CN102713268A - 风力发电站 - Google Patents

Abstract

风力发电站，其包括：竖塔（1）；转子，其包括毂部件（18）和叶片（16），其装配到塔的顶端并且对准到风中且由风旋转；转子轴（11），其将旋转运动传递到发电机（12，13，14），发电机（12，13，14）在直接驱动发电站的情况中连接到前述轴并且在齿轮传动发电站的情况中连接到齿轮箱；以及旋转框架（10），其装配到塔（1）的顶端位于轴承上，从而绕竖直轴线（17）旋转，在该框架中，转子轴（11）也安装在轴承上。为了将轴承上的旋转框架（10）安装到塔的顶部件上，塔（1）的顶部件包括第一轴承（5）或（20）以及第二轴承（9）或（19），第一轴承主要支承来自旋转框架（10）的至少竖直负载，第二轴承布置在离前述轴承距离（H）的位置处，在这种情况中，轴承（9），（19）之一主要支承来自旋转框架的径向负载，并且在这种情况中，通过离开塔并且装配在旋转框架内的支撑件来布置前述轴承（9），（19，20）中的上面那个的支架。

Description

风力发电站

技术领域

本发明涉及风力发电站，其包括：竖塔；转子，其包括毂部件和叶片，其装配到塔的顶端并且对准到风中且由风旋转；转子轴，其将旋转运动传递到发电机，发电机在直接驱动发电站的情况中连接到前述轴并且在齿轮传动发电站的情况中连接到齿轮箱；以及框架，其装配到塔的顶端位于轴承上，从而绕竖直轴线旋转，在该框架中，转子轴也安装在轴承上。

背景技术

现有技术已知的是，在风力发电站中，转子叶片和塔的顶部件中的其它装置（例如转子轴）的对准通过以下方式中的任一个实现：通过使整个塔在地面上的基座上旋转，或者用配合到塔的顶部件的轴承，顶部件搁置在轴承上并且可借助于转动机构根据风力绕竖直轴线旋转。如果风力发电站的整个塔旋转，使得塔能够旋转的轴承以及转动机构必须被制造在基座中邻近于地面。如果塔被固定且仅仅使塔的端部处的单元旋转，适当的轴承和转动机构必须被装配到塔的顶端。如今，借助于设置有滚珠/滚柱的转环来实现这种类型的轴承，在这种情况中，在转子叶片之外，所有意图旋转的部件也均布置在该单元中，其被定位成搁置在转环上。

在向下的加载之外，由于风和非对称布置的质量的缘故，可观的倾斜力也被施加到转环上，该倾斜力试图使整个单元从转环倾翻。当转子停止时，风力向后倾斜，而静重向前倾斜。结果，转环也必须设置成抵抗向上的加载。这种类型的在两个轴向方向上起作用的轴承不是好的解决方案，因为其不可避免地导致使用两个轴承，其中，一个轴承支承向下负载而另一个轴承支承向上负载。转环系统必须被时常收紧，并且转环系统或其一部分的更换是大型且困难的程序。

前述两个轴承必须上下放置并且相互非常靠近，因为水平转子轴和发电机被布置成几乎刚好在转环系统上方。

当使用转环方案时，只能通过将整个顶部件（机舱）抬下来而实现轴承的更换，这是成本非常高的操作，尤其在大型风力发电站中，以及尤其在离岸条件中。

发明内容

已经开发了一种新的风力发电站来消除上述缺陷，通过该风力发电站，令人吃惊的是，特别是较高输出功率范围的风力发电站的结构在更加易于安装和易于维护方面得到了改善。根据本发明的风力发电站的特征在于，为了将轴承上的旋转框架安装到塔的顶部件上，塔的顶部件包括第一轴承以及第二轴承，第一轴承主要支承来自旋转框架的至少竖直负载，第二轴承布置在离前述轴承距离H的位置处，在这种情况中，轴承之一主要支承来自旋转框架的径向负载，并且在这种情况中，通过离开塔并且装配在旋转框架内的支撑件来布置前述轴承中的上面那个的支架。

本发明的风力发电站的一个优点是旋转框架可以在安装阶段从上方直接下降就位而搁置在下部转环上。如果上轴承是轴向轴承，即支承竖直负载的轴承，而同时径向轴承连接到上轴承，则通过这种方法进行的安装最成功。第二下轴承仅仅是径向轴承，其防止单元倾翻和倾斜。在根据本发明的方案的情况中，下轴承可以从上轴承向下离开距离H，在这种情况中，这在结构上是简单的，例如作为径向滑动轴承。具体地，如果转子轴和发电机布置在关于旋转框架的旋转中心的同一侧并且其离开前述旋转中心的距离使得旋转框架的轴承所需的支撑件可以例如是关于前述旋转中心的对称件，则可使用本发明的方案。

根据本发明的方案还使得可以在旋转框架的内侧和外侧上以及在支撑件的内侧上设置走道。

另一个优点是，当使用滑动轴承时，可以在顶部件内更换轴承壳，而无需使用吊车将任何重的结构部件抬下来。

附图说明

下面将参照附图更详细地描述本发明，附图中：

图1表示轴承的支撑件的局部剖视图，其连接到风力发电站的塔的顶部件，

图2表示风力发电站的顶部件的旋转框架方案，其装配在图1的支撑件的顶上，

图3表示具有滑动轴承的旋转框架的局部剖视图。

具体实施方式

图1表示轴承的支撑件4，其通过法兰2和3之间的接头牢固地固定到风力发电站的塔1的顶部件，该支撑件是圆锥形空心焊接件或铸件并且包括下轴承5和上轴承9，下轴承5是转环而上轴承9是径向轴承。台阶6以及一个或多个门8布置在支撑件的内侧，可以经由台阶6以及一个或多个门8从支撑件4的侧腹离开。维护平台7也在支撑件的外侧上。支撑件4关于中心线17对称。

图2表示了旋转框架10，其是风力发电站结构的一部分，安装在图1的支撑结构4的顶上。由于支撑结构4是圆锥形的，旋转框架可从上方降低到支撑件上。最合适地，旋转框架10是一体的焊接结构或铸件，包括三个圆形轴承壳体或壳体平台，并且为了节约材料和产生走道也包括在没有轴承壳体的方向（图中的右侧）上的发光孔。

由于支撑件4是圆锥形的且空心的，可以进入支撑件4内部并经由支撑件4通向毂空间，通向旋转框架10的内侧并进一步通向空心轴11的内侧或其它地方。转环轴承5（在图1和2中，滚柱轴承）位于支撑件4的底部件的法兰3和旋转框架10的底部件之间。径向轴承9（在图1和2中，滚柱轴承）位于支撑件4的顶部件和旋转框架10之间。该上轴承9在直径上小于下轴承5，并且防止发电站单元从下轴承5的顶部倾翻。为了使轴承加载是合理的，轴承5和9之间的距离测量值H为下轴承5的轴承直径D的长度的至少70%。然而，最合适地，距离测量值H超过前述轴承直径D的100%。

当转子轴11在支撑件4的侧腹之前终止时，根据本发明的旋转框架10的轴承是可能的。由于这一点的缘故，发电机也必须在轴11的区域中。发电机的转子13包含永磁体14，并且转子被固定成直接随着轴11旋转。定子12被固定到来自旋转框架10的衬套15。衬套15同时充当轴11的轴承的轴承壳体。定子12也可以是分段结构。

除了叶片16和毂18之外，上轴承9的或下轴承5上方的部分均设置有封罩21（例如塑料壳部件，其在图2中被局部地描述），使得顶部件的设备单元变得相对不透且可从例如塔框架的高处内部空间分离到其自己的腔室中，所述单元包含发电机、可能的变压器、变频器、旋转框架10的旋转器装置、发电机的冷却装置以及液压单元等等。最合适地，塑料壳部件21也是单件结构，其从上方被降低到顶部件上。

图3表示使用滑动轴承的旋转框架10的轴承，在这种情况中，下轴承19是径向轴承并且上轴承20是轴向轴承。径向轴承19也与上轴承20连接。旋转框架10可容易地直接从上方被降低到搁置在轴承上。滑动轴承19、20被分成扇形部件（sector part），使得它们可被替换而无需去除旋转框架10。

Claims (10)

1.风力发电站，其包括：竖塔（1）；转子，其包括毂部件（18）和叶片（16），其装配到塔的顶端并且对准到风中且由风旋转；转子轴（11），其将旋转运动传递到发电机（12，13，14），发电机（12，13，14）在直接驱动发电站的情况中连接到前述轴并且在齿轮传动发电站的情况中连接到齿轮箱；以及旋转框架（10），其装配到塔（1）的顶端位于轴承上，从而绕竖直轴线（17）旋转，在该框架中，转子轴（11）也安装在轴承上，其特征在于，为了将轴承上的旋转框架（10）安装到塔的顶部件上，塔（1）的顶部件包括第一轴承（5）或（20）以及第二轴承（9）或（19），第一轴承主要支承来自旋转框架（10）的至少竖直负载，第二轴承布置在离前述轴承距离（H）的位置处，在这种情况中，轴承（9），（19）之一主要支承来自旋转框架的径向负载，并且在这种情况中，通过离开塔并且装配在旋转框架内的支撑件来布置前述轴承（9），（19，20）中的上面那个的支架。

2.如权利要求1所述的风力发电站，其特征在于，上轴承（9），（20）在直径上小于下轴承（5），（19）。

3.如权利要求1所述的风力发电站，其特征在于，支撑件（4）是牢固地固定到塔（1）的顶端的圆锥形件。

4.如权利要求1所述的风力发电站，其特征在于，旋转框架（10）是一体件，其包括用于下轴承（5），（19）的、用于上轴承（9），（20）的以及用于转子轴（11）的轴承的轴承壳体或轴承壳体的固定位置（15）。

5.如权利要求1所述的风力发电站，其特征在于，下轴承和上轴承之间的距离（H）为下轴承（5），（19）的轴承直径（D）的至少70%。

6.如权利要求1所述的风力发电站，其特征在于，轴承（5），（9），（19），（20）是滑动轴承并且能够在发电站的顶部件中的它们的操作位置上被替换。

7.如权利要求1所述的风力发电站，其特征在于，旋转框架（10）和支撑件（4）之间布置了维护空间。

8.如权利要求1所述的风力发电站，其特征在于，旋转框架（10）能够从上方被降低到其位置上而搁置在轴向轴承（5），（20）上。

9.如权利要求1所述的风力发电站，其特征在于，旋转框架（10）是铸件。

10.如权利要求1所述的风力发电站，其特征在于，顶部件的壳（21）是单件。

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