CN102146881B - 风力发电机智能柔性变桨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变桨装置，具体是涉及一种用于风力发电机的智能柔性变桨装置，属于风力发电技术领域。它包括轮毂(1)、支架(2)、固定座I(3)、回转体(5)和固定座II(6)，所述支架(2)、固定座I(3)和固定座II(6)设置于轮毂(1)内部，所述固定座II(6)固定连接于支架(2)下端，固定座I(3)套装于支架(2)上并与轮毂(1)固定连接，支架(2)下部固定设置有锥齿轮I(7)，支架(2)上部固定设置有若干个惯性储能机构(4)，所述若干个惯性储能机构(4)沿支架(2)外缘均匀分布，所述回转体(5)有三个，所述三个回转体(5)均匀设置于轮毂(1)外缘上。本发明一种风力发电机智能柔性变桨装置具有安全可靠性好、无滞后性、风机发电效率高且输出功率稳定的优点。

Description

风力发电机智能柔性变桨装置
技术领域
本发明涉及一种变桨装置，具体是涉及一种用于风力发电机的智能柔性变桨装置，属于风力发电技术领域。 
背景技术
风能是离我们最近，取用最方便，储存量巨大的清洁能源。风能源的开发利用是世界的潮流，各国政府都非常重视，将风能源产业放在非常重要的战略地位，出台了各项优惠政策，鼓励和保障风能源产业的快速发展。风电在国外已有一百多年历史，在国内仅有短短十年，但是目前不论是国内还是国外，强风条件下风力发电机的限制过载问题一直没有得到很好的解决，在高风速状态下风力发电机的风叶会产生强风载，而且风机功率越大，叶片越大，风载强度越大，会导致风机的强烈振动，从而引发机械或疲劳损坏，有很多后患，造成的后果就是必须大幅度提高塔架和机组的强度和成本。有很多风机生产厂家采用了刹车装置，但是绝大部分刹车装置需要经常维修和更换，增加了大量的维护成本，而且发电效率较低，也有些厂家采用变桨距角控制技术，有一定效果，但是控制系统时钟存在滞后性，而大自然的风况是千变万化的，遇上恶劣天气，仍不能很好的发挥作用。大中型风机只有并网之后才能充分发挥大风机的效能，而入网的条件之一就是必须满足电网的稳频、稳压和稳相的要求，如果没有一个好的刹车或者变桨装置的话，那么风机“上网”就无限难。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种安全可靠、无滞后性的风力发电机智能柔性变桨装置，它无需人工操作，完全智能自动化，且风机输出功率稳定，发电效率高。
本发明的目的是这样实现的：一种风力发电机智能柔性变桨装置，其特点是：它包括轮毂、支架、固定座I、回转体和固定座II，所述支架、固定座I和固定座II设置于轮毂内部，所述固定座II固定连接于支架下端，固定座I套装于支架上并与轮毂固定连接，支架下部固定设置有锥齿轮I，支架上部固定设置有若干个惯性储能机构，所述若干个惯性储能机构沿支架外缘均匀分布，所述回转体有三个，所述三个回转体均匀设置于轮毂外缘上。
所述每个惯性储能机构包括导轨、滑块和压缩弹簧I，所述导轨内端与支架固定连接，外端固定设置有挡块，滑块与压缩弹簧I套装于导轨上，滑块位于压缩弹簧I内侧。
所述回转体包括回转轴和回转箱体，所述回转轴中间通过轴承安装于回转箱体内，两端伸出回转箱体，其中回转轴内端设置有锥齿轮II，外端设置有法兰II，锥齿轮II与锥齿轮I相互配合，法兰II与风力发电机的风叶相连接，回转箱体的内端设置有法兰I，法兰I与轮毂相连接，所述回转轴上固定插装有弹簧压板，弹簧压板位于回转箱体内部，弹簧压板上下两个侧面上均设置有一排导柱，所述两排导柱分别位于回转轴的两侧，所述导柱上套装有压缩弹簧II。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明一种风力发电机智能柔性变桨装置，当风速超过切出风速时，能够根据风速大小自动调整风叶的迎风角度，无滞后性，遏制了风叶转速的无限提高，降低了风叶吸收能量的效率，使风机在一定风速范围内保持稳定的功率输出，安全可靠性好，发电效率较高；且其支架上还设置有惯性储能机构，能够在风速波动时起到削高峰填低谷的作用，稳定风机输出功率。 
附图说明
图1为本发明风力发电机智能柔性变桨装置的总装图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为本发明风力发电机智能柔性变桨装置的内部结构示意图。
图4为图2的B-B剖视图。
其中：
轮毂1、支架2、固定座I3、惯性储能机构4、导轨4.1、挡块4.1.1、滑块4.2、压缩弹簧I4.3、回转体5、回转轴5.1、回转箱体5.2、法兰I5.3、法兰II5.4、锥齿轮II5.5、轴承5.6、弹簧压板5.7、导柱5.7.1、压缩弹簧II5.8、固定座II6、锥齿轮I7。
具体实施方式
参见图1~图4，本发明涉及一种风力发电机智能柔性变桨装置，它包括轮毂1、支架2、固定座I3、回转体5和固定座II6，所述支架2、固定座I3和固定座II6设置于轮毂1内部，所述固定座II6固定连接于支架2下端，固定座I3套装于支架2上并通过螺栓与轮毂1固定连接，支架2下部固定设置有锥齿轮I7，支架2上部固定设置有若干个惯性储能机构4，所述若干个惯性储能机构4沿支架2外缘均匀分布，每个惯性储能机构4包括导轨4.1、滑块4.2和压缩弹簧I4.3，所述导轨4.1内端与支架2固定连接，外端固定设置有挡块4.1.1，滑块4.2与压缩弹簧I4.3均套装于导轨4.1上，滑块4.2位于压缩弹簧I4.3外侧，所述回转体5为三个，所述三个回转体5均匀设置于轮毂1外缘上，每个回转体5包括回转轴5.1和回转箱体5.2，回转轴5.1中间通过轴承5.6设置于回转箱体5.2内，回转轴5.1两端伸出回转箱体5.2，其中回转轴5.1的内端设置有锥齿轮II5.5，外端设置有法兰II5.4，锥齿轮II5.5与锥齿轮I7相互配合，法兰II5.4与风力发电机的风叶相连接，回转箱体5.2的内端设置有法兰I5.3，法兰I5.3与轮毂1相连接，所述回转轴5.1上插装有弹簧压板5.7，弹簧压板5.7位于回转箱体5.2内部，弹簧压板5.7与回转轴5.1之间通过螺栓固定连接，弹簧压板5.7上下两个侧面上均设置有一排导柱5.7.1，所述两排导柱5.7.1分别位于回转轴5.1的两侧，所述导柱5.7.1上套装有压缩弹簧II5.8。
工作原理：
风机工作时，当风速越来越大，超过切出风速时，为了防止风力发电机主轴超速转动，给风叶、机械部分及电气系统带来损害，这时就要对风机采取减速或者对风叶进行变桨来减少风能吸收量。变桨就是使风叶扭转一个角度，让风叶迎风角度偏离最佳迎风角。当风速超过风机设计的切出风速后，压缩弹簧II开始屈服于风叶带来的压力，随着风速的逐渐加大，风叶传递给弹簧压板的压力不断加大，弹簧压板施加给压缩弹簧II一个压力使压缩弹簧II不断被压缩，回转轴发生转动，由于角度的改变，风叶吸收能量的效率不断减小，这样风机就能在一定风速范围内保持输出功率的稳定，遏制了风叶转速的无限提高。当风速逐渐减小时，风叶扭转压力也减小，压缩弹簧II由于自身弹力克服风叶扭转压力，使弹簧压板逐渐回到原来的位置，恢复了高效的能量吸收。压缩弹簧II的各项标准系数是按照风机要求经过计算定做，以求达到在切出风速以下弹簧弹力可以承受压力不缩短，风机不变桨，风速超过切出风速之后，压力逐渐增大，弹簧开始压缩，风机变桨。风速减小时再延伸，这样来回反复受大自然风况直接控制，不需经过其他控制系统，没有滞后性等缺点。
锥齿轮I和三个锥齿轮II相配合，保证三根叶片变桨的时间和角度一致，避免了变桨不同时，角度不一致带来的转动不平衡。惯性储能机构作用类似于飞轮，大自然的风速不可能总保持在一个风速上，而是瞬时有个波动，该储能机构能够起到削高峰填低谷的作用。当风速比较大时，惯性储能机构的滑块由于风轮高速转动时带来的离心力而滑动到导轨外端，当风速瞬时减小时，滑块由于惯性不会立即弹回，而是在外端停留一段时间，释放能量给轮毂转动提供一个助力，然后慢慢回到支架中心这一端，当风速又变大时，一部分能量又被滑块吸收，慢慢滑向外端，这样反复削峰填谷，稳定风机输出功率。

Claims (2)

1.一种风力发电机智能柔性变桨装置，其特征在于：它包括轮毂(1)、支架(2)、固定座I(3)、回转体(5)和固定座II(6)，所述支架(2)、固定座I(3)和固定座II(6)设置于轮毂(1)内部，所述固定座II(6)固定连接于支架(2)下端，固定座I(3)套装于支架(2)上并与轮毂(1)固定连接，支架(2)下部固定设置有锥齿轮I(7)，支架(2)上部固定设置有若干个惯性储能机构(4)，所述若干个惯性储能机构(4)沿支架(2)外缘均匀分布，所述回转体(5)有三个，所述三个回转体(5)均匀设置于轮毂(1)外缘上，所述回转体(5)包括回转轴(5.1)和回转箱体(5.2)，所述回转轴(5.1)中间通过轴承(5.6)安装于回转箱体(5.2)内，两端伸出回转箱体(5.2)，其中回转轴(5.1)内端设置有锥齿轮II(5.5)，外端设置有法兰II(5.4)，锥齿轮II(5.5)与锥齿轮I(7)相互配合，法兰II(5.4)与风力发电机的风叶相连接，回转箱体(5.2)的内端设置有法兰I(5.3)，法兰I(5.3)与轮毂(1)相连接，所述回转轴(5.1)上固定插装有弹簧压板(5.7)，弹簧压板(5.7)位于回转箱体(5.2)内部，弹簧压板(5.7)上下两个侧面上均设置有一排导柱(5.7.1)，所述两排导柱(5.7.1)分别位于回转轴(5.1)的两侧，所述导柱(5.7.1)上套装有压缩弹簧II(5.8)。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机智能柔性变桨装置，其特征在于：所述每一个惯性储能机构(4)包括导轨(4.1)、滑块(4.2)和压缩弹簧I(4.3)，所述导轨(4.1)内端与支架(2)固定连接，外端固定设置有挡块(4.1.1)，滑块(4.2)与压缩弹簧I(4.3)套装于导轨(4.1)上，滑块(4.2)位于压缩弹簧I(4.3)内侧。
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