26和螺母圆33旋转。该旋转可由上文所述的旋转装置10,100,200通过旋转发电机57来执行。因此，使用旋转装置10,100,200旋转发电机57促进机舱3的组装。

图15示出了根据实施例的用于旋转风轮机发电机7,57,67的方法。

在步骤s0中，提供了发电机7,57,67。在步骤s1中，转动装置8与发电机7,57,67的外表面11联接。在步骤s2中，使用马达装置9驱动转动装置8，以便使发电机7,57,67围绕发电机旋转轴线gr旋转。

尽管根据优选实施例描述了本发明，但本领域的技术人员将清楚，在所有实施例中改型是可能的。例如，有可能向每个电马达16a-16d提供编码器来用于确定对应辊15a-15d的转数，且从其导出发电机7,57,67的转数。控制单元可包括远程控制器来用于打开/关闭旋转装置7,57,67。此外，旋转装置10,100,200可用于旋转发电机7,57,67，以便在发电机7,57,67周围附接沟槽护罩。