CN105545612A - 大型风力发电机组及其叶片安装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大型风力发电机组和大型风力发电机组叶片安装结构。大型风力发电机组叶片安装结构包括叶片、轮毂、变桨轴承和齿轮，叶片包括有叶根，轮毂上设置有腹板，变桨轴承包括通过滚动件配合的内圈和外圈，外圈与轮毂固定连接，内圈的内壁上一体设置有全周的滚齿，齿轮与滚齿相配，并通过驱动装置驱动，安装结构还包括连接法兰、多组吊耳、多个连接板和多个液压缸，连接法兰夹设于内圈与叶根之间，每一吊耳均安装于叶根，且呈中心对称分布，每一连接板、每一液压缸和每组吊耳相对应。本发明通过联合布设提高强度和操作可靠性，从而使得齿轮的调整无须在地面进行，实现微调整，从而提高工作效率、降低成本和劳动强度，并提高操作的安全性。

Description

大型风力发电机组及其叶片安装结构

技术领域

本发明总体来说涉及一种大型风力发电机组，具体而言，涉及一种大型风力发电机组叶片安装结构。

背景技术

风能是可再生能源中发展最快的清洁能源，也是具有大规模开发和商业化发展前景的可再生能源，风力发电机是风能利用的主要方式，尤其是最近几年，兆瓦级风力发电机组发展迅速，已经成为市场主流产品。

变桨系统是兆瓦级风力发电机组最核心的组成部分之一，对机组的安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。变桨轴承目前均采用转盘轴承，安装在叶片和轮毂之间，变桨轴承分内圈和外圈，内外圈通过滚动体连接在一起，可以相对旋转，内圈与叶片连接，外圈固定于轮毂上，内圈内侧为齿轮结构，变桨电机驱动变桨轴承内圈旋转，带动叶片相对其轴线旋转以达到变桨的目的。

由于风力发电机组叶片的工作范围在0-90°之间，因此变桨轴承齿轮只有四分之一一直处于工作状态。在风力发电机组寿命期内，变桨轴承容易出现齿面磨损、断裂等问题。目前，一旦发生上述问题，只能使用吊车将整个风轮拆下，在地面上完成更换变桨轴承，然后再使用吊车将整个风轮安装上。众所周知，使用吊车价格昂贵，而且吊装和拆卸过程需浪费大量的人力物力，同时还影响风电场效益。另外，在拆卸和安装过程中，还存在巨大的安全隐患，不但效率低下而且可靠性很差。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够降不需整机装拆即可完成齿轮啮合位置调整、从而提高效率、降低成本并具有较高安全性的大型风力发电机组叶片安装结构及具有该安装结构的大型风力发电机组。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种大型风力发电机组叶片安装结构，包括叶片、轮毂、变桨轴承和齿轮，所述叶片包括有叶根，所述轮毂上设置有腹板，所述变桨轴承包括通过滚动件配合的内圈和外圈，所述外圈与所述轮毂固定连接，所述内圈的内壁上一体设置有全周的滚齿，所述齿轮与所述滚齿相配，并通过驱动装置驱动，所述安装结构还包括连接法兰、多组吊耳、多个连接板和多个液压缸，所述连接法兰夹设于所述内圈与所述叶根之间，每一所述吊耳均安装于所述叶根，且呈中心对称分布，每一所述连接板、每一所述液压缸和每组所述吊耳相对应；当需要调整所述齿轮与所述滚齿的啮合位置时，每一所述连接板连接每组所述吊耳中的全部吊耳，所述多个液压缸同步驱动，且所述液压缸活动支撑连接所述连接板和所述腹板。

根据本发明的一实施方式，所述安装结构还包括多个加强型钢，每个所述加强型钢均连接两相邻的所述连接板。

根据本发明的一实施方式，所述吊耳一端通过连接所述叶根，另一端设置有叉口，所述叉口的两叉臂的对应位置上加工有连接孔。

根据本发明的一实施方式，所述连接板为环形板，所述环形板的一面上设置有多对第一突片和第二突片，所述第一突片和所述第二突片上均加工有连接孔，所述第一突片配合所述叉口，所述第二突片连接所述液压缸。

根据本发明的一实施方式，所述多个液压缸均通过液压站提供动力，并通过溢流阀调节压力。

根据本发明的一实施方式，所述多个液压缸均通过常闭式截止阀连通所述液压站。

根据本发明的一实施方式，所述液压站连通所述多个液压缸的液压回路中还设置有安全阀和调速阀。

根据本发明的一实施方式，所述多个液压缸均为双向作用液压缸。

根据本发明的一实施方式，所述吊耳为三组，且每组数量为三个，所述连接板为三个，每个连接板对应一组所述吊耳，所述液压缸为三个，每个液压缸对应一个连接板，所述加强型钢为三个。

为实现上述发明目的，本发明还采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种大型风力发电机组，包括如上所述的大型风力发电机组叶片安装结构。

由上述技术方案可知，本发明的大型风力发电机组叶片安装结构的优点和积极效果在于：

本发明中采用连接法兰、多组吊耳、多个连接板和多个液压缸，连接法兰可以增强叶根疲劳性能，且可以起到调整高度的作用，使用多组吊耳均匀布设，可以避免吊点应力集中，连接板和液压缸方便在装拆时使用，并通过联合布设提高强度和操作可靠性，从而使得齿轮的调整无须在地面进行，实现微调整，从而提高工作效率、降低成本和劳动强度，并提高操作的安全性。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构的结构示意图。

图2是图1中的A向结构示意图。

图3是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构中吊耳结构示意图。

图4是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构中基座结构示意图。

图5是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构中吊耳结构示意图。

图6是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构中连接板结构示意图。

图7是图6中沿B-B线的剖视结构示意图。

图8是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构的第一应用状态示意图。

图9是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构的第二应用状态示意图。

图10是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构中液压系统第一应用状态示意图。

图11是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构中液压系统第二应用状态示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、轮毂；2、变桨轴承；3、叶片；4、连接法兰；5、基座；6、液压缸；7、连接板；8、吊耳；9、加强型钢；11、腹板；21、外圈；22、内圈；23、滚动件；24、滚齿；60、液压系统；61、液压站；62、两位四通换向阀；63、安全阀；64、调速阀；65、两位两通换向阀；66、溢流阀；67、第一单向阀；68、第二单向阀；69、常闭式截止阀；71、环形板；72、连接架；80、叉口；81、第一叉臂；82、第二叉臂；83、底板；720、连接臂；721、第一突片；722、第二突片。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

在对本发明的不同示例的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“侧部”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。

本发明的大型风力发电机组，在本申请中其结构主要在于叶片安装结构，以下将结合具体实施例对大型风力发电机组叶片安装结构进行详细说明。

参见图1和图2所示，图1是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构的结构示意图，图2是图1中的A向结构示意图。该实施例中的大型风力发电机组叶片安装结构包括轮毂1、变桨轴承2、叶片3、连接法兰4和齿轮(图中未示出)。其中，叶片3包括有叶根，轮毂1上安装有腹板11，以增强轮毂1的整体强度，变桨轴承2的结构参照图4所示，包括有外圈21、内圈22、滚动件23和滚齿24。该实施例中，外圈21与轮毂1固定连接，内圈22的内壁上一体设置有全周的滚齿24，齿轮与滚齿24相配，并通过驱动装置驱动，该驱动装置可以是电机等。另外，内圈22与叶片3的叶根相连，而且在内圈22与叶根之间还垫设有连接法兰4，以作为调整结构，并减少拆装过程中的对叶根的损伤。

由于变桨系统在风力发电机组中处于主导地位，一旦变桨系统发生故障，将直接影响机组的安全，因此将与变桨驱动配合完成变桨工作的齿面加工在变桨轴承2的内圈22上，一是保证足够的强度，避免在机组运行过程中由于连接强度或安装、加工过程中出现误差而影响使用寿命，二是避免因其他连接方式而削弱变桨轴承2的内圈22强度。

该实施例中的大型风力发电机组叶片安装结构还包括多个液压缸6、多个连接板7、多组吊耳8和多个加强型钢9。其中，如图3所示，每一吊耳8均安装于叶根，且呈中心对称分布。另外如图4所示，在腹板11上安装有多个基座5。而且，每一液压缸6、每一连接板7、每一加强型钢9和每组吊耳8相对应，该实施例中，吊耳8为三组，且每组数量为三个，连接板7为三个，每个连接板7对应一组吊耳8，液压缸6为三个，每个液压缸6对应一个连接板7，加强型钢9为三个。一个连接板7连接三个吊耳8，一个连接板7连接一个液压缸6，两个连接板7之间通过加强型钢9连接，以提高强度。

该实施例中，液压缸6一端通过基座5固定连接在腹板11上，一端通过连接板7、吊耳8与叶根相连。另外，需要明确的是，液压缸6并非始终安装在叶根与腹板11之间，而是当需要调整齿轮与滚齿24的啮合位置时，再安装液压缸6，并且在调整过程中，多个液压缸6同步驱动。再者，为提高受力均匀性，多个液压缸6、多个连接板7、多组吊耳8和多个加强型钢9均呈中心对称布设。

将连接板7与吊耳8连接，通过加强型钢9将3个连接板7连接在一起，可以增强连接件的强度及保证稳定性。连接板7、吊耳8、加强型钢9连接在一起后相当于将叶片3根部的n个提升点固定于同一平面上，而三个液压缸6共用一套出油管路更有利于提升与退出的一致性，可避免发生在提升与退出的过程中由于叶片3根部螺栓受力不均而发生憋劲难以拆卸的问题。

该实施例中，如图5所示，图5是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构中吊耳结构示意图。其中，吊耳包括第一叉臂81、第二叉臂82和底板83，第一叉臂81和第二叉臂82设置于底板83的同一面，且相互平行设置，形成叉口80，第一叉臂81和第二叉臂82上均加工有连接孔。该实施例中，吊耳8一端通过底板3和连接件连接叶根，另一端通过叉口80与连接板7配合连接。

该实施例中，如图6和图7所示，图6是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构中连接板结构示意图。图7是图6中沿B-B线的剖视结构示意图。其中，每一个连接板7包括一个环形板71和连接在环形板71上的三个连接架72，每个连接件72均突出于环形板71的一侧。每个连接件均具有两个连接臂720，在每个连接臂720的一面上设置有第一突片721和第二突片722，第一突片721和第二突片722上均加工有连接孔，而且，第一突片721配合叉口80，第二突片722连接液压缸6。

该实施例中，两工作状态如图8和图9所示，图8是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构的第一应用状态示意图。图9是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构的第二应用状态示意图。图8中，液压缸6顶起到位，可对变桨轴承2进行调整，从而改变滚齿24与齿轮的啮合位置。图9中，为顶升前或落下后的情况，此时由于液压缸6的连接作用，可以对变桨轴承2进行拆卸或安装。

该实施例中，液压缸6通过液压系统60进行驱动和控制。参见图10和图11所示，图10是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构中液压系统第一应用状态示意图。图11是根据一示例性实施方式示出的一种大型风力发电机组叶片安装结构中液压系统第二应用状态示意图。其中，液压系统60包括液压站61、两位四通换向阀62、安全阀63、调速阀64、两位两通换向阀65、溢流阀66、第一单向阀67、第二单向阀68和常闭式截止阀69。而且，多个液压缸6均通过液压站61提供动力，并通过溢流阀66调节压力。多个液压缸6均通过常闭式截止阀69连通液压站61，而且，液压站61连通多个液压缸6的液压回路中还设置有安全阀63和调速阀64。该实施例中，多个液压缸6均为双向作用液压缸。

由于大型风力发电机组叶片重量较大，重则十几吨，采用液压系统有利于在更换变桨轴承工作齿面的过程中更稳定、更安全。其中，溢流阀66可以抵抗叶片3重力，同时时拆卸过程更加平稳。当叶片3根部双头螺柱拧紧螺母全部松开后，叶片3由于自身重力向下运动，如采用人工操作，瞬间的重力很容易发生意外，而采用液压系统，尤其是溢流阀66的设置，(溢流阀66的工作原理是只有当作用于进油口的压力达到一定值时溢流阀66才开始工作，相当于一个开关作用，比如叶片的重力通过换算产生40bar的压力，将溢流阀66工作压力设置为45bar,当叶片3根部连接螺母全部松开后，由于溢流阀66进油口压力没有达到设定值，因此双向作用液压缸6不工作，叶片3重力完全有液压缸6承受)可以给操作工作者足够的时间送螺母及其他准备工作，当螺母完全松开后，开始打压如图8，当溢流阀66进油口处的压力大于设定值时，溢流阀66开始工作，叶片3整体稳定的向下运动，实现退出叶片3的动作。

叶片3的工作环境在几十米高空，风速较大，叶片3退出后，3个双向作用的液压缸6与连接板7、吊耳8、加强型钢9连接在一起组合体共同作用下有利于抵抗一定的风载，方便安装，如果只用一个作用点实现叶片3的退出与起升，一旦在风载作用下产生一点点位移就很难实现操作过程。因此，本发明主要体现了稳定、安全及更实用、可行及人性化的特点。

由上述技术方案可知，本发明的大型风力发电机组叶片安装结构的优点和积极效果在于：

本发明中采用连接法兰4、多组吊耳8、多个连接板7和多个液压缸6，连接法兰7可以增强叶根疲劳性能，且可以起到调整高度的作用，使用多组吊耳8均匀布设，可以避免吊点应力集中，连接板7和液压缸6方便在装拆时使用，并通过联合布设提高强度和操作可靠性，从而使得齿轮的调整无须在地面进行，实现微调整，从而提高工作效率、降低成本和劳动强度，并提高操作的安全性。

以上结合附图示例说明了本发明的一些优选实施例式。本发明所属技术领域的普通技术人员应当理解，上述具体实施方式部分中所示出的具体结构和工艺过程仅仅为示例性的，而非限制性的。而且，本发明所属技术领域的普通技术人员可对以上所述所示的各种技术特征按照各种可能的方式进行组合以构成新的技术方案，或者进行其它改动，而都属于本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种大型风力发电机组叶片安装结构，包括叶片、轮毂、变桨轴承和齿轮，所述叶片包括有叶根，所述轮毂上设置有腹板，所述变桨轴承包括通过滚动件配合的内圈和外圈，所述外圈与所述轮毂固定连接，所述内圈的内壁上一体设置有全周的滚齿，所述齿轮与所述滚齿相配，并通过驱动装置驱动，其特征在于，所述安装结构还包括连接法兰、多组吊耳、多个连接板和多个液压缸，所述连接法兰夹设于所述内圈与所述叶根之间，每一所述吊耳均安装于所述叶根，且呈中心对称分布，每一所述连接板、每一所述液压缸和每组所述吊耳相对应；当需要调整所述齿轮与所述滚齿的啮合位置时，每一所述连接板连接每组所述吊耳中的全部吊耳，所述多个液压缸同步驱动，且所述液压缸活动支撑连接所述连接板和所述腹板。

2.如权利要求1所述的大型风力发电机组叶片安装结构，其特征在于，所述安装结构还包括多个加强型钢，每个所述加强型钢均连接两相邻的所述连接板。

3.如权利要求1所述的大型风力发电机组叶片安装结构，其特征在于，所述吊耳一端通过连接所述叶根，另一端设置有叉口，所述叉口的两叉臂的对应位置上加工有连接孔。

4.如权利要求3所述的大型风力发电机组叶片安装结构，其特征在于，所述连接板为环形板，所述环形板的一面上设置有多对第一突片和第二突片，所述第一突片和所述第二突片上均加工有连接孔，所述第一突片配合所述叉口，所述第二突片连接所述液压缸。

5.如权利要求1-4任一所述的大型风力发电机组叶片安装结构，其特征在于，所述多个液压缸均通过液压站提供动力，并通过溢流阀调节压力。

6.如权利要求5所述的大型风力发电机组叶片安装结构，其特征在于，所述多个液压缸均通过常闭式截止阀连通所述液压站。

7.如权利要求6所述的大型风力发电机组叶片安装结构，其特征在于，所述液压站连通所述多个液压缸的液压回路中还设置有安全阀和调速阀。

8.如权利要求5所述的大型风力发电机组叶片安装结构，其特征在于，所述多个液压缸均为双向作用液压缸。

9.如权利要求2所述的大型风力发电机组叶片安装结构，其特征在于，所述吊耳为三组，且每组数量为三个，所述连接板为三个，每个连接板对应一组所述吊耳，所述液压缸为三个，每个液压缸对应一个连接板，所述加强型钢为三个。

10.一种大型风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的大型风力发电机组叶片安装结构。