CN111306012B - 风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法，包括以下步骤：利用空气动力使风轮系统发生反转，采用风力发电机组的液压制动装置进行制动，多次反转‑制动循环后，实现对风轮系统与传动主轴连接面偏移进行纠正。该方法采用空气动力和风电机组制动装置对风轮系统与传动主轴连接面偏移进行纠正，可有效解决风轮系统与传动主轴连接面的偏移。

Description

风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法

技术领域

本公开属于风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法。

背景技术

风能属于可再生性资源，利用风能进行发电为现今我国能源供应方面发挥重要作用的一项新技术。随着风力发电技术的进步与研究的深入，风力发电机组安全运行问题成为备受关注的探究热点。其中，风轮系统作为将风能转化为机械能的源头部件，主要由叶片、轮毂、罩体和电气部件组成，风轮系统与传动主轴之间采用高强紧固件进行连接。

风轮系统与传动主轴的安全可靠的连接，是整个风力发电机组旋转传动系统的重中之重。虽然风力发电机组在材料选择、设计、电气控制等多方面对安全运行均作出了充分的考虑，但发明人发现，由于在生产、运输、现场装配过程中质量控制疏忽，固体颗粒、油污、灰尘等进入风轮系统与传动主轴连接面，导致连接面实际摩擦系数低于设计摩擦系数。

在实际工作中，风轮系统为逆时针方向转动(从机舱向风轮系统看)，轮毂与主轴连接面的摩擦系数降低，直接导致高强紧固件的紧固性能降低。发明人发现，在风机运行中，由于速度的变化，导致风轮系统相对传动主轴发生逆时针微量偏移，当偏移量累积达到消除高强紧固件与孔的配合的间隙时，高强紧固件受到风轮系统和传动主轴连接面的剪切力，严重的影响高强紧固件的抗疲劳性能，会导致高强紧固件断裂，严重影响风电机组安全甚至倒塔。因而，在风轮系统与传动主轴发生偏移且高强紧固件受到剪切力后，必须对风轮系统和传动主轴连接面进行纠正，恢复高强螺栓与连接孔的配合间隙要求，并更换已损伤的高强紧固件。

而目前国内普遍采用的偏移纠正方法是，使用大型起重机将风电机组三根叶片拆除，再使用起重机吊载轮毂，松开轮毂与传动主轴连接紧固件，并使用导正销轴穿入轮毂与传动主轴的连接孔，将轮毂与传动主轴的连接孔导正，保证两者的孔的同轴度要求，再将紧固件按工艺要求紧固，再依此安装三根叶片，最终完成偏移纠正工作。但是发明人发现，此种方式属于项目完工后的维护，故需要对风场进行二次征地，费用加倍，同时起重机进场和租赁费用很高，并且拆卸叶片及吊载轮毂都属于高空室外作业，安全风险很高，导致人工施工费用很高，因此此种方案的施工成本和安全性风险居高不下且工期长、效率慢、人工多(从起重机进场组装到风机重启，单台风机纠偏须8人工连续作业四天)，损失了更多的发电量，给业主带来更大的经济损失。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法，该方法采用空气动力和风电机组制动装置对风轮系统与传动主轴连接面偏移进行纠正，可有效解决风轮系统与传动主轴连接面的偏移。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法，包括以下步骤：

利用空气动力使风轮系统发生反转，采用风力发电机组的液压制动装置进行制动，多次反转-制动循环后，实现对风轮系统与传动主轴连接面偏移进行纠正。

作为进一步的技术方案，风轮系统发生反转的过程为：将风力发电机组经偏航动作转至下风向，而后使风力经过风轮系统叶片反面，在空气动力的作用下，风轮系统产生反转。

第二方面，本发明实施例还提供了一种风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法，包括以下步骤：

将风力发电机组经偏航动作转至下风向；

将风轮系统与传动主轴连接的高强紧固件的预紧力松至设定范围，使风力经过风轮系统叶片反面，在空气动力的作用下，风轮系统产生反转；

风轮系统反转达到设定速度后，利用风力发电机组的液压制动装置实现风轮的紧急制动，利用风轮制动后的惯性力使轮毂与传动主轴的连接面产生反向偏移；

松开液压制动装置，使风轮系统再次反转，再次达到设定速度后，利用液压制动装置，再次实现风轮的紧急制动，多次反转-制动循环之后，使反向偏移量达到原偏移量，恢复高强紧固件与连接孔的配合间隙，达到风轮系统与传动主轴连接面的偏移纠正效果。

作为进一步的技术方案，完成偏移纠正后，使用抗剪高强紧固件逐一替代原高强紧固件，并使用液压拉伸法工艺要求进行紧固。

作为进一步的技术方案，根据风轮系统的质量和风载荷作用力，计算风轮系统与传动主轴连接高强紧固件松弛后的预紧力范围，作为预紧力的设定范围。

作为进一步的技术方案，在高强紧固件预紧力松至设定范围后，拆除一组风轮系统与传动主轴连接的高强紧固件，将其连接孔作为第一观察孔；再拆除另一组风轮系统与传动主轴连接的高强紧固件，将该连接孔作为第二观察孔；通过两观察孔来观察轮毂与主轴连接面的纠偏效果。

作为进一步的技术方案，所述第二观察孔与第一观察孔的连线过传动主轴轴心。

作为进一步的技术方案，根据液压制动装置的制动压力范围，选取最大制动压力对风轮进行制动。

作为进一步的技术方案，所述抗剪高强紧固件的直径d与连接孔直径D为间隙配合。

作为进一步的技术方案，所述抗剪高强紧固件的直径d与连接孔直径D满足的关系为：d＝D-(0.5～0.7)mm。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

本发明利用空气动力及风电机组自带的制动系统完成风轮系统与传动主轴连接面的偏移纠正，计算风轮系统与传动主轴连接高强紧固件松弛后的预紧力范围，确保风电机组风轮系统低速、安全可靠的旋转，且利用风能动力和机组自带的液压制动装置进行连接面偏移纠正，再使用特制抗剪高强紧固件与连接孔进行小间隙配合，防止连接面再次出现偏移的情况。

本发明有效的解决了风轮系统与传动主轴连接面的偏移，消除了高强紧固件所受的剪切力，在机舱内作业，安全性高，效率快、人工少(单台纠偏4人工1天可完成)，与传统纠偏方法相比，本发明有效的减少了工作时间，因而减少了风电停机维护时间，有效的减少了发电量的损失和业主的经济损失保证了风电机组的安全运行。同时，本发明不涉及高昂的二次征地和起重机进场、租赁费用，有效的实现了降本增效的社会效益。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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。

图1是本发明实施例1的偏移纠正方法涉及的风力发电机组的示意图；

图2是本发明实施例1的偏移纠正方法涉及的风力发电机组中风轮系统与传动主轴连接示意图；

图3为本发明实施例1的偏移纠正方法中利用空气动力实现风轮系统反转示意图；

图4为本发明实施例1的偏移纠正方法中的抗剪高强紧固件的示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不足，因此，易于实施、安全性高且成本低廉、效率快的偏移纠正方法，成为解决风轮系统与传动主轴结合面偏移问题的迫切需求；为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种风力发电机组风轮系统与传动主轴连接面偏移纠正的方法。

实施例1：

本发明的一种典型的实施方式中，公开了一种用于风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法；本发明涉及的风力发电机组如图1所示，主要包括：风轮系统(由轮毂和叶片组成)、传动主轴、偏航装置、液压制动装置、发电机、塔架等。在上风向的风力作用下，风轮系统以逆时针方向转动(从机舱向风轮系统方向看)。根据风轮系统的质量和风载荷作用力，计算风轮系统与传动主轴连接高强紧固件松弛后的预紧力范围。

如图2所示，风轮系统作为将风能转化为机械能的源头部件，与传动主轴之间采用高强紧固件进行连接。

本公开中，对风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法步骤如下：

步骤1、将风力发电机组经偏航动作转至下风向；

步骤2、将风轮系统与传动主轴连接的高强紧固件的预紧力松至合理范围，使风力经过风轮系统叶片反面，在空气动力的作用下，风轮系统产生反转；

步骤3、风轮系统反转达到合适速度后，利用风力发电机组自带的液压制动装置，实现风轮的紧急制动，利用风轮制动后的惯性力使轮毂与传动主轴的连接面产生反向偏移；

步骤4、之后松开液压制动装置，使风轮系统再次反转，再次达到合适速度后，利用液压制动装置，再实现风轮的紧急制动，多次反转-制动循环之后，使反向偏移量达到原偏移量，恢复高强紧固件与连接孔的配合间隙，达到风轮系统与传动主轴连接面的偏移纠正效果；

步骤5、完成上述步骤后，使用特制抗剪高强紧固件逐一替代原高强紧固件，并使用液压拉伸法工艺要求进行紧固，避免连接面再次出现偏移的情况发生，保证了风电机组的安全运行。

根据风轮系统的质量和风载荷作用力，计算风轮系统与传动主轴连接高强紧固件松弛后的预紧力范围，此计算过程是根据风电行业现有已知方法进行，在此不再赘述。此处得到的预紧力范围即为前述高强紧固件的预紧力松至的合理范围，确保风电机组风轮系统低速、安全可靠的旋转。

风轮系统与传动主轴连接高强紧固件呈圆周分布。拆除一组风轮系统与传动主轴连接高强紧固件，将该高强紧固件的连接孔作为第一观察孔；再拆除另一组风轮系统与传动主轴连接高强紧固件，该高强紧固件的连接孔与第一观察孔的连线过传动主轴轴心，即该高强紧固件的连接孔、第一观察孔与传动主轴轴心的连线夹角为180°，将该高强紧固件的连接孔作为第二观察孔。设置观察孔的作用是，在每次纠偏步骤实施后，观察轮毂与主轴连接面的纠偏效果，且便于使用工具进行测量。

根据液压制动装置的制动压力范围，选取最大制动压力对风轮进行制动，保证制动有效、时间短促。

特制抗剪高强紧固件如图4所示，其直径d与连接孔直径D为小间隙配合，且设计值为d＝D-(0.5～0.7)mm。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下结合具体的实施例说明本申请的技术方案。

如图3所示，采用将风力发电机组经偏航动作转至下风向，将风轮系统与传动主轴连接的高强紧固件的预紧力松至合理范围，拆除相隔180°两组高强紧固件，将连接孔作为观察孔。风力经过风轮系统叶片反面，在空气动力的作用下，风轮系统产生反转。风轮系统反转达到合适速度后，利用风力发电机组自带的液压制动装置，实现风轮的紧急制动，利用风轮制动后的惯性力使轮毂与主轴的连接面产生反向偏移。之后松开液压制动装置，使风轮系统再次反转，再次达到合适速度后，利用液压制动装置，再实现风轮的紧急制动。多次反转-制动循环之后，使反向偏移量达到原偏移量，恢复高强紧固件与连接孔的配合间隙，达到风轮系统与传动主轴连接面的偏移纠正效果。

最后，使用特制抗剪高强紧固件逐一替换原高强紧固件，并按拉伸法工艺要求进行紧固，紧固后恢复风力发电机组正常运行。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法，其特征是，包括以下步骤：

将风力发电机组经偏航动作转至下风向；

将风轮系统与传动主轴连接的高强紧固件的预紧力松至设定范围，使风力经过风轮系统叶片反面，在空气动力的作用下，风轮系统产生反转；

风轮系统反转达到设定速度后，利用风力发电机组的液压制动装置实现风轮的紧急制动，利用风轮制动后的惯性力使轮毂与传动主轴的连接面产生反向偏移；

松开液压制动装置，使风轮系统再次反转，再次达到设定速度后，利用液压制动装置，再次实现风轮的紧急制动，多次反转-制动循环之后，使反向偏移量达到原偏移量，恢复高强紧固件与连接孔的配合间隙，达到风轮系统与传动主轴连接面的偏移纠正效果。

2.如权利要求1所述的风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法，其特征是，完成偏移纠正后，使用抗剪高强紧固件逐一替代原高强紧固件，并使用液压拉伸法工艺要求进行紧固。

3.如权利要求1所述的风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法，其特征是，根据风轮系统的质量和风载荷作用力，计算风轮系统与传动主轴连接高强紧固件松弛后的预紧力范围，作为预紧力的设定范围。

4.如权利要求1所述的风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法，其特征是，在高强紧固件预紧力松至设定范围后，拆除一组风轮系统与传动主轴连接的高强紧固件，将其连接孔作为第一观察孔；再拆除另一组风轮系统与传动主轴连接的高强紧固件，将该连接孔作为第二观察孔；通过两观察孔来观察轮毂与主轴连接面的纠偏效果。

5.如权利要求4所述的风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法，其特征是，所述第二观察孔与第一观察孔的连线过传动主轴轴心。

6.如权利要求1所述的风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法，其特征是，根据液压制动装置的制动压力范围，选取最大制动压力对风轮进行制动。

7.如权利要求2所述的风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法，其特征是，所述抗剪高强紧固件的直径d与连接孔直径D为间隙配合。

8.如权利要求7所述的风力发电机组传动主轴连接面偏移纠正的方法，其特征是，所述抗剪高强紧固件的直径d与连接孔直径D满足的关系为：d＝D-(0.5～0.7)mm。

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