CN103104421B - 叶轮锁紧装置及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶轮锁紧装置及风力发电机组，该叶轮锁紧装置包括销轴，用于插入叶轮锁紧盘上开设的销轴孔中，其中，该锁紧装置还包括：传感器组件，用于检测销轴的移动距离，并将距离参数传送至控制器组件；控制器组件，与传感器组件相连，用于根据接收的距离参数，向终端发出控制指令。本发明提供的叶轮锁紧装置及风力发电机组通过设置传感器组件检测销轴的移动距离，控制器组件通过对销轴移动距离的判断来告知工作人员叶轮的锁紧状态，从而避免了工作人员因为不知道叶轮锁紧而带来的安全隐患。

Description

叶轮锁紧装置及风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电技术，尤其涉及一种叶轮锁紧装置及风力发电机组，属于风力发电技术领域。

背景技术

风力发电是当今新能源发展最具前景的一种绿色、环保、可再生能源形式，世界各国都在加大对风电技术的研发投入和支持力度，风电技术逐渐发展和日趋成熟、完善。

风力发电主要是通过叶片在风载的作用下带动叶轮旋转，叶轮即：装有叶片的轮毂；叶轮借助中间传动装置，比如轴承、增速机、联轴器等，进而带动发电机转动而产生电能。

风力发电机组在日常维护检修或安装调试期间，要求机组的叶轮部分处于静止锁紧状态，尤其是当维护人员需要进入轮毂内部工作时，为了保护维护人员的安全，必须保证轮毂不能突然发生旋转；另外，机组在长时间的停机状态下，也应该保证叶轮的静止，因为此时叶片虽处于理论顺桨状态，但由于风向的不稳定性，叶轮难免出现小幅转动的情况，会引起叶轮和整个机舱的振动，从而影响叶片以及传动链部件的使用寿命。因此，在风力发电机组上都应配备能使叶轮处于静止锁紧状态的叶轮锁紧装置。

目前在风电机组中常用的叶轮锁紧装置主要有两种方式，一种是安装在功率较大的风电机组上，例如3兆瓦及3兆瓦以上的风电机组上，尤其是在操作不方便的海上风电机组，其原理是将锁紧销与叶轮旋转主轴法兰上的销孔对中后，靠液压力将锁紧销推进销孔中从而将叶轮锁紧；另外一种为人工将锁紧销与主轴法兰上的销孔对中后，手动将锁紧销推进或旋紧在销孔中，进而锁紧叶轮。对比两种锁紧方式，前者结构较复杂，而且需要一套液压控制系统，成本较高；后者结构较为简单，操作方便，一般用在中、小型和陆上风电机组上使用。

对于目前采用手动将锁紧销推进或旋紧在销孔中的方式，虽然操作简单方便，但是对于叶轮是否能够完全被锁紧则无法确定，操作人员只是凭经验将锁紧销推进或旋紧在销孔中，直至旋转不动为止，旋入的深度多少和是否满足要求则无法确定，偶尔会发生旋入深度不够或锁紧不完全的现象而操作人员却无法得知，这样会带来较大安全隐患；而且，对于机舱里的其他工作人员无法直接判断出叶轮锁紧装置是否处于工作位置，因此不满足机组安全性要求；此外，当叶轮锁紧装置处于工作状态时，工作人员进入轮毂中工作时，由于机舱里的其他工作人员可能由于误操作或不小心等原因对叶轮锁紧装置进行了误操作，对轮毂里的工作人员造成极大的安全隐患。

发明内容

本发明提供一种叶轮锁紧装置及风力发电机组，用于解决现有技术中的缺陷，提高风力发电机组维修过程的安全性。

本发明提供了一种叶轮锁紧装置，包括销轴，用于插入叶轮的锁紧盘上开设的销轴孔中，其中，所述锁紧装置还包括：

传感器组件，用于检测所述销轴相对于所述锁紧盘的移动距离，并将距离参数传送至控制器组件；

控制器组件，与所述传感器组件相连，用于根据接收的距离参数，向终端发出控制指令。

本发明还提供了一种风力发电机组，包括叶轮和齿轮箱箱体，所述叶轮上设置有锁紧盘，所述锁紧盘的一侧与所述齿轮箱的低速端输入轴固定连接，所述锁紧盘的另一侧固定在所述叶轮上，其中，所述风力发电机组还包括本发明提供的叶轮锁紧装置。

本发明提供的叶轮锁紧装置及风力发电机组通过在锁紧装置上设置销轴，使其与叶轮锁紧盘上设置的销轴孔相互配合插接后，对叶轮进行锁紧；同时设置传感器组件检测销轴的移动距离，控制器组件通过对销轴移动距离的判断来告知工作人员叶轮的锁紧状态，从而避免了工作人员因为不知道叶轮是否锁紧而带来的安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的叶轮锁紧装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的风力发电机组结构示意图；

图3为图2的A向示意图；

图4为本发明实施例提供的叶轮锁紧装置工作流程图。

1-叶轮锁紧装置；    11-销轴；          111-内螺纹孔；

112-键槽；          12-传感器组件；    13-控制器组件；

14-显示面板；       15-锁紧座；        16-旋转轴；

17-手轮；           171-锁紧螺母；     18-推动杆；

19-保护柜；         2-齿轮箱箱体；     21-低速端输入轴；

22-定位销；         23-注入孔；        24-溢出孔；

3-叶轮；            31-锁紧盘；        311-销轴孔；

4-设计间隙；        5-转轴；           6-安全挂锁。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的叶轮锁紧装置结构示意图，适用于通过固定叶轮上的锁紧盘来实现叶轮锁紧的风力发电机组，图2为本发明实施例提供的风力发电机组结构示意图，以图2所示为例说明风力发电机组的结构和工作机理，叶轮锁紧装置1用于固定设置在风力发电机组的齿轮箱箱体2上，并与叶轮3上的锁紧盘31相固定实现锁紧，其中，叶轮锁紧装置1通过紧固件与齿轮箱箱体2相连；锁紧盘31的一侧与齿轮箱的低速端输入轴21相连，另一侧与叶轮3通过紧固件相连在一起。叶轮3转动带动锁紧盘31转动，进而带动齿轮箱的低速端输入轴21转动，最后通过传动部件带动发电机转动而产生电能。

本发明实施例提供了一种叶轮锁紧装置，如图1所示，该锁紧装置包括销轴11，同时齿轮箱箱体2上开设有能使销轴11穿过的开孔，同时叶轮3的锁紧盘31上设置有销轴孔311，当把销轴11穿过开孔后插入锁紧盘31的销轴孔311里时，即可将锁紧盘31锁住而使其静止，从而使整个叶轮3停止转动。具体地，可将销轴11设置为具有一定锥度的锥形轴，销轴孔311也设置为锥形孔，同时销轴孔311可以设置多个，均匀分布在锁紧盘31的周向表面，当叶轮3的转速降下来时，将销轴11对正其中较为接近的其中一个销轴孔311后，插入锁紧。

其中，上述叶轮锁紧装置1还包括传感器组件12和控制器组件13，传感器组件12用于检测销轴11相对于锁紧盘31的移动距离，并将该距离参数传送至控制器组件13；控制器组件13与传感器组件12相连，用于根据接收的距离参数，向终端发出控制指令。

具体的工作过程如下：假设销轴11的移动距离为P，设定距离参数P0和Pr，如果P大于或等于P0，表示叶轮锁紧装置1处于工作状态，即已将叶轮3完全锁紧；如果P小于P0，表示叶轮锁紧装置1处于非工作状态，需要朝着销轴孔311的方向继续移动销轴11，直到满足P大于或等于P0。P0的大小选取可以根据具体实际的结构设计尺寸，使P0满足在此位置时销轴11能够将叶轮3完全锁紧且满足设计要求。

当P小于或等于Pr时，表示叶轮锁紧装置1处于复位状态，即叶轮3此时完全被释放开，将开始旋转起来。初始设定值Pr的大小选取同P0相似，也可以根据具体实际的结构设计尺寸，使Pr满足在此位置时叶轮3能完全放松。

传感器组件12检测到上述移动距离P，控制器组件13根据P的值与P0及Pr作比对，从而向终端输出相应的控制指令，以保证叶轮锁紧装置1的状态可以随时被工作人员所得知。

具体结构中，锁紧盘31与齿轮箱箱体2之间通常留有设计间隙4，当叶轮3处于完全放松状态时，在锁紧盘31与齿轮箱箱体2之间的间隙处将看不到该销轴11，即销轴11的前端面到临近的锁紧盘31端面距离大于等于上述的设计间隙4尺寸。

在上述实施例的基础上，该锁紧装置的上述终端可以为显示面板14，与控制器组件13相连，用于根据控制器组件13发送的控制指令，显示与距离参数相对应的显示信息。

上述终端也可以为警铃，与控制器组件13相连，用于根据控制器组件13发送的控制指令，发出与控制指令相对应的声音信号，根据不同的声音信号，工作人员能够得到叶轮的锁紧状态信息。

本实施例以终端为显示面板14为例进行说明，可在显示面板14上设置多个信号灯，图3为图2的A向示意图，如图3所示，如果P大于或等于P0，显示面板14上的灯L1亮，表示叶轮锁紧装置1处于工作状态；如果P小于P0，显示面板14上面的灯L2亮，L1灭，表示叶轮锁紧装置1处于非工作状态；当P小于或等于另一初定值Pr时，控制显示面板14上面的灯L3亮，而L2和L1灭，表示叶轮锁紧装置1处于复位状态。

叶轮锁紧装置1的供电由风电机组机舱主供电系统提供，但当机组机舱主供电系统出现断电故障或其他问题时，为保证叶轮锁紧装置1能正常工作，通常在控制器组件13中增设一后备电源，在主供电系统失效时可自动启动该后备电源，以给控制器组件13、传感器组件12及显示面板14供电。

显示面板14上还可以设置显示备用电源是否启动的灯L4，一旦当主供电系统失效，后备电源自动启动后，灯L4亮，同时还可以将叶轮3锁紧或放松的旋转方向指示标示在显示面板14上，以对操作人员可以起到提示作用。

在上述实施例的基础上，提供一种优选的叶轮锁紧装置结构，其中包括推动组件，用于推动销轴11朝向销轴孔311移动或撤回，请参照图1，该推动组件包括呈凹形的锁紧座15，该凹形的锁紧座15放倒设置，如图3所示，锁紧座15与风电机组的齿轮箱箱体2固定连接，其凹陷部分底面开设有通孔，通孔内设置旋转轴16；旋转轴16的一端固定连接有手轮17，另一端固定连接推动杆18；推动杆18容置在凹形锁紧座15的凹形空间内，具有外螺纹，销轴11远离锁紧盘31的端面开设有内螺纹孔111，推动杆18与内螺纹孔111配合，以使销轴11在推动杆18的转动带动下沿销轴11的轴向运动。

旋转手轮17带动推动杆18转动，其原理类似于现有技术中的丝杠配合原理，与其相螺纹配合的销轴11朝向锁紧盘31上的销轴孔311移动，从而插入到销轴孔311中，实现叶轮3锁紧。在此需要说明的是，销轴11在推动杆18的转动带动下，为实现轴向运动，应该对销轴11的周向转动进行限制，限制周向运动的方式有多种，例如可以通过在销轴11侧面设置键槽112，键槽112内设置定位销22的方式来实现。

进一步地，为了方便拆卸，可以将旋转轴16设置为阶梯状，其小径部分设置在锁紧座15底面的通孔中，大径部分从通孔露出，并贴合在锁紧座15凹陷部分的内壁上；大径部分的端面与推动杆18固定连接。在实际应用中，直接选取常用的螺杆，将其与阶梯状的旋转轴16相焊接固定，即可实现上述结构要求。

优选的是，在手轮17远离锁紧座15的一端设置防止手轮17松动的锁紧螺母171。

由于凹形的锁紧座15在安装后，其底部内侧面距离销轴11的一个端面较近且不会发生干涉，据此可将传感器组件12设置在该锁紧座15凹陷部分的内壁上，实现对销轴11移动距离的检测。

在上述实施例的基础上，该叶轮锁紧装置还进一步设置了保护柜19，罩设在手轮17的外侧；保护柜19的一端通过转轴5与锁紧座15旋转连接，另一端通过安全挂锁6与锁紧座15相锁定。

叶轮锁紧装置1将叶轮3完全锁紧后，操作人员将保护柜19绕转轴5旋转至保护柜19关闭，通过安全挂锁6将保护柜19锁上，并把安全挂锁6的钥匙随身携带在身上，才能允许进入叶轮3里面进行工作，由于保护柜19无法打开，机舱里的其他人员将无法对叶轮3锁紧进行误操作，确保叶轮3里操作人员的安全。

当风电机组需要解除叶轮3的锁紧时，操作人员打开安全挂锁6，把保护柜19打开，根据叶轮3锁紧工作方向提示，反向旋转手轮17，将销轴11撤回，实现叶轮3锁紧的解除。

为使叶轮锁紧装置1整体结构更紧凑，可将控制器组件13设置在保护柜19的顶部，将显示面板14设置在保护柜19的外侧面，以方便操作人员对叶轮锁紧装置1的各种操作，上述的对叶轮锁紧装置1进行锁紧及复位操作可参照图4所示。

本发明实施例提供的叶轮锁紧装置通过设置销轴，使其与叶轮锁紧盘上设置的销轴孔相互配合插接后，对叶轮进行锁紧；同时设置传感器组件检测销轴的移动距离，控制器组件通过对销轴移动距离的判断将叶轮锁紧状态通过显示面板显示出来，从而避免了工作人员因为不知道叶轮锁紧而带来的安全隐患。该锁紧装置还将控制叶轮旋转的部件锁进保护柜，进一步提高了工作人员的人身安全。

本发明实施例还提供了一种风力发电机组，包括叶轮3和齿轮箱箱体2，请参照图1和图2，叶轮3上设置有锁紧盘31，锁紧盘31的一侧与齿轮箱的低速端输入轴21固定连接，锁紧盘31的另一侧固定在叶轮3上，其中，该风力发电机组还包括本发明任意实施例提供的叶轮锁紧装置1。

上文已经提及，为了限制销轴11在朝向销轴孔311运动的过程中发生周向移动，可在销轴11的外侧面上设置键槽112，同时在齿轮箱箱体2上对应该键槽112的壁面上设置定位销22，定位销22伸入键槽112内，以限定销轴11的行程。

为了使销轴11移动更加顺畅和省时省力，可以根据键槽112的位置相应地在齿轮箱箱体2上钻出用于向键槽112内注入和溢出润滑脂的注入孔23和溢出孔24，注入润滑脂结束后用螺栓将注入孔23封住，在溢出孔24上安装油杯用于盛装溢出的润滑脂。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种叶轮锁紧装置，包括销轴，用于插入叶轮的锁紧盘上开设的销轴孔中，其特征在于，所述锁紧装置还包括：

传感器组件，用于检测所述销轴相对于所述锁紧盘的移动距离，并将距离参数传送至控制器组件；

控制器组件，与所述传感器组件相连，用于根据接收的距离参数，向终端发出控制指令。

2.根据权利要求1所述的叶轮锁紧装置，其特征在于，所述终端为显示面板，与所述控制器组件相连，用于根据所述控制器组件发送的控制指令，显示与所述距离参数相对应的可视信息。

3.根据权利要求1所述的叶轮锁紧装置，其特征在于，所述终端为警铃，与所述控制器组件相连，用于根据所述控制器组件发送的控制指令，发出与所述控制指令相对应的声音信号。

4.根据权利要求1或2或3所述的叶轮锁紧装置，其特征在于，还包括销轴推动组件，所述推动组件包括：

呈凹形的锁紧座，与风电机组的齿轮箱箱体固定连接，所述锁紧座的凹陷部分底面开设有通孔，所述通孔内设置旋转轴；所述旋转轴的一端固定连接有手轮，所述旋转轴的另一端固定连接推动杆，所述推动杆容置在所述凹形的锁紧座中；所述推动杆具有外螺纹，所述销轴远离所述锁紧盘的端面开设有内螺纹孔，所述推动杆与所述内螺纹孔通过螺纹配合使所述销轴在所述推动杆的转动带动下沿所述销轴的轴向运动。

5.根据权利要求4所述的叶轮锁紧装置，其特征在于，所述旋转轴为阶梯状，所述阶梯状的旋转轴小径部分设置在所述通孔中，所述旋转轴的大径部分从所述通孔露出，并贴合在所述锁紧座凹陷部分的内壁上；所述大径部分的端面与所述推动杆固定连接。

6.根据权利要求4所述的叶轮锁紧装置，其特征在于，所述手轮远离所述锁紧座的一端设置有防止手轮松动的锁紧螺母。

7.根据权利要求4所述的叶轮锁紧装置，其特征在于，所述传感器组件设置在所述锁紧座凹陷部分的内壁上。

8.根据权利要求4所述的叶轮锁紧装置，其特征在于，所述叶轮锁紧装置还设置有保护柜，所述保护柜罩设在所述手轮外侧；所述保护柜的一端通过转轴与所述锁紧座旋转连接，所述保护柜的另一端通过安全挂锁与所述锁紧座相锁定。

9.根据权利要求8所述的叶轮锁紧装置，其特征在于，所述控制器组件设置在所述保护柜的顶部。

10.根据权利要求8所述的叶轮锁紧装置，其特征在于，所述终端设置在所述保护柜的外侧面。

11.一种风力发电机组，包括叶轮和齿轮箱箱体，所述叶轮的锁紧盘的一侧与所述齿轮箱的低速端输入轴固定连接，所述锁紧盘的另一侧固定在所述叶轮上，其特征在于，所述风力发电机组还包括权利要求1-10任一所述的叶轮锁紧装置。

12.根据权利要求11所述的风力发电机组，其特征在于，所述销轴的外侧面上设置有键槽，所述齿轮箱箱体对应所述键槽的壁面上设置有定位销，所述定位销伸入所述键槽内，以限定所述销轴的行程。

13.根据权利要求12所述的风力发电机组，其特征在于，所述齿轮箱箱体上还开设有用于向键槽内注入和溢出润滑脂的注入孔和溢出孔。