CN106286143A - 液力传动风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液力传动风力发电机。本发明采取增加柔性液力传动环节的方法，在升速箱前设置液力传动装置，吸收叶片因风切变和湍流造成的冲击能量，避免升速箱齿轮承受急变载荷和冲击载荷，有效提高齿轮使用寿命。本发明由：轮毂，主轴支承，主轴轴承，主轴，偏航电机，偏航减速器，液力耦合箱，升速箱，高速轴制动装置，高速轴，发电机，机舱，偏航主动齿轮，偏航制动装置，偏航被动齿轮，塔架，机体底座，液压系统，叶片组成。叶片吸收风能后，经轮毂和主轴将转速与扭矩传递给液力耦合箱，经液力变换后的液体动能转换成机械能传入升速箱，经升速箱升速后由高速轴将机械能传递给发电机，经发电机将机械能转换为电能输出。

Description

液力传动风力发电机
技术领域
在电力生产领域，风力发电已成为商业化洁净能源生产的重要方法之一。而大功率并网型风力发电装备是向电网提供洁净电力的核心装置，本发明是一种大功率并网型液力传动风力发电机。
背景技术
随着时代发展和科技进步，在陆地和近海的各类风电场使用的商业化大功率并网风力发电机已经形成以水平轴，升力型，三叶片，上风向，变速变桨为特征的主力机型。根据主传动系统是直驱型或者带变速装置又可将大功率风电机分为非直驱和直驱两大类。其中，非直驱风电机的最大优势，是可以通过升速装置将叶轮的低转速升高至发电机需要的转速，这样就可以在相同功率下使发电机的轮廓尺寸和直径减小到制造，运输，安装等过程允许的范围。因此，也是目前实际使用中最主要的机型。其中升速装置主要是齿轮升速箱，但由于升速箱承担着由风机叶片传来的随风速改变的变化载荷和冲击载荷，造成升速箱中的传动齿轮出现点蚀，剥落等破坏，产生噪音，振动，甚至过早失效。当这种情况发生时，就不得不面对停机、维修和重新安装的巨大成本支出和发电损失及时间浪费。经过对80年代至今装机的非直驱型风电机实际使用情况统计，因升速箱问题造成停机的比例达到停机总数的67％，而维修成本与经济损失则占到总额的83％，成为困扰非直驱型风电机发展的主要问题。因此需要一种既能发挥非直驱型风电机优势，又能有效克服其弱点的风电机。根据本发明构成的液力传动风力发电机，可靠性和寿命均优于目前同类商业化风力发电机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液力传动风力发电机。本发明采取增加柔性液力传动环节的方法，在升速箱前设置液力传动装置，吸收叶片因风切变和湍流造成的冲击能量，避免升速箱齿轮承受急变载荷和冲击载荷，有效提高齿轮使用寿命。本发明所提供的液力传动风力发电机：由轮毂，主轴支承，主轴轴承，主轴，偏航电机，偏航减速器，液力耦合箱，升速箱，高速轴制动装置，高速轴，发电机，机舱，偏航主动齿轮，偏航制动装置，偏航被动齿轮，塔架，机体底座，液压系统，叶片组成。叶片将风能转变为轮毂的转速与扭矩，经轮毂和主轴传递给液力耦合箱的泵轮，泵轮转动带动液力耦合箱内的液压油将机械能转变为液体的动能，液流冲击与升速箱输入轴联接的涡轮，将液体动能转换成机械能传入升速箱。经升速箱升速后由高速轴将机械能传递给发电机，经发电机将机械能转换为电能输出。
按照本发明，液力耦合箱为低转速，大直径，小间隙结构。液力耦合箱按照低转设计，液力耦合箱的泵轮和涡轮叶片曲面选用非均匀有理样条曲面NURBS，根据大扭矩低转速进行优化；速泵轮和涡轮的直径根据功率要求按照大直径优化设计，泵轮和涡轮之间选用小间隙设计，液力耦合箱采用高粘度液压油，提高功率传递效率。
按照本发明，液力耦合箱泵轮与主轴直接联接，液力耦合箱壳体与升速箱壳体用螺栓联接，液力耦合箱涡轮与升速箱输入轴经花键套装，传递扭矩和转速。
按照本发明，升速箱输出轴经高速轴制动装置与发电机输入轴联接，制动装置制动盘与联轴器为一体，将联轴器联接盘的直径加大，联接螺栓埋头，联轴器的两侧面与制动片接触，在液压缸作用下实施制动。
按照本发明，液压系统采用高粘度液压油，为偏航制动装置和高速轴制动装置提供液压油，同时为液力耦合箱供油。
附图说明
附图结合实施实例说明本发明的具体结构和工作原理，其中：
图1是液力传动风力发电机的主剖视图；图中，1是轮毂，2是主轴支承，3是主轴轴承，4是主轴，5是偏航电机，6是偏航减速器，7是液力耦合箱，8是升速箱，9是高速轴制动装置，10是高速轴制动装置液压缸，11是高速轴，12是发电机，13是机舱，14是偏航主动齿轮，15是偏航制动装置，16是偏航被动齿轮，17是塔架，18是机体底座。
图2是本发明的俯视剖视图，图中，1是轮毂，2是主轴支承，4是主轴，5是偏航电机，7是液力耦合箱，8是升速箱，19是液压系统。
图3是本发明的整体主视图；图中，1是轮毂，13是机舱，17是塔架，20是叶片。
具体实施方式
按照附图，本发明实施实例的液力传动风力发电机，采取增加柔性液力传动环节的方法，在升速箱前设置液力耦合箱7，液力耦合箱吸收叶片19因风切变和湍流造成的冲击能量，避免升速箱8的齿轮承受急变载荷和冲击载荷，有效提高齿轮使用寿命。本发明所提供的液力传动风力发电机：由轮毂1，主轴支承2，主轴轴承3，主轴4，偏航电机5，偏航减速器6，液力耦合箱7，升速箱8，高速轴制动装置9，高速轴制动装置液压缸10，高速轴11，发电机12，机舱13，偏航主动齿轮14，偏航制动装置15，偏航被动齿轮16，塔架17，机体底座18，液压系统19，叶片20组成。叶片20将风能转变为轮毂1的转速与扭矩，经轮毂1和主轴4传递给液力耦合箱7的泵轮，泵轮转动带动液力耦合箱7内的液压油将机械能转变为液体的动能，液流冲击与升速箱8输入轴联接的涡轮，将液体动能转换成升机械能传入升速箱8。经升速箱8升速后由高速轴11将机械能传递给发电机12，经发电机12将机械能转换为电能输出。
按照本实施实例，液力耦合箱7为低转速，大直径，小间隙结构。液力耦合箱7按照低转设计，对泵轮和涡轮叶片曲面选用非均匀有理样条曲面NURBS，根据大扭矩低转速进行优化；速泵轮和涡轮的直径根据功率要求按照大直径优化设计，泵轮和涡轮之间选用小间隙设计，液力耦合箱7采用高粘度液压油，提高功率传递效率。
按照本实施实例，液力耦合箱7的泵轮与主轴4直接联接，液力耦合箱7的壳体与升速箱8的壳体用螺栓联接，液力耦合箱7的涡轮与升速箱8的输入轴经花键套装，传递扭矩和转速。
按照本实施实例，升速箱8的输出轴经高速轴制动装置9与发电机12的输入轴联接，高速轴制动装置9的制动盘与联轴器为一体，将联轴器联接盘的直径加大，联接螺栓埋头，联轴器的两侧面与制动片接触，在高速轴制动装置液压缸10的作用下实施制动。
按照本实施实例，液压系统采用高粘度液压油，为偏航制动装置15和高速轴制动液压缸10提供液压油，同时为液力耦合箱7供油。
按照本发明构成的风力发电机由于液力耦合箱的缓冲和吸振作用，可以有效减低升速箱齿轮的过早失效。

Claims (5)

1.液力传动风力发电机，其特征在于，采取增加柔性液力传动环节的方法，在升速箱前设置液力传动装置，吸收叶片因风切变和湍流造成的冲击能量，避免升速箱齿轮承受急变载荷和冲击载荷，有效提高齿轮使用寿命；本发明所提供的液力传动风力发电机：由轮毂，主轴支承，主轴轴承，主轴，偏航电机，偏航减速器，液力耦合箱，升速箱，高速轴制动装置，高速轴，发电机，机舱，偏航主动齿轮，偏航制动装置，偏航被动齿轮，塔架，机体底座，液压系统，叶片组成；叶片将风能转变为轮毂的转速与扭矩，经轮毂和主轴传递给液力耦合箱的泵轮，泵轮转动带动液力耦合箱内的液压油将机械能转变为液体的动能，液流冲击与升速箱输入轴联接的涡轮，将液体动能转换成机械能传入升速箱，经升速箱升速后由高速轴将机械能传递给发电机，经发电机将机械能转换为电能输出。
2.如权利要求1所述的液力传动风力发电机，其特征在于，液力耦合箱为低转速，大直径，小间隙结构；液力耦合箱按照低转设计，其泵轮和涡轮叶片曲面选用非均匀有理样条曲面NURBS，根据大扭矩低转速进行优化；速泵轮和涡轮的直径根据功率要求按照大直径优化设计，泵轮和涡轮之间选用小间隙设计，液力耦合箱采用高粘度液压油，提高功率传递效率。
3.如权利要求1所述的液力传动风力发电机，其特征在于，液力耦合箱泵轮与主轴直接联接，液力耦合箱壳体与升速箱壳体用螺栓联接，液力耦合箱涡轮与升速箱输入轴经花键套装，传递扭矩和转速。
4.如权利要求1所述的液力传动风力发电机，其特征在于，升速箱输出轴经高速轴制动装置与发电机输入轴联接，制动装置制动盘与联轴器为一体，将联轴器联接盘的直径加大，联接螺栓埋头，联轴器的两侧面与制动片接触，在液压缸作用下实施制动。
5.如权利要求1所述的液力传动风力发电机，其特征在于，液压系统采用高粘度液压油，为偏航制动装置和高速轴制动装置提供液压油，同时为液力耦合箱供油。
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