【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及对水平轴风力涡轮机进行升级改造(repowering)，更具体地说，涉及用升级改造叶片(repower blade)更换用过的叶片(旧叶片，used blade)来进行升级改造，以及运行升级改造的风力涡轮机的方法。
技术介绍
1、已安装并处于运行中的风力涡轮机通常基于设计负载进行设计，而设计负载则基于特定叶片类型、转子直径和风力涡轮机预期运行的气候条件确定。如果转子直径可以增加，风力涡轮机所有者就可以提高年发电量(aep)，从而提高年收益。此外，转子直径越大，在风速较低时发电量就越大，而某些市场的每千瓦时(每度)价格较高，从而可以提高收益。然而，转子直径通常无法增加，或者增加幅度非常有限，因为转子越大，重量就越重，导致轮毂、机舱和/或塔架中承载组件的负载增加。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种改进的对风力涡轮发电机进行升级改造的方法。
2、本专利技术的另一个目的是提供一种改进的运行升级改造的风力涡轮机的方法。
3、根据第一方面，本专利技术提供了一种对水平轴风力涡轮机进行升级改造的方法，所述水平轴风力涡轮机包括塔架、可旋转地位于所述塔架的顶端的机舱以及转子。所述转子具有轮毂和至少三个用过的叶片，所述三个用过的叶片可变桨地安装到所述轮毂上并从其径向延伸。所述方法包括以下步骤：从所述轮毂上卸下所述至少三个用过的叶片，并将至少三个升级改造叶片安装到所述轮毂上。这通常涉及在塔架上将叶片从轮毂上释放并重新安装叶片，但特别是对于直径较小的转
4、在将叶片从轮毂上释放并重新安装之前将转子降低到地面。
5、每个在根部和端部之间延伸的升级改造叶片包括位于根部和端部之间的连接点。此外，该方法包括：安装多个叶片连接构件，其中每个叶片连接构件连接在一对升级改造叶片的对应连接点之间；以及将张紧系统与所述轮毂安装在一起，其中所述张紧系统被配置为调节每个叶片连接构件中的张紧力。
6、连接点和连接构件被布置为使得叶片可以响应来风的变化而变桨。连接点可以位于叶片表面上、叶片表面内部或叶片延伸到叶片表面外部的延伸部上。叶片连接构件可以是单件式构件或具有两个或更多个构件(诸如可选地与将张紧系统连接到叶片连接构件的张紧力构件一起连接到中央框架的两个延伸件(诸如缆索))的组件。
7、与轮毂安装在一起的张紧系统可以例如是如下情况：张紧系统作为单独的系统连接到轮毂上，从而形成总体升级改造轮毂(也简称为轮毂)，但张紧系统也可以至少部分地内置到用过的轮毂中。
8、在一个示例中，用过的叶片是水平轴风力涡轮机的常规风力涡轮机叶片，其在使用期间仅在叶片根部处受到支撑。换句话说，常规风力涡轮机叶片与本专利技术中使用的升级改造叶片有着根本的不同，升级改造叶片既经由叶片根部支撑，又经由叶片连接构件支撑。常规风力涡轮机叶片没有连接点，因此本专利技术所述的连接构件无法安装在一对常规叶片之间。
9、在一个示例中，张紧系统可以包括多个线性致动器，诸如每个叶片一个线性致动器，每个线性致动器耦合在轮毂和叶片连接构件之间。轮毂和叶片连接构件之间的耦合通常经由张紧系统进行，也可以经由张紧力构件进行。
10、在一个示例中，升级改造叶片经由布置在叶片根部和轮毂之间的锥形调节构件安装到轮毂上。锥形调节构件通常具有两个圆形连接部，分别连接到变桨螺栓连接圆和叶片根部。两个圆形连接部以微小角度布置，诸如在0.5到6°之间的角度，以允许改变轮毂到叶片连接部的锥度角和/或扫掠角。具有可变桨叶片连接构件支撑叶片的风力涡轮机支持减小挥舞负载，并且负载减小可以随着叶片的锥度角的增加而增加。此外，增加锥度可降低塔架撞击的风险。不幸的是，发现增加锥度角也会增加变桨期间的变桨负载，因此，如果作为升级改造方法的一部分将锥形调节构件布置在叶片根部和轮2022p00050wocn(jphen)
11、毂之间，则优选的是在升级改造方法期间加固或更换变桨系统，诸如变桨致动器和/或叶片轴承。
12、在一个示例中，张紧系统是附接在(用过的)轮毂的前部附近的独立单元。张紧系统包括用于为线性致动器提供动力的独立系统，诸如独立液压系统或独立电气系统。这样，就不需要在轮毂中进行重新布置或重新连接，并且可以减少风力涡轮机因升级改造而停机的时间。然而，可能需要对轮毂的某些部分进行加强，以便将独立张紧单元附接到轮毂，但这种加强通常可以在不破坏和重新连接(用过的)轮毂中的电气和/或液压连接的情况下进行。
13、在另一个示例中，张紧系统包括用于为线性致动器提供动力的系统，该系统通过用于为线性致动器提供动力的共享系统与轮毂的叶片变桨系统集成。这种集成例如可以通过共享用于变桨的液压系统(的一部分)或电气系统(的一部分)来实现。
14、在一个示例中，该方法可以包括将轮毂从机舱上拆下来、将张紧系统与远离机舱的轮毂安装在一起以及将带有张紧系统的轮毂安装到机舱上。如果张紧系统在某种程度上集成到轮毂中，例如，在轮毂中安装液压容器，或者将公共电气系统或液压泵用于变桨系统和张紧系统，则这可能是优选方法。
15、在一个示例中，在风力涡轮机升级改造期间，对用过的风力涡轮机的其他组件进行维修或更换。例如，被更换的风力涡轮机组件可以选自主轴承、变速箱、发电机、叶片轴承、变桨系统组件、偏航系统组件、主轴和基架组成的组。在某些情况下，更换或加强组件可以提高风力涡轮机的产量或额定功率。例如，主轴承可能需要加强，变速箱可能需要调节以用于不同的旋转速度或扭矩，发电机可能被升级以增加发电量。
16、升级改造叶片可以比用过的叶片长至少15％，优选地升级改造叶片可以比用过的叶片长至少20％。在某些情况下，特别是当风力涡轮机的一个或多个其他组件(诸如变桨系统)得到加固时，升级改造叶片可以比用过的叶片长至少25％，优选地升级改造叶片可以比用过的叶片长至少30％。优选的是，升级改造叶片最多比用过的叶片长35％，优选地升级改造叶片最多比用过的叶片长25％。
17、本专利技术的另一个方面涉及一种运行根据本专利技术的另一个方面升级改造的风力涡轮机的方法。在一个示例中，带有用过的叶片的风力涡轮发电机在运行期间的最大端部速度与带有升级改造叶片的风力涡轮发电机在运行期间的最大端部速度相同。最大旋转速度可以按如下方式调节：
18、
19、其中ωmaxrepowered是最大旋转速度，rotor diameter是转子直径，即(2xr+轮毂直径)。这样可以重复使用相同的发电机和(可选)变速箱，其中较长的叶片长度可以更早地达到最大功率。当用过的风力涡轮机是定位在低风场址或中风场址的中级风力涡轮机或高级风力涡轮机时，这一点尤其重要。更早达到最大功率在这里可以允许产生更多的能量，特别是在能量值可能更高的低风速下。
20、在另一个示例中，带有用过的叶片的风力涡轮发电机在运行期间的最大轮毂角旋转速度与带有升级改造叶片本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种对水平轴风力涡轮机(10)进行升级改造的方法，所述水平轴风力涡轮机包括塔架(12)、可旋转地位于所述塔架(12)的顶端的机舱(14)以及转子(16)，所述转子(16)具有轮毂(18)和至少三个用过的叶片(20)，所述至少三个用过的叶片(20)可变桨地安装到所述轮毂(18)上并从其径向延伸，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用过的叶片(20)是常规风力涡轮机叶片，其在风力涡轮机(10)的运行期间仅在叶片根部(22)处受到支撑。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述张紧系统(32)包括多个线性致动器(34)，每个线性致动器(34)可选地经由张紧力构件(36)耦合在所述轮毂(18)和叶片连接构件(28)之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述升级改造叶片(21)经由布置在叶片根部(22)和轮毂(18)之间的锥形调节构件安装到所述轮毂(18)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述张紧系统(32)2022P00050WOCN(JPHEN)
6.根据权
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括更换风力涡轮机的组件的步骤，所述组件选自主轴承、变速箱、发电机、叶片轴承、变桨系统组件、偏航系统组件、主轴和基架组成的组。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述升级改造叶片(21)比所述用过的叶片(20)长至少15％，优选地，所述升级改造叶片(21)比所述用过的叶片(20)长至少20％。
10.一种运行根据权利要求1至9中任一项升级改造的风力涡轮机(11)的方法，其中，带有用过的叶片(20)的风力涡轮发电机(10)在运行期间的最大端部速度与带有升级改造叶片(21)的风力涡轮发电机(11)在运行期间的最大端部速度相同。
11.一种运行根据权利要求1至9中任一项升级改造的风力涡轮机(11)的方法，其中，带有用过的叶片(20)的风力涡轮发电机(10)在运行期间2022P00050WOCN(JPHEN)的最大轮毂角旋转速度与带有升级改造叶片(21)的风力涡轮发电机(11)在运行期间的最大轮毂角旋转速度相同。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，还包括安装适于控制所述线性致动器(34)的更新的控制软件的步骤。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述更新的控制软件还适于实施权利要求10或权利要求11所述的方法。
14.升级改造叶片(21)用于对水平轴风力涡轮机(10)进行升级改造的用途，所述升级改造叶片(21)在根部(22)和端部(24)之间延伸，并且包括连接点(26)，所述连接点位于所述根部(22)和所述端部(24)之间，所述水平轴风力涡轮机(10)包括塔架(12)、可旋转地位于所述塔架(12)的顶端的机舱(14)和具有中央轮毂(18)的转子(16)，所述中央轮毂(18)适于接收可变桨地安装到所述轮毂(18)上的至少三个用过的叶片(2)。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种对水平轴风力涡轮机(10)进行升级改造的方法，所述水平轴风力涡轮机包括塔架(12)、可旋转地位于所述塔架(12)的顶端的机舱(14)以及转子(16)，所述转子(16)具有轮毂(18)和至少三个用过的叶片(20)，所述至少三个用过的叶片(20)可变桨地安装到所述轮毂(18)上并从其径向延伸，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用过的叶片(20)是常规风力涡轮机叶片，其在风力涡轮机(10)的运行期间仅在叶片根部(22)处受到支撑。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述张紧系统(32)包括多个线性致动器(34)，每个线性致动器(34)可选地经由张紧力构件(36)耦合在所述轮毂(18)和叶片连接构件(28)之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述升级改造叶片(21)经由布置在叶片根部(22)和轮毂(18)之间的锥形调节构件安装到所述轮毂(18)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述张紧系统(32)2022p00050wocn(jphen)
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述张紧系统(32)包括用于为所述线性致动器(34)提供动力的系统，所述系统通过用于为所述线性致动器(34)提供动力的共享系统与所述轮毂(18)的叶片变桨系统集成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括更换风力涡轮机的组件的步骤，所述组件选自主轴承、变速箱、发电机、叶片轴承、变桨系统组件、偏航系统组件、主轴和基架组...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·S·B·尼尔森，J·B·尼尔森，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：
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