專利名稱：用于測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般涉及風力渦輪機，并且更具體地涉及在架設(shè)之前對風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的地面測試。
背景技術(shù)：
風力渦輪機包括數(shù)個組件，包括塔、機艙(nacelle)、發(fā)電機、包含輪轂和轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子等。偏航系統(tǒng)常規(guī)地被用在風力發(fā)電站中用于相對風使渦輪機機艙偏航到所需的角度。在風力渦輪機被架設(shè)時，葉片、輪轂、塔和機艙被運輸?shù)郊茉O(shè)地點。塔被架設(shè)，機艙被安裝在塔上，輪轂被安裝在機艙上并且轉(zhuǎn)子葉片通過至少一個起重機被附到輪轂上。當被架設(shè)在陸地上時，通常移動起重機被用于定位、定向和相對于彼此布置組件，使得所述組件能夠被安裝在一起。在風力渦輪機構(gòu)造中的該架設(shè)階段期間，也有必要的是，在安裝轉(zhuǎn)子時使機艙偏航并且在升高之后再次使機艙偏航，以便允許起重機沒有障礙地追蹤到下一地點。 如在任何其他物理系統(tǒng)中，故障/失效可能在系統(tǒng)中發(fā)生。特別地，如果在架設(shè)階段期間對于偏航系統(tǒng)存在任何失效，則將產(chǎn)生人力和設(shè)備的昂貴的停滯。為了操作和測試偏航和液壓系統(tǒng)，特定的電壓必須被供應(yīng)給機艙。不幸地，只有在機艙被架設(shè)在塔上之后才能檢測到偏航失效，因為所需的電壓在地面上不可用。風力渦輪機、偏航控制裝置和測試系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是眾所周知的，包括在美國專利和申請?zhí)?2009/0100918,2009/0016227,2008/0266400,2008/0307647,2009/0004009, 2009/0039651,2009/0129931中所述的那些，其中的每一個均通過引用結(jié)合于此。

發(fā)明內(nèi)容
用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法被提供。在該方面，用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)的示范性實施例，便攜式變壓器箱被提供，其將允許機艙準備組在架設(shè)之前在機艙被放在地上時操作偏航和液壓系統(tǒng)。在第一實施例中，本發(fā)明是一種用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)，包括便攜式變壓器設(shè)備，所述便攜式變壓器設(shè)備包括降壓變壓器(st印down transformer)、用于封閉降壓變壓器的盒、用于從發(fā)電機接收第一輸入電壓的第一輸入電壓連接、用于提供等于發(fā)電機的第一輸入電壓的第二輸出電壓的第二輸出電壓連接和用于提供第三降壓輸出電壓的第三降壓輸出電壓連接，其中降壓變壓器將發(fā)電機的第一輸入電壓轉(zhuǎn)換成第三降壓輸出電壓，其中第二輸出電壓連接和第三降壓輸出電壓連接適于連接到風力渦輪機的機艙，用于提供必要的功率用來在架設(shè)之前在機艙被放在地上時測試偏航系統(tǒng)。在另一實施例中，第一輸入電壓大約為690VAC，第二輸出電壓大約為690VAC，并且第三降壓輸出電壓大約為400VAC。發(fā)電機提供690VAC。在另一實施例中，控制器被提供，所述控制器具有適用于連接到機艙以控制偏航系統(tǒng)的通信鏈接。盒可以包括通風設(shè)備和用于運輸便攜式變壓器設(shè)備的一個或多個把手。偏航系統(tǒng)具有指示偏航系統(tǒng)是可操作的(operational)狀態(tài)燈。在第二實施例中，本發(fā)明是一種用于地面測試還包括控制器的風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)。該實施例具有便攜式變壓器設(shè)備，其包括降壓變壓器、具有適用于連接到風力渦輪機的機艙以控制偏航系統(tǒng)的通信鏈接的控制器、用于封閉降壓變壓器和控制器的盒、 用于從發(fā)電機接收第一輸入電壓的第一輸入電壓連接、用于提供基本上等于發(fā)電機的第一輸入電壓的第二輸出電壓的第二輸出電壓連接和用于提供第三降壓輸出電壓的第三降壓輸出電壓連接，其中降壓變壓器將發(fā)電機的第一輸入電壓轉(zhuǎn)換成第三降壓輸出電壓，其中第二輸出電壓連接和第三降壓輸出電壓連接適于連接到風力渦輪機的機艙用于提供必要的功率用來在架設(shè)之前在機艙被放在地上時測試偏航系統(tǒng)。本發(fā)明還包括一種用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的方法，包括以下步驟 (a)將便攜式變壓器設(shè)備連接到具有由第一輸出電壓連接所提供的第一輸出電壓的發(fā)電機，其中便攜式變壓器設(shè)備的輸入電壓連接連接到發(fā)電機的第一輸出電壓連接，并且其中便攜式變壓器設(shè)備通過第二輸出電壓連接提供等于發(fā)電機的第一輸出電壓的第二輸出電壓并且由第三降壓輸出電壓連接提供第三降壓輸出電壓；(b)將便攜式變壓器設(shè)備的第二輸出電壓連接和第三降壓輸出電壓連接連接到風力渦輪機的機艙；(c)將控制器連接到機艙用于控制機艙的偏航系統(tǒng)；(d)對發(fā)電機接通電源來從發(fā)電機提供第一輸出電壓；(e)由便攜式變壓器設(shè)備從發(fā)電機接收輸出電壓，將發(fā)電機的輸出電壓提供給第二輸出電壓連接并且將來自發(fā)電機的輸出電壓降壓用于對風力渦輪機的機艙提供第三降壓輸出電壓連接； (f)對偏航系統(tǒng)通電，使得偏航系統(tǒng)從便攜式變壓器設(shè)備接收第二輸出電壓和第三降壓輸出電壓；和(g)輸出偏航系統(tǒng)的狀態(tài)燈的指示來指示偏航系統(tǒng)是可操作的。在一實施例中，第一輸入電壓大約為690VAC，第二輸出電壓大約為690VAC并且第三降壓輸出電壓大約為400VAC，并且發(fā)電機提供690VAC。該方法還可以包括將指示偏航系統(tǒng)是可操作的輸出信號連接到報告設(shè)備或警報設(shè)備。該方法還可以包括可視地檢驗狀態(tài)燈來確認偏航系統(tǒng)是可操作的，針對移動可視地檢驗機艙來確認偏航系統(tǒng)是可操作的，和/ 或接收機艙的移動的指示來確認偏航系統(tǒng)是可操作的。在研究下面的附圖和詳細的描述時，本公開的其他系統(tǒng)、方法、特征和/或優(yōu)點對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明白的或者可以變得明白。意圖是所有這樣的附加系統(tǒng)、方法、特征和/或優(yōu)點可被包括在該描述內(nèi)并且處于本公開的范圍內(nèi)。


在下面的描述中鑒于附圖來解釋本發(fā)明，所述附圖示出 圖1是描述典型的組裝式風力渦輪機的示意附圖。圖2是描述用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)的示范性實施例的示意圖。圖3是圖2的變壓器的電路圖。圖4是描述在使用著的圖2的用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)的示范性實施例的示意圖。圖5是描述用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)的另一示范性實施例的示意圖。
圖6是圖5的變壓器的電路圖。圖7是描述在使用著的圖5的用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)的示范性實施例的示意圖。圖8是圖解本發(fā)明的測試方法的步驟的流程圖。
具體實施例方式用于測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法被提供，其幾個示范性實施例將詳細地予以描述。如在圖1中所示，組裝式風力渦輪機1以傳統(tǒng)的方式包括塔2、機艙3和轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括具有轉(zhuǎn)子葉片5的輪轂4。機艙3圍繞偏航軸(未示出)旋轉(zhuǎn)地被安裝在塔2上。偏航控制電機(未示出)位于塔2和機艙3之間以使機艙偏航。現(xiàn)在更詳細地參考附圖，圖2是圖解用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)的示范性實施例的示意圖。如在圖2中所示，該系統(tǒng)包括便攜式變壓器設(shè)備10，其具有盒12、輸入電壓連接14 (例如690VAC)、輸出電壓連接16 (例如690VAC)、和降壓(stepped down)輸出電壓連接18 (例如400VAC)?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，示出示范性實施例中的變壓器電路的圖解，該變壓器電路具有輸入電壓連接14 (例如690VAC/IN)、輸出電壓連接16 (例如690VAC/0UT)、和降壓輸出電壓連接 18 (例如400VAC/0UT)。降壓變壓器20使來自輸入電壓連接14的輸入電壓降壓到在輸出電壓連接18處的降壓輸出電壓。圖4是描述在使用著的圖2的用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)的示范性實施例的示意圖。在偏航過程期間，渦輪機機艙3圍繞垂直軸轉(zhuǎn)動直至轉(zhuǎn)子軸除了可能的垂直傾斜角之外平行于風方向。通常，偏航軸與風力渦輪機塔軸同心。偏航通常由電或液壓裝置實施。偏航驅(qū)動單元控制基于由放置在渦輪機機艙上的一個或多個風方向傳感器對風方向的測量。發(fā)電機30 (通常690VAC拖車(trailer))可以現(xiàn)場供應(yīng)690VAC。也可以為控制器設(shè)備32供應(yīng)110VAC輸出電壓15，所述控制器設(shè)備控制通過通信鏈接34與機艙3 的通信。然而，必要的400VAC不由發(fā)電機30提供。便攜式變壓器設(shè)備10從發(fā)電機30接收輸入電壓14。該便攜式變壓器設(shè)備從連接16 (例如690VAC/0UT)向機艙3提供輸出電壓690VAC，并且從連接18 (例如400VAC/0UT)向機艙3提供降壓輸出電壓400VAC。利用該便攜式變壓器設(shè)備10，在機艙3被放在地上時，所有必要的電壓現(xiàn)在在地面上對于偏航和液壓系統(tǒng)的操作/地面測試可用。雖然在地面上時機艙3將會由于機艙臺的約束而不一定在物理上被偏航，但是地面測試將提供在通電時可視地檢查偏航系統(tǒng)狀態(tài)燈的能力。便攜式變壓器設(shè)備10也允許驗證起重機是可操作的。圖5是描述用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)的另一示范性實施例的示意圖。如在圖5中所示，該系統(tǒng)包括便攜式變壓器設(shè)備10，其具有盒12、輸入電壓連接14 (例如690VAC)、輸入電壓連接15 (例如110VAC)、輸出電壓連接16 (例如690VAC)和降壓輸出電壓連接18 (例如400VAC)和來自內(nèi)部控制器(未示出)的通信鏈接34 (COM/OUT)。盒 12優(yōu)選地包括通風設(shè)備40、用于攜帶設(shè)備42的把手和偏航控制器的輸入控制裝置44。該盒可以另外包括鎖定機械裝置(未示出)和任何必要的警告標簽等。指示偏航是可操作的輸出可以被提供用于連接到另外的設(shè)備，諸如警報器、計算機、報告工具等。
圖6是圖5的變壓器的電路圖，具有輸入電壓連接14 (例如690VAC/IN)、輸入電壓連接15 (例如110VAC/IN)、輸出電壓連接16 (例如690VAC/0UT)和降壓輸出電壓連接18 (例如400VAC/0UT)。降壓變壓器20將來自輸入電壓連接14的輸入電壓降壓到在輸出電壓連接18處的降壓輸出電壓?？刂破?2在設(shè)備10中被提供，其接收110VAC并且提供通信鏈接；34 (COM/OUT)。圖7是描述在使用著的圖4的用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)的示范性實施例的示意圖。發(fā)電機30 (通常690VAC拖車)可以現(xiàn)場供應(yīng)690VAC。所述發(fā)電機也可以為控制器設(shè)備32供應(yīng)110VAC輸出電壓15，所述控制器設(shè)備控制通過通信鏈接34與機艙3的通信。然而，必要的400VAC不由發(fā)電機30提供。便攜式變壓器設(shè)備10從發(fā)電機 30接收輸入電壓14。所述便攜式變壓器設(shè)備從連接16 (例如690VAC/0UT)向機艙3提供輸出電壓690VAC并且從連接18 (例如400VAC/0UT)向機艙3提供降壓輸出電壓400VAC。 控制器32在設(shè)備10中被提供，其接收110VAC并且提供通信鏈接34(C0M/0UT)。利用該便攜式變壓器設(shè)備10，在機艙3被放在地上時，所有必要的電壓現(xiàn)在在地面上對于偏航和液壓系統(tǒng)的操作/地面測試可用。參考圖8，示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于風力渦輪機1的偏航系統(tǒng)的地面測試方法。在該實施例中，偏航系統(tǒng)被用在風力渦輪機系統(tǒng)1中。測試方法包括下面的步驟100 至 140。機艙準備組提供具有690VAC的發(fā)電機拖車。在步驟100中，將便攜式變壓器設(shè)備 10連接到發(fā)電機30和機艙3。在步驟102中，與設(shè)備10分離地或者作為設(shè)備10的部分提供控制器32，其接收110VAC并且為機艙3提供通信鏈接34 (COM/OUT)。發(fā)電機被接通電源并且便攜式變壓器設(shè)備10從發(fā)電機30接收輸入電壓14。所述便攜式變壓器設(shè)備從連接 16 (例如690VAC/0UT)向機艙3提供輸出電壓690VAC并且從連接18 (例如400VAC/0UT)向機艙3提供降壓輸出電壓400VAC。利用該便攜式變壓器設(shè)備10，在機艙3被放在地上時， 所有必要的電壓現(xiàn)在在地面上對于偏航和液壓系統(tǒng)的操作/地面測試可用。在步驟106中通電時，在步驟108中可以由狀態(tài)燈的可視檢驗測試偏航系統(tǒng)。試圖以輕微移動偏航的機艙也可以在108中被觀測。這在架設(shè)之前足以確認設(shè)備的操作。雖然在此已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的不同實施例，但是將顯而易見的是，這樣的實施例僅通過例子來提供。在此在不偏離本發(fā)明的情況下可以進行許多修改、改變和替代。 因此，意圖在于，本發(fā)明僅由所附的權(quán)利要求的精神和范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)，包括便攜式變壓器設(shè)備，其包括降壓變壓器、用于封閉降壓變壓器的盒、用于從發(fā)電機接收第一輸入電壓的第一輸入電壓連接、用于提供等于發(fā)電機的第一輸入電壓的第二輸出電壓的第二輸出電壓連接和用于提供第三降壓輸出電壓的第三降壓輸出電壓連接，其中降壓變壓器將發(fā)電機的第一輸入電壓轉(zhuǎn)換成第三降壓輸出電壓，其中第二輸出電壓連接和第三降壓輸出電壓連接適于連接到風力渦輪機的機艙，用于提供必要的功率用來在架設(shè)之前在機艙被放在地上時測試偏航系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中第一輸入電壓大約為690VAC，第二輸出電壓大約為690VAC，并且第三降壓輸出電壓大約為400VAC。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于提供690VAC的發(fā)電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括控制器，所述控制器具有適用于連接到機艙以控制偏航系統(tǒng)的通信鏈接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中盒包括通風設(shè)備和用于運輸便攜式變壓器設(shè)備的一個或多個把手。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中偏航系統(tǒng)包括指示偏航系統(tǒng)是可操作的狀態(tài)燈。
7.一種用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)，包括便攜式變壓器設(shè)備，其包括降壓變壓器、具有適用于連接到風力渦輪機的機艙以控制偏航系統(tǒng)的通信鏈接的控制器、用于封閉降壓變壓器和控制器的盒、用于從發(fā)電機接收第一輸入電壓的第一輸入電壓連接、用于提供基本上等于發(fā)電機的第一輸入電壓的第二輸出電壓的第二輸出電壓連接和用于提供第三降壓輸出電壓的第三降壓輸出電壓連接，其中降壓變壓器將發(fā)電機的第一輸入電壓轉(zhuǎn)換成第三降壓輸出電壓，其中第二輸出電壓連接和第三降壓輸出電壓連接適于連接到風力渦輪機的機艙用于提供必要的功率用來在架設(shè)之前在機艙被放在地上時測試偏航系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中第一輸入電壓大約為690VAC，第二輸出電壓大約為690VAC，并且第三降壓輸出電壓大約為400VAC。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括用于提供690VAC的發(fā)電機。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中盒包括通風設(shè)備。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中盒包括用于運輸便攜式變壓器設(shè)備的一個或多個把手。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中偏航系統(tǒng)包括指示偏航系統(tǒng)是可操作的狀態(tài)燈。
13.一種用于地面測試風力渦輪機的偏航系統(tǒng)的方法，包括(a)將便攜式變壓器設(shè)備連接到具有由第一輸出電壓連接所提供的第一輸出電壓的發(fā)電機，其中便攜式變壓器設(shè)備的輸入電壓連接連接到發(fā)電機的第一輸出電壓連接，并且其中便攜式變壓器設(shè)備通過第二輸出電壓連接提供等于發(fā)電機的第一輸出電壓的第二輸出電壓并且由第三降壓輸出電壓連接提供第三降壓輸出電壓；(b)將便攜式變壓器設(shè)備的第二輸出電壓連接和第三降壓輸出電壓連接連接到風力渦輪機的機艙；(c)將控制器連接到機艙用于控制機艙的偏航系統(tǒng)；(d)對發(fā)電機接通電源來從發(fā)電機提供第一輸出電壓；(e)由便攜式變壓器設(shè)備從發(fā)電機接收輸出電壓，將發(fā)電機的輸出電壓提供給第二輸出電壓連接并且將來自發(fā)電機的輸出電壓降壓用于對風力渦輪機的機艙提供第三降壓輸出電壓連接；(f)對偏航系統(tǒng)通電，使得偏航系統(tǒng)從便攜式變壓器設(shè)備接收第二輸出電壓和第三降壓輸出電壓；和(g)輸出偏航系統(tǒng)的狀態(tài)燈的指示來指示偏航系統(tǒng)是可操作的。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中第一輸入電壓大約為690VAC，第二輸出電壓大約為690VAC并且第三降壓輸出電壓大約為400VAC。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中發(fā)電機提供690VAC。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括將指示偏航系統(tǒng)是可操作的輸出信號連接到報告設(shè)備。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括將指示偏航系統(tǒng)是可操作的輸出信號連接到警報設(shè)備。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括可視地檢驗狀態(tài)燈來確認偏航系統(tǒng)是可操作的。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括針對移動可視地檢驗機艙來確認偏航系統(tǒng)是可操作的。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括接收機艙的移動的指示來確認偏航系統(tǒng)是可操作的。
全文摘要
提供一種用于在架設(shè)風力渦輪機(1)之前地面測試機艙(3)的偏航系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。便攜式變壓器箱(10)被提供，其將允許機艙準備組在架設(shè)之前在機艙被放在地上時操作偏航和液壓系統(tǒng)。
文檔編號H02B1/52GK102483439SQ201080034069
公開日2012年5月30日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者J. 奧斯沃德 D. 申請人:西門子公司