专利名称：用于强化风力涡轮机吊舱框架的装置和方法
技术领域：
本发明涉及位于恶劣天气条件区域的风力涡轮机，尤其涉及需要强化那些风力涡轮机吊舱的框架。
背景技术：
风力涡轮机将风的动能转化为机械能，并且随之转化为被输送到输电网的电能。风力涡轮机包括置于塔上并与联接到带有叶片的转子毂的吊舱。一般来说，吊舱内置有将机械能转化为电能所需的部件，即通过主轴依次互连并连接到风力涡轮机转子的发电机和齿轮箱。这些部件被置于组成吊舱下侧部分的框架上并且可以移动相应的支撑塔，以使得转子可以根据风向转换方位。总之，风力涡轮机框架包括两个部分，前部和后部。前部被支撑在塔上并且内置有连接到转子的主轴、具有液压机构的吊舱摇首系统和齿轮箱，然而后部框架是外露的并且联接到框架的前部，且内置有发电机、电力机柜，有时还有变压器。框架的前部吸收大部分来源于风力涡轮机转子的负载，然而后部部分支撑诸如发电机的重部件的重量。由于这种布局，在具有恶劣天气条件和强风的风力涡轮机放置点，所述框架可以承受住能够造成疲劳破坏和/或失效的相当大的压力，尤其是在框架前部部分和后部部分相接合的区域，或者是在框架前部放置在塔上的区域。一般情况下，框架的裂纹部分是使用焊接被修复的。然而，这种解决方案不能保证未来不会出现新的裂纹。在目前的工艺水平下有不同的已知解决方案，用于加强位于恶劣天气条件区域风力涡轮机框架的结构。因此，欧洲专利EP2136074披露了一种包含与后部部分相连接的主体部分的风力涡轮机框架，所述主体部分包括两个足在框架的每一边升起并具有将主体部分连接到框架后部部分的张紧元件。专利EP2067991描述了一种在风力涡轮机框架内吸收来源于恶劣天气条件的侧向振动的主动阻尼器的装置。W02010/069315描述了将风力涡轮机框架并入包含三角形梁和支柱或者至少具有三角形力传输的闭合结构。然而，上述的解决方案却不容易实施，要么因为由于内置大量部件造成框架内空间的缺乏，要么因为解决方案的复杂，导致成本也很高。
发明内容
本发明提出了用于强化风力涡轮机框架的前部部分的多种装置和一种方法，与传统的方案相比较，由于其结构和功能特性是真正有优势的，占用最小的空间使得其不会干
4涉风力涡轮机吊舱内的其他部件，也不会增加其重量，容易安装且经济可行。本发明的一个目的是提供一种预防位于恶劣天气条件区域的风力涡轮机框架的前部部分的疲劳破坏和/或失效的方法。本发明的另一个目的是提供一种强化位于恶劣天气条件区域的风力涡轮机框架的、表现出疲劳破坏和/或失效迹象的前部部分的方法。在优选实施例中，提供不同的方法，用于鉴定框架的前部部分需要被强化的情况 a)没有裂纹存在，或者如果有裂纹存在且它们的长度小于一个确定的临界值的情况；b)裂纹存在且它们的长度大于一个确定的临界值的情况。上述目的通过根据各种被鉴定的情况来提供不同的强化装置而达到，给本发明提供了多功能性。本发明的其他特征和优点可以从下面结合附图的实施例的详细描述得出。
图1示出在塔上的风力涡轮机吊舱框架的视图；图2和图3示出与上图相一致的风力涡轮机框架的AA截面视图和俯视图；图4和图5示出根据本发明的BB截面视图和俯视图；图6A和图6B分别示出根据本发明的强化装置其中一个的细节；图7示出根据本发明的强化装置其中另一个的细节。
具体实施例方式根据实施例，图1显示了风力涡轮机的塔(2)上的框架⑴前部部分的一个例子。 框架(1)的前部部分包括至少两个纵梁(1.1)，所述至少两个纵梁在它们的一端通过至少一个横板(1. 连接在一起，所述纵梁搁置在一支架上，该支架具有立于风力涡轮机塔(2) 上的支撑脚(1.3)。如前所述，框架⑴上裂缝现象通常被发现在连接纵梁(1. 1)的区域(Zl，Z2)和塔(2)上的支撑区域(1.3)，以及在框架(1)的前部部分与后部部分(未示出)之间的连接处，如图2和图3。根据裂纹的存在或不存在和与框架(1)上的那些裂纹的长度相关的临界值，本发明设想各种类型的强化装置(3，4)的纳入，并且这样的装置(3，4)可以被结合以获得一个更强的框架(1)。就这一点而言，预防方案包括至少一个强化装置( ，该至少一个强化装置包括将框架(1)的前部部分的两侧互相连接的支柱(3)，也就是说，其具有将框架(1)的前部部分的两个纵梁(1. 1)相互连接的至少一个支柱(3)，如图4和图5所示。如图6A和图6B中细节所示，根据其将要附接到框架(1)上的点，该支柱(3)在其末端确定两种类型的锚定(3. 1,3.幻，锚定点(3. 1,3. 3)通过具有螺纹端部的杆(3. 2)连接在一起。另外，矫正的方案(如图4和图幻设想包括强化装置，该强化装置(4)包括在框架(1)的至少一个纵梁(1. 1)上包括至少一对张紧元件(4)。这些张紧元件(4)根据存在的空间确定至纵梁(1. 1)的至少两种类型的联接器(4. 1,4. 3)，联接器(4. 1,4. 3)通过至少一个张紧杆(4. 2)连接在一起，如图7。就这一点而言，如图5所示，如果没有充足的空间，张紧元件包括至少一个张紧杆 (4. 2)，在该张紧杆的一端具有一个支撑板型联接器(4. 1)并在其另一端具有板型联接器 (4.3)；如果具有充足的空间，张紧杆(4. 的两端都确定为支撑板型联接器(4. 1)。本发明设想一种强化方法，其包括三个阶段容易遭受疲劳破坏和/或失效的区域(Z1，Z2)的检查、强化需要的鉴定和强化装置(3，4)的应用。根据强化框架(1)的前部部分的需要，本发明设想一种情况鉴定方法，接着容易遭受疲劳破坏和/或失效的区域(Z1，Z2)的检查，其确定预防装置(3)和/或矫正装置(4) 的实施，首先，以存在或不存在裂纹为基础，而且如果这样的裂纹确实存在则根据它们在框架(1)上的位置(Z1，Z2)，以与预设的临界值相关的裂纹的长度为基础。下面的表格示出了根据本发明的临界裂纹长度值的范围的一个例子。这些临界值将取决于框架的容易遭受疲劳破坏和/或失效的区域(zi，Z2)，也取决于风力涡轮机的生命周期和风力涡轮机的类型。
权利要求
1.一种位于恶劣天气条件区域的风力涡轮机吊舱框架的强化方法，框架包括前部部分和后部部分，其特征在于，所述方法包含三个阶段框架(1)前部部分上容易遭受疲劳破坏和/或失效的区域(zi，Z2)的检查、强化需要的鉴定和将强化装置(3，4)应用到框架(1) 的前部部分。
2.如权利要求1所述的风力涡轮机吊舱框架的强化方法，其特征在于，不同强化装置 (3,4)的实施的确定以裂纹存在或不存在为基础，并且在发现裂纹的情况下，根据裂纹在框架(1)上所处的部分(Z1，Z2)，以与预设临界值相关的裂纹长度为基础。
3.如权利要求2所述的风力涡轮机吊舱框架的强化方法，其特征在于，预设临界值将取决于框架的容易遭受疲劳破坏和/或失效的、效裂纹出现的区域(Z1，Z2)，也取决于风力涡轮机的生命周期。
4.如权利要求2所述的风力涡轮机吊舱框架的强化方法，其特征在于，在没有裂纹被发现的情况下，预防装置C3)将被应用到容易遭受疲劳破坏和/或失效的区域(Z1，Z2)。
5.如权利要求2所述的风力涡轮机吊舱框架的强化方法，其特征在于，在一个区域 (Z1,Z2)发现裂纹的情况下，如果裂纹的长度超过预设临界值，矫正装置(4)被应用。
6.如权利要求2所述的风力涡轮机吊舱框架的强化方法，其特征在于，在一个区域 (Z1,Z2)发现裂纹的情况下，如果裂纹的长度小于预设临界值，预防装置C3)被应用。
7.如权利要求2所述的风力涡轮机吊舱框架的强化方法，其特征在于，在一个区域 (Zl，Z2)发现裂纹而且裂纹的长度超过预设的临界值，矫正装置(4)和预防装置C3)被应用。
8.如权利要求2所述的风力涡轮机吊舱框架的强化方法，其特征在于，在没有裂纹存在或被发现的裂纹的长度小于临界值的情况下，矫正装置(4)将被应用到容易遭受疲劳破坏和/或失效的区域(Z1，Z2)。
9.位于恶劣天气条件区域的风力涡轮机吊舱框架的强化装置，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，强化装置(3，4)根据应用区域(Z1，Z2)和框架(1)需要的强化类型而不同。
10.如权利要求9所述的风力涡轮机吊舱框架的强化装置，其特征在于，有预防(3)和矫正(4)两种装置。
11.如权利要求10所述的风力涡轮机吊舱框架的强化装置，其特征在于，预防装置(3) 包括至少一个将框架(1)的前部部分的两侧互相连接的支柱(3)。
12.如权利要求9所述的风力涡轮机吊舱框架的强化装置，其特征在于，矫正装置(4) 在框架(1)的至少一个纵梁(1. 1)上包括至少一对张紧元件(4)。
13.如权利要求11所述的风力涡轮机吊舱框架的强化装置，其特征在于，根据其将要附接到框架(1)的点，预防装置(3)的支柱(3)在其末端确定两种类型的锚定(3. 1,3. 3), 锚定点(3. 1,3. 3)通过具有螺纹端部的杆(3. 2)连接在一起。
14.如权利要求12所述的风力涡轮机吊舱框架的强化装置，其特征在于，矫正装置(4) 的张紧元件(4)根据存在的空间确定至少两种类型的至纵梁(1. 1)的联接器(4. 1,4. 3)，所述联接器(4. 1,4. 3)通过至少一个张紧杆(4. 2)连接在一起。
15.如权利要求14所述的风力涡轮机吊舱框架的强化装置，其特征在于，当有充足的空间时，两个联接器(4. 1,4. 3)都为支撑板型联接器(4. 1)，当没有充足的空间时，联接器中的至少一个为板型联接器(4. 3)。
全文摘要
用于强化位于恶劣天气条件区域的风力涡轮机吊舱框架的装置和方法。根据容易遭受由疲劳引起的失效和/或破坏的区域(Z1，Z2)上出现或未出现裂纹，本发明描述了不同强化装置(3，4)在风力涡轮机框架(1)的前部的使用。
文档编号F03D11/00GK102400860SQ20111027438
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者费尔明·拉斯科斯·桑特斯特万 申请人:歌美飒创新技术公司