CN113803207B - 一种风力发电机组偏航装置及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种风力发电机组偏航装置及风力发电机组，属于风力发电领域，其中风力发电机组偏航装置包括偏航驱动系统、偏航制动系统以及过渡法兰；所述过渡法兰用于固定安装在塔筒与机舱之间；所述偏航驱动系统用于驱动机舱实施偏航动作，所述偏航驱动系统又包括：偏航轴承，所述偏航轴承包括固定部和活动部，所述固定部与过渡法兰固定连接；至少一个偏航驱动总成，所述偏航驱动总成固定安装于过渡法兰远离机舱的一侧，所述偏航驱动总成与偏航轴承的活动部通过齿轮连接。本申请具有获得较为紧凑和便于运输的机舱设计，并不缩限组装和维护的操作空间的效果。

Description

一种风力发电机组偏航装置及风力发电机组

技术领域

本申请涉及风力发电领域，尤其是涉及一种风力发电机组偏航装置及风力发电机组。

背景技术

风力发电机组偏航装置是风力发电机组重要组成部分，由偏航驱动系统和偏航制动系统组成，偏航驱动系统能够驱动机头旋转实现机头对风，偏航制动系统能够在非偏航的期间保持机头静止。

主流的风电机组偏航传动系统布局中，偏航驱动系统和制动系统均布置在机舱内，偏航驱动系统包括偏航轴承和偏航驱动总成，偏航轴承安装于塔筒上，机舱铸件安装在偏航轴承上，通过偏航轴承的旋转实现机舱铸件和塔筒的相对转动。

在实际的使用过程中，为满足机型载荷需求、保证机舱上的机头能够稳定地对风，偏航驱动总成和制动器会沿机舱铸件的周向设置有多组，使机舱需要设计得非常大以满足偏航驱动系统和偏航制动系统的安装需求，难以获得紧凑和便于运输的机舱设计，并且在组装和维护过程中会限制操作空间。

发明内容

为了获得较为紧凑和便于运输的机舱设计，并不缩限组装和维护的操作空间，本申请提供一种风力发电机组偏航装置及风力发电机组。

一方面本申请提供一种风力发电机组偏航装置，采用如下的技术方案：

一种风力发电机组偏航装置，包括偏航驱动系统、偏航制动系统以及过渡法兰；所述过渡法兰用于固定安装在塔筒与机舱之间；所述偏航驱动系统用于驱动机舱实施偏航动作，所述偏航驱动系统又包括：偏航轴承，所述偏航轴承包括固定部和活动部，所述固定部与过渡法兰固定连接；至少一个偏航驱动总成，所述偏航驱动总成固定安装于过渡法兰远离机舱的一侧，所述偏航驱动总成与偏航轴承的活动部通过齿轮连接。

通过采用上述技术方案，偏航驱动总成安装在过渡法兰上，且位于远离机舱的一侧，使偏航驱动总成不会占用机舱内的空间，偏航驱动系统和偏航制动系统分开布置，错开空间，可最大限度的利用机舱空间，实现驱动及制动布置的最大化要求，有效解决布置空间受限的难题，在相同的空间需求条件下，可减小机舱的体积以便于运输，同时降低机舱重量和成本，在组装和维护时，操作空间较大，便于进行维护。

可选的，所述偏航制动系统包括安装于机舱底部的制动器以及安装于过渡法兰内侧的制动盘，所述制动盘的轴线与机舱的旋转中心共线，所述制动器能够对制动盘施加制动力以限制机舱与过渡法兰的相对转动。

通过采用上述技术方案，制动器和制动盘配合，在机舱旋转到任意角度时均能够对机舱进行定位，稳定性较好，制动盘安装在过度驱动法兰内侧端面，大幅减小了制动盘的直径，进而提高了制动盘的材料利用率，降低制动盘的采购成本。

可选的，所述制动器包括制动块和驱使制动块接近或远离制动盘的动力源。

通过采用上述技术方案，所示动力源可以是液压驱动，动力源驱使制动块靠近制动盘，制动块与制动盘接触在动力源提供的压力下形成摩擦力形成制动力，当动力源驱使制动块远离制动盘时，能够解除对制动盘的限制，能够确保能够稳定的制动和解除制动。

可选的，所述制动器包括制动块和将制动块压贴到制动盘上的弹性件，所述制动块与制动盘之间的摩擦力形成制动力。

通过采用上述技术方案，弹性件能够对制动块施加稳定的压力，使制动块对制动盘施加稳定的制动力，在偏航的过程中也能够提供制动力，提升了偏航过程中的稳定性。

可选的，所述制动盘横截面呈L形，包括竖边和横边，所述制动盘的竖边与过渡法兰固定连接，所述制动盘的横边与制动器配合实现制动。

通过采用上述技术方案，制动盘的竖边能够与制动盘进行连接，同时能够支撑起横边，使横边与制动盘之间形成空腔，以便于制动器伸入对横边进行夹持。

可选的，所述制动盘由多个弧形块首尾连接拼接形成。

通过采用上述技术方案，拼接形成的制动盘在安装和更换时无需使用吊车进行整体吊装，同时在维护和拆修时能够只将对应的弧形块单独拆下，无需将整个制动盘拆下，便于进行检修和维护。

可选的，所述弧形块的一个连接端设置有卡接槽，所述弧形块的另一连接端设置有与卡接槽匹配的卡接块。

通过采用上述技术方案，卡接槽和卡接块的配合能够在安装弧形块时，对弧形块进行初步定位，提升弧形块的安装精度，使多个弧形块拼接形成的制动盘表面平整度较好。

可选的，所述制动器与机舱底板之间设置有调节垫块。

通过采用上述技术方案，设计调整垫块，可依据需求设置不同的厚度来调整制动器与制动盘配合的间距要求，保证制动器的标准化和通用化，适用性更好。

可选的，所述偏航轴承的活动部上固定有齿圈，所述偏航驱动总成包括电机和设置在电机上的齿轮，所述齿轮与齿圈啮合。

通过采用上述技术方案，电机运转时能够带动齿轮旋转，进而通过齿轮和齿圈的配合带动偏航轴承的活动部旋转，实现机舱的偏航运动。

本申请提供的一种风力发电机组偏航装置及风力发电机组采用如下的技术方案：

一种风力发电机组偏航装置及风力发电机组，其包括塔筒和机舱，所述塔筒和机舱之间设置有上述任一偏航装置。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过将航驱动系统和偏航制动系统分开布置，错开空间，可最大限度的利用机舱空间，实现驱动及制动布置的最大化要求，有效解决布置空间受限的难题，在相同的空间需求条件下，可减小机舱的体积，降低机舱重量和成本；

通过将制动盘安装在过渡驱动法兰的内侧面，能够大幅减小制动盘的直径，进而减小了制动盘的横截面面积，使得制动盘的材料利用率，降低了制动盘的生产成本；

制动盘由多个弧形块拼接形成，在对制动盘进行维护时，便于对制动盘进行拆卸，解决目前风电行业更换制动盘须拆风机的行业难题，大幅降低制动盘的维修及更换成本。

附图说明

图1是本申请风力发电机组偏航装置与风机部件连接的半剖示意图；

图2是图1中风力发电机组偏航装置的结构示意图；

图3是图2中偏航驱动系统和偏航制动系统的爆炸示意图；

图4是图3中弧形块的爆炸示意图。

附图标记说明：1、过渡法兰；2、偏航驱动系统；21、偏航轴承；23、电机；24、齿轮；25、齿圈；3、偏航制动系统；31、制动器；32、制动盘；4、机舱；5、塔筒；6、弧形块；7、卡接槽；8、卡接块；9、调节垫块。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

一方面，本申请公开了一种风力发电机组偏航装置。

参照图1，包括偏航驱动系统2、偏航制动系统3以及过渡法兰1，过渡法兰1通过螺栓固定安装在风机塔筒5的顶端 ，偏航驱动系统2和偏航制动系统3安装在过渡法兰1和机舱4之间，以实现机舱4上机头的对风，并在非偏航的期间保持机头静止。

过渡法兰1包括圆形的底板和环绕底板的固定部，固定部的下表面与底板的下表面齐平，固定部的上端高于底板的上表面，使过渡法兰1内侧形成一容纳空间。过渡法兰1的中心开设有通孔，通过设置通孔能够减轻过渡法兰1的重量，同时工作人员能够通过通孔对机舱4底部的构件进行检修和维护。

参照图1和图2，偏航驱动系统2包括偏航轴承21和沿偏航轴承21周向偏航驱动总成，偏航轴承21的外圈与塔筒5以及过渡法兰1的固定部通过同一组螺栓固定连接，使整体结构更加稳定。

偏航驱动总成包括电机23和固定在电机23输出轴上的齿轮24，电机23倒置安装在过渡法兰1的下表面并通过螺栓进行固定，电机23的输出轴穿过过渡法兰1与位于过渡法兰1上方的齿轮24固定连接，偏航轴承21的内圈上固定有齿圈25，齿圈25与齿轮24啮合，当偏航驱动总成接通电源时能够驱动齿轮24旋转，进而通过齿轮24和齿圈25的啮合带动轴承内圈旋转。

为了满足机型载荷需求、保证机舱4上的机头能够稳定地对风，偏航驱动总成沿偏航轴承21的周向均匀间隔设置有若干组，偏航驱动总成的数量根据设计载荷需求设置。所有偏航驱动总成同步启停，以保证不会相互干扰。

参照图2和图3，偏航制动器31依据机型制动载荷需求设置相应的个数，均匀布置在机舱4底部上，偏航制动系统3包括制动器31和与制动器31配合的制动盘32，制动盘32的轴线与机舱4的旋转中心共线，制动器31能够对制动盘32施加制动力以限制机舱4与过渡法兰1的相对转动。

制动器31可以是主动式制动或者被动式制动或者主动式和被动式相结合的方式。

主动式制动器31包括制动块和动力源，动力源可以是液压缸，液压缸对制动块施加压力，使制动块紧贴在制动盘32上，制动块与制动盘之间的摩擦力提供制动力，通过调节液压缸的输出压力即可调节制动力的大小。

被动式制动器31包括包括制动块和将制动块压贴到制动盘32上的弹性件，制动块与制动盘32之间的摩擦力形成制动力，弹性件可以是碟簧。在风机正常运行和偏航期间，制动块始终抵紧在制动盘32上，保持稳定的制动力。

制动盘32固定安装在过渡法兰1的内侧，使得制动盘32的直径较小，进而减小了制动盘32的横截面面积，使得制动盘32的材料利用率。

参照图3和图4，制动盘32由若干个弧形块6依次首尾连接拼接形成，在安装时能够将弧形块6逐个安装到过渡法兰1上，无需整体吊装制动盘32，施工较为方便。每个弧形块6的横截面均呈L形，包括竖边和横边。制动盘32的竖边通过螺栓固定在过渡法兰1上，螺栓至下而上穿设以便于在维护时进行拆卸；制动盘32的横边为摩擦部，用于与制动器31配合，产生制动力。制动盘32的横边与过渡法兰1之间形成有夹持空间，以容纳制动器31的夹持部。

弧形块6包括两个连接端，一个连接端沿径向开设有卡接槽7，另一个连接端设置有与卡接槽7匹配的卡接块8，在拼接时制动盘32时，将一个弧形块6上的卡接块8插接到另一个卡接块8的卡接槽7内，以提升拼接时定位的准确性。在维护和检修时，将弧形块6上的螺栓拆下即可滑动对应的弧形块6将其单独拆下，而无须拆卸整个制动盘32，降低制动盘32维修及更换的成本。

参照图1和图2，制动器31与机舱4底板之间设置有调节垫块9，调整垫块根据厚度的不同设置有一系列可替换件，可依据需求选用不同厚度的调整垫块，来调整制动器31与制动盘32配合的间距要求，保证制动器31的标准化和通用化。

在其他实施例中，调节垫块9也可以是由多块调节垫板堆叠形成，通过改变堆叠的数量来调节调节垫块9的厚度，以适应不同的需求。

本申请实施例一种风力发电机23组偏航装置的实施原理为：通过在塔筒5和机舱4之间设置过渡法兰1，并将偏航驱动总成倒置安装在过渡法兰1上，使偏航驱动总成和制动器31的布置相互部共用空间，有效解决风电机23组机舱4布置空间受限的难题；在对制动盘32进行检修和维护时，能够将组成制动盘32的弧形块6单独拆下，制动盘32在机组上可拆修及更换，解决行业内目前制动盘32需要动用吊车才可更换的问题。

本申请还公开了一种风力发电机23组，包括塔筒5、机舱4和设置在机舱4上的扇叶，机舱4安装在塔筒5的顶端，机舱4和塔筒5之间通过上述的偏航装置连接。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种风力发电机组偏航装置，其特征在于：包括偏航驱动系统(2)、偏航制动系统(3)以及过渡法兰(1)；所述过渡法兰(1)用于固定安装在塔筒(5)与机舱(4)之间；所述偏航驱动系统(2)用于驱动机舱(4)实施偏航动作，所述偏航驱动系统(2)又包括：偏航轴承(21)，所述偏航轴承(21)包括固定部和活动部，所述固定部与过渡法兰(1)固定连接；至少一个偏航驱动总成，所述偏航驱动总成固定安装于过渡法兰(1)远离机舱(4)的一侧，所述偏航驱动总成与偏航轴承(21)的活动部通过齿轮(24)连接，所述偏航制动系统(3)包括安装于机舱(4)底部的制动器(31)以及安装于过渡法兰(1)上的制动盘(32)，所述制动盘(32)的轴线与机舱(4)的旋转中心共线，所述制动器(31)能够对制动盘(32)施加制动力以限制机舱(4)与过渡法兰(1)的相对转动，所述制动盘(32)安装在过渡法兰(1)内侧端面。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组偏航装置，其特征在于：所述制动器(31)包括制动块和将制动块压贴到制动盘(32)上的弹性件，所述制动块与制动盘(32)之间的摩擦力形成制动力。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组偏航装置，其特征在于：所述制动盘(32)横截面呈L形，包括竖边和横边，所述制动盘(32)的竖边与过渡法兰(1)固定连接，所述制动盘(32)的横边与制动器(31)配合实现制动。

4.根据权利要求3所述的一种风力发电机组偏航装置，其特征在于：所述制动盘(32)由多个弧形块(6)首尾连接拼接形成。

5.根据权利要求4所述的一种风力发电机组偏航装置，其特征在于：所述弧形块(6)的一个连接端设置有卡接槽(7)，所述弧形块(6)的另一连接端设置有与卡接槽(7)匹配的卡接块(8)。

6.根据权利要求1所述的一种风力发电机组偏航装置，其特征在于：所述制动器(31)与机舱(4)底板之间设置有调节垫块(9)。

7.根据权利要求1所述的一种风力发电机组偏航装置，其特征在于：所述偏航轴承(21)的活动部上固定有齿圈(25)，所述偏航驱动总成包括电机(23)和设置在电机(23)上的齿轮(24)，所述齿轮(24)与齿圈(25)啮合。

8.一种风力发电机(23)组偏航装置及风力发电机组，其包括塔筒和机舱，其特征在于，所述塔筒和机舱之间设置有上述权利要求1至权利要求7任一权利要求所述的偏航装置。

Images