用于风力涡轮的机舱组件的制作方法

[0001]
本公开内容涉及用于具有机舱和风流偏转器系统的风力涡轮的机舱组件，以及包括此类机舱组件的风力涡轮。


背景技术：

[0002]
现代风力涡轮通常用来向电网中供应电。该类风力涡轮大体上包括塔架和布置在塔架上的转子。转子(其典型地包括毂和多个叶片)在风对叶片的影响下进行旋转。所述旋转生成转矩，该转矩通常(normally)通过转子轴直接(“直接驱动”)或通过使用齿轮箱传递到发电机。这样，发电机产生可供应至电网的电。
[0003]
大多数风力涡轮包括偏航系统，该偏航系统用于使风力涡轮的转子沿主导风向定向。通常，当转子与风向对准时，偏航系统通过制动器(例如，偏航马达的液压制动钳和/或电制动器)保持位置。当转子与风向未对准时，偏航系统旋转机舱，以与风达到适当的对准。因此，机舱可绕着塔架的纵向轴线旋转进入和离开风向。风力涡轮塔架与机舱之间的可旋转连接称为偏航轴承。
[0004]
机舱可容纳发电机和/或转换器以及控制发电机操作的若干电气构件。例如，在直接驱动的风力涡轮中，发电机可定位在机舱内或形成机舱的一部分。在具有齿轮箱的风力涡轮的示例中，机舱可容纳发电机，且传动系包括齿轮箱。
[0005]
风力涡轮叶片的长度和风力涡轮的高度不断增加，其中目的在于从风中获取尽可能多的动能且从而生成更多的电能。因此，这可需要增加机舱内的风力涡轮构件的尺寸，例如发电机、转换器、变压器或齿轮箱。因此可需要更大的机舱来容纳这些更大的风力涡轮构件。机舱通常通过卡车、铁路或轮船从制造设施运输到安装地点，以在风力涡轮塔架的顶部上提升。取决于机舱的形状和尺寸，可难以将机舱从制造工厂运输到风力涡轮场。
[0006]
较大的机舱还可增加机舱面向风的面积。在一些事件中，例如在高风速或风暴事件中，功率不能供应至偏航系统，且因此机舱不能相对于主要风向对准。在这些事件期间，风向可变化，引起机舱相对于主要风向未对准。当机舱未对准时，机舱的侧部可经历风流。侧部因此可提供相对于风流的阻力或空气动力学抗力。作用于机舱的侧部的风流可在风力涡轮塔架上(特别是在高的风力涡轮塔架中)引起高弯曲负载。塔架和塔架与地基的连接可不得不设计成承受经历高风速的未对准机舱。否则，可不得不减小能够由风力涡轮承受的最大风速。
[0007]
基本上椭圆形的机舱可用来减小机舱的空气动力学抗力或阻力系数。该椭圆形的形状可减小风力涡轮上的负载。然而，由于该特定形状，这些类型的机舱大体上难以制造和运输，且圆形或椭圆形的形状不允许有效使用容纳不同构件的机舱内侧的空间。
[0008]
本公开内容提供至少部分地解决上述缺点中的一些的系统和方法的示例。


技术实现要素：

[0009]
在一方面，提供一种用于风力涡轮的机舱组件。机舱组件通过偏航系统连接到风
力涡轮塔架，且具有联接到转子的前部区域，该转子包括转子毂，且提供至少一个转子叶片。机舱组件包括具有盖结构的机舱，以容纳风力涡轮构件。盖结构包括布置在前部区域处的前侧，与前侧相反的后侧，第一侧部和第二侧部，以及顶侧和底侧。盖结构沿纵向轴线从前侧延伸到后侧。机舱组件还包括附加的风流偏转器系统，其联接到盖结构的外侧，以引导流向机舱的风来用于减小在偏航系统故障事件中风向相对于纵向轴线未对准时机舱的阻力。
[0010]
在该公开内容中，偏航系统故障事件是指在风力涡轮的操作期间偏航系统不能使机舱旋转的事件。这可在一个或多个偏航驱动器损坏使得可没有足够的转矩提供来旋转机舱时发生。偏航系统故障事件可包括偏航系统功率故障事件，其中没有功率或没有足够的功率供应至偏航系统以使机舱旋转以遵循主要风向。
[0011]
偏航系统功率故障事件可由电网损失事件或备用功率不足以旋转机舱或偏航驱动器损坏引起。在一些电网损失事件期间，叶片不能变桨，使得负载不能通过使叶片变桨来减小。电网损失事件可由极端风暴(诸如飓风或台风等)引起。在极端风暴期间可同时发生大风和电网损失。
[0012]
在该公开内容中，附加的风偏转器系统是指可联接到机舱以改变机舱的空气动力学的空气动力学轮廓。
[0013]
在该公开内容中，机舱或机舱的纵向轴线相对于风向的未对准是指风速的方向基本上不平行于机舱的纵向轴线。例如，当风向与机舱的纵向轴线之间的角度大于10
°
，特别地大于20
°
，且更特别地大于30
°
时，机舱可相对于风向未对准。
[0014]
当风向相对于机舱的纵向轴线未对准时，附加的风偏转器系统可改变机舱的空气动力学轮廓以减小机舱的阻力。因此可减小机舱的空气动力学抗力。与没有附加风流偏转器系统的机舱相比时，机舱未对准时对于给定的风速作用于风力涡轮的负载因此可减小。因此，塔架或塔架与地基的连接可优化或更优化地使用。另外，可避免在电网损失事件期间向偏航系统提供功率的昂贵的备用功率系统。因此可降低风力涡轮的成本，而不会不利地影响风力涡轮的结构完整性。
[0015]
在将机舱运输到安装地点之后，附加的风偏转器系统可联接到盖结构的外侧。因此，附加的风流偏转器系统在运输期间不对机舱的形状和尺寸产生不利影响。另外，因为附加的风流偏转器系统联接到盖结构的外侧，机舱内侧用于容纳风力涡轮构件的空间可保持尽可能小，以容纳构件，而不增加机舱的整体尺寸。因此，可提供容纳风力涡轮构件(诸如电转换器或发电机)的紧凑机舱。
[0016]
技术方案1. 一种用于风力涡轮的机舱组件，所述机舱组件通过偏航系统连接到风力涡轮塔架且具有联接到转子的前部区域，所述转子包括转子毂和至少一个转子叶片，所述机舱组件包括：机舱，所述机舱具有容纳风力涡轮构件的盖结构，所述盖结构包括布置在所述前部区域处的前侧，与所述前侧相反的后侧，第一侧部和第二侧部，以及顶侧和底侧；所述盖结构沿纵向轴线从所述前侧延伸到所述后侧；以及所述机舱组件还包括：附加的风流偏转器系统，其联接到所述盖结构的外侧，以引导流向所述机舱的风来用于减小在偏航系统故障事件中风向相对于所述纵向轴线未对准时所述机舱的阻力。
[0017]
技术方案2. 根据技术方案1所述的机舱组件，其中，所述偏航系统故障事件包括电网损失事件。
[0018]
技术方案3. 根据技术方案1-2中任一个所述的机舱组件，其中，所述附加的风流偏转器系统包括多个风流偏转器装置。
[0019]
技术方案4. 根据技术方案3所述的机舱组件，其中，一个或多个风流偏转器装置覆盖形成在所述顶侧与所述第一侧部之间的第一顶部边缘区域的一部分和/或形成在所述顶侧与所述第二侧部之间的第二顶部边缘区域的一部分。
[0020]
技术方案5. 根据技术方案3-4中任一个所述的机舱组件，其中，一个或多个风流偏转器装置覆盖所述第一侧部和/或所述第二侧部的一部分。
[0021]
技术方案6. 根据技术方案3-5中任一个所述的机舱组件，其中，一个或多个风流偏转器装置包括从连接到所述盖结构的近端延伸到自由远端的板。
[0022]
技术方案7. 根据技术方案6所述的机舱组件，其中，所述近端连接到所述第一侧部和所述第二侧部中的一个侧部，在所述板与所述侧部之间形成锐角。
[0023]
技术方案8. 根据技术方案6所述的机舱组件，其中，所述近端在形成于所述顶侧与所述第一侧部和所述第二侧部中的一个侧部之间的顶部边缘区域处连接到所述盖结构，在所述板与所述侧部之间形成锐角。
[0024]
技术方案9. 根据技术方案6-8中任一个所述的机舱组件，其中，所述板铰接地连接到所述盖结构。
[0025]
技术方案10. 根据技术方案6-9中任一个所述的机舱组件，其中，所述板是弯曲的。
[0026]
技术方案11. 根据技术方案10所述的机舱组件，其中，所述板的自由远端面向所述盖结构。
[0027]
技术方案12. 根据技术方案3-11中任一个所述的机舱组件，其中，一个或多个风流偏转器装置包括加强结构，特别是连接到所述盖结构的撑杆。
[0028]
技术方案13. 根据技术方案1-12中任一个所述的机舱组件，其中，所述附加的风流偏转器系统构造成从休止位置移动到部署位置。
[0029]
技术方案14. 一种风力涡轮，所述风力涡轮包括：塔架；根据技术方案1-13中任一个所述的机舱组件，所述机舱组件安装在所述塔架上；偏航系统，所述偏航系统将所述机舱组件可旋转地连接到所述塔架；以及转子，所述转子包括转子毂和至少一个转子叶片，所述转子布置在所述机舱组件的前部区域处。
[0030]
技术方案15. 一种用于减小在偏航系统故障事件期间在包括机舱组件的风力涡轮中的负载的方法，所述方法包括：检测偏航系统故障事件；当检测到偏航系统故障事件时，触发联接到所述机舱组件的盖结构外侧的一个或多个风流偏转器装置，将所述风流偏转器装置移动到部署位置。
附图说明
[0031]
下文中将参照附图来描述本公开内容的非限制性示例，在附图中：图1示出根据本公开内容的一个示例的风力涡轮的透视图；图2示出根据本公开内容的一个示例的风力涡轮的机舱的简化内部视图；图3示意性地示出根据本公开内容的一个示例的风力涡轮的机舱的等距视图；图4和图5分别示出现有技术的机舱和根据本发明的一个示例的机舱组件从机舱的盖结构的侧部经历风流的前视图；图6示意性地示出根据本公开内容的一个示例的机舱组件的示例；图7示意性地示出根据本公开内容的一个示例的机舱组件的示例；图8-11示出根据本公开内容的风流偏转器装置的若干示例；图12示出根据本公开内容的一个示例的用于减小风力涡轮中的偏航系统故障事件期间的负载的方法的示例的流程图；图13示出根据本公开内容的一个示例的用于减小风力涡轮中的电网损失事件期间的负载的方法的示例的流程图。
具体实施方式
[0032]
在这些图中，相同的参考符号用来表示匹配的元件。
[0033]
图1示出风力涡轮1的一个示例的透视图。如示出的，风力涡轮1包括从支承表面3延伸的塔架2、安装在塔架2上的机舱4，以及在前部区域处联接到机舱4的转子5。转子5包括可旋转毂6，以及联接到毂6且从毂6向外延伸的至少一个转子叶片7。例如，在示出的示例中，转子5包括三个转子叶片7。然而，在备选实施例中，转子5可包括多于或少于三个转子叶片7。每个转子叶片7可与毂6间隔，以便于旋转转子5来使动能能够从风转换为可用的机械能，且随后转换为电能。例如，毂6可以可旋转地联接到定位在机舱4内或形成机舱的部分的发电机10(图2)，以允许产生电能。转子的旋转可直接传递(例如在直接驱动的风力涡轮中)至发电机或通过使用齿轮箱来传递至发电机。
[0034]
图2示出图1的风力涡轮1的机舱4的一个示例的简化内部视图。如示出的，发电机10可设置在机舱4内。大体上，发电机10可联接到风力涡轮1的转子5，以用于从由转子5生成的旋转能来生成电功率。例如，转子5可包括主转子轴8，主转子轴8联接到毂6以用于与其旋转。发电机10然后可联接到转子轴8，使得转子轴8的旋转驱动发电机10。例如，在示出的实施例中，发电机10包括发电机轴11，发电机轴11通过齿轮箱9可旋转地联接到转子轴8。在备选示例中，毂可直接联接到发电机的转子，且毂的旋转因此可驱动发电机的转子。
[0035]
发电机10可电联接到转换器。风力涡轮转换器可使发电机的输出电功率适于电网的要求。
[0036]
应了解的是，转子轴8、齿轮箱9和发电机10大体上可通过定位在风力涡轮塔架2顶上的底板或支承框架12来支承在机舱4内。
[0037]
机舱4通过偏航系统20可旋转地联接到塔架2。偏航系统包括偏航轴承(图2中不可见)，该偏航轴承具有两个轴承构件，该轴承构件配置成相对于另一个旋转。塔架2联接到轴承构件中的一个，且机舱4的底板或支承框架12联接到另一轴承构件。偏航系统20包括环形齿轮21以及多个偏航驱动器22，其具有马达23、齿轮箱24和小齿轮25，小齿轮25用于与环形
齿轮啮合以用于使轴承构件中的一个相对于另一个旋转。马达23可电连接到电网。
[0038]
机舱4还包括容纳风力涡轮构件的盖结构50。在该示例中，容纳于盖结构50中或由盖结构包围的风力涡轮构件包括发电机10、转换器、齿轮箱9和轴8。在其它示例中，布置在机舱内的风力涡轮构件可指的是转换器和发电机。
[0039]
图3示意性地示出根据本公开内容的一个示例的机舱。机舱4包括前部区域13，在前部区域13处联接转子5，转子5包括毂6和至少一个转子叶片7。机舱4包括盖结构50，该盖结构包括布置在前部区域13处的前侧51以及与前侧51相反的后侧52。机舱还包括沿与纵向轴线31平行的方向从前侧51延伸到后侧52的第一侧部61和第二侧部62，其中第一纵向侧61和第二纵向侧62布置在盖结构的相反侧上。
[0040]
盖结构50还包括顶侧70，顶侧沿平行于纵向轴线31的方向从前侧51延伸到后侧52，且沿平行于横向轴线32的方向从第一侧部61延伸到第二侧部62，其中横向轴线32垂直于纵向轴线31。此外，该图的盖结构包括底侧80，其沿平行于纵向轴线31的方向从前侧51延伸到后侧52，且沿平行于横向轴线32的方向从第一侧部61延伸到第二侧部62。顶侧70和底侧80布置在盖结构的相反侧上。
[0041]
第一侧部61和第二侧部62可沿平行于偏航轴线33的方向从底侧80延伸到顶侧70，其中偏航轴线33垂直于纵向轴线32和横向轴线32。
[0042]
该图的盖结构50还包括分别形成在顶侧70与第一侧部61和第二侧部62之间的第一顶部边缘71和第二顶部边缘72。另外，盖结构可包括分别形成在底侧80与第一侧部61和第二侧部62之间的第一底部边缘81和第二底部边缘82(图3中未示出)。
[0043]
根据本文中描述的示例中的任一个的附加风流偏转器系统可持久地联接到盖结构的外侧以形成机舱组件。例如，附加的风流偏转器系统可至少部分地覆盖或屏蔽第一侧部和第二侧部的一部分。因此，在偏航系统故障事件中，当机舱的纵向轴线相对于风向未对准时，附加的风流偏转器系统可改变机舱在侧部上的外部形状，以减小机舱的阻力。在一些示例中，偏航系统故障事件可包括电网损失事件。在一些示例中，偏航系统故障事件可包括偏航系统的故障。因此，机舱不能通过偏航系统旋转，且机舱不能跟随风向的变化。
[0044]
当机舱相对于风向未对准时，风流向第一侧部和第二侧部中的一个。
[0045]
在该公开内容中，机舱的未对准是指机舱的纵向轴线基本上不对应于主要风向。例如，例如由于偏航系统的故障，主要风向可已改变，但机舱可未围绕偏航轴线旋转以与风向对准。
[0046]
阻力系数(通常表示为c
d
)是无量纲的量，其用来量化物体(例如机舱)在流体环境(诸如空气或风)中的阻力或抗力。低阻力系数指示物体具有更好的空气动力学，例如，对围绕物体流动的风提供较小的抗力。阻力系数大体上限定为：其中：c
d
是阻力系数；f
d
是阻力，其为风向的力分量；ρ是风的质量密度；
w是相对于物体的风速；a是机舱的参考区域。
[0047]
阻力量(f
d
)与阻力系数(c
d
)成正比。在该公开内容中，不区分地(indistinctly)使用阻力量和阻力。因此，当阻力系数减小时，阻力也减小。作用于机舱的阻力量在塔架基部周围生成弯矩。减小阻力量可因此减小塔架基部上的负载。可通过减小阻力系数来减小阻力量，且阻力系数取决于物体的形状。因此，机舱面向风的部分的形状(例如侧部)可通过附加的风流偏转器系统来改变，以减小机舱的阻力系数，且因此减小阻力量。
[0048]
在图3的示例中，机舱的盖结构具有基本上长方体或矩形的盒形。在一些示例中，在盖结构的侧部之间形成的边缘可为圆形的。长方体形状可便于机舱的运输和存储。在一些示例中，盖结构可具有标准的容器形状。此外，长方体形状可最大限度地增加机舱内侧容纳风力涡轮构件的内部空间的使用。在将机舱运输到风力涡轮地点之后，附加的风流偏转器系统可持久地联接到盖结构的外侧或展开。因此，机舱的运输不受附加的风流偏转器系统的形状不利影响。
[0049]
在一些示例中，附加的风流偏转器系统可从休止位置移动到部署位置。风力涡轮可在休止位置用附加的风流偏转器系统的一个或多个风流偏转器装置来操作，即，附加的风流偏转器系统不能基本上改变机舱的空气动力学轮廓。当检测到偏航系统故障事件时，附加的风流偏转器系统可移动到部署位置。促动器可将附加的风流偏转器系统的一个或多个风流偏转器装置从休止位置移动到部署位置。在部署位置，当风向相对于机舱的纵向轴线未对准时，附加的风流偏转器系统减小机舱的阻力。
[0050]
图4和图5分别示出不具有和具有附加风流偏转器系统的机舱从风力涡轮的盖结构的侧部经历风流的前视图。具有轮毂6和三个叶片7的转子5可旋转地联接到机舱4的前部区域13。这些图中的示例的机舱4包括具有第一侧部61和第二侧部62的盖结构50。然而，图5中，附加的风流偏转器系统100联接到盖结构50的外侧以形成机舱组件200。
[0051]
在这些图中，风流向第一侧部61。风向相对于机舱的纵向轴线未对准。图4中(没有附加的风流偏转器系统)，风在第一顶部边缘处分离，引起风尾流变宽。在尾流变宽时，第二侧部62上的风压下降且阻力增加。因此，还增加作用于第一侧部61的阻力，且因此增加塔架基部上的负载。
[0052]
然而，图5中，联接到盖结构50的具有风流的附加风流偏转器系统100引导流向机舱的风。附加的风流偏转器系统可减小围绕盖结构的顶侧和底侧的风的分离。因此，第二侧部62上的尾流形成可减小或变窄。与图4的机舱相比时，第二侧部上变窄的尾流可引起作用于第一侧部61的阻力减小。
[0053]
图5的机舱组件200的附加风流偏转器系统100包括多个风流偏转器装置110。特别地，附加的风流偏转器系统100包括四个风流偏转器装置110。在其它示例中，附加的风流偏转器系统可包括两个风流偏转器装置。例如，一个风流偏转器装置可沿第一侧部延伸，而另一风流偏转器装置可沿第二侧部延伸。
[0054]
在一些示例中，多个风流偏转器装置中的一个或多个风流偏转器装置可覆盖形成在顶侧和第一侧部之间的第一顶部边缘部分的一部分和/或形成在顶侧和第二侧部之间的第二顶部边缘区域的一部分。在图5的示例中，风流偏转器装置中的每个覆盖或屏蔽形成在顶侧与侧部之间以及底侧与侧部之间的边缘中的一个的一部分。
[0055]
备选地或另外，多个风流偏转器装置中的一个或多个风流偏转器装置可覆盖或屏蔽第一侧部和/或第二侧部的一部分。在图5的示例中，风流偏转器装置覆盖形成在侧部与顶部部分和底部部分之间的边缘的一部分，且进一步覆盖第一侧部和第二侧部的一部分。在一些示例中，一些风流偏转器装置可覆盖边缘的一部分，且一些风流偏转器装置可覆盖侧部的一部分。
[0056]
在一些示例中，多个风流偏转器装置中的一个或多个风流偏转器装置可覆盖顶侧的一部分。例如，一个风流偏转器装置可从第一侧部延伸到第二侧部。该一个风流偏转器装置可联接到盖结构的顶侧。在另外的示例中，另一风流偏转器装置可覆盖并沿底侧的一部分从第一侧部延伸到第二侧部。沿底侧的一部分延伸的该风流偏转器装置可联接到底侧。
[0057]
在该图中，风流偏转器装置包括从连接到盖结构的近端延伸到自由远端的板。在该示例中，板基本上是平的，但在其它示例中，板可为弯曲的。近端可例如连接到侧部或边缘。例如，风流偏转器装置的近端可连接到第一侧部或第二侧部，在板与近端所连接处的侧部之间形成锐角。
[0058]
在另外的示例中，风流偏转器装置可为沿侧部从前侧向后侧延伸的伸长本体。伸长本体可具有截面三角形的形状或截面半椭圆形的形状。
[0059]
在又一些示例中，风流偏转器系统可包括具有本体的风流偏转器装置和包括板的另一风流偏转器装置。
[0060]
图6示意性地示出根据本公开内容的一个示例的机舱组件的示例。机舱组件200具有风力涡轮转子所联接处的前部区域，且包括机舱4和附加的风流偏转器系统100。
[0061]
图6的机舱具有盖结构以容纳风力涡轮构件，例如电转换器或齿轮箱或发电机。盖结构具有基本上长方体形状，且包括布置在前部区域的前侧51和与前侧相反的后侧(在该图中未示出)。盖结构还包括沿平行于纵向轴线的方向从前侧51延伸到后侧的第一侧部61和第二侧部62，其中第一侧部和第二侧部布置在盖结构的相反侧上。另外，图6的盖结构包括顶侧70和底侧80，顶侧和底侧沿平行于纵向轴线的方向从前侧51延伸到后侧，且沿平行于横向轴线的方向从第一侧61延伸到第二侧部62，其中横向轴线垂直于纵向轴线。
[0062]
图6中，盖结构还包括分别形成在顶侧70与第一侧部61和第二侧部62之间的第一顶部边缘71和第二顶部边缘72；以及分别形成在底侧80与第一侧部61和第二侧部62之间的第一底部边缘81和第二底部边缘82。
[0063]
该图的附加风流偏转器系统100包括沿纵向轴线(垂直于纸)延伸的风流偏转器装置。在该示例中，风流偏转器装置联接到盖结构的外侧，以至少部分地覆盖第一侧部61和第二侧部62的一部分。因此，当侧部中的一个经历风流时，阻力可减小。
[0064]
图6中，风流偏转器装置包括从联接到盖结构的近端111延伸到自由远端112的板(出于清楚的目的，仅在与第二侧部62相关联的风流偏转器装置中指示)。
[0065]
该图的附加风流偏转器系统100包括具有联接到第一顶部边缘部分71的近端111的第一顶部风流偏转器装置171、具有联接到第二顶部边缘72的近端111的第二顶部风流偏转器装置172、具有联接到第一底部边缘81的近端111的第一底部风流偏转器装置181，以及具有联接到第二底部边缘82的近端111的第二底部风流偏转器装置182。
[0066]
图6中，风流偏转器装置171和181与第一侧部61成锐角，且风流偏转器装置172和182与第二侧部62成锐角。
[0067]
在该图中，风流偏转器装置是弯曲的。因此可增加阻力的减小。弯曲的风流偏转器装置还可允许增加向上流动角度的范围，即，来自下侧的风的迎角，使得与没有附加风流偏转器系统的机舱相比时，对于一些风向，可另外减小阻力量。在该示例中，覆盖一个侧部的风流偏转器装置的自由远端112面向彼此，且近端与边缘的一部分相切。
[0068]
在其它示例中，机舱组件可包括通过板的近端联接到第一侧和侧部的风流偏转器装置。在一些示例中，这些板可在板与近端联接的侧部之间形成锐角。
[0069]
在另外的示例中，一个风流偏转器装置的近端可联接到顶侧或底侧。
[0070]
类似于图6中描绘的机舱组件，图7示意性地示出根据本公开内容的一个示例的机舱组件的另一示例。然而，图7中，风流偏转器装置的自由远端112面向侧部。风流偏转器装置172和182的自由远端112面向第二侧部62，且风流偏转器装置171的自由远端112面向第一侧部61。风流偏转器装置从近端向外延伸且在自由远端处向内延伸，使得自由远端指向或面向侧部。
[0071]
图8-11示出根据本公开内容的风流偏转器装置的若干示例。
[0072]
图8和图9的风流偏转器装置110包括板113和将板连接到盖结构的支承结构120。图8中，板113是弯曲的，且基本上覆盖形成在顶侧与侧部以及底侧与侧部之间的边缘。图9的板113大体上是平坦的，且屏蔽侧部的一部分。布置在第一侧部上的板113可将风流引导至比盖结构的第一侧部更上游的顶侧和底侧。布置在第二侧部上的板113可获取尾流涡。在这些图中，支承结构120可连接到边缘和/或侧部。在其它示例中，支承结构可联接到盖结构的顶侧和底侧。这些示例的板可引导风从一个侧部流向另一侧部，以提供比没有附加风流偏转器系统的机舱更平滑的从侧部到顶侧和底侧的过渡，以用于减小阻力。
[0073]
图10的风流偏转器装置110类似于图6中示出的风流偏转器装置。然而，图10的风流偏转器装置包括加强结构。加强结构可保持经历高风速下的风流偏转器装置的预定形状。因此，加强结构可防止风偏转器装置的过度偏转。图10中，加强结构包括连接侧部和板113的撑杆130。在一些示例中，撑杆的长度可为可变的以改变风偏转器装置的空气动力学形状，例如，撑杆可为伸缩杆。另外或备选地，加强结构可包括从近端111延伸到自由远端112的肋。
[0074]
根据本公开内容的风流偏转器装置的其它示例也可包括加强结构。
[0075]
代替具有板的风流偏转器装置，图11的风流偏转器装置包括本体，该本体具有用于引导风流的引导表面141和将本体连接到机舱的盖结构的联接表面142。在该示例中，本体具有基本上截面三角形的形状，然而，在其它示例中，本体可具有基本上截面半椭圆形的形状。在这些示例中，引导表面因此可为弯曲的。在一些示例中，联接表面可与侧部的一部分接合。在一些示例中，联接表面可与顶侧或底侧的一部分或与边缘的一部分接合。
[0076]
根据本文中描述的示例中的任一个的风流偏转器装置可由柔性材料制成。风流偏转器装置的形状因此可适于由风施加到风流偏转器装置上的压力。可选择材料和装置的刚度，使得它在风压增加的情况下以期望的方式变形。在一些示例中，风流偏转器装置可由铝、复合材料或橡胶制成。在一些示例中，风流偏转器装置可为可充气的。
[0077]
根据本文中公开的示例中的任一个的附加风流偏转器系统可通过胶合或紧固或其组合来联接到盖结构的外侧。例如，风流偏转器装置的近端可拧到盖结构。在另外的示例中，风流装置可通过磁力联接到盖结构。在其它示例中，本体形的风流偏转器装置可包括胶
合到盖结构的一部分的联接表面。因此，例如在提升机舱之前或甚至在将机舱连接到塔架之后，风流偏转器装置可容易在安装地点联接到盖结构。
[0078]
在一些示例中，风流偏转器系统可铰接地连接到盖结构。例如，板的近端可通过铰链来连接到盖结构的侧部或边缘。因此，可改变板相对于侧部的角度。板的形状可适于特定地点上的预期风速。因此，可取决于情况来改变风流偏转器装置的阻力系数，以减小阻力。
[0079]
在一些示例中，板可从休止位置移动到部署位置。当板基本上不改变机舱的空气动力学抗力时，例如当板基本上平行于侧部时，板可在休止位置。当机舱未经历高速风时，板可在休止位置，且因此机舱与风向对准。当风向相对于机舱的纵向轴线未对准且发生偏航系统故障事件时，当板基本上改变机舱的空气动力学抗力时，板可在部署位置。因此，当未对准时经历机舱的风速高于预定值时，阻力可改变，即部署。因此，当风力涡轮正常操作时，机舱的空气动力学可不受不利影响。
[0080]
在一些示例中，板可从休止位置被动地移动到部署位置。在这些示例中，施加到风流偏转器装置上的风可改变它的形状或引起部署来减小所提供抵抗风的抗力。这可有助于减小在例如电网损失事件中当向机舱内侧构件的电供应可(暂时)失去时作用于风力涡轮的负载。
[0081]
在一些示例中，风流偏转器装置可包括促动器，以将板从休止位置移动到部署位置。
[0082]
在一些示例中，促动器可包括电磁体，以将板保持在休止位置，且当电流切断时允许板移动到部署位置。因此，当电磁体不通电时，可部署板。因此可在电网损失事件中(自动)部署板。
[0083]
在另外的示例中，促动器可包括从休止位置延伸到部署位置的伸缩杆。因此，可控制风流偏转器装置与侧部之间的角度。因此，可取决于例如风速来调整阻力系数。
[0084]
在一些示例中，可由功率存储系统向促动器提供功率。功率存储系统可包括电池和/或电容器。电池以化学形式存储其势能，而电容器中的势能则存储在电场中。电容器可为超级电容器。超级电容器也可称为超级电容器或双层电容器。超级电容器大体上与普通电容器的不同之处在于，它具有更高的容量和能量密度，同时具有更高的功率密度。
[0085]
在一些示例中，触发促动器以用于移动风流偏转器装置的功率存储系统可为专用的功率存储系统。在一些示例中，促动器可使用存储在用作备用能源的功率存储系统中的功率来用于其它风力涡轮构件。例如，用于向变桨系统暂时提供功率的备用功率系统可用来触发促动器。备用功率系统可包括用于向变桨系统提供功率的电池和/或超级电容器。触发促动器所需要的功率低于使用偏航系统旋转机舱所需要的功率。
[0086]
在该公开内容中，机舱的长度和风流偏转器装置的长度基本上平行于机舱的纵向轴线延伸。在一些示例中，一个或多个风流偏转器装置的长度可与机舱的长度基本上类似，即，一个或多个风流偏转器从盖结构的前侧完全延伸到后侧。例如，对于长度为6米(236.22英寸)的机舱，一个或多个风流偏转器装置的长度可为6米(236.22英寸)。在一些示例中，一个或多个风流偏转器装置的长度可在4米(157.48英寸)与10米(393.70英寸)之间。
[0087]
在其它示例中，一个或多个风流偏转器装置的长度可在盖结构的长度的25%与75%之间。例如，一个或多个风流偏转器装置的长度可在1米(39.37英寸)与7.5米(295.28英寸)之间。
[0088]
在一些示例中，可将若干风流偏转器装置布置成平行于纵向轴线的单排。例如，两个风流偏转器可布置成单排。这两个风流偏转器的长度可例如在盖结构的总长度的25%与50%之间。
[0089]
在其中若干风流偏转器装置平行于纵向轴线布置成单排的那些示例中，风流偏转器装置可间隔开或连续地布置。例如，若干风流偏转器装置可彼此相邻布置，即，一个风流偏转器装置的一个边缘可接触相邻风流偏转器装置的一个边缘。备选地，可在两个相邻的风流偏转器装置之间布置空间。
[0090]
在该公开内容中，盖结构的高度是指盖结构的顶侧与底侧之间的距离。风流偏转器装置的宽度是近端和自由远端之间的距离。在一些示例中，一个或多个风流偏转器装置的宽度可在盖结构的高度的15%与70%之间。例如，一个或多个风流偏转器装置的宽度可在0.50米(19.68英寸)与4米(157.48英寸)之间。
[0091]
在一些示例中，宽度可沿盖结构的侧部是可变的。例如，风流偏转器装置的靠近凹形结构的后侧和/或前侧的边缘的宽度可短于风流偏转器装置的中心部分的宽度。风流偏转器装置因此可具有基本上圆形的形状，该形状在中心部分中带有较长的宽度且在接近于盖结构的后侧和前侧的部分中带有较短的宽度。
[0092]
在另一方面，提供一种风力涡轮，其包括根据本文中公开的示例中的任一个的机舱组件。该风力涡轮包括：塔架，其上安装有机舱；偏航系统，其将机舱组件可旋转地连接到塔架；以及转子，其包括转子毂和至少一个转子叶片，转子布置在机舱组件的前侧。
[0093]
图12示出根据本公开内容的用于减小偏航系统故障事件期间的负载的方法的示例的流程图。偏航系统故障事件可包括一个或若干偏航驱动器中的故障和/或电网损失。风力涡轮可包括机舱组件，该机舱组件具有根据本文中描述的示例中的任一个的附加风流偏转器系统，该附加风流偏转器系统构造成从休止位置移动到部署位置。
[0094]
框310处表示，检测偏航系统故障事件。在偏航系统故障是偏航驱动器故障的那些示例中，偏航系统故障事件可由联接到风力涡轮控制器的传感器检测到。在其中偏航系统故障是偏航系统功率故障事件的那些示例(即，其中没有功率或没有足够功率供应至偏航系统以使机舱旋转来遵循主要风向的事件)中，因为没有功率供应至偏航系统，可直接检测到偏航系统故障事件。
[0095]
在一些示例中，该方法可包括获得风向和/或风速。获得风速可包括从桨距角、电功率输出、风力涡轮转子的旋转速度中的至少一个确定风速。风力涡轮控制器可使用这些操作参数来确定风速。备选地或另外，风速可直接由布置在机舱上的风传感器或差压传感器测量。在电网损失事件中，这些传感器可为自功率的，且备用功率系统可用来向风力涡轮控制器提供功率以确定风速。
[0096]
获得风向可包括通过从叶片传感器获得负载来确定风向，以及使用风力涡轮控制器来确定风向。在一些示例中，风向可由风传感器直接测量。在电网损失事件中，传感器可为自功率的，且备用功率系统可用来向风力涡轮控制器提供功率。
[0097]
例如，风速计可提供风力涡轮处的风向和风速。
[0098]
框320处表示，当检测到偏航系统故障事件时，通过将风流偏转器装置移动到部署位置来触发联接到机舱组件的盖结构外侧的一个或多个风流偏转器装置。
[0099]
在一些示例中，将风流偏转器装置移动到部署位置还可考虑风速和风向。以此方
式，当确定高于预定风速的风速且当风向相对于纵向轴线未对准时以及当确定偏航系统故障事件时，风流偏转器装置可移动到部署位置。因此，当机舱没有未对准或处于低风速时，不部署风流偏转器装置。
[0100]
备选地或另外，该方法可包括确定偏航系统故障事件的持续时间。将风流偏转器装置移动到部署位置可考虑偏航系统故障事件的持续时间。例如，仅当偏航系统故障事件的持续时间长于预定持续时间时，风流偏转器装置才可移动到部署位置。根据该方面，短的偏航系统故障事件不部署风流偏转器装置。在例如短的电网损失事件中可为该情况。
[0101]
在偏航系统故障事件期间，风向可改变，且机舱因此可未对准。因为机舱不能旋转以跟随风向的变化，触发的风流偏转器装置可减小机舱的阻力以减小作用于风力涡轮的负载。
[0102]
图13示出根据本公开内容的用于减小电网损失事件期间的风力涡轮中的负载的方法的示例的流程图。风力涡轮可包括机舱组件，该机舱组件具有根据本文中描述的示例中的任一个的一个或多个风流偏转器装置，该风流偏转器装置构造成从休止位置移动到部署位置。
[0103]
框410处表示，检测到电网损失事件。因为没有功率供应至电网，在例如变压器、转换器或发电机中可直接检测到电网损失事件。自功率的传感器可检测到负载的增加，且具有能量存储系统的风力涡轮控制器可确定存在电网损失事件。
[0104]
框420处表示，确定机舱相对于风向是否未对准。在一些示例中，这可包括获得风向。获得风向可包括通过用自功率的传感器从叶片获得负载来确定风向以及使用具有备用功率系统的风力涡轮控制器来确定风向。在一些示例中，风向可由风传感器直接测量。
[0105]
框430处表示，确定风速是否高于预定风速。风力涡轮控制器可将风速与预定风速比较。在一些示例中，确定风速是否高于预定风速可包括获得风速。在一些示例中，风向可由风传感器直接测量。风速可直接由布置在机舱上的差压传感器或自功率的风传感器来测量。这些传感器可为自功率的，且备用功率系统可用来向风力涡轮控制器提供功率以确定风速是否高于预定风速。
[0106]
框440处表示，当检测到电网损失事件，风速高于预定风速且机舱相对于风向未对准时，通过将风流偏转器装置从休止位置移动到部署位置来触发一个或多个风流偏转器装置。可在与机舱未对准和高风速组合地检测到电网损失事件时触发促动器。可由功率存储系统(例如电池或高压气体存储器)向促动器提供功率，该功率存储系统允许促动器在电网损失事件期间将风流偏转器装置从休止位置移动到部署位置。
[0107]
在一些示例中，功率存储系统可包括电池和/或超级电容器。功率存储系统可为用于向风力涡轮构件暂时提供功率的备用功率系统。例如，促动器可由变桨系统的备用功率系统触发。变桨系统的备用功率系统可包括电池和/或超级电容器。在一些示例中，促动器可由专用的功率存储系统触发。
[0108]
在一些示例中，促动器可包括将风流偏转器装置的板保持在休止位置的电磁体。在电网损失事件期间，没有功率供应至该电磁体，且然后因此可(自动)部署板。
[0109]
因此，可防止在机舱的风向和纵向轴线对准或处于低风速时部署风流偏转器装置。
[0110]
在电网损失事件期间，风向可改变，且机舱因此可未对准。因为机舱不能旋转以跟
随风向的变化，触发的风流偏转器装置可减小机舱的阻力以减小作用于风力涡轮的负载。
[0111]
在一些示例中，方法400可包括确定电网损失事件的持续时间。因此，部署风流偏转器装置也可考虑电网损失事件的持续时间。例如，仅当电网损失事件的持续时间长于预定持续时间时，风流偏转器装置才可从休止位置移动到部署位置。根据该方面，短的电网损失事件不部署风流偏转器装置。一个或多个电磁体可在功率供应至它时将风流偏转器装置保持在休止位置。当没有功率供应至电磁体时，允许部署风流偏转器装置。在电网损失事件中的时间段期间，能量存储系统仍可向电磁体提供功率。然而，如果该时间段短于电网损失事件的持续时间，无更多的功率供应至电磁体。然后，可允许风流偏转器装置从休止位置移动到部署位置。
[0112]
在一些示例中，功率或能量存储系统可在预定时间段之后触发促动器，以防止在短的电网损失事件中使风流偏转器装置移动。
[0113]
该书面描述使用示例来公开本发明(包括优选实施例)，且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果它们包括具有与权利要求书的字面语言非实质性差异的等同结构元件，此类其它示例意在处于权利要求书的范围内。来自所描述的各种实施例的方面以及对于每个此类方面的其它已知等同物可由本领域的普通技术人员混合和匹配，以根据该申请的原理来构造额外的实施例和技术。如果与图相关的参考符号放置在权利要求中的括号中，它们仅用于试图增加权利要求的可理解性，且不应被解释为限制权利要求的范围。