CN105673326A - 一种风机叶片联动变桨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风机叶片联动变桨装置。目的在于解决装置故障导致对应风机叶片无法有效完成变桨操作的问题，本发明主要由固定装置和钢缆组成。在所有风机叶片上安装固定装置，各叶片上的固定装置之间通过钢缆两两连接。当某套变桨驱动装置发生故障导致无法驱动叶片有效变桨时，其余风机叶片可通过联动变桨装置为驱动装置故障的风机叶片提供额外动力，进而有效避免个别叶片变桨速度慢或无法有效变桨的问题。本发明不影响现有风电系统变桨和顺桨工作，实施成本低、拆装便捷。

Description

一种风机叶片联动变桨装置
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种风机叶片联动变桨装置。
背景技术
变桨系统是风机的主要执行部件，根据风速大小相应地调整风机叶片的角度，控制风力发电机组的转速和功率。此外，为应对恶劣天气等紧急情况，通过顺桨操作还可实现空气动力刹车作用，其可靠性对风机的正常运行至关重要。目前，国内大部分风机设备针对每个风机叶片都配有一套变桨系统，可实现各叶片的独立变桨。风机变桨系统的驱动装置主要包括变桨电机以及蓄电池组。正常工作时，由变桨电机提供驱动力，带动变桨轴承转动，完成风机叶片的变桨操作。当遇到突发情况，电网掉电或变桨电机故障时，还备有蓄电池组提供直流电压驱动变桨系统完成变桨操作。
在变桨驱动方面虽然已有双重保障，但仍会存在风机叶片无法有效变桨的隐患。一方面，在风电设备的正常工作状态下，变桨系统需根据风向信号实时调整，使用非常频繁，变桨电机长时间运行将直接导致电机内温度显著升高，如长期未采取有效措施极易引发电机故障；另一方面，蓄电池组在风机设备的日常使用中虽然使用频率相对较低，蓄电池组储能不足或个别蓄电池失电的情况往往难以有效监测。在紧急情况下，由于变桨驱动装置故障，引起动力缺失或不足，叶片无法变桨或者变桨速度过慢，致使风载过大，对变桨轴承、机械制动系统会造成严重影响，严重时还有可能引起叶片折断情况的发生，对风机设备的安全性带来较大隐患。
发明内容
本发明的目的在于解决现有风机变桨系统存在的问题与隐患，提出了一种低成本、易实施的联动变桨装置，用于保障风机设备在紧急情况下能够有效完成变桨操作。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种风机叶片联动变桨装置，主要由固定装置和钢缆组成。在所有风机叶片上安装固定装置，各叶片上的固定装置之间通过钢缆两两连接。当一套变桨驱动装置发生故障导致无法驱动叶片有效变桨时，其余风机叶片可通过风机叶片联动变桨装置为驱动装置故障的风机叶片提供额外动力，进而避免个别叶片变桨速度慢或无法有效变桨的问题。
本发明的特征还在于，固定装置主要由上套筒、下套筒组成，上套筒在风机叶片的叶盆侧进行安装，下套筒在风机叶片的叶背侧进行安装，上、下套筒在叶片前缘及后缘处通过螺栓连接，连接方式便于装卸，可提高装置的重复使用率。
本发明的特征还在于，上、下套筒在叶片前缘处的螺栓孔在叶长方向上为单列均布的布局类型，使各连接螺栓在正常工作时受力均匀。
本发明的特征还在于，上、下套筒在叶片后缘处的螺栓孔在叶长方向上为单列的布局类型，除中心区域外，与叶片前缘处的螺栓孔一一对应。在叶长方向的中心区域开设通孔，通孔与螺栓孔中心距离不低于400mm。
本发明的特征还在于，固定装置内表面的轮廓与风机叶片对应区域的轮廓等距，距离为50mm，在上、下套筒内侧敷设橡胶层，橡胶层厚度为50mm，用于保护风机叶片与之接触的表面，并起到摩擦增阻的作用。
本发明的特征还在于，固定装置靠近叶根一侧与风机叶片宽度最大处对齐，固定装置靠近叶尖一侧距离风机叶片宽度最大处为叶长的5％。在风机叶片变桨联动装置正常工作时，固定装置将受到钢缆在叶根方向上的作用力分量，可实现固定装置的自锁功能，进一步增强固定装置与叶片连接的稳定性。
本发明的特征还在于，固定装置采用不锈钢材质，固定装置外侧喷刷防锈漆，降低日常使用中雨水侵蚀作用的影响，保证固定装置的可靠性。
本发明的特征还在于，钢缆两端分别绑定在相邻叶片固定装置的通孔处；钢缆在各连接装置之间的有效连接长度为叶片最大截面与叶根二者距离的倍。
本发明的有益效果是：当某套变桨驱动装置发生故障导致无法驱动叶片有效变桨时，其余风机叶片可通过联动变桨装置为驱动装置故障的风机叶片提供额外动力，进而有效避免个别叶片变桨速度慢或无法有效变桨的问题。本发明不影响现有风电系统变桨和顺桨工作，结构形式简单，且便于加工及装卸操作，实施成本低、拆装便捷。
附图说明
图1是一种风机叶片联动变桨装置示意图。
图2是一种风机叶片联动变桨装置局部示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施案例，对本发明的结构组成和控制原理进行详细阐述。
如图1所示，一种风机叶片联动变桨装置主要由固定装置2、5、8和钢缆3、6、9组成。所有风机叶片1、4、7上都安装有固定装置2、5、8，各风机叶片分别通过钢缆3、6、9两两连接。固定装置2、5、8分别在叶片1、4、7靠近叶根一侧与风机叶片宽度最大处对齐，固定装置靠近叶尖一侧距离风机叶片宽度最大处为叶长的5％。在风机叶片变桨联动装置正常工作时，固定装置将受到钢缆在叶根方向上的作用力，可实现固定装置的自锁功能，进一步增强固定装置与叶片连接的稳定性。钢缆3、6、9两端分别绑定在相邻叶片1与4、相邻叶片4与7、相邻叶片1与7对应固定装置的通孔处；线缆有效长度为叶片最大截面到叶根距离的倍。
图2为风机叶片联动变桨装置的局部示意图。各叶片上的固定装置均相同。固定装置2主要由上套筒10、下套筒11组成，上套筒10与风机叶片1的叶盆侧进行安装，下套筒11与风机叶片1的叶背侧进行安装。上套筒10、下套筒11在叶片前缘及后缘处通过螺栓连接。上套筒10与下套筒11在叶片前缘处的螺栓孔13在叶长方向上为单列均布的布局类型，使各连接螺栓在正常工作时受力均匀。上套筒与下套筒在叶片后缘处的螺栓孔15在叶长方向上为单列的布局类型，除中心区域外，与叶片前缘处的螺栓孔13一一对应，在叶长方向的中心区域开设通14，通孔14与螺栓孔15中心距离不低于400mm。在上套筒10与下套筒11内侧敷设橡胶层12，用于保护风机叶片与之接触的表面，并起到摩擦增阻的作用。风机叶片1上的固定装置2在通孔14处与钢缆3以及钢缆9连接，缆有效长度为叶片最大截面到叶根距离的倍，不影响风机正常的变桨、顺桨操作。
本发明还在于，固定装置2采用不锈钢材质，固定装置外侧喷刷防锈漆，降低日常使用中雨水侵蚀作用的影响，保证固定装置的可靠性。
本发明还在于，固定装置内表面的轮廓与风机叶片对应区域的轮廓等距，距离为50mm。
本发明还在于，上橡胶层与下橡胶层选材相同，可参考一般橡胶型减振器中的橡胶选材。
本发明还在于，钢缆的截面参数需要结合风机叶片的具体参数，通过强度校核确定。
本发明还在于，当任一风机变桨驱动装置失效后，对应风机叶片无法独立完成变桨操作，此时，借助本发明的风机叶片联动变桨装置，可在其他风机叶片正常变桨过程中，为其提供额外变桨驱动力，进而完成所有风机叶片的变桨操作，降低紧急情况对风机设备造成严重损坏的风险。

Claims (7)

1.一种风机叶片联动变桨装置，其特征在于：一种风机叶片联动变桨装置，主要由固定装置和钢缆组成。在所有风机叶片上安装固定装置，各叶片上的固定装置之间通过钢缆两两连接。
2.根据权利要求1所述的风机叶片联动变桨装置，其特征在于：固定装置主要由上套筒、下套筒组成，上套筒在风机叶片的叶盆侧进行安装，下套筒在风机叶片的叶背侧进行安装，上、下套筒在叶片前缘及后缘处通过螺栓连接。
3.根据权利要求1或2所述的风机叶片联动变桨装置，其特征在于：上、下套筒在叶片前缘处的螺栓孔在叶长方向上为单列均布的布局类型，使各连接螺栓在正常工作时受力均匀。
4.根据权利要求1或2所述的风机叶片联动变桨装置，其特征在于：上、下套筒在叶片后缘处的螺栓孔在叶长方向上为单列的布局类型，除中心区域外，与叶片前缘处的螺栓孔一一对应。在叶长方向的中心区域开设通孔，通孔与螺栓孔中心距离不低于400mm。
5.根据权利要求1所述的风机叶片联动变桨装置，其特征在于：固定装置靠近叶根一侧与风机叶片宽度最大处对齐，固定装置靠近叶尖一侧距离风机叶片宽度最大处为叶长的5％。在风机叶片变桨联动装置正常工作时，固定装置将受到钢缆在叶根方向上的作用力分量，可实现固定装置的自锁功能。
6.根据权利要求1所述的风机叶片联动变桨装置，其特征在于：固定装置采用不锈钢材质，固定装置外侧喷刷防锈漆。
7.根据权利要求1所述的风机叶片联动变桨装置，其特征在于：钢缆两端分别绑定在相邻叶片固定装置的通孔处；钢缆在各连接装置之间的有效连接长度为叶片最大截面到叶根距离的倍。
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