CN102536653A - 一种有保护功能的独立式变桨距风力发电机组变桨距系统 - Google Patents

一种有保护功能的独立式变桨距风力发电机组变桨距系统 Download PDF

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Abstract

一种有保护功能的独立式变桨距风力发电机组变桨距系统，包括变距驱动电机、变距减速机、变距轴承和叶片，变距驱动电机连接电控系统，变距减速机动力输出端连接一个变距减速齿轮，变距轴承与变距减速齿轮啮合，叶片通过变距轴承安装在轮毂上，所述变距减速机设有两个动力输入端，其中一个动力输入端通过电磁离合器连接变距驱动电机，另一动力输入端通过电磁离合器连接一个齿轮副，齿轮副的主动齿轮安装在一伸入轮毂内的固定轴端部，轮毂内固定安装有一固定轴支架，固定轴通过轴承与固定轴支架相对滑动连接，固定轴支架连同轮毂可绕固定轴旋转，固定轴贯穿风机空心主轴和增速机，另一端固定在增速机的外壳上，增速机输出端连接发电机。

Description

一种有保护功能的独立式变桨距风力发电机组变桨距系统
技术领域
本发明属于风力发电机组技术领域，特别涉及一种有保护功能的独立式变桨距风力发电机组变桨距系统。
背景技术
风力发电机的风轮主要有定桨距、变桨距两种形式，由于变桨距形式的风轮风能利用率较高，可控性较好，目前国内外大中型风力发电机组常采用三叶片独立变桨距的形式，常用的三叶片独立变桨距系统包括叶片、变距轴承、变距减速机、变距驱动电机、变距电控系统和变距电控系统后备电源，叶片变桨距时由电控系统控制变距电机通过变距减速机和变距轴承完成。
在风电机组正常运行时，如遇突发情况，风电机组并网电网失电和备用电源失效（在无维护保养的情况下，备用电源的有效使用周期一般为1～3年）时或当风电机组控制系统和备用电源同时失效时，变桨距系统在失去动力电源的情况下无法执行收桨动作，风电机组叶片不能达到正常停机时的顺桨状态，风轮会继续运转，瞬时就会达到“飞车”失控状态，随着“飞车”失控状态的延续，将可能造成塔倒机毁的严重后果。
发明内容
为克服现有风电机组变桨距系统的缺陷与不足，本发明提供一种有保护功能的独立式变桨距风力发电机组变桨距系统，以解决机组失电、电控系统故障、后备电源失效等情况下无法完成收桨的问题。
本发明提供的有保护功能的独立式变桨距风力发电机组变桨距系统，包括变距驱动电机、变距减速机、变距轴承和叶片，变距驱动电机连接电控系统，变距减速机与变距驱动电机相连，变距减速机动力输出端连接一个变距减速齿轮，变距轴承与变距减速齿轮啮合，叶片通过变距轴承安装在轮毂上，所述变距减速机设有两个动力输入端，其中一个动力输入端连接变距驱动电机且与变距驱动电机之间设置有一个电磁离合器，另一动力输入端通过电磁离合器连接一个齿轮副，齿轮副的主动齿轮安装在一伸入轮毂内的固定轴端部，轮毂内固定安装有一固定轴支架，固定轴通过轴承与固定轴支架相对滑动连接，固定轴支架连同轮毂可绕固定轴旋转，固定轴贯穿风机空心主轴和增速机，另一端固定在增速机的外壳上，增速机输出端连接发电机。
所述变距减速机与变距驱动电机之间的电磁离合器为常开牙嵌式电磁离合器，变距减速机与齿轮副之间的电磁离合器为常闭牙嵌式电磁离合器。
所述齿轮副为伞齿轮副，由安装在固定轴上的主动齿轮和安装在变距减速机动力输入端的从动齿轮构成。
系统正常工作状态下变桨距调节的驱动链条为：电控系统-变距驱动电机-常开牙嵌式电磁离合器（闭合状态）-变距减速机-变距减速齿轮-变距轴承-叶片，同时常闭牙嵌式电磁离合器处于断开状态，伞齿轮副空载啮合运行，与变距驱动系统不产生任何干涉；系统失电或电控系统失灵状态时，常闭牙嵌式电磁离合器闭合，常开牙嵌式电磁离合器瞬时复位到打开状态，变距减速机与变距驱动电机处于断开状态，这时变距驱动电机的制动器不对变距减速机起制动作用，电控系统切出驱动链条，同时将伞齿轮副引入变桨距调节驱动链条，利用风轮回转的惯性力使叶片收桨，此时的变浆驱动链条为：固定轴-伞齿轮副-常闭牙嵌式电磁离合器（闭合状态）-变距减速机-变距减速齿轮-变桨轴承-叶片；系统设计时，协调伞齿轮副的速比与变距减速机总速比，使收桨速度与机组正常停机时的收桨速度一致，并合理设置叶片安装角，使利用风轮旋转的惯性力作收桨动力时，变距减速齿轮的旋转方向与机组正常停机时的变距减速齿轮旋转方向协调一致。
本发明变桨距系统的有益效果为：
⑴ 机械式变桨距保护系统传动均为机械传动，系统安全可靠；
⑵ 变桨距保护系统传动链结构简单、体积小、安装维护方便，成本低；
⑶ 变桨距保护系统收桨速度由快逐渐减慢，对机组冲击小；
⑷ 该系统可保障机组并网电网失电和备用电源失效或当风电机组控制系统和备用电源同时失效时风电机组的安全收桨停机。
附图说明
图1是本发明实施例的系统整体结构示意图；       
图中：1常开牙嵌式电磁离合器，2主动齿轮，3从动齿轮，4变距驱动电机，5常闭牙嵌式电磁离合器，6变距减速机，7变距减速机架设盘，8变距减速齿轮，9变距轴承，10叶片，11固定轴，12固定轴支架，13轮毂，14风机空心主轴，15增速机，16发电机。
具体实施方式
下面结合附和实施例对本发明进一步说明。
本发明提供的有保护功能的独立式变桨距风力发电机组变桨距系统，包括变距驱动电机4、变距减速机6、变距轴承9和叶片10，变距驱动电机4连接电控系统，变距减速机6通过变距减速机架设盘7固定支撑，变距减速机6与变距驱动电机4相连，变距减速机6动力输出端连接一个变距减速齿轮8，变距轴承9与变距减速齿轮8啮合，叶片10通过变距轴承9安装在轮毂13上，所述变距减速机6设有两个动力输入端，其中一个动力输入端连接变距驱动电机4且与变距驱动电机4之间设置有一个常开牙嵌式电磁离合器1，另一动力输入端通过一个常闭牙嵌式电磁离合器5连接一个伞齿轮副，伞齿轮副的主动齿轮2安装在一伸入轮毂13内的固定轴11端部，轮毂13内固定安装有一固定轴支架12，固定轴11通过轴承与固定轴支架12相对滑动连接，固定轴支架12连同轮毂13可绕固定轴11旋转，固定轴11贯穿风机空心主轴14和增速机15，另一端固定在增速机15的外壳上，增速机15输出端连接发电机16。
在风电机组正常运行时，在网电或备用电源作用下，变桨距保护系统正常工作状态下变桨距调节的驱动链条为：电控系统-变距驱动电机4-常开牙嵌式电磁离合器1（闭合状态）-变距减速机6-变距减速齿轮8-变距轴承9-叶片10，叶片10在电控系统的控制下，按控制程序正常进行开桨和收桨，同时常闭牙嵌式电磁离合器5处于断开状态，伞齿轮副空载啮合运行，与变距驱动系统不产生任何干涉；系统失电或电控系统失灵状态时，风电机组的风轮继续运转，常闭牙嵌式电磁离合器5闭合，增速机15与伞齿轮副处于闭合接通状态，伞齿轮副处于带载啮合状态，常开牙嵌式电磁离合器1瞬时复位到打开状态，变距减速机6与变距驱动电机4处于断开状态，这时变距驱动电机4的制动器不对变距减速机6起制动作用，电控系统切出驱动链条，同时将伞齿轮副引入变桨距调节驱动链条，利用风轮回转的惯性力使叶片10收桨，此时的变浆驱动链条为：固定轴11-伞齿轮副-常闭牙嵌式电磁离合器5（闭合状态）-变距减速机6-变距减速齿轮8-变距轴承9-叶片10；系统设计时，协调伞齿轮副的速比与变距减速机6总速比，使收桨速度与机组正常停机时的收桨速度一致，并合理设置叶片10安装角，使利用风轮旋转的惯性力作收桨动力时，变距减速齿轮8的旋转方向与机组正常停机时的变距减速齿轮旋转方向协调一致。 

Claims (3)

1.一种有保护功能的独立式变桨距风力发电机组变桨距系统，包括变距驱动电机、变距减速机、变距轴承和叶片，变距驱动电机连接电控系统，变距减速机与变距驱动电机相连，变距减速机动力输出端连接一个变距减速齿轮，变距轴承与变距减速齿轮啮合，叶片通过变距轴承安装在轮毂上，其特征在于：所述变距减速机设有两个动力输入端，其中一个动力输入端连接变距驱动电机且与变距驱动电机之间设置有一个电磁离合器，另一动力输入端通过电磁离合器连接一个齿轮副，齿轮副的主动齿轮安装在一伸入轮毂内的固定轴端部，轮毂内固定安装有一固定轴支架，固定轴通过轴承与固定轴支架相对滑动连接，固定轴支架连同轮毂可绕固定轴旋转，固定轴贯穿风机空心主轴和增速机，另一端固定在增速机的外壳上，增速机输出端连接发电机。
2.根据权利要求1所述的有保护功能的独立式变桨距风力发电机组变桨距系统，其特征在于所述变距减速机与变距驱动电机之间的电磁离合器为常开牙嵌式电磁离合器，变距减速机与齿轮副之间的电磁离合器为常闭牙嵌式电磁离合器。
3.根据权利要求1所述的有保护功能的独立式变桨距风力发电机组变桨距系统，其特征在于所述齿轮副为伞齿轮副，由安装在固定轴上的主动齿轮和安装在变距减速机动力输入端的从动齿轮构成。
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