包括预加载机构的偏航系统的制作方法

包括预加载机构的偏航系统的制作方法
【专利摘要】公开了一种用于风力涡轮机的偏航系统(2)和对偏航系统(2)进行操作的方法。偏航系统(2)包括：至少一个偏航驱动器，其被配置成使偏航系统(2)执行偏航运动；偏航轴承，其允许在偏航运动期间在偏航系统(2)的两个部分之间的相互移动；以及液压驱动的预加载机构(1)，其适于向偏航轴承提供可调节的预加载力。作为对偏航系统(2)进行操作的结果，预加载机构(1)自动进行操作。由此可以确保根据是正在执行偏航运动，还是应该保持机舱的位置，来调节预加载力。预加载机构(1)可以是模块化的，在这个意义上，两个或更多预加载机构(1)彼此独立地进行，从而提供了冗余。
【专利说明】包括预加载机构的偏航系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于风力润轮机的偏航系统（yawing system)。本发明的偏航系 统包括预加载机构，该预加载机构被设置为向该偏航系统的偏航轴承提供一个可调节的预 加载力。本发明还涉及一种操作这种偏航系统的方法。

【背景技术】
[0002] 现代的水平轴风力涡轮机包括安装在地面上的底座上或近海的底座结构上的塔 架构造。塔架构造带有机舱（nacelle)，机舱装有带许多风力涡轮机叶片（通常是三个风力 涡轮机叶片）的毂。毂围绕大致水平轴可旋转地安装在机舱上，使得该毂由于风力涡轮机 叶片遇到风而旋转。机舱容纳了用于将这个旋转运动转换成电能的各种部件，例如发电机 和可能的齿轮结构。
[0003] 机舱经由偏航系统以可旋转的方式安装在塔架构造上，以便允许根据风向来定向 风力涡轮机叶片。偏航系统通常包括大齿环和一个或更多个偏航驱动器，每个偏航驱动器 都包括与大齿环啮合地布置的输出齿轮。大齿环可被布置在塔架构造上，而偏航驱动器安 装在机舱上。另选的是，大齿环可布置在机舱上，而偏航驱动器安装在塔架构造上。在任何 情况下，当偏航驱动器的输出齿轮旋转时，机舱由于大齿环和偏航驱动器的输出齿轮之间 的啮合而旋转，即执行偏航运动。
[0004] 当偏航运动不是由偏航系统来执行时，理想的是保持偏航系统在选定位置上。这 例如可以通过向偏航系统施加预加载来获得，其中为了相对于塔架构造来移动机舱必须克 服预加载力。另选的是，这也可以例如借助于单独的偏航制动系统来获得。在施加了预加 载的情况下，必须选择并平衡预加载力的大小，使得一方面，该预加载力足够高，以在不希 望执行偏航运动时将机舱保持在适当位置，另一方面，预加载力足够低以允许偏航运动，而 无需在偏航驱动器的输出齿轮与大齿环之间传输过大的扭矩。
[0005] EP1 571 334A1公开了一种风力涡轮机偏航系统和偏航处理。该偏航系统包括固 定到塔架上的齿圈、通过齿轮与该齿圈啮合的至少一个齿轮电机、至少一个主动制动模块 和至少一个被动制动模块。每个主动制动模块都包括至少一个制动元件，该至少一个制动 元件可根据制动指令在第一位置和第二位置之间移动，使得当制动元件处于第一位置时主 动制动模块施加第一制动力，而当制动元件处于第二位置时施加第二制动力，第二制动力 大于第一制动力。每个被动制动模块都施加恒定的制动力。因此，主动制动模块使总制动 力能够进行调节。然而，在期望进行偏航运动的情况下，仍然必须克服由被动制动模块提供 的制动力。
[0006] EP1 662 138A1公开了一种在风力发电设备的偏航驱动装置中使用的减速器。根 据一个实施方式，减速器包括多个附接到机舱壳体的制动机构。每个制动机构由通过供给 /排出通道连接到开关阀的液压缸构成。


【发明内容】

[0007] 本发明的实施方式的一个目的是提供一种用于风力涡轮机的偏航系统，该偏航系 统能够将偏航系统保持在选定的偏航位置，同时最小化要执行偏航运动时所需要的力。
[0008] 本发明的实施方式的另一个目的是提供一种用于风力涡轮机的偏航系统，该偏航 系统确保所需要的夹持力是能够自动获得的。
[0009] 本发明的实施方式的再一个目的是提供一种对用于风力涡轮机的偏航系统进行 操作的方法，该方法确保该偏航系统保持在选定的偏航位置，同时最小化要执行偏航运动 时所需要的力。
[0010] 本发明的实施方式的再一个目的是提供一种对用于风力涡轮机的偏航系统进行 操作的方法，该方法确保所需要的夹持力是能够自动获得的。
[0011] 本发明的第一方面提供了一种对用于风力涡轮机的偏航系统进行操作的方法，该 偏航系统包括液压驱动的预加载机构，该机构具有液压操作的活塞、蓄能器以及可在第一 位置与第二位置之间切换的阀，其中第一位置在液压操作的活塞与蓄能器之间建立了流体 连接，第二位置在液压操作的活塞与储液箱（tank)之间建立了流体连接，该方法包括以下 步骤：
[0012] -在偏航系统不执行偏航运动时向偏航系统的偏航轴承施加预加载力，其中，阀处 于第一位置，以便蓄能器中的压力使液压操作的活塞施加所述预加载力，
[0013] -将阀移动到第二位置，由此允许流体经由所建立的流体连接从液压操作的活塞 流至储液箱，以释放由液压操作的活塞提供的预加载力，并且
[0014] -对所述偏航系统进行操作以执行偏航运动，其中，对偏航系统的所述操作自动地 使泵进行操作，以向蓄能器提供流体。
[0015] 根据本发明第一方面的方法，当偏航系统不执行偏航运动时，向所述偏航系统的 偏航轴承施加预加载力。这通过将阀设置在第一位置，从而蓄能器中的压力使液压操作的 活塞施加所述预加载力来获得。因此，当将阀移动至第一位置时，所述预加载力将被自动施 加。
[0016] 然后将所述阀移动到第二位置，即，在液压操作的活塞与储液箱之间建立流体连 接。由此允许流体经由所建立的流体连接从液压操作的活塞流向储液箱，并且由液压操作 的活塞提供的预加载力由此被解除。因此，当将阀移动到第二位置时，预加载力被自动解 除。
[0017] 最后，对偏航系统进行操作以执行偏航运动。这可以在阀处于第二位置时进行，因 此预加载力被解除。因此，为了操作该偏航系统而要克服的力得到了最小化。此外，偏航系 统的操作自动地使泵操作为向蓄能器提供流体。由此，确保了当偏航操作停止时，蓄能器中 有流体可用，因此可以将流体提供给液压操作的活塞，从而使液压操作的活塞能够施加所 述预加载力。由此确保了当不执行偏航操作时所需的夹持力自动可获得。
[0018] 因此，该方法可以进一步包括以下步骤：
[0019] -停止对偏航系统进行操作，并且
[0020] -将所述阀移动到第一位置，从而允许流体经由所建立的流体连接从蓄能器流向 液压操作的活塞，从而蓄能器中的压力使液压操作的活塞施加预加载力。
[0021] 对所述偏航系统进行操作的步骤可以包括借助于所述偏航系统的环形齿轮来驱 动所述泵。
[0022] 移动所述阀的步骤可以借助于控制单元来控制。在这种情况下，控制单元可以响 应于电子信号、机械信号或液压信号来控制所述阀在第一位置与第二位置之间的移动。因 此，控制信号可以是电、机械或液压控制的。电子信号可以与启动偏航操作的信号同时地对 所述阀进行切换。另一种可能性是使用切换信号的机械触点。最后，还可以使用由泵产生 的液压来切换阀的位置，从而提供一个完全自主的系统。
[0023] 将所述阀移动到第二位置的步骤和对该偏航系统进行操作的步骤可以同时开始。 根据本实施方式，当偏航运动开始时，将阀移动到第二位置，从而解除所述预加载力。此外， 当偏航运动停止时，可以将阀移动到第一位置，从而施加所述预加载力。
[0024] 另选的是，对偏航系统进行操作的步骤可以在将所述阀移动到第二位置的步骤之 后立即进行。
[0025] 根据本发明的第二方面，提供了一种用于风力涡轮机的偏航系统，该偏航系统包 括：
[0026] -至少一个偏航驱动器，其被设置为使所述偏航系统执行偏航运动，
[0027] -偏航轴承，其允许在偏航运动期间在所述偏航系统的两个部件之间相互移动，
[0028] -液压驱动的预加载机构1，该液压驱动的预加载机构1具有：至少一个泵3，所述 泵3被配置为因对所述偏航系统2进行操作的结果而自动操作；至少一个液压操作的活塞 4,所述活塞4被配置为向偏航轴承提供预加载力；至少一个蓄能器5 ;以及阀6,该阀6可在 第一位置与第二位置之间切换，第一位置在液压操作的活塞4与蓄能器5之间建立流体连 接，第二位置在液压操作的活塞4与储液箱9之间建立流体连接，以及
[0029] -控制单元7,其被配置为当偏航系统2进行偏航运动时，将所述阀6从第一位置 切换到第二位置。
[0030] 在本发明的上下文中，术语"偏航系统"应该被解释为表示这样一种系统，它允许 风力涡轮机的机舱相对于风力涡轮机的塔架构造如上所述进行旋转。风力涡轮机优选的是 将风中包含的能量转换成电能的那种类型的现代风力涡轮机。该风力涡轮机例如可以是水 平轴风力涡轮机。
[0031] 该偏航系统包括至少一个偏航驱动器。每个偏航驱动器都被设置为使偏航系统进 行偏航运动。每个偏航驱动器例如可以包括电机、齿轮结构和被设置为与大齿环啮合的输 出齿轮。另选的是，偏航驱动器可以是直接驱动器，即没有齿轮结构，在这种情况下，偏航电 机直接连接到小齿轮在，而无需齿轮比（gear ratio)。当电机对输出齿轮进行操作时，经由 齿轮结构，偏航驱动器和大齿环之间发生相对移动。当大齿环被布置在塔架构造上而偏航 驱动器被布置在机舱上时，或者反过来，当大齿环被布置在机舱上而偏航驱动器被布置在 塔架构造上时，这将导致机舱相对于塔架构造的旋转，即执行了偏航运动。
[0032] 该偏航系统还包括偏航轴承。上述偏航运动是通过偏航轴承来进行的，该偏航轴 承形成了塔架构造与机舱之间的接合面。因此，偏航轴承允许在偏航运动期间在偏航系统 的两个部分之间的相互移动，其中一个部分布置在塔架构造上，一个部分布置在机舱上。
[0033] 偏航系统还包括预加载机构，该预加载机构被设置为向偏航轴承提供可调节的预 加载力。因此，预加载机构通过施加预加载力来推压偏航轴承，并且所施加的力是可调节 的，也就是说，所施加的力可以根据目前的状况（如是否在执行偏航运动）而改变。该预加 载力进一步可根据环境因素来调节。例如，低温可以增大预加载机构的表面之间的摩擦力， 因此，可能需要响应于环境温度的变化来调节预加载力。
[0034] 作为所述偏航系统操作的结果，预加载机构自动进行操作。由此确保了当操作偏 航系统时，即执行偏航运动时，预加载机构也进行操作，从而可以确保根据是在执行偏航运 动，还是应保持机舱的位置，来调节该预加载力。这是一个优点，因为由此不需要平衡这两 种情况之间的预加载力，反而有可能在必须将机舱保持在选定位置时最大化预加载力，并 在执行偏航运动时最小化或者甚至除去预加载力。
[0035] 例如可以按照机械的方式获得该预加载机构的自动操作。在这种情况下，偏航驱 动器可机械地连接到预加载机构，使得偏航驱动器的移动导致预加载机构进行所需要的操 作。另选的是，当操作偏航驱动器时，可以由偏航驱动器产生电信号。所产生的信号可以被 提供给预加载机构，从而使得预加载机构进行所需要的动作。该信号例如可以在偏航运动 开始时产生。另选的是，该信号可以在偏航电机开始操作时产生。在这种情况下，在偏航运 动开始之前将该信号提供给预加载机构，因为实际的偏航运动将会由于偏航齿轮中引入的 齿隙而推迟。
[0036] 预加载机构是液压驱动的。由此，通过调节该预加载机构的适当部位中占据主导 的压力来对预加载力进行调节。可以按照其他合适的方式，例如机械地，例如借助于弹簧， 来提供额外的预加载力。
[0037] 预加载机构进一步包括至少一个泵，所述泵因所述偏航系统操作的结果而自动进 行操作。因此，液压驱动的预加载机构的泵因操作所述偏航系统的结果而自动进行操作。由 此，预加载机构的至少一个压力被改变。
[0038] 该泵可由偏航系统的环形齿轮来驱动。根据该实施方式，泵是由偏航系统所执行 的偏航运动来直接驱动的。这是一种非常故障安全的对泵进行操作的方式，因为它不依赖 于用于启动泵的电信号或其它中间信号。然而，另选的是，泵可以由机械信号、电信号或其 他合适类型的信号来驱动，所述信号是响应于由偏航系统正在执行的偏航运动而产生的。
[0039] 预加载机构进一步包括被设置为提供预加载力的至少一个液压操作的活塞，和至 少一个蓄能器。所述至少一个活塞提供预加载力，并且可以通过调节活塞的位置来调节预 加载力。蓄能器用于以积累在该蓄能器中的压力的形式来存储该预加载系统中的能量。通 过允许减小该蓄能器中的压力，同时增大液压系统的其他部分中的压力，可以在稍后的时 间点使用以这种方式存储的能量。
[0040] 该蓄能器例如可以是囊式蓄能器、活塞式蓄能器或隔膜式蓄能器。囊式蓄能器的 特点是快速响应，并且通常能够处理约为4:1的最大气体压缩比和大约为每秒15升的最大 流速。此外，囊式蓄能器具有良好的耐尘性并且大多不受液压液中的颗粒污染的影响。
[0041] 活塞式蓄能器相比囊式蓄能器能够处理更高的气体压缩比。典型地，活塞式蓄能 器可处理高达约10:1的气体压缩比，和高达每秒约215升的流速。此外，能够将活塞式蓄 能器安装在任何期望的位置和方向上。
[0042] 隔膜式蓄能器表现出上面描述的囊式蓄能器的大部分优点。此外，隔膜式蓄能器 通常能够处理高达约8:1的气体压缩比。
[0043] 该预加载机构还包括可以在第一位置和第二位置之间切换的阀，所述第一位置在 液压操作的活塞与蓄能器之间建立流体连接，所述第二位置在液压操作的活塞与储液箱之 间建立流体连接。当阀处于第一位置时，先前已经积累在蓄能器中的压力可以被释放给活 塞，即液压液从蓄能器流至活塞，从而增大活塞处的压力并使活塞在一个方向上移动。当阀 处于第二位置时，以这种方式积累在活塞处的压力被释放到储液箱，即液压液从活塞移动 到储液箱，从而减小活塞处的压力并使活塞在相反的第二方向上移动。
[0044] 预加载机构还包括控制单元，该控制单元被配置成控制阀的操作，即被配置成当 偏航系统执行偏航运动时，将阀从第一位置切换到第二位置。控制单元可以借助于液压、借 助于机械信号、借助于电信号，或借助于任何其它适当类型的信号来控制阀的操作。
[0045] 控制单元还可以被配置成控制泵的操作。在这种情况下，由控制单元分别针对阀 和针对泵产生的控制信号可以进行协调。例如，这两个信号可基本上同时产生和提供。另 选的是，从一个信号被产生和提供直到另一个信号被产生和提供可以允许有预定的时间间 隔。由此例如可以确保在泵启动之前将阀移动到期望的位置。
[0046] 由液压操作的活塞提供的预加载力在阀处于第一位置时可能会增大，而当阀处于 第二位置时减小。根据本实施方式，预加载力在活塞沿第一方向移动时增大，而在活塞沿第 二方向移动时减小。
[0047] 根据一个实施方式，作为操作偏航系统的结果，可以在蓄能器中自动地积累压力。 这确保了当偏航运动停止时在蓄能器中将有液压液可用于供给到活塞。
[0048] 根据本发明该实施方式的偏航系统可以按照以下方式来进行操作。在风力涡轮机 正常工作期间，即当机舱被保持在选定位置时，阀处于第一位置，由此在活塞与蓄能器之间 建立了流体连接。结果，活塞处的压力为最大，使活塞沿第一方向尽可能远地移动，而预加 载力由此也为最大。因此，机舱被牢固地保持在选定位置。当偏航系统的操作开始时，阀被 移动到第二位置，由此在活塞与储液箱之间建立了流体连接。因此，液压液从活塞流向储液 箱，从而减小了活塞处的压力，使活塞沿第二方向尽可能远地移动，并由此最小化该预加载 力。这使得机舱能够容易移动。同时，泵被操作，由此确保在蓄能器中积累压力。因此，当 偏航运动停止且阀移回到第一位置时，保证了液压液可用于被提供给活塞。因此，确保可以 提供充分的预加载力以将机舱牢固地保持在选定位置。如上所述，例如通过以协调的方式 生成并提供控制信号，可以协调泵和阀的操作。
[0049] 偏航轴承可以是摩擦轴承。另选的是，偏航轴承可以是球轴承、滚柱轴承,或任何 其它合适种类的轴承。
[0050] 在偏航轴承是摩擦轴承的情况下，预加载机构可形成摩擦轴承的一部分。根据本 实施方式，预加载机构的某些部分构成了摩擦轴承的结构上的部分。
[0051] 预加载机构可被设置为在两个表面之间提供摩擦力。这例如可以借助于上述活塞 来获得。另选的是，也可以借助于包括波纹管的装置来获得，波纹管可以通过向该波纹管 供给或从该波纹管移除液压液而膨胀或收缩，由此使波纹管的端面远离或朝向另一表面移 动。
[0052] 偏航系统可以包括至少两个预加载机构，每个预加载机构都适于向偏航轴承提供 可调节的预加载力，并且作为对偏航系统进行操作的结果，每个预加载机构自动进行操作。 根据该实施方式，偏航系统包括至少两个上述类型的预加载机构。预加载机构可以彼此独 立地进行操作。这应被解读为表示对一个预加载机构的控制不会影响对另一个预加载机构 的控制。因此，如果在一个预加载机构中出现了故障，则其他的预加载机构将不会受到影 响，而会继续工作。这提供了一种故障安全的、模块化的预加载系统。比如，该预加载机构 可包括分开的液压系统和/或分开的电子控制系统。每个预加载机构或模块可以包括两个 或更多个活塞，每个活塞如上所述地提供预加载力。此外，预加载机构中的两个或更多个可 以被组合以形成一个模块，偏航系统包括彼此独立工作的两个或更多个这种模块。
[0053] 所述阀可以朝着第一位置偏置。根据该实施方式，所述阀将处于第一位置，并且将 由液压操作的活塞施加预加载力，除非该阀主动移动到第二位置。由此，确保了存在充足的 预加载力，并且只有在需要偏航操作时预加载力才会被解除。

【专利附图】

【附图说明】
[0054] 现在将参照附图进一步详细地描述本发明，附图中：
[0055] 图1是根据本发明第一实施方式的偏航系统的预加载机构在该偏航系统不工作 时的示意图，
[0056] 图2是图1的预加载机构在该偏航系统工作期间的示意图，
[0057] 图3是根据本发明第二实施方式的偏航系统的预加载机构在该偏航系统不工作 时的示意图，
[0058] 图4是图3的预加载机构在该偏航系统工作期间的示意图，
[0059] 图5是根据本发明的实施方式的偏航系统的示意图，
[0060] 图6是图5的偏航系统的截面图。

【具体实施方式】
[0061] 图1和图2是根据本发明第一实施方式的偏航系统2的预加载机构1的示意图。 预加载机构1是液压驱动的，并且包括泵3、活塞4和蓄能器5。
[0062] 阀6能够响应于由控制单元7产生的控制信号而在两个位置之间切换。在图1中， 阀6处于第一位置，在活塞4与蓄能器5之间建立了流体连接。由此，先前已提供给蓄能器 5的液压液可提供到活塞4。由此活塞缸内的压力增大，活塞4被向前推动，即沿着图中向 下的方向。由此，活塞4的对端被推压在偏航轴承（未示出）的表面（未示出）上，从而使 活塞4所提供的预加载力最大化。在此期间，单向阀8确保液压液不流向泵3和偏航系统 2〇
[0063] 当想要进行偏航运动时，对偏航系统2进行操作，同时控制单元7生成针对阀6的 控制信号，使阀6移动到如图2所示的第二位置。在第二位置，阀6在活塞4与储液箱9之 间建立了流体连接。由此，液压液从活塞4流向储液箱9。因此，活塞缸内的压力降低，活 塞4向后移动，即沿着图中的向上方向。由此，活塞（未示出）的对端远离偏航轴承（未示 出）的表面（未示出）移动，从而使活塞4提供的预加载力最小化。由此偏航运动可以在 没有阻力或者很小阻力的情况下执行。
[0064] 在将阀6移动到第二位置的同时或者经过预定时间之后，偏航系统2对泵3进行 操作，由此经由单向阀8将液压液提供给蓄能器5。由此，确保蓄能器5中积蓄压力，并且确 保当偏航运动停止时有液压液能够像上面参照图1所述那样可用于从蓄能器5提供给活塞 4。在偏航系统2工作了比所需要的更长的时间段的情况下安全阀10防止在蓄能器5中积 蓄过度的压力，以便在蓄能器5中获得适当的压力水平。另外，安全阀10可以是可调节的。 在这种情况下，可以调节安全阀10,以控制对蓄能器加压的程度，从而影响由活塞4最终施 加的预加载力。例如，可以根据环境因素来调节安全阀10。例如，两个表面之间的摩擦力在 低温下可能会增大，因此在低温下可能需要比较高温度下更低的预加载力。
[0065] 应当指出的是，另选地，泵3可以借助于控制单元7产生的电信号而进行操作。在 这种情况下，可以对针对阀6和泵3产生的信号进行协调，以便协调阀6和泵3的操作。例 如，阀6和泵3的操作可以基本同时开始，或者中间有预定的时间间隔。
[0066] 阀6朝着第一位置偏置，如图1所示。由此，确保了在电源故障或控制单元7故障 的情况下提供最大的预加载力。由此，确保了在有效操作偏航系统2之前不能发生偏航运 动。
[0067] 在图1和图2所示的实施方式中，当阀6处于图2所示的第二位置时，活塞4可以 向后移动，直到偏航轴承表面与活塞4之间不再接触为止，从而完全去除预加载。然而，在 变型实施方式中，可以将类似于安全阀10的第二安全阀布置在阀6和储液箱9之间。由此， 当阀6处于图2所示的第二位置时，活塞4的移动受到了限制，并且保持了相比图1所示的 情况减小了的预加载力。
[0068] 图3和图4是根据本发明第二实施方式的偏航系统2的预加载机构1的示意图。 图3和图4的预加载机构1非常类似于图1和图2的预加载机构1，因此这里将不作进一步 的详细描述。在图3中，阀6处于第一位置，对应于图1中所不的情形，而在图4中，阀6处 于第二位置，对应于图2中所示的情形。
[0069] 然而，图1和图2中例示的预加载机构1仅包括一个活塞4,图3和图4的预加载 机构1却包括三个活塞4。因此，当图3和图4的预加载机构1按照上面参照图1和图2所 述那样工作时，所有三个活塞4同时移动。这种结构的优点在于，可以向偏航轴承的表面施 加更平稳的压力。此外，在一个活塞4发生故障而其他活塞4没有发生故障，例如其中一个 活塞被卡住的情况下，其余的活塞4将确保整个预加载机构1不会停止运转。
[0070] 应当指出，即使图1和图2中示出了一个活塞4,而图3和图4示出了三个活塞4， 但是这仅仅出于例示的目的，在预加载机构1中包括两个活塞4,或包含四个或更多个活塞 4都落入本发明的范围之内。
[0071] 图5是根据本发明一个实施方式的偏航系统2的示意图。图5的偏航系统2设置 有两个预加载机构1，各个预加载机构1可以有利地是在图1和图2中示出的类型，或者是 在图3和图4中示出的类型。因此，这里不再详细描述预加载机构1的操作。
[0072] 偏航系统2包括偏航轴承表面11和与偏航轴承表面11相邻的并排排列的22个 预加载单元12。每个预加载单元12包括一个或更多个活塞（未示出），这些活塞可以像上 面参照图1和图2所述那样朝向或远离偏航轴承表面11移动。
[0073] 这些预加载单元12按照如下方式液压地互连：它们中的11个由预加载机构1中 的一个预加载机构1来操作，而其余的11个预加载单元12由另一个预加载机构1来操作。 由此提供了模块化的预加载系统，它包括两个预加载模块，每个模块由单独的预加载机构1 来操作，每个模块包括11个预加载单元12。这种系统的优点在于，在预加载机构1中的一 个预加载机构1发生故障的情况下，另一个预加载机构1将确保偏航系统2的安全运行，直 到能够修理或更换出现故障的预加载机构1。
[0074] 在图5中，给定预加载模块的预加载单元12被布置成彼此相邻，即一个预加载模 块中的预加载单元12覆盖了偏航轴承表面11的半圆形。然而，应当注意，预加载单元12 可以按照不同的方式进行互连来形成预加载模块。例如，每隔一个预加载单元12可以由一 个预加载机构1来操作，而中间的预加载单元12可以由另一个预加载机构1来操作。在这 种情况下，即使其中一个预加载机构1发生故障，偏航轴承表面11上的负载也将均匀分布。 另选的是，预加载单元12可按照何其他合适的方式互连。
[0075] 应当指出，尽管图5示出了两个预加载模块，仅包括一个预加载机构1的偏航系 统2对所有预加载单元12进行操作也落入本发明的范围之内。此外，可以设想，偏航系统 2可包括三个、四个、五个甚至更多的预加载模块，每个模块由单独的预加载机构1来操作， 从而相比图5所示的实施方式增加了冗余度。如上所述，预加载单元12可以按照任何适当 的方式互连以形成预加载模块。
[0076] 图6是图5的偏航系统2沿A-A线的截面图。因此，该截面图穿过了预加载单元 12〇
[0077] 在图6中，示出了活塞4被布置在预加载单元12内。活塞4如上面参照图1和图 2描述的那样借助于预加载机构1来工作，它可朝向和远离偏航轴承表面11移动。在图6 中，活塞4被布置为与偏航轴承表面11邻接，S卩，活塞4与偏航轴承表面11之间的摩擦力 抑制了预加载单元12与偏航轴承表面11之间的相互移动。
[0078] 在想要执行偏航运动的情况下，像上面参照图1和图2描述的那样对预加载机构 1进行操作，由此使活塞4在远离偏航轴承表面11的方向上移动。当活塞4不再被布置成 与偏航轴承表面11邻接时，能够容易地进行预加载单元12与偏航轴承表面11之间的相互 移动，从而无需克服活塞4与偏航轴承表面11之间的摩擦力就能够执行偏航运动。
【权利要求】
1. 一种对用于风力涡轮机的偏航系统（2)进行操作的方法，该偏航系统（2)包括液压 驱动的预加载机构（1)，该预加载机构具有液压操作的活塞（4)、蓄能器（5)以及能在第一 位置与第二位置之间切换的阀（6)，所述第一位置在所述液压操作的活塞（4)与所述蓄能 器（5)之间建立了流体连接，所述第二位置在所述液压操作的活塞（4)与储液箱（9)之间 建立了流体连接，该方法包括以下步骤： -在所述偏航系统（2)不执行偏航运动时向所述偏航系统（2)的偏航轴承施加预加载 力，其中，所述阀（6)处于第一位置，以便所述蓄能器（5)中的压力使所述液压操作的活塞 (4)施加预加载力， -将所述阀（6)移动到所述第二位置，由此允许流体经由所建立的流体连接从所述液 压操作的活塞（4)流至所述储液箱（9)，以释放由所述液压操作的活塞（4)提供的预加载 力，以及 -对所述偏航系统（2)进行操作以执行偏航运动，其中，对所述偏航系统（2)的所述操 作自动地使泵（3)进行操作，以向所述蓄能器（5)提供流体。
2. 根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤： -停止对所述偏航系统（2)进行操作，以及 -将所述阀（6)移动到所述第一位置，由此允许流体经由所建立的流体连接从所述蓄 能器（5)流向所述液压操作的活塞（4)，以便所述蓄能器（5)的压力使所述液压操作的活塞 (4)施加预加载力。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，对所述偏航系统（2)进行操作的步骤包括借 助于所述偏航系统（2)的环形齿轮来驱动所述泵（3)。
4. 根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，移动所述阀（6)的步骤是借助于 控制单元（7)来控制的。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述控制单元（7)响应于电子信号、机械信号或 液压信号来控制所述阀（6)在所述第一位置与所述第二位置之间的移动。
6. 根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，将所述阀（6)移动到所述第二位 置的步骤和对所述偏航系统（2)进行操作的步骤同时开始。
7. -种用于风力涡轮机的偏航系统（2)，该偏航系统（2)包括： -至少一个偏航驱动器，其被设置为使所述偏航系统（2)执行偏航运动， -偏航轴承，其允许在偏航运动期间在所述偏航系统（2)的两个部件之间的相互移动， -液压驱动的预加载机构（1)，其具有：至少一个泵（3)，所述至少一个泵被配置为因对 所述偏航系统（2)进行操作的结果而自动进行操作；至少一个液压操作的活塞（4)，所述至 少一个液压操作的活塞（4)被配置为向所述偏航轴承提供预加载力；至少一个蓄能器（5); 以及阀（6)，所述阀（6)能在第一位置与第二位置之间切换，所述第一位置在所述液压操作 的活塞（4)与所述蓄能器（5)之间建立了流体连接，所述第二位置在所述液压操作的活塞 (4)与储液箱（9)之间建立了流体连接，以及 -控制单元（7)，其被配置为当所述偏航系统（2)进行偏航运动时，将所述阀（6)从所 述第一位置切换到所述第二位置。
8. 根据权利要求7所述的偏航系统（2)，其中，所述泵（3)由所述偏航系统（2)的环形 齿轮来驱动。
9. 根据权利要求7或8所述的偏航系统（2)，其中，所述控制单元（7)被配置为响应于 电子信号、机械信号或液压信号来控制所述阀（6)在所述第一位置与所述第二位置之间的 移动。
10. 根据权利要求7-9中任意一项所述的偏航系统（2)，其中，由所述液压操作的活塞 (4)提供的预加载力在所述阀（6)处于所述第一位置时增大，而在所述阀（6)处于所述第二 位置时减小。
11. 根据权利要求7-10中任意一项所述的偏航系统（2)，其中，作为对所述偏航系统 (2)进行操作的结果，在所述蓄能器（5)中自动积累压力。
12. 根据权利要求7-11中任意一项所述的偏航系统（2)，其中，所述偏航轴承是摩擦轴 承。
13. 根据权利要求12所述的偏航系统（2)，其中，所述预加载机构（1)形成所述摩擦轴 承的一部分。
14. 根据权利要求7-13中任意一项所述的偏航系统（2)，其中，所述预加载机构（1)被 配置为在两个表面之间提供摩擦力。
15. 根据权利要求7-14中任意一项所述的偏航系统（2)，所述偏航系统（2)包括至少 两个预加载机构（1)，每个预加载机构（1)适于向所述偏航轴承提供可调节的预加载力，并 且作为对所述偏航系统（2)进行操作的结果，每个预加载机构（1)自动进行操作。
16. 根据权利要求15所述的偏航系统（2)，其中，这些预加载机构（1)彼此独立地进行 操作。
17. 根据权利要求7-16中任意一项所述的偏航系统（2)，其中，所述阀（6)朝向所述第 一位置偏置。
【文档编号】F03D7/02GK104093972SQ201280067498
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2012年11月21日 优先权日:2011年11月24日
【发明者】L·维尔蒙德·拉斯穆森, T·弗雷德里克森 申请人:维斯塔斯风力系统有限公司