DE102010037695A1 - Method for deceleration of wind energy plant, involves performing actuation of holding brake by servo motor so as to hold position of rotor blade during emergency - Google Patents
Method for deceleration of wind energy plant, involves performing actuation of holding brake by servo motor so as to hold position of rotor blade during emergency Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010037695A1 DE102010037695A1 DE102010037695A DE102010037695A DE102010037695A1 DE 102010037695 A1 DE102010037695 A1 DE 102010037695A1 DE 102010037695 A DE102010037695 A DE 102010037695A DE 102010037695 A DE102010037695 A DE 102010037695A DE 102010037695 A1 DE102010037695 A1 DE 102010037695A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- brake
- holding
- rotor blade
- holding brake
- rotation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000011990 functional testing Methods 0.000 claims 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 5
- 241001295925 Gegenes Species 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 210000002023 somite Anatomy 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 206010001497 Agitation Diseases 0.000 description 1
- 208000012886 Vertigo Diseases 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005399 mechanical ventilation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/0264—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for stopping; controlling in emergency situations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
- F05B2260/79—Bearing, support or actuation arrangements therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/845—Redundancy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Windenergieanlage mit einer Rotornabe und mindestens einem an einem Drehlager verbundenen Rotorblatt. Mittels mindestens einem elektrischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Stellantrieb kann jedes Rotorblatt um seine Längsachse gedreht, und an einer definierten Position mittels einer Bremse festgehalten werden, wobei die Bremse mit dem Stellantrieb in Verbindung steht. Zum Stellantrieb in Verbindung stehend ist ein Getriebe vorhanden das an einem Drehlager dreht. Das Drehlager besteht aus einem inneren und äußeren Ring, wobei ein Ring an der Nabe verschraubt wird und der andere das Rotorblatt aufnimmt. Durch drehen des Ringes, an dem das Blatt montiert ist, lässt sich das Rotorblatt um seine Längsachse verdrehen. Dieser Ring kann der Außen- oder der Innenring sein.The present invention relates to a wind energy plant with a rotor hub and at least one rotor blade connected to a rotary bearing. By means of at least one electric, pneumatic and / or hydraulic actuator, each rotor blade can be rotated about its longitudinal axis, and be held in a defined position by means of a brake, wherein the brake is in communication with the actuator. Connected to the actuator is a gear that rotates on a pivot bearing. The pivot bearing consists of an inner and outer ring, one ring is bolted to the hub and the other receives the rotor blade. By turning the ring on which the blade is mounted, the rotor blade can be rotated about its longitudinal axis. This ring may be the outer ring or the inner ring.
Zur Begrenzung der Leistung durch Verstellung der Rotorblätter ist zu unterscheiden zwischen Pitchregelung (Blattwinkelregelung), und dem Verfahren der aktiven Stallregelung bei dem die Rotorblätter in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden, um mittels Strömungsabriss die von der Anlage aufgenommene Energie zu regeln. Um die vom Wind einwirkende Leistung in einem Notfall oder zum Unterbrechen der Energieerzeugung zu begrenzen, wird das Rotorblatt in die Fahnenlage gedreht, beziehungsweise in die Position bei der durch Strömungsabriss nur noch geringe Windenergie vom Rotor aufgenommen werden kann. Damit jedes Rotorblatt eine autarke Verdrehung um seine Längsdrehachse auch bei einer Störung der Stromversorgung gewährleisten kann, besitzt jeder Antrieb einen oder mehrere eigenständige Energiespeicher, die im Notfall eine oder mehrere Blatt-Haltebremsen öffnen und einen oder mehrere Rotorblattantriebe (Stellantriebe) an jedem Rotorblatt mit Energie versorgen.To limit the power by adjusting the rotor blades, a distinction has to be made between pitch control and the method of active stall control, in which the rotor blades are turned in the opposite direction in order to regulate the energy absorbed by the system by means of a stall. In order to limit the wind-acting power in an emergency or to interrupt power generation, the rotor blade is rotated in the lobe position, or in the position in which only small wind energy can be absorbed by the rotor due to stall. So that each rotor blade can ensure a self-sufficient rotation about its longitudinal axis of rotation even in the event of a power failure, each drive has one or more independent energy stores which open one or more blade holding brakes in case of emergency and one or more rotor blade drives (actuators) on each rotor blade with energy supply.
Die Rotorblattverstellung einer Windenergieanlage dient zur Drehzahlregelung (Leistungsregelung) der Anlage im Nennleistungsbereich und auch als aerodynamisches Bremssystem. Dazu besitzt jedes Rotorblatt einen oder mehrere Stellantriebe. Beim Pitchsystem wird dazu auf eine Winkelstellung zwischen Fahnenlage und Arbeitsposition gedreht, und beim System mit dem Prinzip Aktiv-stall in entgegengesetzter Richtung.The rotor blade adjustment of a wind turbine is used for speed control (power control) of the system in the rated power range and also as an aerodynamic braking system. Each rotor blade has one or more actuators for this purpose. The pitch system rotates to an angular position between the platen position and the working position, and in the system with the principle of active barn in the opposite direction.
Im Falle einer Störung ist es vorteilhaft möglichst alle Rotorblätter in die Position mit sehr geringer Leistungsaufnahme zu drehen. Dadurch wird erreicht, dass am Rotor der Windenergieanlage nur noch ein geringes Antriebsmoment durch den Wind entsteht, und die Gefahr durch Unwuchten und Beschädigung von Anlagenteilen wird vermieden.In the case of a fault, it is advantageous if possible to turn all rotor blades into the position with very low power consumption. This ensures that only a small drive torque is generated by the wind on the rotor of the wind turbine, and the risk of imbalance and damage to system components is avoided.
Eine Variante bestehender Systeme zur Rotorblattverstellung umfasst für jedes Rotorblatt ein oder mehrere elektrotechnische Antriebsmodule mit einem oder mehreren verbundenen Stellmotoren und die zum Festhalten der Position mit einer oder mehreren Haltebremsen ausgeführt sind. Dies ermöglicht, dass die Rotorblätter einzeln positioniert werden können. Allerdings sind die Haltebremsen derart ausgelegt, dass eine Abschaltung der Ansteuerung der Bremsen die Welle des Stellantriebes blockiert, und so die Gefahr besteht, dass die Blattverstellung nicht mehr ausgeführt werden kann. Eine Aufteilung der Bremsen in kleinere Einheiten, die dann von einem stark überdimensionierten Motor gegen die Reibung eines Bremsbelages durchgedreht werden, besitzt erhöhte Kosten und ist wegen starker Toleranzen der Haltebremsen auch unsicher auszulegen. Insbesondere auch im Falle, dass ein Stellantrieb kein Drehmoment abgibt, bleibt das entsprechende Rotorblatt in maximaler Arbeitsstellung. Bei einem System das mit stromlos offenen Bremsen arbeitet besteht der Nachteil, dass diese das Rotorblatt nicht gegen Verdrehung festhalten können im Falle, dass die Ansteuerung der Bremsspulen nicht möglich ist.One variant of existing systems for rotor blade adjustment comprises for each rotor blade one or more electrotechnical drive modules with one or more connected servomotors and which are designed to hold the position with one or more holding brakes. This allows the rotor blades to be individually positioned. However, the holding brakes are designed so that a shutdown of the control of the brakes blocked the shaft of the actuator, and so there is a risk that the blade adjustment can not be performed. A division of the brakes into smaller units, which are then rotated by a highly oversized engine against the friction of a brake pad, has increased costs and is interpreted as unsafe due to strong tolerances of the holding brakes. In particular, even in the event that an actuator delivers no torque, the corresponding rotor blade remains in maximum working position. In a system that operates with normally open brakes has the disadvantage that they can not hold the rotor blade against rotation in the event that the control of the brake coils is not possible.
Eine Fehlfunktion des Rotorblatt-Verstellantriebs kann somit zu einer für die gesamte Windenergieanlage äußerst kritischen Situation führen. Insbesondere eine Überschreitung der zulässigen Rotordrehzahl kann eine extreme Gefährdung für Personen oder eine erhebliche oder totale Anlagenbeschädigung verursachen.A malfunction of the rotor blade adjustment drive can thus lead to an extremely critical situation for the entire wind turbine. In particular, exceeding the permissible rotor speed can cause extreme danger to persons or a considerable or total system damage.
In der
Weiterhin wird in der
In der
In der
In der Schrift
Alle diese beschriebenen Lösungen beherrschen nicht ein redundantes Notfallverfahren bzw. beschreiben keine redundante Notfalleinrichtung.All of these described solutions do not have a redundant emergency procedure or describe a redundant emergency device.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zusätzliche Einrichtung als „redundante (zweite) Notfalleinrichtung” zu schaffen, für den Fall, dass eine oder mehrere Standard Notfalleinrichtungen wegen einer Störung die Verstellung des Einstellwinkels an einem oder mehreren Rotorblättern in eine Position zur Leistungsbegrenzung nicht ermöglichen.The invention has for its object to provide an additional device as a "redundant (second) emergency device", in the event that one or more standard emergency facilities do not allow the adjustment of the setting angle on one or more rotor blades into a position for power limitation due to a fault ,
Bei einem Pitchantrieb erfolgt das Verdrehen jedes einzelnen Rotorblattes in die Fahnenlage. Sobald ein Drehmoment an der Rotorblatt-Längsdrehachse versucht das Rotorblatt in Richtung maximaler Arbeitsstellung zu drehen, soll diese Drehbewegung bereits bei Beginn gestoppt werden, um somit für den Fall, dass die Notfallverstellung versagt, trotzdem für alle Rotorblätter eine Verstellung in die Fahnenlage zu erreichen. Beim Stellantrieb für Aktive-stall erfolgt das Verdrehen jedes einzelnen Rotorblattes in die Richtung mit Strömungsabriss. Generell werden diese Varianten auch mit „aus dem Wind drehen” bezeichnet. Im Normalbetrieb soll die Zusatzeinrichtung keinen Einfluss auf den Betrieb nehmen und auch die Systemkosten sollen nicht wesentlich erhöht werden.With a pitch drive, the twisting of each individual rotor blade takes place in the lath position. As soon as a torque on the rotor blade longitudinal axis tries to turn the rotor blade in the direction of maximum working position, this rotational movement should be stopped at the beginning, so in case the emergency adjustment fails, nevertheless to achieve an adjustment to the lane position for all rotor blades. The Actuator for Active-stall rotates each individual rotor blade in the direction with stall. In general, these variants are also called "turning from the wind". In normal operation, the additional device should have no influence on the operation and also the system costs should not be significantly increased.
Die Erfindung gliedert sich in 3 Stufen. Erstens wird eine redundante Freischaltung der Blattdrehung Richtung Fahnenlage bzw. in Richtung Strömungsabriss erwirkt, und Zweitens erfolgt eine Erkennung und Sperre in Rotorblatt-Drehrichtung zur maximalen Arbeitsposition und Drittens kann bei Ausfall des Drehmomentes an einen Notfallantrieb eine Winkelverstellung zur Leistungsreduzierung trotzdem erreicht werden durch eine gesteuerte Einleitung eines Drehmomentes aus der Erdanziehungskraft der Rotorblätter und gegebenenfalls auch durch den Wind.The invention is divided into 3 stages. First, a redundant activation of the blade rotation toward the lobe position or towards stall is obtained, and Second, a detection and lock in the rotor blade rotation direction to the maximum working position and Third, if the torque fails to an emergency drive angle adjustment for power reduction can still be achieved by a controlled Introduction of a torque from the gravitational force of the rotor blades and possibly also by the wind.
Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und durch die erfindungsgemäße Einrichtung gelöst, die im Falle einer fehlerhaften Notfallverstellung an einem oder mehreren Rotorblättern die notwendige aerodynamische Abbremsung durch aus dem Wind drehen der Rotorblätter trotzdem erwirkt, und auch falls vorhanden die Freigabe eines Antriebsmomentes für diese Drehbewegung ermöglicht.The object is achieved by the method according to the invention and by the device according to the invention, which in case of a faulty emergency adjustment on one or more rotor blades still obtains the necessary aerodynamic deceleration by rotating the rotor blades, and also if available the release of a drive torque for this rotational movement allows.
Diese Funktionen werden nach Abschaltung eines Hubmagneten erreicht, der eine Verbindung mit der Bremse besitzt, die in der Ausführung „stromlos geschlossen” einen Hebel zur zwangsweisen Lüftung besitzt und in der Ausführung „stromlos geöffnet” einen Hebel besitzt, der die Bremse zwangsweise schließt. Die Bremse wird benötigt zur Blockierung, also zum Festhalten des Rotorblattes. Die Bremse ist derart montiert, dass deren Gehäuse in einem geringen Winkel verdreht werden kann und nach fehlender Kraft durch Abschaltung des Hubmagneten eine Drehung des Bremsengehäuses erfolgen kann. Diese Verbindung ermöglicht bei der stromlos geschlossenen Bremse eine Verstellung des Handlüfthebels durch Federzug und Drehrichtungserkennung oder durch Eigenantrieb bei geschlossenem Bremsbelag, in die Hebelposition „Bremse mechanisch gelüftet” und bewirkt bei Bedarf ein mechanisch betätigtes Öffnen des Bremsbelages.These functions are achieved after switching off a solenoid which has a connection to the brake, which in the "normally closed" version has a lever for forced ventilation and in the "normally open" version has a lever which forcibly closes the brake. The brake is required for blocking, ie for holding the rotor blade. The brake is mounted so that the housing can be rotated at a slight angle and after missing power by switching off the solenoid rotation of the brake housing can be done. This connection allows the normally closed brake an adjustment of the hand lever by spring tension and direction of rotation or self-propelled brake pad closed in the lever position "brake mechanically released" and causes if necessary a mechanically actuated opening of the brake pad.
Bei einer stromlos offenen Bremse bewirkt die Abschaltung des Hubmagneten ebenfalls die Freigabe der Drehbewegung des Bremsengehäuses und in Abhängigkeit der Drehbewegung des Antriebs erfolgt durch Federkraft und Drehrichtungserkennung das Freigeben oder Blockieren der Bremse durch Verstellung eines Handbremshebels als ein die Bremse nicht lüftender Hebel.In a normally open brake the shutdown of the solenoid also causes the release of the rotational movement of the brake housing and in response to the rotational movement of the drive by spring force and direction detection releasing or blocking the brake by adjusting a handbrake lever as a brake not lifting lever.
Im Falle, dass bei der stromlos geschlossenen Bremse ein Drehmoment am Rotorblatt in Richtung maximaler Arbeitsstellung entsteht, wird das drehbar gelagerte Bremsengehäuse, mit je einen Anschlag rechts und links, mittels eines Kipphebels, der von einem auf der Welle des Antriebs drehenden Mitnehmer gedreht wird, vom Anschlag weggedreht, wodurch der mit der Drehbewegung verbundene Handlüfthebel wieder in seine Neutralstellung gesetzt wird, und so sich die Bremsbeläge schließen. Solange das Drehmoment für die Blatt-Drehbewegung in Arbeitsrichtung ansteht, wird der Handlüfthebel durch den geschlossenen Reibbelag der Bremse in der Stellung „Neutral” gehalten, da das Drehmoment in dieser Richtung das Bremsengehäuse in die Richtung gedreht hat, die den Handlüfthebel mittels der Drehung des Bremsengehäuses in Neutralstellung bringt.In the event that in the normally closed brake torque on the rotor blade in the direction of maximum working position, the rotatably mounted brake housing, each with a stop on the right and left, by means of a rocker arm, which is rotated by a rotating on the shaft of the drive driver, Turned away from the stop, whereby the hand-operated lever connected to the rotational movement is returned to its neutral position, and so close the brake pads. As long as the torque is present for the blade rotation in the working direction, the manual release lever is closed by the friction lining in the brake Position "Neutral" held, as the torque in this direction, the brake housing has rotated in the direction that brings the hand release lever by means of the rotation of the brake housing in neutral position.
Im Falle, dass ein Stellmotor kein Drehmoment erzeugt, wird das an der Rotorblatt-Längsdrehachse durch Schwerkraft sowie zyklisch mit der Rotordrehung entstehende Drehmoment genutzt, um die Verdrehung des Rotorblattes beim Pitchsystem in Fahnenrichtung vorzunehmen und beim System aktiver Stallregelung in Richtung mit zunehmendem Strömungsabriss.In the event that a servomotor does not generate torque, the torque applied to the rotor blade longitudinal axis of rotation by gravity and cyclically with the rotor rotation is used to make the rotor blade pitch in the pitch direction and in the stall control system in the direction of increasing stall.
Bei Verwendung einer stromlos offenen Bremse bewirkt die Abschaltung des Hubmagneten, dass bei einer Drehbewegung des Rotorblattes in Richtung reduzierter Aufnahme der Windenergie das Gehäuse der Bremse nicht verdreht wird bzw. in die Stellung gezogen wird, in der keine Betätigung des Handlüfthebels stattfindet. Beim Wechsel der Drehrichtung erfolgt sofort durch einen Kipphebel ein Aufheben der Federkraft, die den Handbremshebel gehalten hat und ein Verdrehen des Bremsengehäuses verbunden mit dem Schieben oder Ziehen des Handbremshebels in die Stellung „Bremse geschlossen” und solange die Richtung des am Antrieb oder Rotorblatt anstehenden Drehmomentes nicht geändert wird, wird das Bremsengehäuse und somit der mit der Drehbewegung des Bremsengehäuses verbundene Handbremshebel in der Stellung „Bremse geschlossen” gehalten.When using a normally open brake, the shutdown of the solenoid causes that upon rotation of the rotor blade in the direction of reduced absorption of wind energy, the housing of the brake is not rotated or pulled into the position in which no operation of the hand release lever takes place. When changing the direction of rotation is done immediately by a rocker arm canceling the spring force, which has held the handbrake and twisting of the brake housing connected to the pushing or pulling the handbrake lever in the "brake closed" position and as long as the direction of the drive or rotor blade pending torque is not changed, the brake housing and thus the connected to the rotational movement of the brake housing handbrake lever is held in the "brake closed" position.
Der erfindungsgemäße Betrieb des beschriebenen Systems an einer Windkraftanlage umfasst dabei folgende Fälle:
- a) Bei jedem Automatikstart der Anlage findet beim Anlauf des Rotors für jedes Rotorblatt ein Funktionstest der redundanten mechanischen Bremsenfreigabe statt. Dies wird in Abhängigkeit der Rotorstellung ausgeführt und beim Versagen des Tests erfolgt eine Serviceanforderung.
- b) Bei Verwendung einer stromlos geschlossenen Bremse wird sobald das Rotorblatt mittels Freigabe durch die mechanische Lüftung der Bremse in den Bereich geringer Drehmomententwicklung für den Rotor gedreht hat, mittels einem Anschlagsensor der Handlüfthebel der Bremse in die Neutralposition zurückgestellt, wodurch die Winkelverstellung des Rotorblattes gestoppt wird. Eine Funktionskontrolle der redundanten und richtungsabhängigen Freigabe der Drehbewegung kann durch die Steuerung zur Deaktivierung und Aktivierung des Hubmagneten und somit der Handlüftung erfolgen.
- c) Die Abschaltung des Hubmagneten an einem Antrieb bei einer Störung des Notfallsystems, löst die mechanische Steuerung der Bremse aus, d. h. das Öffnen und Schließen erfolgt abhängig von der Drehrichtung der Motorwelle und die Freigabe der Drehrichtung erfolgt abhängig von der gewählten Variante der Blattverstellung.
- d) Im Falle der Verwendung eines elektrischen Antriebsystems führt jeder Stromrichter (zur Regelung eines Pitchmotors) fortlaufend eine Drehmomentüberwachung durch, die zur Erkennung einer geschlossenen (sich nicht öffnenden) Bremse dient. Dadurch wird auch ein mögliches erhöhtes Drehmoment während der Winkelverstellung erkannt. Sofern der Antrieb gegen die nicht geöffnete Bremse arbeitet, löst die Steuerung selbstständig die Verriegelung aus (schaltet den Hubmagneten ab), um das mechanische und drehrichtungsabhängige redundante Öffnen der Bremse einzuleiten.
- e) Während des Transports, der Montage, der Installation und bei Servicearbeiten kann das mechanische Öffnen der Haltebremse mechanisch verriegelt werden. Für Servicearbeiten besteht am zweiten Wellenende des Pitchmotors eine kraftschlüssige Blockierung der Drehbewegung. Bei Verwendung von Bremsen, die stromlos offen sind, kann mittels mechanischer Einrichtung ein Schließen der Bremse hergestellt werden für die Fälle in denen für die Bremse keine Stromversorgung besteht oder eine Störung der Stromversorgung vorliegt.
- f) Eine Verstärkung des durch Schwerkraft und möglicherweise durch Aerodynamik entstehenden Antriebsmomentes zur Blattverstellung erfolgt durch die Generatorlast der Windenergieanlage. Dabei wird eine Rotorabbremsung im Falle einer Störung des Stellsystems durch die Generatorbelastung gemäß Kennlinie verstärkt, bzw. im Falle, dass keine Leistung ins Netz gespeist werden kann, übernimmt dies eine Ballastschaltung oder ein Energiespeicher, die mit dem Generator-Umrichtersystem verbunden sind. Diese Einrichtung kann direkt am Zwischenkreis des Umrichters oder zwischen Umrichter und Generator angeordnet sein.
- a) At each automatic start of the system, a function test of the redundant mechanical brake release takes place at the start of the rotor for each rotor blade. This is done depending on the rotor position and a service request is made if the test fails.
- b) When using a normally closed brake as soon as the rotor blade has turned by means of release by the mechanical ventilation of the brake in the range of low torque development for the rotor, by means of a stop sensor of the manual release lever of the brake is returned to the neutral position, whereby the angular adjustment of the rotor blade is stopped , A functional check of the redundant and direction-dependent release of the rotational movement can be carried out by the controller for deactivation and activation of the solenoid and thus the manual release.
- c) The shutdown of the solenoid on a drive in case of failure of the emergency system, triggers the mechanical control of the brake, ie the opening and closing takes place depending on the direction of rotation of the motor shaft and the release of the direction of rotation is dependent on the selected variant of the pitch adjustment.
- d) In the case of using an electric drive system, each inverter (to control a pitch motor) continuously performs a torque monitoring, which serves to detect a closed (non-opening) brake. This also detects a possible increased torque during the angular adjustment. If the drive operates against the brake that has not been opened, the control automatically triggers the interlock (switches off the solenoid) to initiate the mechanical and direction-dependent redundant opening of the brake.
- e) During transport, assembly, installation and servicing, the mechanical opening of the holding brake can be mechanically locked. For servicing, there is a frictional blocking of the rotary motion on the second shaft end of the pitch motor. When using brakes that are normally open, a mechanical brake can be used to close the brake in cases where there is no power supply to the brake or there is a power failure.
- f) An amplification of the resulting by gravity and possibly by aerodynamics drive torque for pitch adjustment is made by the generator load of the wind turbine. In this case, a Rotorabbremsung is amplified in the event of a malfunction of the control system by the generator load according to characteristic, or in the event that no power can be fed into the grid, this assumes a ballast or energy storage, which are connected to the generator inverter system. This device can be arranged directly on the intermediate circuit of the converter or between the inverter and generator.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als Pitchsystem ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention as a pitch system is shown in the drawings and will be described in more detail below. Show it:
Eine zusätzliche Notfallverstellung des an der Nabe drehbar gelagerten Rotorblattes
Die Flanschplatte
Bei einer Störung des Notfallsystems wird der die Verdrehung des Gehäuses der Haltebremse
- a) Sofern sich die Richtung des gegen den
Uhrzeiger drehenden Mitnehmers 30 nicht mehr ändert, wird diese Position gehalten, bisein mechanischer Endlagentaster 28 mittels des Anschlages31 am Rotorblatt 29 die Fahnenstellung des Rotorblattes29 erkennt undden Handlüfthebel 11 gegen die Federkraftüber den Seilzug 27 in Neutralstellung zieht. Dadurch wird die redundante Lüftung der Haltebremse10 deaktiviert und dieHaltebremse 10 ist nur noch elektrisch steuerbar.
- a) If the direction of the counterclockwise rotating
driver 30 no longer changes, this position is held until a mechanicalend position button 28 by means of thestop 31 on therotor blade 29 the flag position of therotor blade 29 recognizes and thehand release lever 11 against the spring force on thecable 27 moves into neutral position. This is the redundant ventilation of the holdingbrake 10 deactivated and the holdingbrake 10 is only electrically controllable.
Sofern das Rotorblatt
Im Falle, dass die Bremsensteuerung elektrisch noch aktiv ist, der Stellmotor
- –
Die Haltebremse 10 wird elektrisch angesteuert und dieDrehrichtung der Motorwelle 16 elektronisch überwacht. - – Solange eine Drehbewegung in Richtung Fahnenlage (gegen den Uhrzeigersinn) besteht, bleibt die Ansteuerung aktiv,
- – bei Richtungsumkehr wird die
Haltebremse 10 zusammenmit dem Hubmagneten 14 abgeschaltet und die Drehung in Arbeitslage wird nach sehr kurzer Drehung gestoppt.
- - The holding
brake 10 is electrically controlled and the direction of rotation of themotor shaft 16 electronically monitored. - - As long as there is a rotary movement in the direction of the flag position (counterclockwise), the activation remains active,
- - When the direction is reversed, the holding
brake 10 together with the liftingmagnet 14 switched off and the rotation in working position is stopped after a very short rotation.
Sofern die Drehbewegung wieder Richtung Fahnenlage wechselt, öffnet der Handlüfthebel
Für Wartungsarbeiten innerhalb der Nabe besitzt der Handlüfthebel
Für die Freigabe der Haltebremse sind folgende weitere Varianten vorgesehen:
- a)
Der Handlüfthebel 11 wird derart bewegt, dass nur etwa zu 90% Bremsmoment weggenommen werden. Dadurch bleibt die Verdrehung der Haltebremse10 bestehen, solange sich dieDrehrichtung der Motorwelle 16 nicht ändert. Bei der Einstellung der Gesamtmechanik der Haltebremse10 ist es erforderlich, dass dieseden Reibbelag 17 nicht komplett löst und somit ein kleines Drehmoment am Gehäuse der Haltebremse10 bestehen bleibt, welchesden Handlüfthebel 11 in gelüfteter Stellung hält. - b) Als Variante wird eine weitere Federdruckbremse (Hilfsbremse) verwendet, deren Drehmoment auf einen kleinen Wert gestellt ist und deren Gehäuse mit der Haltebremse
10 als Hauptbremse verbunden ist. Die Hilfsbremse wird bei einer Störung nicht mechanisch geöffnet. Somit wird bei Drehung der Motorwelle16 in Richtung Fahnenlage das Gehäuse der Hauptbremse10 in der Stellung ”Handlüfthebel aktiviert” gehalten. Beim Wechsel der Drehrichtung wird das Gehäuse der Hauptbremse10 in Richtung ”Bremshebel Neutralstellung” gedreht, wodurch dieHauptbremse 10 schließt, sofern keine elektrische Erregung geschaltet ist. Dies ermöglicht das Drehen der Motorwelle16 in Richtung der Fahnenlage. Eine Verdrehung der geschlossenen Bremse in Richtung Arbeitsposition lässt die Bremse geschlossen und hält die aktuelle Position. - c) Eine zwangsweise Funktion mit dem Öffnen und Schließen der Haltebremse
10 kann auch erreicht werden mittels einer stromlos offenen Bremse. Diesel Typschließt den Bremsbelag 17 bei Ansteuerung und öffnet diesen stromlos. Hierzu wird bei Drehbewegung Richtung Arbeitsstellung und sobald die Fahnenstellung erreicht wird, das Schließen der Reibbeläge17 durch Federkraft betätigt. Das Erkennen und Auslösen der Funktion „sperren Rotorblatt Drehbewegung in Richtung Arbeitsposition” oder Festhalten in Fahnenlage, wird ebenfalls durch einen Hubmagneten14 freigegeben und durch drehrichtungsabhängige Schwenkbewegung des Gehäuses der Haltebremse10 und Auslösenmit dem Kipphebel 23 erreicht. Dieselbe Wirkungsweise besitzt ein Verstellsystem bei dem die Leistungsaufnahme des Rotors durch Strömungsabriss anden Rotorblättern 29 geregelt wird, unddann die Rotorblätter 29 im Stellbereich festhält in dem die geringste Windenergie auf dieRotorblätter 29 und Rotordrehbewegung wirkt.
- a) The
manual release lever 11 is moved so that only about 90% braking torque are removed. As a result, the rotation of the holding brake remains10 exist as long as the direction of rotation of themotor shaft 16 does not change. When adjusting the overall mechanism of the holdingbrake 10 It is necessary that these are the friction lining17 not completely solves and thus a small one Torque on the housing of the holdingbrake 10 remains, which thehand release lever 11 held in a ventilated position. - b) As a variant, another spring-loaded brake (auxiliary brake) is used whose torque is set to a small value and their housing with the holding
brake 10 connected as main brake. The auxiliary brake is not mechanically opened in the event of a fault. Thus, upon rotation of themotor shaft 16 in the direction of the lane, the housing of themain brake 10 held in position "manual release lever activated". When changing the direction of rotation, the housing of themain brake 10 turned in the direction of "brake lever neutral position", causing themain brake 10 closes if no electrical excitation is switched. This allows the rotation of themotor shaft 16 in the direction of the flag position. A rotation of the closed brake in the direction of the working position closes the brake and keeps the current position. - c) A forced function with the opening and closing of the holding
brake 10 can also be achieved by means of a normally open brake. Diesel type closes thebrake pad 17 when activated and opens this de-energized. For this purpose, when the movement is in the direction of the working position and as soon as the flag position is reached, the friction linings are closed17 operated by spring force. The recognition and triggering of the function "Lock rotor blade rotation in the direction of working position" or holding in flag position, is also by asolenoid 14 released and by rotational direction dependent pivotal movement of the housing of the holdingbrake 10 and release with therocker arm 23 reached. The same effect has an adjustment system in which the power consumption of the rotor by stalling therotor blades 29 is regulated, and then therotor blades 29 in the control range holds in the lowest wind energy on therotor blades 29 and rotor rotation acts.
Beim Einsatz einer stromlos offenen oder einer stromlos geschlossenen Haltebremse
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Haltebremse, HauptbremseHolding brake, main brake
- 10.110.1
- Schraubenscrew
- 1111
- Handlüfthebelmanual release lever
- 1212
- Flanschplatteflange
- 1313
- Stellmotor, AntriebActuator, drive
- 1414
- Hubmagnet, VerschiebeeinrichtungLifting magnet, displacement device
- 1616
- Motorwellemotor shaft
- 1717
- Bremsbelag, ReibbelagBrake pad, friction lining
- 1919
- kleine Federsmall spring
- 2020
- Seilrope
- 2121
- Verbindungconnection
- 2222
- Seilzugcable
- 2323
- Kipphebelrocker arm
- 2424
- Verbindungconnection
- 2525
- starke Federstrong spring
- 2626
- Hilfsfederauxiliary spring
- 2727
- Seilzugcable
- 2828
- EndlagentasterEndlagentaster
- 2929
- Rotorblattrotor blade
- 3030
- Mitnehmertakeaway
- 3131
- Anschlagattack
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10106208 A1 [0007] DE 10106208 A1 [0007]
- DE 10116011 A1 [0008] DE 10116011 A1 [0008]
- DE 19739162 A1 [0009] DE 19739162 A1 [0009]
- DE 19821268 C2 [0010] DE 19821268 C2 [0010]
- EP 1763126 B1 [0011] EP 1763126 B1 [0011]
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010037695A DE102010037695A1 (en) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | Method for deceleration of wind energy plant, involves performing actuation of holding brake by servo motor so as to hold position of rotor blade during emergency |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010037695A DE102010037695A1 (en) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | Method for deceleration of wind energy plant, involves performing actuation of holding brake by servo motor so as to hold position of rotor blade during emergency |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010037695A1 true DE102010037695A1 (en) | 2012-03-22 |
Family
ID=45768711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010037695A Withdrawn DE102010037695A1 (en) | 2010-09-21 | 2010-09-21 | Method for deceleration of wind energy plant, involves performing actuation of holding brake by servo motor so as to hold position of rotor blade during emergency |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010037695A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103527409A (en) * | 2013-08-23 | 2014-01-22 | 上海乐普能源科技发展有限公司 | Method and device for braking wind turbine in emergency |
DE102018129867A1 (en) * | 2018-11-27 | 2020-05-28 | Wobben Properties Gmbh | Method for controlling a wind turbine |
DE102020004036A1 (en) | 2020-07-03 | 2022-01-05 | Siemens Gamesa Renewable Energy Service Gmbh | Wind energy plant and method for operating a wind energy plant |
EP3940227A1 (en) * | 2020-07-03 | 2022-01-19 | Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH | Wind energy system and method for operating a wind energy system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19739162A1 (en) | 1997-08-25 | 1999-03-04 | Inst Solare Energieversorgungstechnik Iset | Wind power plant with tower and nacelle rotatable at vertical axis with rotor |
DE19821268C2 (en) | 1998-05-13 | 2001-05-03 | Hubert Karl | Active rotor blade adjustment by swirl vector control or swirl vector control |
DE10116011A1 (en) | 2000-11-14 | 2002-05-29 | Aloys Wobben | Wind turbine energy plant has multiple setting drives for adjusting pitch of rotor blade |
DE10106208A1 (en) | 2001-02-10 | 2002-09-05 | Aloys Wobben | Wind turbine |
EP1763126B1 (en) | 2005-09-09 | 2009-08-19 | General Electric Company | Pitch control battery backup methods and system |
-
2010
- 2010-09-21 DE DE102010037695A patent/DE102010037695A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19739162A1 (en) | 1997-08-25 | 1999-03-04 | Inst Solare Energieversorgungstechnik Iset | Wind power plant with tower and nacelle rotatable at vertical axis with rotor |
DE19821268C2 (en) | 1998-05-13 | 2001-05-03 | Hubert Karl | Active rotor blade adjustment by swirl vector control or swirl vector control |
DE10116011A1 (en) | 2000-11-14 | 2002-05-29 | Aloys Wobben | Wind turbine energy plant has multiple setting drives for adjusting pitch of rotor blade |
DE10106208A1 (en) | 2001-02-10 | 2002-09-05 | Aloys Wobben | Wind turbine |
EP1763126B1 (en) | 2005-09-09 | 2009-08-19 | General Electric Company | Pitch control battery backup methods and system |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103527409A (en) * | 2013-08-23 | 2014-01-22 | 上海乐普能源科技发展有限公司 | Method and device for braking wind turbine in emergency |
CN103527409B (en) * | 2013-08-23 | 2017-08-29 | 上海乐普能源科技发展有限公司 | A kind of method and apparatus for being used in case of emergency brake wind energy conversion system |
DE102018129867A1 (en) * | 2018-11-27 | 2020-05-28 | Wobben Properties Gmbh | Method for controlling a wind turbine |
WO2020109288A1 (en) | 2018-11-27 | 2020-06-04 | Wobben Properties Gmbh | Method for controlling a wind turbine |
US11891982B2 (en) | 2018-11-27 | 2024-02-06 | Wobben Properties Gmbh | Method for controlling a wind turbine |
DE102020004036A1 (en) | 2020-07-03 | 2022-01-05 | Siemens Gamesa Renewable Energy Service Gmbh | Wind energy plant and method for operating a wind energy plant |
EP3940227A1 (en) * | 2020-07-03 | 2022-01-19 | Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH | Wind energy system and method for operating a wind energy system |
US11668282B2 (en) | 2020-07-03 | 2023-06-06 | Siemens Gamesa Renewable Energy Service Gmbh | Wind energy installation and a method of operating a wind energy installation |
US11746748B2 (en) | 2020-07-03 | 2023-09-05 | Siemens Gamesa Renewable Energy Service Gmbh | Wind energy installation and a method of operating a wind energy installation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2631469B1 (en) | Method and device for braking a wind energy assembly in an emergency | |
DE102012025096B4 (en) | Drive unit with energy storage device | |
WO2020038759A1 (en) | Electromechanical-hydraulic piston actuator and brake system | |
DE102012110024A1 (en) | A method of shutting down a wind turbine having rotor blades with fail-safe air brakes | |
EP3045420A1 (en) | Safety brake for a lifting device | |
WO2009135653A1 (en) | Error tolerant adjustment system for adjusting servo tabs of an aircraft, comprising a control mechanism with a fixed rotational axis | |
WO2001027471A1 (en) | Individual blade adjustment for wind turbines | |
EP2084421A1 (en) | Actuator arrangement for a motor vehicle clutch | |
WO2005113964A1 (en) | Wind power installation having an auxiliary generator and method for the control thereof | |
WO2010091895A2 (en) | Brake system for a wind turbine | |
EP1347910A1 (en) | Electromechanical brake applying device | |
DE102012109993A1 (en) | Wind turbine rotor blade with fail-safe air brake flaps | |
CH703047A2 (en) | Hybrid operating cylinder. | |
DE19720025B4 (en) | Drive for angle adjustment of rotor blades in wind turbines | |
DE102010037695A1 (en) | Method for deceleration of wind energy plant, involves performing actuation of holding brake by servo motor so as to hold position of rotor blade during emergency | |
EP2085610A1 (en) | Control device and control method for an aerodynamic brake | |
DE102005036827B4 (en) | Safety system of a regulated electromechanical vehicle brake equipment | |
DE10153798A1 (en) | Decelerating rotor of wind power system, involves applying at least one additional deceleration torque with time shift matching natural frequency of wind power system | |
EP2219984A1 (en) | Lift drive and method for driving and detaining a lift car, a corresponding method and a braking device, and method for decelerating and detaining a lift car, and an associated method | |
EP2981716B1 (en) | Method and device for coupling and/or decoupling a transmission auxiliary drive, wind turbine | |
DE102016115485A1 (en) | Innovative helicopter | |
DE202004009071U1 (en) | Wind power unit especially for offshore operation has auxiliary generator to supply a user when vane is in rolling position or in emergency | |
EP3940226B1 (en) | Wind energy system and method for operating a wind energy system | |
EP4069965B1 (en) | Hydroelectric power plant | |
DE102020004034A1 (en) | Wind energy installation and method for operating a wind energy installation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F03D0011000000 Ipc: F03D0080000000 |
|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |