CN104314764A

CN104314764A - 一种风力发电机组

Info

Publication number: CN104314764A
Application number: CN201410547535.0A
Authority: CN
Inventors: 张成革; 张智蓬
Original assignee: 张成革
Current assignee: JIANGSU TIANNENG MARINE HEAVY INDUSTRY Co.,Ltd.
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2034-10-16
Also published as: CN104314764B

Abstract

本发明涉及一种风力发电机组，其结构为，塔架直立安装，偏航套筒转动套装在塔架上，发电机和偏航刹车机构分别安装在偏航套筒的两侧；轮毂座和同步盘固定安装在发电机空心轴上，轮毂座上设置轮毂架，摆动轴和摆动轴下摆臂活动安装在轮毂架上；摆动轴上连接变桨机构，摆动轴下摆臂和同步盘连接，同步盘往复滑动于发电机空心轴上；发电机上连接停机装置。本发明依靠风力发电机本体和偏航锁舵的偏差来控制偏航锁开锁和解锁，利用离心力和风压变桨，并可以伞型收缩，拥有启动功能，启动力矩大、运转平稳、风阻小，将离心变桨、风压变桨、伞型收缩的优点集于一身。

Description

一种风力发电机组

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，特别是一种带有偏航锁并利用离心力和风压来控制桨叶倾斜、变桨从而调节发电机转速，降低风阻保障风机运行的风力发电机组；尤其适用于下风向风力发电机。

背景技术

风力发电机需要偏航对风，大中型风力发电机对准风向后用偏航锁锁定，防止机头摆动损伤风机及叶片，由于偏航锁结构复杂成本高，小风机没有这一装置。另外风力发电机还要控制转速并在强风时能够降低阻力，防止强风将整个发电机组和塔架吹到。现有比较优秀的限速减阻方式有离心变桨，风压变桨，伞型收缩限速减阻，各有优劣无法将所有优点集于一身。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题而提供一种风力发电机组，解决了现有技术中偏航锁结构复杂成本高、限速减阻方式局限性大的问题。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明采用的技术方案是：

一种风力发电机组，塔架直立安装，偏航套筒转动套装在塔架上，发电机和偏航刹车机构分别安装在偏航套筒的两侧；轮毂座和同步盘固定安装在发电机空心轴上，轮毂座随发电机空心轴同步旋转，轮毂座上设置轮毂架，摆动轴和摆动轴下摆臂活动安装在轮毂架上；摆动轴上连接变桨机构，摆动轴下摆臂和同步盘连接，同步盘往复滑动于发电机空心轴上；发电机上连接停机装置。

所述的偏航套筒由深沟球轴承和向心推力轴承转动套装在塔架上。

所述的变桨机构为：桨叶安装夹板上设有安装孔用于安装桨叶，桨叶安装夹板焊接在变桨套筒一端，变桨滑杆焊接在变桨套筒的另一端，变桨套筒通过变桨轴承套装在摆动轴上；变桨盘通过变桨盘座焊接在轮毂架上，变桨盘与桨叶、轮毂座、发电机轴一同旋转，变桨滑杆在变桨盘上的变桨滑轨内穿过并沿变桨滑轨滑动。

所述的变桨套筒设置为3个，3个变桨套筒同步摆动。

所述的变桨滑杆为金属实心圆柱体。

所述的桨叶、变桨滑杆及变桨滑轨的数量相匹配，变桨滑轨的轨迹相同。

所述的变桨滑轨设置为曲线或直线；所述的变桨盘设置为平面、曲面或半球面。

所述的变桨盘上冲孔或外部篓空。

所述的偏航刹车机构为，偏航刹车盘固定在塔架的上方，盘式制动器和偏航锁舵支架安装在偏航套筒上，盘式制动器内设有液压油缸，液压油缸上设有刹车片I，偏航刹车盘与刹车片I相对应设有刹车片II，柱塞泵安装在偏航锁舵支架上，柱塞泵上设有制动液存储箱，柱塞泵用高压油管与盘式制动器的油缸连接，偏航锁舵连接偏航锁舵轴，偏航锁舵轴外套装轴套，偏航锁舵轴上设有偏心盘，偏心盘上设有偏心轴，偏心轴通过球头用连杆与柱塞泵活动连接；偏航锁舵的轴套下方向前倾斜十度安装。

所述的柱塞泵内有柱塞，用于产生高压油驱动盘式制动器内的液压油缸。

所述的停机装置为，停机舵通过停机舵杆活动安装在发电机下方，停机舵设为飞机的机翼形状，钢丝一端连接在停机舵杆上，钢丝另一端绕过滑轮连接在轴承座上，轴承座内的轴承内套连接停机拉杆一端，停机拉杆另一端由滑块穿过发电机空心轴的定位槽连接在同步盘内侧，滑轮下方装有磁铁。

本发明的优点效果如下：

依靠风力发电机本体和偏航锁舵的偏差来控制偏航锁开锁和解锁，利用离心力和风压变桨，并可以伞型收缩，拥有启动功能，启动力矩大、运转平稳、风阻小，将离心变桨、风压变桨、伞型收缩的优点集于一身。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为轮毂座、轮毂架、摆动轴、变桨套筒、桨叶安装夹板的结构示意图。

图3为同步盘、发电机空心轴、停机拉杆的结构示意图。

图4为变桨盘的结构示意图。

图5为发电机空心轴结构示意图。

图6图7为变桨关系图。

其中1、桨叶安装夹板，2、变桨盘，3、变桨滑杆，4、发电机，5、轴承座，6、刹车盘，7、液压油缸，8、盘式制动器，9、柱塞泵，10、柱塞泵连杆，11、偏心轴，12、偏心盘，13、轴套，14、球头，15、偏航锁舵轴，16、偏航锁舵，17、偏航套筒，18、深沟球轴承，19钢丝，20、向心推力轴承，21、塔架，22、发电机空心轴，23、停机舵杆，24、变桨盘座，25、轮毂座，26、停机舵，27、轮毂架，28、弹簧，29、螺母，30、摆动轴下摆臂，31、连杆，32、同步盘，33、定位槽，34、停机拉杆，35、摆动臂销，36、摆动轴，37、变桨套筒，38、变桨轴承，39、螺母，40、连杆销轴，41、轮毂架销孔，42、变桨滑轨，43、销孔，44、螺纹，45、轴承座，46、转子安装座，47、磁铁，48、滑轮，箭头代表风向。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步祥细说明。

实施例

如图1-5所示，塔架21为空心钢管并直立安装，偏航套筒17由深沟球轴承18和向心推力轴承20转动套装在塔架21上，发电机4、柱塞泵9下的钢管以及盘式制动器8都安装在偏航套筒上，并可随风转动对风。

轮毂座25由螺母29固定安装在发电机空心轴上，随发电机空心轴22同步旋转，轮毂架27焊接在轮毂座25上，轮毂架27上有轮毂架销孔41，摆动轴36和摆动轴下摆臂30是一体的，并由摆动臂销35穿过轮毂架销孔41安装在轮毂架27上可前后摆动但不能转动。桨叶安装夹板1焊接在变桨套筒37一端，变桨滑杆3焊接在变桨套筒37的另一端，先将变桨套筒套入摆动轴36，装上变桨轴承38再拧上螺母39变桨套筒组件安装完毕，变桨套筒一般为三个，多个变桨套筒的摆动必须同步，所以用连杆31将摆动轴下摆臂30和同步盘32用连杆销轴40活动连接，同步盘32可往复滑动。将变桨滑杆3从变桨滑轨42内穿过，将变桨盘2和变桨盘座24一同焊接在轮毂架27上，变桨盘2与轮毂架27、同步盘32、桨叶、轮毂座、发电机轴同步旋转，在停机或转速过低时变桨滑杆3贴近发电机4旋转但不与之磨擦，当达到一定转速由于变桨滑杆3自身的离心力和桨叶的离心力加上风压突破弹簧28的弹力，桨叶、变桨套筒向后摆动的同时，变桨滑杆3沿曲线的变桨滑轨42向外摆动，形成变桨。由于多个变桨套筒的摆动轴下摆臂都与同步盘相连，所以多个桨叶同步摆动，由于变桨盘上的多个变桨滑轨曲线相同所以多个桨叶同步变桨。

桨叶做伞型收缩时变桨滑杆只能按变桨滑轨的设定轨迹滑动，从而带动变桨套筒转动，桨叶安装夹板1焊接在变桨套筒37上随之转动，桨叶安装夹板1上设有安装孔用于安装桨叶，桨叶做伞型收缩的同时自然随变桨滑杆转动形成变桨。

所述的变桨套筒37即能随摆动轴36前后摆动又能随变桨滑杆3的左右摆动而转动。（朝向风的一侧为前也就是偏航锁舵的方向是前）。

所述的变桨滑杆3为金属实心圆柱体；变桨滑杆3即屈从于变桨滑轨变桨同时也受力于离心力变桨，相当于离心杆。

所述的桨叶、变桨滑杆3及变桨滑轨42的数量相匹配，变桨滑轨的轨迹相同；所述的变桨盘2上的变桨滑轨根据要求或曲线或直线；所述的变桨盘2可以是平面也可以曲面、半球面；所述的变桨盘为减轻重量可冲孔或外部篓空。

所述的偏航刹车机构包括：盘式制动器8、刹车盘6、柱塞泵9、偏心轴11、柱塞泵连杆10、偏航锁舵16，刹车盘6固定在塔架21上不能转动，盘式制动器8和偏航锁舵支架安装在偏航套筒17上，盘式制动器8在不制动时与偏航套筒一同自由旋转，盘式制动器内有液压油缸7，液压油缸上设有刹车片I，偏航刹车盘与刹车片I相对应设有刹车片II，柱塞泵9安装在偏航锁舵支架上，柱塞泵上设有制动液存储箱，柱塞泵用高压油管与盘式制动器的油缸连接，偏航锁舵的轴套下方向前倾斜十度安装，这样偏航锁舵可以依靠重力自行归位与偏航锁舵的支架平行，偏航锁舵连接偏航锁舵轴15，偏航锁舵轴15外套装轴套13，偏航锁舵轴15上设有偏心盘12，偏心盘上设有偏心轴11，偏心轴通过球头用连杆与柱塞泵活动连接，偏航锁舵与风力发电机正对风时盘式制动器锁紧，当偏航锁舵无论向哪一边偏移，偏航锁都会松开，风力发电机开始对风，偏航锁舵与风力发电机与风一条线时盘式制动器再次锁紧。

所述的偏航锁舵的轴套下方如果向后倾斜十度安装，偏航锁舵转一百八十度安装，便适用于上风向风力发电机组。（本风力发电机组属于下风向设计）。

发电机在强风中运行有较高风险，本发明中设计了停机装置，停机舵26活动安装在发电机下方，停机舵为飞机的机翼型，优点是可摆动九十度，竖直时依靠阻力运动，平行时依靠升力运动，钢丝19一端连接在停机舵杆23上，钢丝19另一端绕过滑轮48连接在轴承座5上，轴承座5不转动，轴承座5内的轴承内套连接停机拉杆34一端，停机拉杆34随发电机空心轴一同转动，停机拉杆34另一端由一滑块穿过发电机空心轴的定位槽33连接在同步盘内侧，同步盘只能同发电机空心轴同步转动，滑轮48下方装有磁铁47，强风时停机舵26脱离磁铁47的吸引向后摆动由钢丝19、轴承座5停机拉杆34拉动同步盘32向前滑动，带动桨叶向后摆动并变桨停机；停机装置不负责运转时的调速，只负责大风时停机。

发电机空心轴的一端设置空心定位槽33，发电机空心轴的另一端设有轴承座45，轴承座45之间设有转子安装座46，空心定位槽33与轴承座45之间设有螺纹44。

图6和图7中E、为桨叶中心轴线，F、为变桨启动运行线，G、为变桨减速运行线，C、为停机时变桨滑杆3所处的位置，B、为额定转速时变桨滑杆3所处的位置，D、为超过额定转速或风速时变桨滑杆3所处的位置，A、是桨叶旋转方向，E和F、E和G之间的夹角都为50度左右。图7中B、C、D均为桨叶尖所处角度不是桨根。当变桨滑杆3处于图6中C点时，桨叶角处于图7中C角，A与C的夹角为25度左右，是启动角。当变桨滑杆3处于图6中B点时，桨叶角处于图7中的B角，A与B的夹角为2---4度，为最佳运行角。当变桨滑杆3处于图6中D点时，桨叶角处于图7中D角，A与D的夹角为30度左右，当变桨滑杆由D点向H点滑动时，桨叶只做伞型收缩不再变桨，发电机处于停机状态。

Claims

1.一种风力发电机组，其特征在于塔架（21）直立安装，偏航套筒（17）转动套装在塔架（21）上，发电机（4）和偏航刹车机构分别安装在偏航套筒的两侧；轮毂座（25）和同步盘（32）固定安装在发电机空心轴（22）上，轮毂座（25）随发电机空心轴（22）同步旋转，轮毂座（25）上设置轮毂架（27），摆动轴（36）和摆动轴下摆臂（30）活动安装在轮毂架（27）上；摆动轴（36）上连接变桨机构，摆动轴下摆臂（30）和同步盘（32）连接，同步盘（32）往复滑动于发电机空心轴（22）上；发电机上连接停机装置。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组，其特征在于所述的偏航套筒（17）由深沟球轴承（18）和向心推力轴承（20）转动套装在塔架（21）上。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组，其特征在于所述的变桨机构为：桨叶安装夹板上设有安装孔用于安装桨叶，桨叶安装夹板（1）焊接在变桨套筒（37）一端，变桨滑杆（3）焊接在变桨套筒（37）的另一端，变桨套筒通过变桨轴承（38）套装在摆动轴（36）上；变桨盘通过变桨盘座焊接在轮毂架上，变桨盘与桨叶、轮毂座、发电机轴一同旋转，变桨滑杆在变桨盘上的变桨滑轨内穿过并沿变桨滑轨滑动。

4.根据权利要求3所述的一种风力发电机组，其特征在于所述的变桨套筒设置为3个，3个变桨套筒同步摆动；所述的变桨滑杆为金属实心圆柱体。

5.根据权利要求3所述的一种风力发电机组，其特征在于所述的桨叶、变桨滑杆及变桨滑轨的数量相匹配，变桨滑轨的轨迹相同。

6.根据权利要求3所述的一种风力发电机组，其特征在于所述的变桨滑轨设置为曲线或直线；所述的变桨盘设置为平面、曲面或半球面。

7.根据权利要求3所述的一种风力发电机组，其特征在于所述的变桨盘上冲孔或外部篓空。

8.根据权利要求1所述的一种风力发电机组，其特征在于所述的偏航刹车机构为，偏航刹车盘固定在塔架的上方，盘式制动器和偏航锁舵支架安装在偏航套筒上，盘式制动器内设有液压油缸，液压油缸上设有刹车片I，偏航刹车盘与刹车片I相对应设有刹车片II，柱塞泵安装在偏航锁舵支架上，柱塞泵上设有制动液存储箱，柱塞泵用高压油管与盘式制动器的油缸连接，偏航锁舵连接偏航锁舵轴，偏航锁舵轴外套装轴套，偏航锁舵轴上设有偏心盘，偏心盘上设有偏心轴，偏心轴通过球头用连杆与柱塞泵活动连接；偏航锁舵的轴套下方向前倾斜十度安装。

9.根据权利要求8所述的一种风力发电机组，其特征在于所述的柱塞泵内有柱塞，用于产生高压油驱动盘式制动器内的液压油缸。

10.根据权利要求1所述的一种风力发电机组，其特征在于所述的停机装置为，停机舵（26）通过停机舵杆（23）活动安装在发电机下方，停机舵设为飞机的机翼形状，钢丝（19）一端连接在停机舵杆（23）上，钢丝（19）另一端绕过滑轮（48）连接在轴承座（5）上，轴承座（5）内的轴承内套连接停机拉杆（34）一端，停机拉杆（34）另一端由滑块穿过发电机空心轴的定位槽（33）连接在同步盘内侧，滑轮（48）下方装有磁铁（47）。