CN102251936A

CN102251936A - 风机及其风轮锁紧装置

Info

Publication number: CN102251936A
Application number: CN2011101597660A
Authority: CN
Inventors: 余国城; 唐超利; 沈凤亚
Original assignee: Zhejiang Windey Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Windey Co Ltd
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2011-11-23
Anticipated expiration: 2031-06-14
Also published as: CN102251936B

Abstract

本发明公开了一种风机及其风轮锁紧装置，公开的风轮锁紧装置包括安装于所述风机的机架上的锁体和与所述风机的风轮固定连接的锁紧盘，所述锁体的内腔中设有锁销，所述锁紧盘上设有与所述锁销配合的锁止孔，所述锁体的轴向中心线与所述锁销的轴向中心线相互平行且具有预定的距离；所述锁体和所述锁销可绕所述锁体的中心线同步转动，且所述锁体与所述机架具有至少两个固定连接位置。该风轮锁紧装置可以显著提高风轮锁紧的可靠性，延长其使用寿命。同时，在风力作用下，风轮来回晃动的幅度会显著减小，从而提高风轮的可靠性，延长风轮的使用寿命，减少机组和维护人员的安全隐患。

Description

风机及其风轮锁紧装置

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种用于风机的风轮锁紧装置。此外，本发明还涉及一种包括上述风轮锁紧装置的风机。

背景技术

大型风力发电机组通常结构复杂体积庞大(塔顶主机设备重量几乎都在百吨以上)、机组运行高度在数十米甚至百米以上。由于大型风机在运行状态时受力恶劣，机组在运行中难免会出现异常或故障。一旦机组出现异常或故障，机组必须迅速停机。此时，气动刹车、液压刹车按设计程序首先投入，使风轮转速下降至一定的范围。最终由风轮锁准确对中风轮锁紧盘的锁孔，并将锁销插入，使风轮完全停止转动，确保机组和维护人员的安全。因此风轮锁与风轮锁紧盘的准确对中是确保风轮快速停止转动的关键。

风轮锁的作用是在风机运行过程中出现异常或故障时，机组必须迅速停机和在日常维护过程中锁住风轮，预防风轮和传动系统转动，确保机组和人员安全的一种装置。其工作原理是将安装在主机架上(相对风轮是静止不动体)的风轮锁，通过液压系统将风轮锁销推出，插入与风轮相联的锁紧盘的锁孔内(转动的风轮与锁紧盘相对机架可视为一转动体)，以达到锁住风轮的目的。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型风机的局部结构示意图。

在本发明之前，大型风力机组的风轮锁紧装置大都采用图1所示的结构。从图1可以看出风力机组是由多个部件组合而成，其中风轮锁紧装置11由风轮锁111和锁紧盘112组成。其中，风轮锁111直接安装于机架12上，锁紧盘112通过安装在机架12上的轴承组件13、主轴14等相关零部件安装在轮毂和主轴14之间。

请参考图2，图2为现有技术中一种典型风轮锁紧装置的结构示意图。

由于上述各零部件在设计和机加工过程中都存在有一个合理的加工公差范围，在安装过程中也存在一定的误差等因素。因此，即使风轮锁紧装置11的各相关零部件在加工完成并都符合设计要求，但在组装完成后，其实际中心线L1(加工安装后锁销的中心线)和理论中心线L0(设计时的理想中心线)之间势必存在误差a。这就使得锁销不能方便、准确、有效的插入风轮锁紧盘112的锁止孔内。

锁销与锁止孔不能有效对中，其结果会造成：

1)、风轮锁销与锁紧盘112的锁止孔不能有效接触，直接造成局部接触应力过大；

2)、由于不能有效接触，风轮锁销与锁紧盘112的锁止孔间存在大量的间隙，使风轮不能有效、完全锁住，在风的作用下，风轮会来回晃动，最终可能损坏风轮锁紧装置11，给机组和维护人员带来安全隐患。

因此，如何提高风轮锁止的可靠性，延长风轮锁紧装置的使用寿命，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于风机的风轮锁紧装置，该锁紧装置能使锁销与锁止孔有效对中，显著提高风机的锁止强度，提高风轮锁止的可靠性，延长风轮锁紧装置的使用寿命。本发明的另一目的是提供一种包括上述风轮锁紧装置的风机。

为实现上述发明目的，本发明提供一种用于风机的风轮锁紧装置，包括安装于所述风机的机架上的锁体和与所述风机的风轮固定连接的锁紧盘，所述锁体的内腔中设有锁销，所述锁紧盘上设有与所述锁销配合的锁止孔，所述锁体的轴向中心线与所述锁销的轴向中心线相互平行且具有预定的距离；所述锁体和所述锁销可绕所述锁体的中心线同步转动，且所述锁体与所述机架具有至少两个固定连接位置。

优选地，所述预定的距离大于或等于所述风轮锁紧装置的各组成零部件的安装误差和制造误差总和。

优选地，所述预定的距离大于1.5mm小于3.5mm。

优选地，所述锁销包括设于插入端的圆台部和设于所述圆台部后端的主体部，所述插入端的截面积小于所述锁止孔的面积，所述锥台部的末端截面积和所述主体部的截面积均等于所述锁止孔的面积。

优选地，所述锁体的端部设有连接盘，该连接盘沿其周向均匀设有若干连接孔，连接所述锁体与所述机架的连接件穿透所述连接孔。

本发明还提供一种风机，包括机架和风轮，还包括如上述任一项所述的风轮锁紧装置；该风轮锁紧装置包括锁体和锁紧盘；所述锁体设于所述机架的空腔内且可绕其自身中心线旋转，并与所述机架具有至少两个固定连接位置；所述锁紧盘与所述风轮固定连接。

本发明所提供的风轮锁紧装置，用于锁止风机的风轮。该风轮锁紧装置包括锁体、锁销和锁紧盘，其中，锁体安装于风机的机架上，锁销设于锁体的内腔中，锁紧盘与风机的风轮固定连接。与现有技术不同的是，锁销的轴向中心线与锁体的轴向中心线平行，两者之间具有预定的距离；锁体与锁销可以绕锁体的中心线同步转动。安装风轮锁紧装置时，旋转锁体，使锁销随锁体同步旋转，由于锁销与锁体具有偏心结构，锁销的轴向中心线会绕锁体的中心线旋转，锁销的中心与锁止孔的中心之间的距离随旋转而变化，以此调整锁销与锁止孔的中心距离。这样，即使风轮锁紧装置在生产和安装过程中有误差，也可以通过偏心的锁体和锁销进行调整，使锁销和锁止孔的中心距误差可以调整到最小，甚至可以调整到两者同心，从而显著提高锁销与锁止孔的同心度，提高锁销与锁止孔的有效接触面积，降低锁销的局部接触应力，提高风轮锁紧装置的可靠性，延长其使用寿命。同时，由于锁销与锁止孔的同心度提高，可以有效减小锁销与锁止孔间的间隙，在风力作用下，风轮来回晃动的幅度会显著减小，从而提高风轮的可靠性，延长风轮的使用寿命，减少机组和维护人员的安全隐患。

在一种优选的实施方式中，所述预定的距离大于或等于所述风轮锁紧装置的各组成零部件的安装误差和制造误差总和。当预定的距离大于或等于所述风轮锁紧装置的安装误差和制造误差总和时，通过旋转安装在所述机架孔内的锁体，锁销的中心线运行轨迹与锁止孔的中心随风轮的旋转轨迹就会产生交点，即锁销与锁止孔可以同心，此时锁销可以完全插入锁止孔中，两者可以完全有效接触，避免局部接触应力过大。同时，还可以减小锁销与锁紧盘之间的间隙，使风轮可以完全锁住，避免风轮来回晃动，进一步提高风轮锁紧装置的可靠性，延长风轮的使用寿命。

在另一种优选的实施方式中，所述锁体的端部设有连接盘，该连接盘沿其周向均匀设有若干连接孔，根据锁销与锁止孔的对中需要，在旋转锁体的同时旋转连接盘，当锁销到达理想的对中位置时，停止旋转，此时利用螺栓等连接件穿透所述连接孔，拧入所述机架对应的螺孔内，将其与机架相联。由于在连接盘的周向均匀设置若干连接孔，可以满足锁体的连接需要，使锁销与锁止孔的对中更准确有效。

在提供上述风轮锁紧装置的基础上，本发明还提供一种包括上述风轮锁紧装置的风机；由于风轮锁紧装置具有上述技术效果，具有该风轮锁紧装置的风机也具有相应的技术效果。

附图说明

图1为现有技术中一种典型风机的局部结构示意图；

图2为现有技术中一种典型风轮锁紧装置的结构示意图；

图3为本发明所提供风轮锁紧装置一种具体实施方式的结构示意图；

图4为本发明所提供锁销与锁止孔配合的工作原理图；

图5为图4所示锁销与锁止孔的A-A视图；

图6为本发明所提供风轮锁紧装置的工作原理图；

图7为本发明所提供连接盘一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于风机的风轮锁紧装置，该锁紧装置能使锁销与锁止孔有效对中，显著提高风机的锁止强度，提高风轮锁止的可靠性，延长风轮锁紧装置的使用寿命。本发明的另一核心是提供一种包括上述风轮锁紧装置的风机。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图3和图4，图3为本发明所提供风轮锁紧装置一种具体实施方式的结构示意图；图4为本发明所提供锁销与锁止孔配合的工作原理图；图5为图4所示锁销与锁止孔的A-A视图。

本发明所提供的风轮锁紧装置，用于锁止风机的风轮。该风轮锁紧装置包括锁体21、锁销22和锁紧盘23，其中，锁体21安装于风机的机架上，锁销22设于锁体21的内腔中，锁紧盘23与风机的风轮固定连接。与现有技术不同的是，锁销22的轴向中心线O4与锁体21的轴向中心线O2平行，两者之间具有预定的距离为e；锁体21与锁销22可以绕锁体21的中心线O2同步转动。

如图3和图4所示，图中风轮的中心线O1、锁体21的中心线O2、锁止孔231的中心线为O3，锁销22的中心线O4，风轮中心线O1与锁销22的中心线O4之间的距离为A1，风轮中心线O1与锁止孔231中心线O3之间的距离为A，风轮中心线O1与锁体21的中心线O2之间的距离为A0，锁体21的中心线O2与锁销22的中心线O4之间的预定的距离为e，锁销22的中心线O4与锁止孔231的中心线O3之间的距离为b，随着锁体21的旋转，b值会发生变化，最终可能变为零。

请参考图6，图6为本发明所提供风轮锁紧装置的工作原理图。

图6中M1为风轮的旋转中心，N1为锁止孔231中心随风轮旋转时的运动轨迹；M2为锁体21的旋转中心；M3为锁销22的中心，N3为锁销22随锁体21旋转时的运动轨迹。在安装风轮锁紧装置的过程中，只要操作者在机架的安装孔内转动锁体21，锁体21就会绕其中心M2作圆周运动，而此时安装在锁体21内的锁销22圆心M3也绕锁体21中心M2作圆周运动，其运动半径为e。

当锁体21绕其中心旋转一周时，锁紧盘23与锁销22的中心距A1也随之发生变化，其变化区间为(A0-e)→A0→(A0+e)→A0→(A0-e)，中心距的可调节范围为A0±e。从而可起到调节锁销22与锁紧盘23的中心距的目的，使实际中心距符合理论中心距的要求，确保锁销22与锁止孔231能有效、准确对中。由于锁销22与锁体21具有偏心结构，锁销22的轴向中心线O4会绕锁体21的中心线O2旋转，锁销22的中心与锁止孔231的中心之间的距离随旋转而变化，以此调整锁销22与锁止孔231的中心距离。

因此，即使风轮锁紧装置在生产和安装过程中有误差，也可以通过旋转的锁体21和锁销22进行调整，使锁销22和锁止孔231的中心距可以调整到最小，甚至可以调整到两者同心，从而显著提高锁销22与锁止孔231的同心度，提高锁销22与锁止孔231的有效接触面积，降低锁销22的局部接触应力，提高风轮锁紧装置的可靠性，延长其使用寿命。

同时，由于锁销22与锁止孔231的同心度提高，可以有效减小锁销22与锁止孔231间的间隙，在风力作用下，风轮来回晃动的幅度会显著减小，从而提高风轮的可靠性，延长风轮的使用寿命，减少机组和维护人员的安全隐患。

在一种优选的实施方式中，预定的距离可以大于或等于风轮锁紧装置的安装误差和制造误差总和。当锁销22与锁止孔231的中心发生偏移时，旋转锁体21时，锁销22的中心线O4绕锁体21的中心线作圆周运行，其运动轨迹与锁止孔231的中心随风轮的旋转轨迹会有交点。如图6所示，锁止孔231的中心运动轨迹N1与锁销22的运动轨迹N3的交点即为锁销22与锁止孔231中心的点，只要将锁体21旋转至相应位置，锁销22与锁止孔231可以同心，此时锁销22可以完全插入锁止孔231中，两者可以完全有效接触，避免局部接触应力过大。同时，还可以减小锁销22与锁紧盘23之间的间隙，使风轮可以完全锁住，避免风轮来回晃动，进一步提高风轮锁紧装置的可靠性，延长风轮的使用寿命。

在具体设计过程中，e的取值与风轮锁紧装置相关的零部件的设计、制造及安装精度有关。根据大型风力发电机组对相关零部件的设计与制造精度的要求和实践经验得知，e值的大小取1.5mm～3.5mm时一般就能满足设计与安装要求，具有较好的纠偏效果。

在一种具体的实施方式中，锁销22包括设于插入端的圆台部221和设于圆台部后端的主体部222，插入端的截面积小于锁止孔231的面积，锥台部的末端截面积和主体部的截面积均等于锁止孔231的面积。如图4所示，圆台部221可以减小锁销22插入锁止孔231时可能存在的撞击，提高插入准确率。显然，本文所述的等于，不能理解为数字上的完全相等，机械领域允许的公差、误差等不应该影响本发明的保护范围。

请参考图7，图7为本发明所提供连接盘的一种具体实施方式的结构示意图。

在进一步的实施方式中，锁体21的端部可以设有连接盘211，该连接盘211沿其圆周均匀设有若干连接孔212，连接锁体21与机架的连接件穿透连接孔212。根据锁销22与锁止孔231的对中需要，旋转锁体21，同时旋转连接盘，当锁销22到达理想的对中位置时，停止旋转，此时与机架上的连接位置对应的连接孔212即为当前可用的连接孔。在连接盘211的圆周均匀设置若干连接孔212，可以满足锁体21的连接需要，使锁销22与锁止孔231的对中更准确有效。

具体地，连接部件可以是螺栓、弹簧销等，以易于连接且强度可靠为基本要求。同时，连接孔212也可以是周向延伸的长圆孔，该长圆孔的长轴沿连接盘的周向延伸，这样的连接孔均能满足本发明的要求，均应该在本发明的保护范围内。

除了上述风轮锁紧装置，本发明还提供一种包括上述风轮锁紧装置的风机，该风机还包括机架和风轮，风轮锁紧装置包括锁体21和锁紧盘23，锁体21设于机架的空腔内可绕其自身中心线转动，并与机架具有至少两个固定连接位置；锁紧盘23与风轮固定连接。风机其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的风机及其风轮锁紧装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种用于风机的风轮锁紧装置，包括安装于所述风机的机架上的锁体和与所述风机的风轮固定连接的锁紧盘，所述锁体的内腔中设有锁销，所述锁紧盘上设有与所述锁销配合的锁止孔，其特征在于，所述锁体的轴向中心线与所述锁销的轴向中心线相互平行且具有预定的距离；所述锁体和所述锁销可绕所述锁体的中心线同步转动，且所述锁体与所述机架具有至少两个固定连接位置。

2.根据权利要求1所述的用于风机的风轮锁紧装置，其特征在于，所述预定的距离大于或等于所述风轮锁紧装置的各组成零部件的安装误差和制造误差总和。

3.根据权利要求1所述的用于风机的风轮锁紧装置，其特征在于，所述预定的距离大于1.5mm，小于3.5mm。

4.根据权利要求1至3任一项所述的用于风机的风轮锁紧装置，其特征在于，所述锁销包括设于插入端的圆台部和设于所述圆台部后端的主体部，所述插入端的截面积小于所述锁止孔的面积，所述锥台部的末端截面积和所述主体部的截面积均等于所述锁止孔的面积。

5.根据权利要求1至3任一项所述的用于风机的风轮锁紧装置，其特征在于，所述锁体的端部设有连接盘，该连接盘沿其周向均匀设有若干连接孔，连接所述锁体与所述机架的连接件穿透所述连接孔。

6.一种风机，包括机架和风轮，其特征在于，还包括如权利要求1至5任一项所述的风轮锁紧装置；该风轮锁紧装置包括锁体和锁紧盘；所述锁体设于所述机架的空腔内且可绕其自身中心线旋转，并与所述机架具有至少两个固定连接位置；所述锁紧盘与所述风轮固定连接。