CN112283023A - 一种叶片位置可变的双叶片风轮及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
一种叶片位置可变的双叶片风轮及其工作方法,该风轮包括固定叶片、固定轮毂、可调节叶片、可调节轮毂、主轴、花键连接结构和滚动轴承;其中:固定叶片固定于固定轮毂外部,固定轮毂通过端部的法兰与主轴的端部固定连接;可调节叶片固定于可调节轮毂外部,可调节轮毂与主轴通过滚动轴承连接,使可调节轮毂的轴向位置固定;可调节轮毂与主轴通过花键连接结构连接,用于驱动主轴旋转;花键及花键控制装置位于可调节轮毂内部,花键控制装置包括液压泵、液压缸、活塞杆、第一弹簧和第二弹簧。当风电机组外部环境恶化或机组需要停机检修叶片时,两叶片的位置均调整至叶尖竖直向下,以确保风轮安全和便于检修。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域,具体涉及一种叶片位置可变的双叶片风轮及其工作方法。
背景技术
随着风力发电行业的快速发展,国内的风电场建设规模及数量也迅速增长。近年来,风电机组的单机容量越来越大,风电机组的塔筒高度和叶片长度也在随之增长。叶片长度过长,会导致叶片巡检工作的难度和人员工作风险增加,;此外,无论叶轮处于何种位置,总有某支叶片处于叶尖朝上的状态,当遇到极端天气(如台风、雷暴天气)时,将会导致高度较高的某支叶片受雷击或台风损伤的风险增加。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种叶片位置可变的双叶片风轮及其工作方法,确保了极端天气情况下风机叶片的安全,同时增加叶片巡检时的简便性。
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种叶片位置可变的双叶片风轮,包括:固定叶片1、固定轮毂2、可调节叶片3、可调节轮毂4、主轴5、花键连接结构和滚动轴承7;其中:固定叶片1固定于固定轮毂2外部,固定轮毂2通过其端面的法兰11与主轴5的端部固定连接;可调节叶片3固定于可调节轮毂4外部,可调节轮毂4与主轴5的通过滚动轴承7连接,使可调节轮毂2的轴向位置固定;可调节轮毂4与主轴5通过花键连接结构连接,用于驱动主轴旋转。
所述花键连接结构包括主轴5表面设置的花键槽10以及可调节轮毂4内部设置的花键9和花键控制装置6,通过花键控制装置6将花键9置于花键槽10中将主轴5与可调节轮毂4连接,实现风轮在工作时可调节轮毂4驱动主轴5旋转的过程。
所述的花键控制装置6实现花键9与花键槽10的配合过程,花键控制装置6包括液压泵61、液压缸62、活塞杆63、第一弹簧64和第二弹簧65;花键9与液压缸62的活塞杆63固定连接,液压泵61连接液压缸62固定在可调节轮毂4的内壁上,第一弹簧64和第二弹簧65位于相连接的液压缸62和活塞杆63两侧,第一弹簧64和第二弹簧65一端连接花键9,一端连接液压泵61。
所述的滚动轴承7的内圈设置于主轴5上,滚动轴承7外圈通过螺栓8与可调节轮毂4进行固定连接。
所述的一种叶片位置可变的双叶片风轮的工作方法:
1)当风机处于正常发电状态时,风轮以双叶片的形式进行发电;该状态下固定叶片1、固定轮毂2、可调节叶片3和可调节轮毂4均处于工作状态,可调节轮毂4通过花键9带动主轴5旋转发电;固定轮毂2通过法兰8带动主轴5旋转发电;
2)当遇到极端天气(如台风、雷暴天气)或叶片需要检修时,两支叶片均调整至叶尖垂直向下位置;具体调整过程如下:风机控制系统发出指令使风机停机,并控制风机转速降低至可调节叶片3叶尖垂直向下时停止;风机控制系统发出指令,花键控制装置6执行动作,将花键9向可调节轮毂4内部移动直至完全退出花键槽10;风机控制系统发出释放刹车指令,主轴5旋转180°至固定叶片1的叶尖垂直向下时停止;风机控制系统发出指令,花键控制装置6执行动作,将花键9向主轴5方向移动直至完全进入花键槽10停止;
3)当风机叶片检修结束或外部环境适宜发电时,风机由双叶片垂直向下态转换为工作状态;具体调整过程如下:风机控制系统发出指令,花键控制装置6执行动作,将花键9向可调节轮毂4内部移动直至完全退出花键槽10;风机控制系统发出释放刹车指令,主轴5旋转使固定叶片1移动到与可调节叶片3对称位置时停止;风机控制系统发出指令,花键控制装置6执行动作,将花键9向主轴5方向移动直至完全进入花键槽10停止;风机控制系统发出指令,风机执行启机程序,风轮旋转风机开始发电。
和现有技术相比较,本发明具备如下优点:
本发明叶片位置可变的双叶片风轮,该风轮为两叶片结构形式,在巡检人员需要对叶片进行巡检或处于高密度雷暴天气、台风天气时,风机控制系统会对风轮结构进行调整,使两支叶片均位于叶尖竖直朝下状态,增加叶片巡检时的简便性,降低叶片被雷击或大风损坏的风险。
附图说明
图1为工作状态下两叶片形式的双风轮示意图。
图2为停机状态下两叶片形式的双风轮示意图。
图3为图1中可调节轮毂2和花键控制装置6的结构示意图。
图4为滚动轴承7的结构示意图。
图5为主轴5上的花键槽10的剖面图。
附图标记说明:
固定叶片1,固定轮毂2,可调节叶片3,可调节轮毂4,主轴5,花键控制装置6,滚动轴承7,螺栓8,花键9,花键槽10,液压泵61,液压缸62,活塞杆63,第一弹簧64,第二弹簧65,法兰11,机舱12。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,一种叶片位置可变的双叶片风轮,包括:固定叶片1,固定轮毂2,可调节叶片3,可调节轮毂4,主轴5,花键连接结构和滚动轴承7;其中:固定叶片1固定于固定轮毂2外部,固定轮毂2通过其端面的法兰11与主轴5的端部固定连接;可调节叶片3固定于可调节轮毂4外部,可调节轮毂4与主轴5的通过滚动轴承7连接,使可调节轮毂2的轴向位置固定;可调节轮毂4与主轴5通过花键连接结构连接,用于驱动主轴旋转;花键9及花键控制装置6位于可调节轮毂内部。
如图3和图5所示,所述花键连接结构包括主轴5表面设置的花键槽10以及可调节轮毂4内部设置的花键9和花键控制装置6,通过花键控制装置6将花键9置于花键槽10中将主轴5与可调节轮毂4连接,实现风轮在双叶片形式下工作时可调节轮毂4驱动主轴5旋转的过程。
如图3所示,所述的花键控制装置6实现花键9和花键槽10的配合过程,花键控制装置6包括液压泵61,液压缸62,活塞杆63,第一弹簧64,第二弹簧65;花键9与液压缸62的活塞杆63固定连接,液压泵61连接液压缸62固定在可调节轮毂4的内壁上,第一弹簧64和第二弹簧65位于相连接的液压缸62和活塞杆63两侧,第一弹簧64和第二弹簧65一端连接花键9,一端连接液压泵61。
如图4所示,所述的滚动轴承7的内圈设置于主轴5上,滚动轴承7外圈通过螺栓8与可调节轮毂4进行固定连接。
本发明所述的一种叶片位置可变的双叶片风轮的工作方法:
1)当风机处于正常发电状态时,风轮以双叶片片形式进行发电;该状态下固定叶片1、固定轮毂2、可调节叶片3和可调节轮毂4均处于工作状态,可调节轮毂4通过花键9带动主轴5旋转发电;固定轮毂2通过法兰8带动主轴5旋转发电,如图1所示;
2)当遇到极端天气(如台风、雷暴天气)或叶片需要检修时,两支叶片调整至位置平行位且叶尖竖直向下;具体调整过程如下:风机控制系统发出指令使风机停机,并控制风机转速降低至可调节叶片3叶尖垂直向下时停止;风机控制系统发出指令,花键控制装置6执行动作,将花键9向可调节轮毂4内部移动直至完全退出花键槽10;风机控制系统发出释放刹车指令,主轴5旋转180°至固定叶片1的叶尖竖直向下时停止;风机控制系统发出指令,花键控制装置6执行动作,将花键9向主轴5方向移动直至完全进入花键槽10停止,如图2所示;
3)当风机叶片检修结束或外部环境适宜发电时,风机由双叶片垂直向下态转换为工作状态;具体调整过程如下:风机控制系统发出指令,花键控制装置6执行动作,将花键9向可调节轮毂4内部移动直至完全退出花键槽10;风机控制系统发出释放刹车指令,主轴5旋转使固定叶片1旋转到与可调节叶片3对称位置时停止;风机控制系统发出指令,花键控制装置6执行动作,将花键9向主轴5方向移动直至完全进入花键槽10停止;风机控制系统发出指令,风机执行启机程序,风轮旋转风机开始发电,如图1所示。
Claims (5)
1.一种叶片位置可变的双叶片风轮,包括:固定叶片(1)、固定轮毂(2)、可调节叶片(3)、可调节轮毂(4)、主轴(5)、花键连接结构和滚动轴承(7);其中:固定叶片(1)固定于固定轮毂(2)外部,固定轮毂(2)通过其端面的法兰(11)与主轴(5)的端部固定连接;可调节叶片(3)固定于可调节轮毂(4)外部,可调节轮毂(4)与主轴(5)通过滚动轴承(7)连接,使可调节轮毂(2)的轴向位置固定;可调节轮毂(4)与主轴(5)通过花键连接结构连接,用于驱动主轴旋转。
2.根据权利要求1所述的一种叶片位置可变的双叶片风轮,其特征在于:所述花键连接结构包括主轴(5)表面设置的花键槽(10)以及可调节轮毂(4)内部设置的花键(9)和花键控制装置(6),通过花键控制装置(6)将花键(9)置于花键槽(10)中将主轴(5)与可调节轮毂(4)连接,实现风轮在工作时可调节轮毂(4)驱动主轴(5)旋转的过程。
3.根据权利要求2所述的一种叶片位置可变的双叶片风轮,其特征在于:所述的花键控制装置(6)实现花键(9)与花键槽(10)的配合过程,花键控制装置(6)包括液压泵(61)、液压缸(62)、活塞杆(63)、第一弹簧(64)和第二弹簧(65);花键(9)与液压缸(62)的活塞杆(63)固定连接,液压泵(61)连接液压缸(62)固定在可调节轮毂(4)的内壁上,第一弹簧(64)和第二弹簧(65)位于相连接的液压缸(62)和活塞杆(63)两侧,第一弹簧(64)和第二弹簧(65)一端连接花键(9),一端连接液压泵(61)。
4.根据权利要求1所述的一种叶片位置可变的双叶片风轮,其特征在于:所述的滚动轴承(7)的内圈设置于主轴(5)上,滚动轴承(7)外圈通过螺栓(8)与可调节轮毂(4)进行固定连接。
5.权利要求1至4任一项所述的一种叶片位置可变的双叶片风轮的工作方法,其特征在于:
1)当风机处于正常发电状态时,风轮以双叶片的形式进行发电;该状态下固定叶片(1)、固定轮毂(2)、可调节叶片(3)和可调节轮毂(4)均处于工作状态,可调节轮毂(4)通过花键(9)带动主轴(5)旋转发电;固定轮毂(2)通过法兰(8)带动主轴(5)旋转发电;
2)当遇到极端天气或叶片需要检修时,两支叶片均调整至叶尖垂直向下位置;具体调整过程如下:风机控制系统发出指令使风机停机,并控制风机转速降低至可调节叶片(3)叶尖垂直向下时停止;风机控制系统发出指令,花键控制装置(6)执行动作,将花键(9)向可调节轮毂(4)内部移动直至完全退出花键槽(10);风机控制系统发出释放刹车指令,主轴(5)旋转180°至固定叶片(1)的叶尖垂直向下时停止;风机控制系统发出指令,花键控制装置(6)执行动作,将花键(9)向主轴(5)方向移动直至完全进入花键槽(10)停止;
3)当风机叶片检修结束或外部环境适宜发电时,风机由双叶片垂直向下态转换为工作状态;具体调整过程如下:风机控制系统发出指令,花键控制装置(6)执行动作,将花键(9)向可调节轮毂(4)内部移动直至完全退出花键槽(10);风机控制系统发出释放刹车指令,主轴(5)旋转使固定叶片(1)移动到与可调节叶片(3)对称位置时停止;风机控制系统发出指令,花键控制装置(6)执行动作,将花键(9)向主轴(5)方向移动直至完全进入花键槽(10)停止;风机控制系统发出指令,风机执行启机程序,风轮旋转风机开始发电。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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