具有柔性联接件的风力涡轮框架的制作方法

本公开涉及包括柔性联接件的风力涡轮。更具体地，本公开涉及包括主框架与次级结构之间的柔性联接件的风力涡轮。本公开还涉及次级结构和用于整修风力涡轮的次级结构的方法。

背景技术：

1、现代风力涡轮通常用于将电供应到电网中。这种类型的风力涡轮大体上包括塔架、机舱和转子。通常包括毂和多个叶片的转子设置成在风对叶片的影响下旋转。这种旋转一般直接(“直接驱动”)或通过变速箱的使用而传送到发电机。这样，发电机产生可供应到电网的电。

2、为了从风提取更多的能量，在过去几年通过增加风力涡轮叶片的尺寸而显著增加了转子直径的大小。叶片的较大大小意味着通过叶片传递到转子、机舱和塔架中的较高空气动力负载。例如，较大的转子叶片可能由于较高的空气动力力矩等而经历增加的应力、变形和振动，并且这些传送到转子毂并且到机舱。传送的应力、变形和振动可能在极端事件和疲劳寿命要求这两方面导致具有挑战性的设计约束。

3、风力涡轮构件(如风力涡轮机舱的框架)中结构失效的可能性大体上通过制造更大、更重和更耐用的构件来补偿。在机舱框架的情况下，这种途径导致材料成本的增加，并且机舱的总重量的相当大的增加。此外，更大框架的安装可能需要提供更稳健的塔架结构，使得塔架可安全地承受机舱和作用在其上的负载。即使使用更大和更重的框架，它们仍然可由于动态负载而遭受影响并且最终失效。

4、本公开提供了避免或减少风力涡轮机舱的框架的过早失效并且克服了现有途径的缺点中的一些的系统和方法的示例。

技术实现思路

1、在第一方面，提供了一种风力涡轮。风力涡轮包括风力涡轮塔架和包括主框架的机舱，其中主框架连接到塔架。风力涡轮进一步包括连接到主框架的次级结构，以及在主框架与次级结构之间的一个或多个柔性联接件，该一个或多个柔性联接件构造成减少变形从主框架到次级结构的传送。

2、根据该第一方面，安装在风力涡轮的主框架与次级结构之间的一个或多个柔性联接件减小从主框架传递到次级结构的变形的大小，因此减小引发到次级结构中的应力的水平。由于风力涡轮转子上的不对称负载，因此主框架可遭受不对称变形。主框架的这些不对称变形如果传递到次级结构，则可能在次级结构中导致显著的应力和应变。柔性联接件可避免或显著减小这些应力。因此，与其中未提供柔性联接件的场景相比，可考虑更窄的负载包络来制造次级结构。结果，次级结构可制造为较轻的框架并且可具有较简单的结构。

3、在另一方面，提供了一种整修连接到主框架的风力涡轮的次级结构的方法。该方法包括切割连接到主框架的次级结构的结构元件的块体，以及在结构元件的一部分中提供柔性联接件以代替切割的块体。该方法然后进一步包括通过柔性联接件将次级结构联接到主框架，其中柔性联接件构造成减少主框架的变形到次级结构的传送。

4、根据该方面的方法允许整修已经处于操作中的风力涡轮中的风力涡轮的次级结构。特别地，该方法允许相当大地增加机舱框架组件的使用寿命。

5、在又一方面，提供了一种风力涡轮的次级结构。次级结构包括构造成连接到风力涡轮的主框架的多个结构元件。结构元件中的至少一个包括构造成减少主框架的水平变形到次级框架的传送的柔性联接件。并且结构元件中的至少另一个包括构造成减少主框架的水平变形和竖直变形两者到次级结构的传送的柔性联接件。

6、并且在又一方面，提供了一种用于减少次级结构中的振荡的方法。次级结构连接到风力涡轮的主框架。该方法包括在主框架与次级结构之间提供一个或多个柔性联接件，使得主框架的变形部分地由柔性联接件吸收，并且主框架的振荡中的至少一些不传送到次级结构。

7、贯穿本公开，主框架将认作是布置在风力涡轮转子与风力涡轮塔架之间的主负载路径中的承载结构。即，主框架是大体上通过偏航轴承将负载传送到塔架的承载结构。主框架也可称为中心框架或主框架。

8、如贯穿本公开使用的次级结构可认作是未布置在主负载路径中的(承载)结构。次级结构可用于容纳或收纳辅助系统，如辅助机械或电气系统，并且特别是功率转换组件或其构件。

9、贯穿本公开，竖直方向应理解为与重力的方向基本平行的方向，并且水平方向应理解为与地面基本平行并且垂直于竖直方向的方向。

10、技术方案1.一种风力涡轮(10)，包括：

11、风力涡轮塔架(15)；

12、包括主框架(110)的机舱，所述主框架连接到所述塔架(15)；

13、连接到所述主框架(110)的次级结构(120)；以及

14、在所述主框架(110)与所述次级结构(120)之间的一个或多个柔性联接件(130)，所述一个或多个柔性联接件构造成减少变形从所述主框架(110)到所述次级结构(120)的传送。

15、技术方案2.根据技术方案1所述的风力涡轮，进一步包括在所述主框架(110)的第一侧处的具有多个叶片(22)的转子(18)，并且其中所述次级结构(120)布置在所述主框架的第二侧处，所述第二侧与所述第一侧相对。

16、技术方案3.根据技术方案1或技术方案2所述的风力涡轮(10)，其中，所述主框架(110)包括基部结构(111)和前部结构(112)，所述基部结构(111)包括构造成用于连接到风力涡轮塔架的偏航轴承的基本水平的平面，所述前部结构(112)包括构造成用于连接到转子支承结构的基本竖直的平面，并且其中所述次级结构(120)在所述基部结构(111)处或附近以及在所述前部结构(112)处或附近连接到所述主框架(110)。

17、技术方案4.根据技术方案3所述的风力涡轮(10)，其中，所述转子支承结构是前部框架或中间框架。

18、技术方案5.根据技术方案3所述的风力涡轮(10)，其中，所述转子支承结构是发电机的定子结构。

19、技术方案6.根据技术方案1至技术方案5中任一项所述的风力涡轮(10)，其中，所述次级结构(120)构造成容纳功率转换构件和/或其它电气或机械辅助系统。

20、技术方案7.根据技术方案1至技术方案6中任一项所述的风力涡轮(10)，其中，所述次级结构(120)构造成支承直升机停机坪(121)。

21、技术方案8.根据技术方案1至技术方案7中任一项所述的风力涡轮(10)，其中，所述次级结构(120)包括桁架结构(125)。

22、技术方案9.根据技术方案1至技术方案8中任一项所述的风力涡轮(10)，其中，在所述主框架(110)与所述次级结构(120)之间的柔性联接件(130)中的至少一个包括弹性体材料。

23、技术方案10.根据技术方案9所述的风力涡轮(10)，其中，所述柔性联接件(130)中的至少一个包括阻尼器(132、133)。

24、技术方案11.根据技术方案1至技术方案10中任一项所述的风力涡轮(10)，其中，所述柔性联接件(130)中的至少一个包括允许所述主框架(110)与所述次级结构(120)之间的相对位移的滑动机构。

25、技术方案12.根据技术方案1至技术方案11中任一项所述的风力涡轮(10)，其中，所述柔性联接件(130)中的至少一个减少变形在至少两个方向上的传送。

26、技术方案13.一种用于整修风力涡轮(10)的次级结构(120)的方法(700)，所述次级结构连接到所述风力涡轮(10)的主框架(110)，所述方法(700)包括：

27、切割(701)连接到所述主框架(110)的所述次级结构(120)的结构元件(123、124)的块体；以及

28、在所述结构元件(123、124)的一部分中提供(702)柔性联接件(130)以代替切割的块体；以及

29、通过所述柔性联接件(130)将所述次级结构(120)联接到所述主框架(110)，其中

30、所述柔性联接件构造成减少所述主框架(110)的变形到所述次级结构(120)的传送。

31、技术方案14.根据技术方案13所述的方法(700)，其中，所述方法(700)包括在所述主框架(110)到所述次级结构(120)的各个连接点处提供柔性联接件。

32、技术方案15.根据技术方案13或技术方案14所述的方法(700)，其中，所述方法(700)进一步包括从所述切割(701)之前支承所述结构元件(123、124)直到所述联接。