CN105114260B - 一种风力发电机的风轮锁定机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机的风轮锁定机构，包括锁紧销、活塞杆、油缸端盖、连接法兰、锁紧螺母、推力轴承和传动螺母。所述的活塞杆、推力轴承、传动螺母和锁紧螺母共同组成手动解锁机构。本发明采用手动解锁机构，能够独立或与液压系统结合使用，解决锁紧销的卡死问题。本发明的风轮锁定机构与目前风力发电机组最常用的风轮锁定机构接口相同，能够在不改变主机接口的前提下实现通用。本发明通过手动操作作为断电时应急使用，并可与液压系统结合使用，以降低液压系统压力，避免了过高的液压系统压力会对液压系统元件及油缸密封造成的不良影响，可有效延长液压系统使用寿命，并避免能源的浪费；同时手动操作代替了使用千斤顶操作，操作简便。

Description

一种风力发电机的风轮锁定机构

技术领域

本发明涉及风力发电设备制动系统领域，特别涉及一种风力发电机的风轮锁定机构。

背景技术

风轮锁定机构是用于风力发电机组维护人员锁定风轮的重要安全装置，仅在风力发电机组维护时使用，风力发电机组进行检修时，一般先通过制动系统使风轮及主轴停转，然后驱动风轮锁定机构的锁紧销沿圆柱销孔向前移动，使锁紧销前端的锥形部位伸进风轮锁定盘的锥形销孔，将风轮锁定，确保人员和设备的安全。

现有的兆瓦级风力发电机组风轮锁定机构一般为液压驱动型式，如图1-2所示，风轮锁定机构3通过连接法兰34安装在主机架1上，锁紧销31左侧的锥端能够插入到锁定盘2中的锥形孔内，活塞杆32左端的活塞部分被限制在锁紧销31的内孔油缸内，右端与锁紧螺母35通过螺纹连接。需要风轮锁定时，液压系统通过活塞杆32内部的油孔向锁紧油腔36内供油，锁紧销31在液压油压力作用下向左移动，插入到事先对准的锁定盘2的锥形孔内；需要风轮解锁时，液压系统通过活塞杆32内部的油孔向解锁油腔37内供油，锁紧销31在液压油压力作用下向右移动，退出锁定盘2的锥形孔，移动到主机架1内的圆柱孔内。该种风轮锁定机构优点是锁紧销承受锁定力矩大、自动化程度高。

由于风轮锁定机构只在风力发电机组维护时使用，主机架上的圆柱销孔及锁定盘上的圆锥销孔会因长时间放置产生锈蚀，导致摩擦力增大，使锁紧销在运动过程中出现卡涩现象，不能灵活移动到锁定位置，风轮无法锁定，维修人员不能安全进入风轮，存在安全隐患，并且影响风力发电机组正常工作。

同时由于主机架上的圆柱销孔及锁定盘上的圆锥销孔锈蚀的原因，风力发电机组维修完毕后，处于锁紧位置的锁紧销不能正常缩回，发生卡死现象，影响风力发电机组正常工作。

针对上述两种情况，常规的做法是操作液压系统向锁紧油缸、解锁油缸提供较高的系统压力，使锁紧销克服由于接触面锈蚀产生的摩擦力，实现风轮锁定和解锁，液压系统的额定工作压力一般为16MPa，而根据理论计算和实践经验得知，对于锈蚀严重的情况，实际操作时液压系统压力高达35MPa，过高的液压系统压力会对液压系统元件及油缸密封造成不良影响，存在安全隐患，并且造成能源的浪费；如果较高的液压系统压力仍达不到要求，还要借助于千斤顶才能完成，费时费力，给现场操作带来很大困难，增加了维护成本。

与本发明相近的现有技术如下：

1、“机械式风轮锁”(专利号：201420477606.X)提供了一种机械式风轮锁，利用蜗轮蜗杆传动实现风轮的锁定，在锁销内部设有润滑油道。锁销上的圆锥段和圆柱段表面各有一个出油口，润滑面积小，对结合面润滑不充分，无法有效解决锁紧销卡死问题。

2、“一种风机叶轮锁定装置及风力发电机组”(专利号：201110125943.3)提供的叶轮锁定装置采用光学触发单元和控制单元来实现对锁定销的对准和驱动操作。

3、“风机及其风轮锁紧装置”(专利号：201110159766.0)提供了一种风机及其风轮锁紧装置，通过调节锁体与锁销之间的偏心距，解决了锁销与锁止孔的对中问题，但没有解决因锈蚀造成摩擦力增大而导致的锁紧销卡死问题。

4、“叶轮锁紧装置及风力发电机组”(专利号：201110355851.4)提供了一种手动型式的叶轮锁紧装置，配置的传感器可监测锁销的移动距离，控制器与传感器相连，用于向终端发出控制指令。但没有解决因锈蚀造成摩擦力增大而导致的锁紧销卡死问题。

5、“风力发电机组风轮锁定装置”(专利号：201120337617.4)提供了一种液压驱动型式的风轮锁定装置，没有解决因锈蚀造成摩擦力增大而导致的锁紧销卡死问题。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能够解决现有风轮锁定机构操作中的卡死问题，使锁紧销能够灵活地对风轮进行锁定和解锁，保证风力发电机组的安全运行的风力发电机的风轮锁定机构。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种风力发电机的风轮锁定机构，包括锁紧销、活塞杆、油缸端盖、连接法兰、锁紧螺母、推力轴承和传动螺母。

所述的锁紧销为左端锥形、右端圆柱形结构，右端面开有圆孔作为液压油缸，圆孔的右端面附近加工有螺纹；活塞杆为一级台阶圆柱形结构的钢制一体件，沿中心线的剖视截面为T形，左端圆柱安装于锁紧销的圆孔内作为活塞使用，且左端直径大于右端直径；油缸端盖为中空的圆柱形结构，外圆柱面加工有螺纹，与锁紧销右端面附近的螺纹相连接，将活塞杆的活塞部分限制在锁紧销的圆孔内部；连接法兰为中空的圆柱型结构，端面开有沿圆周均匀分布的若干通孔，用于安装螺栓与主机架连接，连接法兰内部为三级台阶状，第一级台阶内孔加工有螺纹，连接法兰第二级台阶处由左至右分别安装推力轴承和传动螺母，传动螺母为一级台阶中空圆柱形结构的钢制一体件，沿中心线的剖视截面为T形，内孔加工有传动螺纹，与活塞杆右端面附近外圆柱表面的传动螺纹相配合；锁紧螺母为圆柱状零件，内孔为光孔，外圆柱表面加工有螺纹，与连接法兰第一级台阶内孔螺纹配合，用于防止传动螺母松动。

所述的活塞杆、推力轴承、传动螺母和锁紧螺母共同组成手动解锁机构。

所述的锁紧销前部的圆锥端面设置有润滑介质进油口，进油口处安装有油杯；在锁紧销的圆锥外表面和圆柱外表面分别加工有螺旋形状的导油槽A和导油槽B，所述的导油槽A和导油槽B与锁紧销外表面的接触部位均加工有圆角；所述的导油槽A和导油槽B分别通过若干个导油孔A和导油孔B与进油口相通。

所述的活塞杆后部外表面加工有传动用外螺纹；所述的传动螺母为T形圆柱状，外圆柱表面为台阶状，内圆周加工有传动用内螺纹；活塞杆的外螺纹与传动螺母的内螺纹配合使用，用于操作活塞杆前进和后退。

本发明的工作原理如下：

本发明在风力发电机组的日常巡检过程中，定期通过进油口向导油槽A和导油槽B及导油孔A和导油孔B内注入润滑介质。

当风力发电机组需要停机维护时，锁定盘随风轮一起在风机制动系统的作用下停止转动，锁紧销在液压驱动力作用下向前伸出，锁紧销锥端伸入锁定盘的锥形孔，实现对风轮的锁定；维护结束后，锁紧销在液压驱动力作用下向后缩回，退回到主机架的圆柱销孔内。在上述工作过程中，导油槽A和导油槽B内的润滑介质随锁紧销的伸出、缩回动作布满主机架的圆柱销孔内表面以及锁定盘的圆锥内表面，达到润滑结合面、减小摩擦力的目的。

当风力发电机组长时间停机，由于主机架上的圆柱销孔及锁定盘上的圆锥销孔锈蚀原因造成锁紧销卡死、无法依靠正常液压驱动力退回时，利用手动解锁机构实现锁紧销的手动解锁，拆下锁紧螺母，用扳手旋转传动螺母，传动螺母通过推力轴承在连接法兰内孔的第二级台阶处作原地灵活旋转，由于配合螺纹的作用，活塞杆在扭转力的作用下向后运动，并通过油缸端盖将作用力传递给锁紧销，带动锁紧销退回。上述手动操作也可作为断电时应急使用，并可与液压系统结合使用，以降低液压系统压力，可有效延长液压系统使用寿命，并避免能源的浪费。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的导油槽A和导油槽B与锁紧销外表面的接触部位均加工有圆角，可以防止锁紧销运动过程中划伤圆柱销孔和圆锥销孔，并减小运动过程中配合面之间的摩擦力。通过导油孔将润滑介质输送到锁紧销与主机架圆柱销孔接触面，以及锁紧销与锁定盘圆锥锁孔接触面，然后通过螺旋状导油槽将润滑介质充分分布在接触面之间，有效减小锁紧销插入和退出的摩擦阻力。

2、本发明采用手动解锁机构，能够独立或与液压系统结合使用，解决锁紧销的卡死问题。

3、本发明的风轮锁定机构与目前风力发电机组最常用的风轮锁定机构接口相同，能够在不改变主机接口的前提下实现通用。

4、由于本发明通过手动操作作为断电时应急使用，并可与液压系统结合使用，以降低液压系统压力，避免了过高的液压系统压力会对液压系统元件及油缸密封造成的不良影响，可有效延长液压系统使用寿命，并避免能源的浪费；同时手动操作代替了使用千斤顶操作，操作简便，降低了维护成本。

5、本发明结构简单、操作轻便、可靠性高、安全性高。

6、本发明保证了系统可靠性，可有效解决风力发电机组维护过程中的锁紧销卡死问题，提高了风力发电机组的安全性和可靠性。同时由于本发明产品故障率的降低，可提高企业在风电核心零部件供应领域的知名度，增强企业的核心竞争力。

附图说明

本发明共有附图4张，其中：

图1是现有风轮锁定机构外形图。

图2是现有风轮锁定机构结构图。

图3是本发明的风轮锁定机构结构图。

图4是本发明的风轮锁定机构锁紧销结构图。

图中：1、主机架，2、锁定盘，3、风轮锁定机构，31、锁紧销，32、活塞杆，33、油缸端盖，34、连接法兰，35、锁紧螺母，36、锁紧油腔，37、解锁油腔，38、推力轴承，39、传动螺母，311、进油口，312、导油孔A，313、导油槽A，314、导油孔B，315、导油槽B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图3-4所示，一种风力发电机的风轮锁定机构，包括锁紧销31、活塞杆32、油缸端盖33、连接法兰34、锁紧螺母35、推力轴承38和传动螺母39。

所述的锁紧销31为左端锥形、右端圆柱形结构，右端面开有圆孔作为液压油缸，圆孔的右端面附近加工有螺纹；活塞杆32为一级台阶圆柱形结构的钢制一体件，沿中心线的剖视截面为T形，左端圆柱安装于锁紧销31的圆孔内作为活塞使用，且左端直径大于右端直径；油缸端盖33为中空的圆柱形结构，外圆柱面加工有螺纹，与锁紧销31右端面附近的螺纹相连接，将活塞杆32的活塞部分限制在锁紧销31的圆孔内部；连接法兰34为中空的圆柱型结构，端面开有沿圆周均匀分布的若干通孔，用于安装螺栓与主机架1连接，连接法兰34内部为三级台阶状，第一级台阶内孔加工有螺纹，连接法兰34第二级台阶处由左至右分别安装推力轴承38和传动螺母39，传动螺母39为一级台阶中空圆柱形结构的钢制一体件，沿中心线的剖视截面为T形，内孔加工有传动螺纹，与活塞杆32右端面附近外圆柱表面的传动螺纹相配合；锁紧螺母35为圆柱状零件，内孔为光孔，外圆柱表面加工有螺纹，与连接法兰34第一级台阶内孔螺纹配合，用于防止传动螺母39松动。

所述的活塞杆32、推力轴承38、传动螺母39和锁紧螺母35共同组成手动解锁机构。

所述的锁紧销31前部的圆锥端面设置有润滑介质进油口311，进油口311处安装有油杯；在锁紧销31的圆锥外表面和圆柱外表面分别加工有螺旋形状的导油槽A313和导油槽B315，所述的导油槽A313和导油槽B315与锁紧销31外表面的接触部位均加工有圆角；所述的导油槽A313和导油槽B315分别通过若干个导油孔A312和导油孔B314与进油口311相通。

所述的活塞杆32后部外表面加工有传动用外螺纹；所述的传动螺母39为T形圆柱状，外圆柱表面为台阶状，内圆周加工有传动用内螺纹；活塞杆32的外螺纹与传动螺母39的内螺纹配合使用，用于操作活塞杆32前进和后退。

Claims (1)

1.一种风力发电机的风轮锁定机构，其特征在于：包括锁紧销(31)、活塞杆(32)、油缸端盖(33)、连接法兰(34)、锁紧螺母(35)、推力轴承(38)和传动螺母(39)；

所述的锁紧销(31)为左端锥形、右端圆柱形结构，右端面开有圆孔作为液压油缸，圆孔的右端面附近加工有螺纹；活塞杆(32)为一级台阶圆柱形结构的钢制一体件，沿中心线的剖视截面为T形，左端圆柱安装于锁紧销(31)的圆孔内作为活塞使用，且左端直径大于右端直径；油缸端盖(33)为中空的圆柱形结构，外圆柱面加工有螺纹，与锁紧销(31)右端面附近的螺纹相连接，将活塞杆(32)的活塞部分限制在锁紧销(31)的圆孔内部；连接法兰(34)为中空的圆柱型结构，端面开有沿圆周均匀分布的若干通孔，用于安装螺栓与主机架(1)连接，连接法兰(34)内部为三级台阶状，第一级台阶内孔加工有螺纹，连接法兰(34)第二级台阶处由左至右分别安装推力轴承(38)和传动螺母(39)，传动螺母(39)为一级台阶中空圆柱形结构的钢制一体件，沿中心线的剖视截面为T形，内孔加工有传动螺纹，与活塞杆(32)右端面附近外圆柱表面的传动螺纹相配合；锁紧螺母(35)为圆柱状零件，内孔为光孔，外圆柱表面加工有螺纹，与连接法兰(34)第一级台阶内孔螺纹配合，用于防止传动螺母(39)松动；

所述的活塞杆(32)、推力轴承(38)、传动螺母(39)和锁紧螺母(35)共同组成手动解锁机构；

所述的锁紧销(31)前部的圆锥端面设置有润滑介质进油口(311)，进油口(311)处安装有油杯；在锁紧销(31)的圆锥外表面和圆柱外表面分别加工有螺旋形状的导油槽A(313)和导油槽B(315)，所述的导油槽A(313)和导油槽B(315)与锁紧销(31)外表面的接触部位均加工有圆角；所述的导油槽A(313)和导油槽B(315)分别通过若干个导油孔A(312)和导油孔B(314)与进油口(311)相通；

所述的活塞杆(32)后部外表面加工有传动用外螺纹；所述的传动螺母(39)为T形圆柱状，外圆柱表面为台阶状，内圆周加工有传动用内螺纹；活塞杆(32)的外螺纹与传动螺母(39)的内螺纹配合使用，用于操作活塞杆(32)前进和后退。