CN106762397B - 风力发电机组及其叶轮锁定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组及其叶轮锁定装置。该叶轮锁定装置包括至少两个锁定销(3)和驱动锁定销(3)插入到风力发电机组的叶轮锁定盘(1)上的锁定孔(2)中的油缸(4)，每个锁定销(3)插入到锁定孔(2)中的深度具有最小值M，在选定其中一个锁定销(3)为基准锁定销时，其他第i个锁定销与所述基准锁定销在锁定时的插入深度之和大于2×M+Ti，其中，Ti为所述其他第i个锁定销与所述基准锁定销完全插入到锁定孔(2)内的深度之差。上述叶轮锁定装置能够动态地调整每个锁定销的插入深度，实现锁定销的均载。

Description

风力发电机组及其叶轮锁定装置
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体地说，本发明涉及一种风力发电机组及其叶轮锁定装置。
背景技术
风力发电机组的叶轮锁定装置用于人员进入轮毂或对旋转部件进行维修时，暂时将转子锁死，防止旋转部件对人体产生机械伤害。
随着风机的大型化发展，从最早的几百千瓦风机到近几年国内外出现的4-8兆瓦风机，转子直径越来越大，旋转部分重量越来越重，达到100吨以上。在单叶片安装时，叶片重量产生的弯矩会超过叶轮锁定装置的承受极限，因此对于大型风力发电机组的叶轮锁定，对叶轮锁定装置的要求越来越高，单个叶轮锁定装置往往不能够满足叶轮锁定的要求，因此目前的叶轮锁定装置常采用多个锁定销一起锁定转子。
由于存在机械加工误差，即使使用多个销，往往也只能由少数个销承受大部分锁定力矩，即使对锁定孔进行配做，也只能改善所配对的销，不能所有的销实现均载。
因此，如何使多个锁定销实现均衡分配来自叶轮转子的剪切载荷是未来大型风力发电机组实现水平单叶片安装的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于风力发电机组的叶轮锁定装置，以动态地调整每个锁定销的插入深度，使在锁定叶轮时受到的载荷均匀分配到若干个锁定销，实现锁定销的均载。
本发明的另一目的在于提供一种风力发电机组。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于风力发电机组的叶轮锁定装置，该叶轮锁定装置包括两个或两个以上的锁定销和驱动锁定销插入到风力发电机组的叶轮锁定盘上的锁定孔中的油缸，每个锁定销插入到锁定孔中的深度具有最小值M，在选定其中一个锁定销为基准锁定销时，其他第i个锁定销与所述基准锁定销在锁定时的插入深度之和大于2×M+Ti，其中，Ti为所述其他第i个锁定销与所述基准锁定销完全插入到锁定孔内的深度之差。
优选地，每个油缸内的液压压力相同。
优选地，所述其他第i个锁定销与所述基准锁定销的位置偏差ai与所述深度之差Ti满足如下关系:ai＝Ti×tane，e为锁定销的锥角。
优选地，叶轮锁定盘的厚度为C，最小值M在0.5C至0.7C的范围内。
优选地，每个锁定销(3)插入到锁定孔(2)内的深度通过调节油缸(4)内的液压压力来调节。
优选地，油缸内的液压压力通过需要的总的锁定力确定。也就是说，液压压力是由外界风力的大小确定的，这是因为外界风力的大小与总的锁定力的大小相关。
优选地，所述基准锁定销为第一个插入到锁定孔中的锁定销。
优选地，所述叶轮锁定装置还包括用于测量所述锁定销的插入深度的测量装置。
优选地，所述叶轮锁定装置还包括控制装置，用于接收所述测量装置的测量数据，并基于所述测量数据来控制所述油缸的伸缩。
根据本发明的另一实施例，提供了一种风力发电机组，该风力发电机组包括叶轮锁定盘，所述叶轮锁定盘通过上述叶轮锁定装置锁定。
在本发明所提供的叶轮锁定装置中，通过选定一个锁定销，来动态地调节其他每个锁定销的插入深度，在每个油缸中的液压压力相同时，能够使每个锁定销承受的剪切力大体相同，从而实现均载。因此，可以在风力发电机组中设置强度稍低些的锁定销，动态调整每个锁定销的插入深度，实现高载荷或高风速下的机组锁定，例如在风机安装、机组部件损坏等状况下。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的叶轮锁定装置的结构示意图；
图2是图1所示的叶轮锁定装置的位置关系图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
参照图1和图2，图1是根据本发明的实施例的叶轮锁定装置的结构示意图，图2是图1所示的叶轮锁定装置的位置关系图。
根据本发明的实施例，提供的叶轮锁定装置，用于在需要对风力发电机组的某些部件进行维护而停机时，锁定叶轮转子，从而操作人员进行维护。
叶轮锁定装置包括至少两个锁定销3，锁定销3可以为锥形销。在锁定时，锁定销3在油缸4的推动下插入到叶轮锁定盘1上的锁定孔2内，同样，该锁定孔2可以为锥形孔。油缸4上设置有两个油管，一个为连通到锁定销3上方空腔内的油管5，另一个为连通到锁定销3下方空腔内的油管6。当锁定销3下方空腔内的液压压力大于锁定销3上方空腔内的液压压力时，锁定销3可以向上运动而插入到锁定孔2内，相反，锁定销3可以向下运动而从锁定孔2中撤回。
在外界风速较小时，例如，可通过风机自动检测风速，或者人工测量风速，人工操作叶轮锁定装置，将锁定销3完全插入到锁定孔2内，该过程可由控制装置自动判断锁定孔2与锁定销3对正后，进行锁定销插入工作。由于加工误差的存在，并不是每个锁定销3都能够完全与锁定孔2对正且插入到最大深度，也就是说，锁定销3的完全插入到锁定孔2内时锁定销3的插入深度存在差异。
在本发明的实施例中，利用叶轮锁定装置进行锁定时，每个锁定销3的插入深度至少要满足最小值M，该最小值M是锁定销设计时需要确定的值，并且用于锁定销3的各个油缸4内的液压压力需要大体相同。此外，在从多个锁定销3中选择出一个基准锁定销的情况下，其他第i个锁定销与该基准锁定销在完全插入到锁定孔2内时两者之间的插入深度差为Ti，Ti等于L1-L2，L1为基准锁定销完全插入到锁定孔2中的插入深度，L2为其他第i个锁定销完全插入到锁定孔2中的插入深度为L2。这样，其他第i个锁定销与该基准锁定销的插入深度之和均要大于2×M+Ti，其中，Ti值可以为绝对值。
另外，还可以定义基准锁定销与其他第i个锁定销之间的位置偏差ai，ai＝Ti×tane，其中，e为锁定销的锥角，如图2所示。该位置偏差ai是两个锁定销相对于各自的锁定孔的中心轴线而言的，在这种情况下，其他每个锁定销与基准锁定销的插入深度之和还可以大于2×M+ai×cote。
每个锁定销3插入到锁定孔2中的深度可以通过锁定销伸出长度测量装置7来确定，该测量装置7安装在锁定销3的底部。
另外，根据本发明的叶轮锁定装置还可包括控制装置，根据测量装置7测量的每个锁定销3的插入深度，来控制油缸4内的液压压力，从而调节锁定销3的插入深度。
在锁定时，首先根据外界调节确定出需要多大的锁定力和锁定销需要插入到锁定孔内的深度多大，然后调节油缸的液压压力，通过测量装置7测量每个锁定销3的插入深度并将指示插入深度的信息发送至控制装置，由于锁定孔加工误差的存在，有可能会存在某个锁定销与基准锁定销的插入深度之和不大于2×M+Ti的这种情况。这时，控制装置可据此再次微调每个油缸的液压压力，例如可稍微增大液压压力，使每个锁定销与基准锁定销的插入深度之和都大于2×M+Ti。这样的调节过程可能会持续数次才最终满足锁定要求。
在本发明所提供的叶轮锁定装置中，可以仅设置两个锁定销3，此时，这两个锁定销3的插入深度之和应大于2×M+T，其中，T为这两个锁定销3在完全插入时的插入深度差。另外，对于存在多个锁定销例如6个锁定销3的叶轮锁定装置而言，可以选择第一个插入到锁定孔内的锁定销，或者从中任选一个锁定销为基准锁定销。
另外，在保证用于每个锁定销3的油缸4内的液压压力实时相同的情况下，该液压压力还可根据总的锁定力需求而确定。在外界风载较大时，需要的总的锁定力也很大，这时液压压力便可被设定为较高的值，从而增大每个锁定销3插入到锁定孔2内的深度，相对地减小锁定销3的局部应力，避免较大的剪切应力损坏锁定销3。反之，液压压力可在风载小时被设定成较小的值，每个锁定销3的插入深度可适当调小。也就是说，需要根据外界条件的波动，动态地调整每个油缸4内的液压压力，同时保证每个油缸内的液压压力实时相同，使锁定销实现均载。因此，可通过设置多个强度较低的锁定销，动态地调整每个锁定销的插入深度，从而达到高载荷下的机组锁定，例如在水平单叶片风电机组安装或者水平单叶片拆除时的锁定。
下面以具体的示例对本发明的实施例进行具体描述。
在本示例中，锁定销3的数量为两个，叶轮锁定盘1的厚度可以为C，叶轮锁定装置中的所有锁定销3插入到锁定孔2内的插入深度的最小值M可以为0.5C，这时便可满足最基本的锁定要求，当然，该M值也可以是其他大于0.5C的值，在本实施例中，M值可以在0.5C到0.7C的范围内。
在当前条件下，可能要求每个锁定销3的插入深度至少为0.7C才可满足锁定要求。为了保证两个锁定销3同时受力，需要保证两个锁定销3的总插入深度至少为2×0.7C，但是实际上，由于受到加工误差的存在，导致两个锁定销3之间存在插入深度差T或位置偏差a。在此基础上，执行锁定时两个锁定销3的插入深度之和需要大于2×0.7C+T或者2×0.7C+a×cote，才可以保证两个锁定销3同时受力。
需要说明的是，上述M值设定地越小，调整锁定销3伸出长度或插入深度的范围越大，允许的锁定销3加工位置误差越大，但是叶轮锁定盘1的厚度也越大；M值设定地越大，受到加工误差的影响，两个锁定销3的插入深度之和便越难以满足2×M+T。所以，M需要根据实际情况适当地确定，不能太大也不能太小。
通过本发明所提供的叶轮锁定装置，可以设置多个强度稍低些的锁定销，同时使每个锁定销的插入深度可以为大于最小值M的某个值，基准锁定销与其他第i锁定销的插入深度之和大于2×M+Ti，并且使每个油缸内的液压压力相同，根据锁定要求动态调整每个锁定销插入深度，便可以在每个锁定销之间实现均载，使其承受的剪切力大体相同，避免了现有技术中某些锁定销的局部应力较大的问题以及在高风速下部分机组部件损坏后不能将锁定销拔出等问题，提高了叶轮锁定装置的锁定性能，为操作人员的人身安全提供可靠保证。
上面对本发明的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种叶轮锁定装置，用于风力发电机组的叶轮锁定，包括两个或两个以上的锁定销(3)和驱动锁定销(3)插入到风力发电机组的叶轮锁定盘(1)上的锁定孔(2)中的油缸(4)，其特征在于，每个锁定销(3)插入到锁定孔(2)中的深度具有最小值M，在选定其中一个锁定销(3)为基准锁定销时，其他第i个锁定销与所述基准锁定销在锁定时的插入深度之和大于2×M+Ti，其中，Ti为所述其他第i个锁定销与所述基准锁定销完全插入到锁定孔(2)内的深度之差。
2.根据权利要求1所述的叶轮锁定装置，其特征在于，每个油缸(4)内的液压压力相同。
3.根据权利要求1所述的叶轮锁定装置，其特征在于，所述其他第i个锁定销与所述基准锁定销的位置偏差ai与所述深度之差Ti满足如下关系：
ai＝Ti×tane，e为所述锁定销(3)的锥角。
4.根据权利要求1所述的叶轮锁定装置，其特征在于，所述叶轮锁定盘(1)的厚度为C，所述最小值M在0.5C至0.7C的范围内。
5.根据权利要求1所述的叶轮锁定装置，其特征在于，每个锁定销(3)插入到所述锁定孔(2)内的深度通过调节所述油缸(4)内的液压压力来调节。
6.根据权利要求1所述的叶轮锁定装置，其特征在于，所述油缸(3)内的液压压力通过需要的总的锁定力确定。
7.根据权利要求1所述的叶轮锁定装置，其特征在于，所述基准锁定销为第一个插入到所述锁定孔(2)中的锁定销。
8.根据权利要求1所述的叶轮锁定装置，其特征在于，所述叶轮锁定装置还包括用于测量所述锁定销(3)的插入深度的测量装置(7)。
9.根据权利要求8所述的叶轮锁定装置，其特征在于，所述叶轮锁定装置还包括控制装置，用于接收所述测量装置(7)的测量数据，并基于所述测量数据来控制所述油缸(4)的伸缩。
10.一种风力发电机组，其特征在于，包括叶轮锁定盘(1)，所述叶轮锁定盘(1)通过包括如权利要求1至9中任意一项所述的叶轮锁定装置锁定。
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