CN103047082B - 用于风力发电机组的液压偏航系统及其调控方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于风力发电机组液压偏航系统及其调控方法，属于风电技术领域。通过设置多个提供正常力矩的偏航电机和相对偏航电机提供反向力矩的偏航液压马达，偏航电机和偏航液压马达分别通过减速机齿轮连接偏航轴承；在出现偏航工作时，偏航液压马达提供的反向力矩小于偏航电机的正常力矩，根据传感信号判断风机与风向的配合情况，当风机旋转到风轮和风向垂直，风轮处于迎风状态时，偏航电机与液压马达力矩大小达到平衡一致，直到偏航工作结束，偏航刹车制动器与偏航刹车摩擦盘停止工作，通过减速机齿轮与偏航轴承外齿轮的齿轮啮合，达到整个偏航系统平衡。本发明有效地减缓了整个偏航工作带来的旋转冲击，使偏航工作非常平缓。

Description

用于风力发电机组的液压偏航系统及其调控方法
技术领域
本发明属于风电技术领域，具体是涉及一种用于风力发电机组的液压偏航系统及其调控方法，特别适合大型风力发电机组偏航系统的应用。
技术背景
风力发电机作为清洁能源在当前得到了广泛的应用，目前大型商用风力发电机主要有下列类型：双馈变速恒频风力发电机、半直驱变速恒频发电机和直接驱动变速恒频发电机。这些风机均采用电动的偏航系统来调整风轮并使其对准风向。偏航系统一般包括感应风向的风向标，偏航电机，偏航行星齿轮减速器，回转体大齿轮等。其工作原理如下：     风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机的控制回路的处理器里，经过比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏航时的力矩，电机转速将通过同轴联接的减速器减速后，将偏航力矩作用在回转体大齿轮上，带动风轮偏航对风，当对风完成后，风向标失去电信号，电机停止工作，偏航过程结束。
这种传统的偏航系统反应缓慢，由于惯性和不稳定性给风机偏航齿轮带来的影响很大，并且会影响到风机底座的疲劳强度，从而导致齿轮箱底座裂开甚至毁坏。同时这种偏航系统需要偏航刹车长期处于抱死状态，对刹车盘的磨损巨大，需要经常性的更换刹车盘。
 发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种用于风力发电机组的液压偏航系统及其调控方法，通过偏航驱动提供不同方向力矩，实现偏航系统平衡，具有缓冲效果，并且在停机状态下依靠齿轮反向啮合实现。
本发明一种用于风力发电机组液压偏航系统的调控方法，通过设置多个提供正常力矩的偏航电机和相对偏航电机提供反向力矩的偏航液压马达，偏航电机和偏航液压马达分别通过减速机齿轮连接偏航轴承；在出现偏航工作时，其中偏航液压马达提供的反向力矩小于偏航电机的正常力矩，根据传感信号判断风机与风向的配合情况，当风机旋转到风轮和风向垂直，风轮处于迎风状态时，偏航电机与偏航液压马达力矩大小达到平衡一致，直到偏航工作结束，偏航刹车制动器与偏航刹车摩擦盘停止工作，通过减速机齿轮与偏航轴承外齿轮的齿轮啮合，达到整个偏航系统平衡。
所述的偏航电机由偏航液压马达代替，偏航液压马达和偏航电机根据需要装配不同数量。
本发明所述的液压偏航系统，包括在偏航工作时提供正常力矩的多个偏航电机、相对于偏航电机提供反向力矩的偏航液压马达、偏航轴承及偏航刹车装置，偏航液压马达的力矩小于偏航电机，偏航液压马达和偏航电机输出端均分别安装有减速机齿轮，所述减速机齿轮均与偏航轴承的外齿轮啮合，偏航轴承上部与齿轮箱底座连接固定，下部与偏航刹车装置连接。
所述的偏航刹车装置包括偏航刹车摩擦盘和偏航刹车制动器，偏航轴承下部与偏航刹车摩擦盘连接固定，偏航刹车制动器固定在齿轮箱底座上，制动刹车时，偏航刹车制动器的刹车块与偏航刹车摩擦盘摩擦紧贴。所述的偏航电机由偏航液压马达代替，偏航液压马达和偏航电机根据需要装配不同数量。
本发明的有益效果：
传统风机是通过逐渐降低马达力矩同时刹车开始嵌合实现偏航系统平衡。本发明是通过偏航液压马达与其他偏航电机或液压马达提供力矩的方向不同，达到转向效果的同时，替代刹车起到缓冲作用，有效地减缓了整个偏航工作带来的旋转冲击，使偏航工作非常平缓，解决了传统的偏航系统存在的技术问题，并且在停机状态下依靠齿轮反向啮合实现。由于不需要偏航刹车制动器和偏航刹车摩擦盘长期摩擦啮合，所以基本不需要更换偏航刹车摩擦盘，减小了很多不必要的经济开支。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1的俯视局部示意图；
图3为图1中刹车装置示意图；
图4为图3中偏航刹车示意图；
图5为图1中减速机齿轮与偏航轴承啮合示意图。
图中：1.偏航液压马达，2、3、4.偏航电机，5.偏航刹车摩擦盘，6.偏航刹车制动器，7.偏航轴承，8.机舱底架，9.齿轮箱底座，10.齿轮。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述：
实施例1：本例适用于1.5MW风机，如图1、图2、图5所示，本发明的液压偏航系统包括在偏航工作时提供正常力矩的三个偏航电机2、3、4，与三个偏航电机2、3、4提供反向力矩的偏航液压马达1、偏航轴承7及偏航刹车装置，偏航液压马达1提供反向力矩小于三个偏航电机2、3、4提供的正常力矩，偏航液压马达1和三个偏航电机2、3、4输出端均分别安装有减速机齿轮10，所述减速机齿轮10均与偏航轴承7的外齿轮啮合，偏航轴承7上部与齿轮箱底座9连接固定，如图3、图4所示，偏航刹车装置包括航刹车摩擦盘5和偏航刹车制动器6，偏航轴承7下部与偏航刹车摩擦盘5连接固定，偏航刹车制动器6固定在齿轮箱底座9上，制动刹车时，偏航刹车制动器6的刹车块与偏航刹车摩擦盘5摩擦紧贴。
本发明用于风力发电机组液压偏航系统的调控方法，具体如下：
在出现偏航工作时，通过设置提供正常力矩的三个偏航电机2、3、4和相对三个偏航电机2、3、4提供反向力矩的一个偏航液压马达1，三个偏航电机2、3、4和偏航液压马达1分别通过减速机齿轮10连接偏航轴承；其中偏航液压马达1的力矩小于三个偏航电机2、3、4的力矩，此时偏航刹车制动器6的刹车块分开（不与偏航刹车摩擦盘有摩擦效果）；当风机即将旋转到风轮和风向垂直，风轮处于迎风状态时，三个偏航电机2、3、4与液压马达1的力矩大小逐渐达到平衡一致，同时偏航刹车制动器6与偏航刹车摩擦盘5开始摩擦工作，控制刹车制动器刹车钳的刹车效果从而逐渐减小偏航的旋转速度，直到偏航工作结束，偏航刹车制动器6与偏航刹车摩擦盘5停止工作，偏航液压马达1和偏航电机2、3、4均有很小的功率，并且力矩方向相反，通过减速机齿轮10与偏航轴承7外齿轮的齿轮啮合，达到整个偏航系统平衡。
本发明中的偏航电机2、3、4可以由偏航液压马达代替，偏航液压马达1和偏航电机2、3、4根据风机容量的大小，装配不同的数量。例如1.5MW风机装配的总数是四个，而5MW风机装配的总数是六个。
本发明通过偏航液压马达1与其他偏航电机或液压马达提供力矩的方向不同，实现偏航系统平衡，使偏航系统工作时有缓冲作用，并且有效地减缓了整个偏航工作带来的旋转冲击，使偏航工作非常平缓，解决了传统的偏航系统的所有问题，并且由于不需要偏航刹车制动器6和偏航刹车摩擦盘5长期摩擦啮合，所以基本不需要更换偏航刹车摩擦盘，减小了很多不必要的经济开支。
实施例2：本例与实施例1不同的是：本例中采用两个偏航液压马达和两个偏航电机，其中一个偏航液压马达与其他的偏航电机提供的力矩方向相反。
实施例3：本例与实施例1不同的是：本例中采用四个偏航液压马达，其中一个偏航液压马达与其他的偏航液压马达提供的力矩方向相反。
实施例4：本例适用于5MW风机，与实施例1不同的是：偏航系统的偏航液压马达和偏航电机总数量是六个，至少采用一个偏航液压马达，且其中一个偏航液压马达与其他的偏航电机提供的力矩方向相反。
本发明适用所有的风力发电领域，并且可以根据需要装配不同数量的偏航液压马达和偏航电机。

Claims (5)

1.一种用于风力发电机组液压偏航系统的调控方法，其特征在于：通过设置多个提供正常力矩的偏航电机和相对偏航电机提供反向力矩的偏航液压马达，偏航电机和偏航液压马达分别通过减速机齿轮连接偏航轴承；在出现偏航工作时，其中偏航液压马达提供的反向力矩小于偏航电机的正常力矩，根据传感信号判断风机与风向的配合情况，当风机旋转到风轮和风向垂直，风轮处于迎风状态时，偏航电机与偏航液压马达旋转方向相反，在两者力矩大小达到平衡一致，直到偏航工作结束，偏航刹车制动器与偏航刹车摩擦盘停止工作，通过减速机齿轮与偏航轴承外齿轮的齿轮啮合，达到整个偏航系统平衡。
2.如权利要求1所述液压偏航系统的调控方法，其特征在于：所述的偏航电机由偏航液压马达代替，偏航液压马达和偏航电机根据需要装配不同数量。
3.实现权利要求1所述调控方法的液压偏航系统，其特征在于：由在偏航工作时提供正常力矩的多个偏航电机、相对于偏航电机提供反向力矩的偏航液压马达、偏航轴承及偏航刹车装置构成，偏航液压马达的力矩小于偏航电机，偏航液压马达和偏航电机输出端均分别安装有减速机齿轮，所述减速机齿轮均与偏航轴承的外齿轮啮合，偏航轴承上部与齿轮箱底座连接固定，下部与偏航刹车装置连接。
4.如权利要求3所述的液压偏航系统，其特征在于：所述的偏航刹车装置包括偏航刹车摩擦盘和偏航刹车制动器，偏航轴承下部与偏航刹车摩擦盘连接固定，偏航刹车制动器固定在齿轮箱底座上，制动刹车时，偏航刹车制动器的刹车块与偏航刹车摩擦盘摩擦紧贴。
5.如权利要求3所述的液压偏航系统，其特征在于：所述的偏航电机由偏航液压马达代替，偏航液压马达和偏航电机根据需要装配不同数量。
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