CN103452765A - 一种风力发电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种风力发电机组，该风力发电机组主要由齿轮箱、发电机、风轮和机舱底盘组成；齿轮箱（2）中包括变距拉杆（15）及传动轴，变距拉杆（15）与变距油缸（7）通过法兰连接，所述传动轴回旋式布置；齿轮箱（2）的低速轴作为主轴与轮毂（10）相连，齿轮箱的高速轴通过连接盘（3）与发电机法兰连接，并用止口定位；支撑架（6）固定在齿轮箱（2）上，发电机与支撑架之间通过可调顶丝（5）调节；所述风力发电机组中还设置两台进动式偏航减速机，所述进动式偏航减速机的轮齿齿数小于50。本发明为紧凑型一体化设计，具有理想的重量/性能比率，能够减少装配和调试时间，降低维护的需求，能够降低成本，无震动和低噪声，并能延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于机械制造领域，具体涉及一种200kW中型风力发电机组。
背景技术
目前，在实际风电场运行中对风电机组所提出的要求是：减轻机组重量、减少外阔尺寸、降低制造成本，同时，对风电机组在可靠性、寿命、承载能力、噪声及便于运输、便于维护等方面的总体性能的要求也在进一步提高。例如，中型风电机组的机舱（机头）结构，目前仍处于传统的主轴、主轴承、锁紧盘、齿轮箱、联轴器、发电机等部分的分体式结构。这样一来，必然造成机组轴向尺寸加长、机舱宽度增加、连接部件增多，同时不可避免的产生一系列缺点，如维护复杂、制造成本高、机舱重量加大、机组容易产生震动和噪音等问题。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种200kW中型风力发电机组，其机舱采用一体化式新结构和新原理，采用这一新结构和新原理，可以大大减轻机舱的重量、提高机组传动效率、便于装配、降低制造成本、避免由于机舱的重量过大而产生共振、能够缩短变距拉杆的长度，使变距机构的结构更合理和可靠、本发明应用摩擦阻尼偏航装置，能够降低偏航噪声和制造成本，应用疏导原理防止齿轮箱漏油技术，能够实现理想的性价比。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下所描述：
一种风力发电机组，该风力发电机组主要由齿轮箱、发电机、风轮和机舱底盘组成；
所述齿轮箱中包括变距拉杆及传动轴，变距拉杆与变距
油缸通过法兰连接，所述传动轴回旋式布置；
所述齿轮箱的低速轴作为主轴与轮毂相连，齿轮箱的高速轴通过连接盘与发电机法兰连接，并用止口定位；
支撑架固定在齿轮箱上，发电机与支撑架之间通过可调顶丝调节；
所述风力发电机组中还设置两台进动式偏航减速机，所述进动式偏航减速机的轮齿齿数小于50。
进一步，所述风力发电机组还包括偏航摩擦阻尼装置，所述偏航摩擦阻尼装置壳体与机舱底盘相连接。
进一步，风轮中的轮毂的内部包括转盘及同步盘，转盘与同步盘通过连杆相连接，轮毂的外部与叶片相连接。
进一步，所述齿轮箱的低速端采用多道密封结构，高速端采用多道泄油装置密封结构。
进一步，所述低速端的多道密封结构为：毛毡密封、填料密封、压盖及轴承盖；所述高速端的多道泄油装置密封结构为：唇形密封及轴承盖多道泄油装置密封。
进一步，所述进动式偏航减速机内部包括输入轴、输出轴，输入端中心齿轮、输出端中心齿轮、行星轮及机体，输入端中心齿轮及输出端中心齿轮分别通过锥滚轴和锥滚与行星轮相连。
进一步，所述进动式偏航减速机采用一级传动。
再进一步，所述齿轮箱的底部设置4个弹性支承，所述弹性支承与机舱底盘连接。
本发明的有益效果如下：本发明为紧凑型一体化设计，具有理想的重量/性能比率，能够减少装配和调试时间，降低维护的需求，能够降低成本，无震动和低噪声，并能延长使用寿命。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；
图2 为本发明的齿轮箱与发电机的连接示意图；
图3、4为现有风轮中的同步盘结构示意图；
图5 、6为本发明的风轮中的同步盘结构示意图；
图7 、8为齿轮箱传动轴回旋式布置示意图；
图9为高速轴轴承导流密封示意图；
图10为低速轴轴承密封示意图；
图11为偏航摩擦阻尼装置示意图；
图12为进动式偏航减速机示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行描述。
一种风力发电机组，如图1所示，该风力发电机组主要由齿轮箱、发电机、风轮和机舱底盘等组成，所述齿轮箱2作为机体；所述齿轮箱2中包括变距拉杆15及传动轴，变距拉杆15与变距油缸7通过法兰连接，所述传动轴回旋式布置（如图7、8所示）；支撑架6固定在齿轮箱2上，发电机与齿轮箱的接触面通过支撑架6上的可调顶丝5调节（如图2所示）；
所述齿轮箱2的低速轴作为主轴与轮毂10相连，齿轮箱低速轴前后轴承作为主轴轴承，齿轮箱的高速轴通过连接盘3与发电机4法兰连接，并用止口定位；
所述风力发电机组中还设置两台进动式偏航减速机（如图12所示），所述进动式偏航减速机的轮齿齿数小于50。
所述齿轮箱2的底部设置4个弹性支承8与机舱底盘连接。
如图11所示，所述风力发电机组还包括偏航摩擦阻尼装置，所述偏航摩擦阻尼装置壳体与机舱底盘相连接。
风轮中的轮毂10的内部包括转盘13及同步盘11，转盘13与同步盘11通过连杆12相连接，轮毂的外部与叶片14相连接（如图5、6所示）。
所述齿轮箱2的低速端采用多道密封结构，高速端采用多道泄油装置密封结构。所述低速端的多道密封结构为：毛毡密封、填料密封、压盖和轴承盖（如图10所示）；所述高速端的多道泄油装置密封结构为：唇形密封及轴承盖泄油装置（如图9所示）。
如图12所示，所述进动式偏航减速机内部包括输入轴、输出轴、输入端中心齿轮、输出端中心齿轮及行星轮，输入端中心齿轮及输出端中心齿轮分别通过锥滚轴和锥滚与行星轮相连。
如图11所示，所述风力发电机组还包括偏航摩擦阻尼装置，所述偏航摩擦阻尼装置壳体与机舱底盘相连接。
风轮中的轮毂10的内部包括转盘13及同步盘11，转盘13与同步盘11通过连杆12相连接，轮毂的外部与叶片14相连接（如图5、6所示）。
所述齿轮箱2的低速端采用多道密封结构，高速端采用多道泄油装置密封结构。所述低速端的多道密封结构为：毛毡密封、填料密封、压盖密封及轴承盖密封（如图10所示）；所述高速端的多道泄油装置密封结构为：唇形密封及轴承盖密封（如图9所示）。
如图12所示，所述进动式偏航减速机内部包括输入轴36、输出轴37、输入端中心齿轮43、输出端中心齿轮39、行星轮35及机体，输入端中心齿轮及输出端中心齿轮分别通过锥滚轴42和锥滚41与行星轮相连。输入轴36的输入端中心齿轮43及输出轴37的输出端中心齿轮39分别通过锥滚轴42和锥滚41与行星轮35相连。所述进动式偏航减速机采用一级传动。
图1中，1为低速轴，2为齿轮箱，3为齿轮箱与发电机的连接盘，4为发电机，5为可调顶丝，6为支撑架，7为变距油缸，8为弹性支承。
图2中，2为齿轮箱，9为联轴器，3为齿轮箱与发电机的连接盘，4为发电机，5为可调顶丝，6为支撑架。
图3、4中，10为轮毂，11为同步盘，12为连杆，13为转盘，14为叶片。
图5、6中，10为轮毂，11为同步盘，12为连杆，13为转盘，14为叶片。
图7、8中，1为低速轴，2为齿轮箱，15为变距拉杆，7为变距油缸，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为各传动轴。
图9中，17为高速轴，18为轴承盖，19为唇形密封，20为导流孔。
图10中，1为低速轴，21为毛毡密封，22为填料密封，24为压盖，18为轴承盖。
图11中，26为摩擦块，27为套筒，28为碟形弹簧，29为垫，30为端螺母，31为螺帽，32为螺母，33为螺栓。
图12中，34为上端盖，2为齿轮箱箱体，35为行星轮，36为输入轴，37为输出轴，38为输出轴端盖，39为输出端中心齿轮，40为输入轴轴承，41为锥滚，42为锥滚轴，43为输入端中心齿轮。
在一个实施例中，本发明的特点在于：
1、紧凑型一体化设计：如图1所示，本发明将主轴、主轴承、锁紧盘、变距机构底座和发电机支架去掉，以齿轮箱2为机体，用齿轮箱低速轴1代替主轴，用齿轮箱低速轴轴承代替主轴轴承，显著地缩短了机舱轴向长度，同时也缩短了变距拉杆15的长度，避免了变距拉杆的弯曲变形，受力更合理，在齿轮箱高速端与发电机4采用法兰式连接，使装配更加便捷，对中性更好并且传动效率大大提高。齿轮箱中各传动轴Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的布置不是水平排开式，而是回旋式布置（如图8所示），大大缩短了齿轮箱的宽度，从而也缩短了机舱的宽度。
2、齿轮箱采用以重量最轻为目标函数优化设计实现最佳结构，机体用焊接结构实现高刚度和强度，低速端采用多道密封结构，高速端应用疏导原理采用多道泄油装置实现齿轮箱无泄漏。图10为低速端防泄漏示意图、图9为高速端防泄漏示意图。
3、本发明的发电机4为法兰式，与齿轮箱2联接成一体，用止口定位，齿轮箱高速轴与发电机轴无需对中（一般发电机是放在机架上与齿轮箱高速轴需要对中，尤其在运行中由于机舱底盘震动和变形，始终可能发生不同心，使联轴器寿命降低）。另外，为防止发电机轴与齿轮箱接触面不垂直，特采用支撑架6上的可调顶丝5调节，如图1、2所示。
4、由于传动装置的一体化，使机舱底盘不会产生过大的弹性变形，因而，机舱底盘结构可以很轻，只用来支撑上面传动装置。
5、紧凑型变距机构：本发明采用变距油缸7拉动变距拉杆15实现机械变距，其特点是拉杆短（因无主轴，变距拉杆只从齿轮箱中穿过，如图7所示），刚度大，并且顺桨是受拉，而且，变距油缸是法兰地连接到齿轮箱上的，从而，变距顺畅，拉杆不变形，受力合理。
另外，同步盘结构在改进前如图3、4所示， 同步盘较大，受力不合理。改进后如图5、6所示，同步盘较小，受力合理。
6、先进的进动式偏航减速机：在200kW风电机组上采用了两台进动式偏航减速机，如图12所示，进动式偏航减速机的特点为：
（a）传动比范围大。2K-H型进动减速器在轮齿齿数限制在50齿以下时，传动比范围为12—3599，这是普通齿轮传动很难实现的。本减速机采用一级传动就可实现传动比1155，而传统的行星减速机则最少需要3级传动才能实现。
（b）承载能力大。同时参与啮合的齿数多，理论上，若多齿啮合性e＝100%,则所有的齿都参与啮合，有二分之一的齿参与动力传递，故运转平稳，承载能力大，并且承受冲击和过载能力强。
（c）传动效率高。由于采用齿滚啮合，用滚动摩擦代替了滑动摩擦，大大减少了摩擦损失，提高了传动效率。
（d）进动式减速器的构件数目少，结构紧凑，体积小，重量轻。
（e）同轴性好。
7、机舱底盘以上的传动装置用了四个弹性支承，可以避免将震动传至塔架。
8、应用摩擦阻尼偏航装置（如图11所示），代替了液压制动器，调整方便，便于维护，成本低。
本发明的有益效果为：本发明为紧凑型一体化设计，具有理想的重量/性能比率，能够减少装配和调试时间，降低维护的需求，能够降低成本，无震动和低噪声，并能延长使用寿命。
需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形（例如将闸门舱体内保持高于安全壳内压力变为保持舱体内低于安全壳外的负压等），而这些改进或者变形均落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种风力发电机组，其特征在于，该风力发电机组主要由齿轮箱、发电机、风轮和机舱底盘组成；
所述齿轮箱（2）中包括变距拉杆（15）及传动轴，变距拉杆（15）与变距油缸（7）通过法兰连接，所述传动轴回旋式布置；
所述齿轮箱（2）的低速轴作为主轴与轮毂（10）相连，齿轮箱的高速轴通过连接盘（3）与发电机（4）法兰连接，并用止口定位；
支撑架（6）固定在齿轮箱（2）上，发电机（4）与支撑架之间通过可调顶丝（5）调节；
所述风力发电机组中还设置两台进动式偏航减速机，所述进动式偏航减速机的轮齿齿数小于50。
2.如权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组还包括偏航摩擦阻尼装置，所述偏航摩擦阻尼装置壳体与机舱底盘相连接。
3.如权利要求2所述的风力发电机组，其特征在于，风轮中的轮毂（10）的内部包括转盘（13）及同步盘（11），转盘（13）与同步盘（11）通过连杆（12）相连接，轮毂的外部与叶片（14）相连接。
4.如权利要求3所述的风力发电机组，其特征在于，所述齿轮箱（2）的低速端采用多道密封结构，高速端采用多道泄油装置密封结构。
5.如权利要求4所述的风力发电机组，其特征在于，所述低速端的多道密封结构为：毛毡密封、填料密封、压盖及轴承盖；所述高速端的多道泄油装置密封结构为：唇形密封及轴承盖多道泄油装置密封。
6.如权利要求5所述的风力发电机组，其特征在于，所述进动式偏航减速机内部包括输入轴（36）、输出轴（37）、输入端中心齿轮（43）、输出端中心齿轮（39）、行星轮（35）及机体，输入端中心齿轮及输出端中心齿轮分别通过锥滚轴（42）和锥滚（41）与行星轮相连。
7.如权利要求6所述的风力发电机组，其特征在于，所述进动式偏航减速机采用一级传动。
8.如权利要求7所述的风力发电机组，其特征在于，所述齿轮箱（2）的底部设置4个弹性支承（8），所述弹性支承与机舱底盘连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Ventilator turbine of wind power generator set Effective date of registration: 20171116 Granted publication date: 20161005 Pledgee: Jiaozuo small and medium enterprise guarantee investment Co.,Ltd. Pledgor: JIAOZUO RETHEL DISC BRAKES Co.,Ltd. Registration number: 2017990001063 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190130 Granted publication date: 20161005 Pledgee: Jiaozuo small and medium enterprise guarantee investment Co.,Ltd. Pledgor: JIAOZUO RETHEL DISC BRAKES Co.,Ltd. Registration number: 2017990001063 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Ventilator turbine of wind power generator set Effective date of registration: 20190130 Granted publication date: 20161005 Pledgee: Jiaozuo small and medium enterprise guarantee investment Co.,Ltd. Pledgor: JIAOZUO RETHEL DISC BRAKES Co.,Ltd. Registration number: 2019990000102 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230420 Granted publication date: 20161005 Pledgee: Jiaozuo small and medium enterprise guarantee investment Co.,Ltd. Pledgor: JIAOZUO RETHEL DISC BRAKES Co.,Ltd. Registration number: 2019990000102 |