CN108301970A - 风力发电机组偏航系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组偏航系统，包括主机架、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航轴承、偏航制动盘、塔筒安装法兰，偏航驱动装置、偏航制动器固定于主机架，偏航轴承由内圈、外圈和内外圈之间的滚动体构成，偏航轴承的内圈固定于主机架并与主机架一同转动，偏航轴承的外圈连接于偏航制动盘和塔筒安装法兰，塔筒安装法兰固定于风力发电机组塔筒，其中，偏航轴承的内圈和外圈之间构造有迷宫密封结构。本发明提供的风力发电机组偏航系统能够提高风力发电机组偏航系统中偏航轴承的密封性能，并且同时还能提高风力发电机组偏航系统的检修维护便易性，确保风力发电机组可以长期安全稳定地运行。

Description

风力发电机组偏航系统

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种便于维护的风力发电机组偏航系统。

背景技术

风力发电机组是将风能转化为电能的设备，要求使用寿命不低于20年。偏航系统是风力发电机组的重要传动系统，风力发电机组在偏航系统的控制下，始终使风力发电机组的叶轮处于迎风状态。另一方面，在风向稳定时风力发电机组能够始终对着来风方向发电，提高风力发电机组的风能利用率。

参见图1，其中示意性示出了风力发电机组的主体结构，其中风力发电机组主要包括叶轮11、机舱12、偏航系统13、风况采集系统14、塔筒15等。风力发电机组的偏航系统一般安装在机舱12和塔筒15上。

参见图2，目前使用在风力发电机组中的偏航系统13主要结构包括：主机架1、偏航驱动装置2、偏航制动器3、偏航轴承4、偏航制动盘5、塔筒安装法兰6。主机架1为风力发电机组的机舱12的主体，偏航驱动装置2经由螺栓连接组件10固定于主机架1，偏航制动器3经由螺栓连接组件8固定于主机架1，偏航轴承4由内圈、外圈和内外圈之间的滚动体构成，偏航轴承4的内圈经由螺栓连接组件9固定于主机架1，与主机架1一同转动，偏航轴承4的外圈经由螺栓连接组件7连接于偏航制动盘5和塔筒安装法兰6，偏航制动盘5夹紧在偏航轴承4和塔筒安装法兰6之间，塔筒安装法兰6进而经由螺栓连接组件7固定于风力发电机组的塔筒15。风力发电机组偏航时，偏航驱动装置2的小齿轮啮合于偏航轴承4的外圈转动，带动偏航轴承4的内圈转动，进而带动主机架1转动从而实现偏航动作，同时偏航制动器3保持一定压力，确保偏航时整个机舱运行平稳。当风力发电机组的叶轮11处于迎风状态时，偏航制动器3夹紧偏航制动盘5，使叶轮11始终处于迎风状态。

上述现有技术中的偏航系统通常存在偏航轴承密封效果不好，偏航轴承的密封圈无法检修，偏航制动盘不便更换等问题。具体而言，一方面，偏航轴承4的内圈和外圈之间的滚动体运行过程中需要持续润滑，但由于现有结构中偏航轴承4内圈和外圈之间的橡胶密封圈在寿命期内老化损坏后无法更换，同时偏航轴承4的内圈和外圈之间的现有简单平行对置结构先天性具有密封效果不佳的缺陷，导致润滑油脂外漏严重，从而导致偏航轴承密封不良，甚至存在沙尘颗粒等物质进入偏航轴承4的内圈和外圈之间的滚道中的可能，对偏航轴承的正常使用产生较大影响；另一方面，偏航过程中为保证风力发电机组平稳运行偏航制动器3需要保持一定压力，这样就会在偏航制动盘5的上下表面产生一定磨损，偏航制动盘5在寿命期内磨损严重需要更换，但现有情况下需要租用大型吊装设备将风力发电机组整机从80-100m高空拆下后来更换偏航制动盘5，完成更换后再吊装风力发电机组，这势必需要耗费大量人力、物力和财力。

因此，如何提高风力发电机组偏航系统中偏航轴承的密封性能以及提高风力发电机组偏航系统的检修维护便易性，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种能够提高风力发电机组偏航系统中偏航轴承的密封性能以及提高风力发电机组偏航系统的检修维护便易性的风力发电机组偏航系统。

为此本发明公开了一种风力发电机组偏航系统，所述风力发电机组偏航系统包括：主机架、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航轴承、偏航制动盘、塔筒安装法兰，偏航驱动装置和偏航制动器固定于主机架，偏航轴承由内圈、外圈和内外圈之间的滚动体构成，偏航轴承的内圈固定于主机架并与主机架一同转动，偏航轴承的外圈连接于偏航制动盘和塔筒安装法兰，塔筒安装法兰固定于风力发电机组塔筒，其中，偏航轴承的内圈和外圈之间构造有迷宫密封结构。

进一步地，在所述风力发电机组偏航系统中，偏航制动盘为可拆卸的内外盘分体式结构，包括经由螺栓连接组件相互连接的外盘和内盘，其中偏航制动盘的外盘连接于偏航轴承的外圈和塔筒安装法兰。

进一步地，在所述风力发电机组偏航系统中，偏航制动盘的内盘分成多个扇形区段，各个扇形区段分别经由螺栓连接组件连接于外盘。

进一步地，在所述风力发电机组偏航系统中，螺栓连接组件为抗剪套形式。

进一步地，在所述风力发电机组偏航系统中，迷宫密封结构为两段式机械式迷宫密封结构，以及偏航轴承的内圈和外圈之间的密封圈安装为靠近外圈的外齿。

本发明提供的风力发电机组偏航系统能够提高风力发电机组偏航系统中偏航轴承的密封性能，并且同时还能提高风力发电机组偏航系统的检修维护便易性，确保风力发电机组可以长期安全稳定地运行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为风力发电机组的主体结构示意图；

图2为现有技术的风力发电机组偏航系统的结构示意图；

图3为本发明的风力发电机组偏航系统的结构示意图；

图4为本发明的风力发电机组偏航系统中偏航轴承的整体剖视图；

图5为图4所示偏航轴承的局部放大剖视图；

图6为本发明的风力发电机组偏航系统中偏航制动盘的整体剖视图；

图7为图6所示偏航制动盘的局部放大剖视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。

图3为本发明的风力发电机组偏航系统的结构示意图，如图3所示，本发明的风力发电机组偏航系统主要结构包括：主机架21、偏航驱动装置22、偏航制动器23、偏航轴承24、偏航制动盘25、塔筒安装法兰26。主机架21为风力发电机组机舱的主体，偏航驱动装置22经由螺栓连接组件20固定于主机架21，偏航制动器23经由螺栓连接组件28固定于主机架21，偏航轴承24由内圈、外圈和内外圈之间的滚动体构成，偏航轴承24的内圈经由螺栓连接组件29固定于主机架21，与主机架21一同转动，偏航轴承24的外圈经由螺栓连接组件27连接于偏航制动盘25和塔筒安装法兰26，偏航制动盘25夹紧在偏航轴承24和塔筒安装法兰26之间，塔筒安装法兰26进而经由螺栓连接组件27固定于风力发电机组塔筒。

风力发电机组偏航时，偏航驱动装置22的小齿轮啮合于偏航轴承24外圈的外齿转动，带动偏航轴承24的内圈转动，进而带动主机架21转动从而实现偏航动作，同时偏航制动器23保持一定压力，确保偏航时整个机舱运行平稳。当风力发电机组叶轮处于迎风状态时，偏航制动器23夹紧偏航制动盘25，使风力发电机组叶轮始终处于迎风状态。

针对现有技术中偏航轴承密封性能不良的问题，在本发明的风力发电机组偏航系统中，对偏航轴承24进行了结构优化。具体而言，参见图4和图5，偏航轴承24采用了特殊的内外圈配合结构，在内圈242和外圈241之间构造有迷宫密封结构240，由此可以有效地避免润滑油脂从偏航轴承24外漏，彻底杜绝沙尘颗粒等物质进入偏航轴承24的内圈242和外圈241之间的滚道中，从而大大增强了偏航轴承24的密封效果。优选地，迷宫密封结构240为两段式机械式迷宫密封结构，这样便于制造。此外，如图5详细示出，偏航轴承24的内圈242和外圈241之间的密封圈243的安装位置外移，更靠近外圈241的外齿，可以方便地进行检修、维护和更换。

针对现有技术中偏航制动盘不便更换的问题，在本发明的风力发电机组偏航系统中，偏航制动盘25进行了结构优化。具体而言，参见图6和图7，偏航制动盘25设计成可拆卸的内外盘分体式结构，包括外盘251和内盘252，外盘251和内盘252之间由螺栓连接组件250连接，偏航制动盘25的外盘251通过螺栓连接组件27连接于偏航轴承24的外圈241和塔筒安装法兰26。优选地，偏航制动盘25的内盘252还可以分成多个扇形区段，各扇形区段分别经由螺栓连接组件250连接于偏航制动盘25的外盘251。如果偏航制动盘25产生磨损而需要更换时，仅需拧下螺栓连接组件250，将内盘252的需要更换的扇形区段从外盘251拆卸下来即可完成更换，因此可以简化偏航制动盘25的更换操作。此外，优选地，为保证偏航制动盘25的外盘251和内盘252之间的连接强度，螺栓连接组件250采用抗剪套形式。

在风力发电机组的偏航系统中，由于主机架21和塔筒安装法兰26通常为铸件结构，不需要检修维护，偏航驱动装置22和偏航制动器23可以通过机舱吊机等起吊设备进行检修更换，偏航轴承24和偏航制动盘25则通过本发明的上述结构可以实现简易方便的检修维护。

综上所述，本发明提供的风力发电机组偏航系统能够提高风力发电机组偏航系统中偏航轴承的密封性能，并且同时还能提高风力发电机组偏航系统的检修维护便易性，确保风力发电机组可以长期安全稳定地运行。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种风力发电机组偏航系统，包括主机架、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航轴承、偏航制动盘、塔筒安装法兰，其中，所述偏航驱动装置、所述偏航制动器固定于所述主机架，所述偏航轴承由内圈、外圈和内外圈之间的滚动体构成，所述偏航轴承的内圈固定于所述主机架并与所述主机架一同转动，所述偏航轴承的外圈连接于所述偏航制动盘和所述塔筒安装法兰，所述塔筒安装法兰固定于风力发电机组塔筒，其特征在于，所述偏航轴承的内圈和外圈之间构造有迷宫密封结构。

2.如权利要求1所述的风力发电机组偏航系统，其特征在于，所述偏航制动盘为可拆卸的内外盘分体式结构，包括经由螺栓连接组件相互连接的外盘和内盘，其中所述外盘连接于所述偏航轴承的外圈和所述塔筒安装法兰。

3.如权利要求2所述的风力发电机组偏航系统，其特征在于，所述偏航制动盘的内盘分成多个扇形区段，各个所述扇形区段分别经由螺栓连接组件连接于所述外盘。

4.如权利要求3所述的风力发电机组偏航系统，其特征在于，所述螺栓连接组件为抗剪套形式。

5.如权利要求1至4中任一项所述的风力发电机组偏航系统，其特征在于，所述迷宫密封结构为两段式机械式迷宫密封结构，以及所述偏航轴承的内圈和外圈之间的密封圈安装为靠近所述外圈的外齿。