专利名称：风能装置的操作方法
技术领域：
本发明涉及风能装置的操作方法，该风能装置具有一转子，该转 子可由风驱动并具有至少一个转子叶片，还具有用于将转子的机械能 转换成电能的发电机，还具有转子设置在其上的塔架。本发明还涉及 使用该方法操作的风能装置。
背景技术：
风能装置在强风中受到特别高的载荷。风能装置通常设计成使得 它们在极端情况下能够承受对应于所谓的百年一遇阵风的风速。
然而，即使在欧洲，也更加经常地发生特大风的情况，它们具有 可能高于百年一遇阵风的风速。而且，例如在美国或澳大利亚，具有 可能发生旋风等的风能装置地点。旋风能够导致作用在风能装置上的 风力，该风力显著超过百年一遇阵风所导致的载荷。
钢索(guy)已知用于建筑物的稳定，通常克服外部影响，尤其是 风。在这种情况下，将稳定建筑物的数根缆绳或链条等张紧，并将其 锚固在地面中。然而，如用于风能装置的这些钢索的永久使用将存在 显著缺点。这是因为风能装置受到动态载荷。钢索导入风能装置的力， 尤其是风能装置上的动态载荷，将导致在力导入风能装置的那些点处 或那些区域中的疲劳问题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是，说明操作或稳定风能装置的方法， 利用该方法可以尽可能最佳地稳定风能装置，同时相对应的稳定措施
在风能装置上导致尽可能小的载荷。本发明的另一目的是，说明可使 用该方法操作的风能装置。
该目的通过具有权利要求1的特征的方法实现。
因此，根据本发明，为了询钢索拉住风能装置，稳定风能装置的
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钢索设备根据需要自动从不受力状态-或至少少受力状态-转变到受力 状态-或至少多受力状态。
出于简洁的目的，下文专称为"受力"或"不受力"状态。在下 文中结合这些状态描述的本发明的特征，在不特意提到的情况下，涉 及钢索设备从"少受力状态，，到"多受力状态"的上述转变。
尤其是，本发明的特殊优点在于，只在需要时用钢索拉住风能装 置。该钢索设备只在需要风能装置的稳定时才启动，例如作为当前风 情况的结果。该钢索设备在未启动时不受力，从而使该装置加载的与 钢索无关的力导入风能装置。这有效地减小了钢索加载到风能装置上 的那些部件的疲劳。本发明的一个更加特殊的优点在于，该钢索设备 从不受力状态自动转变为受力状态。
该钢索设备优选作为当前风情况和/或在将来预测到的风情况，尤 其是狂风等的函数，和/或作为当前地动或将预测到的地动的函数，从 不受力状态转变为受力状态。为了稳定风能装置，在风情况或其它外 部影响使其成为必要时，该钢索设备才因此受力。通过例子，如果预 报系统预报具有可能损伤风能装置的高风速的狂风，则钢索装置可受 力。类似情况存在于当前测量的地动(地面移动)或地震情况下，或 者当将预测到这些事件时，它们都能导致风能装置摆动，从而用钢索 辅助拉住将是值得的。
在本发明的一个优选实施例中， 一旦例如通过专门的研究所已经 预测到危险的狂风和/或地震，则该钢索设备可受力，也就是说从不受 力状态转变为受力状态。在这种情况下，作出预测的研究所能够发送 启动信号，尤其是从适当的信号发生器发送到风能装置的控制装置， 例如如无线电信号之类的电磁信号、可经互联网传输的信号等。然后， 该控制装置能够开始作为启动信号的函数的钢索设备的加载。
在另一实施例中，可能提供风能装置处和/或将利用合适传感器记 录的风能装置的附近的，尤其是风能装置面对风的侧面上的风的情况 和/或地面移动。然而，也可以从风能装置的工作参数得出风的情况， 例如从转子的转速、转子叶片的风入射角等。然后，钢索装置作为以
这种方式确定的风的情况和/或地动的函数，可从不受力状态转变为受 力状态。
该钢索设备从不受力状态转变为受力状态。
优选的是当风的情况和/或地动允许时，该钢索设备变回不受力状 态。这尤其可在经过预定时间周期之后，和/或作为当前风情况和/或 预测的风情况的函数，和/或作为当前地动和/或预测的地动的函数进 行。当预测或者在此基础上当前测量到风能装置上不具有更多栽荷时， 为了释放钢索拉伸所产生的风能装置的载荷，可以开始进行相反的变 化。
本发明的目的还通过具有权利要求8的特征的风能装置实现。
因此，使用如上所述方法工作的风能装置具有钢索设备，该钢索 设备具有拉紧装置，该拉紧装置可受控拉紧并可根据需要自动从不受 力状态转变，或转变到稳定风能装置的受力状态。
该拉紧装置可以是例如将一端连接到风能装置的塔架和/或舱 (nacelle)上的缆绳、链条等。该拉紧装置在另 一端最好或者可以直 接或间接锚固或可锚固到地面上。在本实施例中，该拉紧装置向下倾 斜，从风能装置开始，到设置在风能装置周围的地面上的相应锚固点。
作为当前正在记录和/或将来预测的风的情况和/或地动的函数， 该钢索设备可利用开环/闭环控制装置控制。当作为风的情况和/或地 动的结果，当需要时拉紧装置因此而受力。
为了拉紧装置的自动受力，钢索设备能够具有一马达，尤其是电 动机、液压或气压传动装置，拉紧装置经过它可以受力。
在本发明的一个特别优选的实施例中，在钢索设备尤其是通过转
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丁7 a工的乂 八:w用『j逸3 px义？p/^44Ai讽wr7 "『j丄ir叩从^i、叉 力状态转变为受力状态之前，制动风能装置的转子。由于转子叶片在 钢索设备受力之前制动，所以在不需要考虑拉紧装置和转子叶片之间 因转子叶片的转动而发生任何碰撞的情况下，钢索设备的拉紧装置可 以毫无障碍地受力。然后，将例如缆绳之类的拉紧装置连接到风能装
置的塔架上，例如尤其是没有从受力状态下的塔架向下倾斜的缆绳的 较高位置处，正在受到转动的转子叶片的撞击。
本发明的其它特征在所附从属权利要求下面对一个优选示例性实
施例的描述和附图中说明，其中
图1示出了具有钢索设备的本发明所述风能装置的示意性侧视图。
具体实施例方式
图1示出了风能装置10。该风能装置10具有舱16，该舱设置在 塔架的顶部处，在设置在水平基座12上的垂直塔架14的上端处。如 本领域技术人员从现有技术中已知的那样，多个实施例对用于风能装 置10的塔架14的具体设计是可行的。当然，本发明并不局限于附图 中所述塔架14的截头圆锥形。
转子18设置在舱16的面对风的一端处，并具有轮轴(hub) 20。 三个转子叶片22连接到轮轴20上，使得转子叶片22的转子叶片根部 23插入到轴柄20中的适当开口中，并以已知方式与之连接。
转子18绕着相对于水平面略为向上倾斜的轴转动。风一撞击转子 叶片22，就使得转子18与转子叶片22—起绕着转轴转动。转子轴的 移动通过设置在舱16内的发电机转换成电能。转子叶片22在转动期 间覆盖圆形区域。转子叶片22相对于风的位置可以利用一调节装置单 独改变，该调节装置未作说明，但本领域技术人员可从现有技术中获 知，也就是说转子叶片22相对于风的入射角可调。风能装置10的各 种参数可通过未说明的适当控制装置控制。
风能装置10连接到供电网系统上，发电机所产生的电能可输送到 ^V丫 。
从现有技术中已知具有至少大致水平转子轴的风能装置10的基 本设计，因此将不再详细描述。
风能装置10的塔架14利用钢索设备24拉紧，也就是说相对于如 阵风或地动，尤其是轻微的地震之类的外部影响稳定了塔架。钢索设
备24具有三个上拉紧装置28,以及三个下拉紧装置26，它们中的每 一个都终止于风能装置10的塔架14处。在这种情况下，在本侧视图 中只可看到拉紧装置26、 28的四个拉紧装置。所有拉紧装置26、 28 都为缆绳的形式。
上拉紧装置28在其上三分之一处连接到塔架14上。从连接点29 开始，它们向下倾斜，并在钢索设备24的锚固装置30处终止于塔架 14的中间附近。
该锚固装置30利用未示出的锚固基础锚固在底面12上。
下拉紧装置26在其下半部连接到塔架14上。从连接点32开始， 它们同样向下倾斜到钢索设备24的锚固装置30。
钢索设备24的锚固装置30具有驱动装置，尤其是电机，经该驱 动装置，可利用未示出的缆绳绞盘将拉紧装置26、 28从未示出的不受 力状态改变到如图1中所示的受力状态。出于此目的，每个拉紧装置 26、 28都以本身已知的方式利用缆绳绞盘巻绕在适当的缆绳绞盘巻筒 上。为了将拉紧装置26、 28变回不受力状态，拉紧装置26、 28可从 缆绳绞盘巻筒上退绕。在不受力状态下，拉紧装置26、 28，也就是缆 绳在某些地方与塔架14相邻松散地下垂，并在某些地方位于底面12 上。
作为当前记录的风的情况和/或地动和/或将来将预测到的类似事 件的函数，可利用与风能装置10相关的开环/闭环控制装置控制钢索 设备24。当作为风的情况和/或地动的结果而需要时，拉紧装置26、 28以相对应的方式自动受力。
特别地，作为从预测风和/或地动的研究所直接或间接地传送给开 环/闭环控制装置的启动信号的函数，钢索设备24从不受力状态转变 为受力状态。
或者或另外，风能装置10的位置处和/或将利用合适的传感器进 行记录的风能装置10的附近，尤其是在风能装置10的面对风的侧面 上的风的情况和/或地动是可用的。风的情况也可以从风能装置10的 工作参数获得，例如从转子18的转速，从转子叶片22的风入射角等等。
钢索设备24在经过预定时间段之后，和/或作为当前风的情况的 函数和/或当前地动的函数变回到不受力状态。
附图标记列表
10风能装置
12基座
14塔架
16艙
18转子
20轮轴
22转子叶片
23转子叶片根部
24钢索设备
26下拉紧装置
28上拉紧装置
29连接点
30锚固装置
32连接点
权利要求
1.用于操作风能装置的方法，该风能装置具有转子(18)，该转子可由风驱动并具有至少一个转子叶片(22)，该风能装置还具有用于将转子(18)的机械能转换为电能的发电机，并具有转子(18)设置在其上的塔架(14)，其特征在于，为了用钢索拉住风能装置(10)，稳定风能装置(10)的钢索设备(24)根据需要从不受力状态，或至少少受力状态自动转变为受力状态，或至少多受力状态。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，作为当前风的情况和/ 或将来预测的风的情况，尤其是阵风等的函数，和/或当前地动和/或 预测到的地动，尤其是地震的函数，该钢索设备(24)从不受力或少 受力状态转变为受力或多受力状态。
3. 如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，当 表示风的情况和/或地动的特征值超过预定极限值时，该钢索设备(24 ) 从不受力或少受力状态转变为受力或多受力状态。
4. 如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，尤 其在预定时间段之后，和/或作为当前风的情况和/或预测到的风的情 况的函数，和/或作为当前地动和/或预测到的地动的函数，该钢索设 备(24)变回不受力或少受力状态。
5. 如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，利 用合适的传感器记录风能装置(10)的位置处和/或风能装置(10)的 附近，尤其是风能装置(10)的面对风的侧面上的风的情况和/或地动， 和/或从风能装置(10)的工作参数，例如从转子(18)的转速，从转 子叶片(22)等的风入射角导出。
6. 如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，作 为从预测风和/或地动的研究所直接或间接传递给与风能装置(10)相 关的控制装置的启动信号的函数，该钢索设备(24)从不受力或少受 力状态变为受力或多受力状态。
7. 如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，在 钢索设备从不受力或少受力状态转变为受力或多受力状态之前，尤其是通过转子叶片(22)的风入射角的适当变化和/或通过机械转子制动 的工作，制动风能装置(10)的转子(18)。
8. 风能装置，具有可由风驱动并具有至少一个转子叶片(22)的 转子(18)，具有用于将转子(18)的机械能转换成电能的发电机，具 有转子(18)设置在其上的塔架(14),其特征在于，稳定风能装置(IO) 的钢索设备(24)具有拉紧装置(26， 28)，该拉紧装置可受控地拉紧 并可根据需要从不受力状态-或少受力状态自动转变为受力状态-或多 受力状态。 '
9. 如权利要求8所述的风能装置，其特征在于，作为当前记录的 和/或将来预测的风的情况和/或地震的函数，可利用开环/闭环控制装 置控制该钢索设备(24)。
10. 如权利要求8或9所述的风能装置，其特征在于，如缆绳、链 条等之类的拉紧装置(26， 28)的一端连接到风能装置(10)的塔架(14)和/或舱(16)上。
11. 如权利要求8至10中的一项所述的风能装置，其特征在于， 该拉紧装置(26， 28)在塔架(14)和/或舱(16)上的相对末端处直 接或间接锚固或可锚固在地面上。
12. 如权利要求8至11中的一项所述的风能装置，其特征在于， 该钢索设备(24)具有(电动)马达、液压或气压传动装置，拉紧装 置(26， 28)可经过它们受力。
全文摘要
本发明涉及风能装置的操作方法，该风能装置具有可由风驱动并具有至少一个转子叶片(22)的转子(18)，具有用于将转子(18)的机械能转换成电能的发电机，并具有转子(18)设置在其上的塔架(14)。为了用钢索拉住风能装置(10)，稳定该风能装置(10)的钢索设备根据需要从不受力状态自动转变。
文档编号F03D7/02GK101100984SQ200710096619
公开日2008年1月9日 申请日期2007年4月19日 优先权日2006年7月4日
发明者M·施托梅尔 申请人:道布纳&施托梅尔机械设计规划合伙公司