CN114320747A - 一种风力发电机组零压式滑动偏航系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，包括连接在主机架上的滑动式偏航轴承，主机架上设有沿滑动式偏航轴承圆周方向布置的机械制动器和液压制动器；机械制动器上均设有与滑动式偏航轴承的内侧表面接触的侧衬垫，与滑动式偏航轴承的下表面接触的下衬垫，与滑动式偏航轴承的上表面接触的上衬垫；液压制动器上均设有与滑动式偏航轴承的内侧表面接触的侧衬垫，与滑动式偏航轴承的上表面接触的上衬垫，液压制动器的液压刹车片朝向滑动式偏航轴承的下表面。取消刹车盘部件，各衬垫在偏航动作时与滑动式偏航轴承各表面接触摩擦产生阻尼力矩保证偏航动作平稳，液压制动器动作使液压刹车片与滑动式偏航轴承接触产生的制动力满足偏航制动的需求。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电设备领域，具体为一种风力发电机组零压式滑动偏航系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
偏航系统是风电机组在既有风况条件下实现机组最大发电的关键系统，传统的偏航系统在偏航过程中需要液压缸动作实现制动，而由于液压缸存在余压，会产生强烈的刹车摩擦，带来噪音和机械冲击等问题影响机组的稳定运行，同时刹车片的磨损也大幅提高了风电机组的维护成本；随着机组容量增大，偏航系统采用滚动偏航轴承的成本迅速提高。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，采用机械、液压组合式制动器，在偏航过程中，液压缸泄压，余压为零，仅依靠机械缸提供一定的阻尼力矩保证偏航的平稳性，实现液压缸“零压”偏航，从而避免了液压缸刹车片的磨损，相比于传统滚动偏航系统降低了在偏航动作过程中强烈的液压刹车摩擦带来的噪音和机械冲击，同时降低液压刹车片的磨损，降低了风电机组的维护成本；并且与传统的滚动偏航系统相比，省去了偏航刹车盘，降低了风电机组的部件成本。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，包括连接在主机架上的滑动式偏航轴承，主机架上设有沿滑动式偏航轴承圆周方向布置的机械制动器和液压制动器；
机械制动器上均设有与滑动式偏航轴承的内侧表面接触的侧衬垫，与滑动式偏航轴承的下表面接触的下衬垫，和与滑动式偏航轴承的上表面接触的上衬垫；
液压制动器上均设有与滑动式偏航轴承的内侧表面接触的侧衬垫，和与滑动式偏航轴承的上表面接触的上衬垫，液压制动器的液压刹车片朝向滑动式偏航轴承的下表面。
上衬垫、侧衬垫和下衬垫的材料摩擦系数不大于液压刹车片。
液压制动器动作带动液压刹车片靠近滑动式偏航轴承，使液压刹车片压紧在滑动式偏航轴承的下表面实现偏航制动。
偏航动作时，上衬垫、侧衬垫和下衬垫分别与滑动式偏航轴承的上表面、内侧表面和下表面滑动摩擦形成阻尼力矩。
主机架上设有偏航减速器，偏航减速器与偏航电机连接；偏航减速器的输出齿轮与滑动式偏航轴承的外齿圈连接。
滑动式偏航轴承与塔架顶法兰连接；塔架顶法兰通过滑动式偏航轴承与主机架转动连接。
机械式制动器和液压制动器均具有至少一组。
主机架设有吊耳。
与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
相较与传统的滚动偏航系统，取消了刹车盘部件，结构紧凑，上衬垫、侧衬垫和下衬垫在偏航动作时与滑动式偏航轴承的各个表面接触摩擦产生阻尼力矩保证偏航动作的平稳性，而在偏航制动时，液压式制动器动作使液压刹车片与滑动式偏航轴承接触产生较大的制动力，加之液压刹车片较大的摩擦系数，可以提供较大的制动力矩，满足偏航制动的需求。
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是本发明实施例一提供的滑动偏航系统轴侧结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的滑动偏航系统仰视结构示意图；
图3是本发明实施例一提供的滑动偏航系统中机械式制动器的连接结构示意图；
图4是本发明实施例一提供的滑动偏航系统中液压式制动器的连接结构示意图；
图5是本发明实施例二提供的滑动偏航系统仰视结构示意图；
图中：1、主机架，2、滑动式偏航轴承，3、偏航电机，4、偏航减速器，5、机械制动器，6、液压制动器，7、塔架顶法兰，8、第一紧固件，9、第二紧固件，10、上衬垫，11、下衬垫，12、侧衬垫，13、液压刹车片。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文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，除非上下文另外明确指出，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。
偏航系统：偏航系统是风力发电机机舱的一部分，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便叶片获得最大的风能。
正如背景技术中所描述的，偏航过程中需要液压缸动作实现制动，而由于液压缸存在余压，会产生强烈的刹车摩擦，带来噪音和机械冲击等问题影响机组的稳定运行，同时刹车片的磨损也大幅提高了风电机组的维护成本；随着机组容量增大，偏航系统采用滚动偏航轴承的成本迅速提高。
因此，以下实施例给出了一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，采用机械、液压组合式制动器，在偏航过程中，液压缸泄压，余压为零，仅依靠机械缸提供一定的阻尼力矩保证偏航的平稳性，实现液压缸“零压”偏航，从而避免了液压缸刹车片的磨损，相比于传统滚动偏航系统降低了在偏航动作过程中强烈的液压刹车摩擦带来的噪音和机械冲击，同时降低液压刹车片的磨损，降低了风电机组的维护成本；并且与传统的滚动偏航系统相比，省去了偏航刹车盘，降低了风电机组的部件成本。
实施例一：
如图1-4所示，一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，包括连接在主机架1上的滑动式偏航轴承2，主机架1上设有沿滑动式偏航轴承2圆周方向布置的机械制动器5和液压制动器6；
机械制动器5上均设有与滑动式偏航轴承2的内侧表面接触的侧衬垫12，与滑动式偏航轴承2的下表面接触的下衬垫11，和与滑动式偏航轴承2的上表面接触的上衬垫10；
液压制动器6上均设有与滑动式偏航轴承2的内侧表面接触的侧衬垫12，和与滑动式偏航轴承2的上表面接触的上衬垫10，液压制动器6的液压刹车片13与滑动式偏航轴承2的下表面接触。
上衬垫10、侧衬垫12和下衬垫11的材料摩擦系数不大于液压刹车片13。
主机架1上设有通过偏航电机3带动的偏航减速器4，偏航减速器4的输出齿轮与滑动式偏航轴承2的外齿圈连接。
滑动式偏航轴承2与塔架顶法兰7连接，通过滑动式偏航轴承2实现塔架顶法兰7与主机架1之间的转动。
机械式制动器5和液压制动器6均具有至少一组，机械式制动器5和液压制动器6的数量不受限制，例如本实施例中，如图2所示，机械式制动器5和液压制动器6均具有8组；机械式制动器5和液压制动器6的布置方式不受限制，例如本实施例中，如图2所示，机械式制动器5和液压制动器6交替布置。
滑动偏航系统的滑动式偏航轴承2通过第二紧固件9与塔架顶法兰7连接，偏航动作时，偏航电机3将驱动扭矩通过偏航减速器4传递到滑动式偏航轴承2的大齿(外齿圈)上，驱使机头旋转，以实现偏航；偏航动作结束制动时，通过机械制动器5、液压式制动器6和偏航电机3的电磁刹车产生的刹车力矩使得机头维持在设定位置。
偏航过程中上衬垫10、侧衬垫12和下衬垫11分别对滑动式偏航轴承2的上表面、内侧表面和下表面产生滑动摩擦，摩擦形成的阻尼力矩使偏航过程运动平稳。
偏航动作结束制动时，上衬垫10、侧衬垫12和下衬垫11分别辅助各自的机械制动器5和液压式制动器6，有利于机械制动器5和液压式制动器6制动力的提升。
本实施例中的机械制动器5和液压式制动器6分别为机械式被动制动器和液压式被动制动器。
机械式制动器5，通过第一紧固件8安装在主机架1上，各向衬垫与滑动式偏航轴承2配合，偏航过程中，侧衬垫12与滑动式偏航轴承2的侧表面滑动摩擦，下衬垫11与滑动式偏航轴承2的下表面滑动摩擦，上衬垫10与滑动式偏航轴承2的上表面滑动摩擦，产生摩擦阻尼力矩使偏航过程运动平稳；偏航制动过程，各向衬垫产生的摩擦阻尼力矩帮助机械式制动器5更好的制动，从而使得机头维持在一定位置。
对于机械式制动器5，上衬垫10位于主机架1与滑动式偏航轴承2之间，而下衬垫11和侧衬垫12是安装在机械制动器上的部件。
液压式制动器6，通过第一紧固件8安装在主机架1上，各向衬垫与滑动式偏航轴承2配合，偏航动作时，侧衬垫12与滑动式偏航轴承2的侧表面滑动摩擦，上衬垫10与滑动式偏航轴承2的上表面滑动摩擦，使偏航过程运动平稳；
偏航动作时液压缸泄压，余压为零，液压刹车片13与滑动式偏航轴承2的下表面之间无压力，不会产生相对滑动摩擦，从而降低了在偏航过程中因液压刹车摩擦带来的噪音和机械冲击，同时降低液压刹车片13的磨损，降低了风电的维护成本；同时，即使液压缸泄压不完全仍有余压，液压刹车片13与滑动式偏航轴承2的的下表面已经分离而不会接触，则同样能够降低在偏航过程中因液压刹车摩擦带来的噪音和机械冲击。
而在偏航制动过程中，液压缸施压，液压刹车片13与滑动式偏航轴承2的的下表面之间存在较大压力，可以产生较大的摩擦力矩，提供较高的制动力矩，满足偏航制动的需求。
液压式制动器6的液压刹车片13材料的摩擦系数较大，而上衬垫10、侧衬垫12、机械式制动器6的下衬垫11材料的摩擦系数较小，
即，上衬垫10、侧衬垫12和下衬垫11的材料摩擦系数不大于液压刹车片13。因此，在偏航过程中，液压缸泄压，液压刹车片13与滑动式偏航轴承2之间无压力，不会产生相对滑动摩擦，降低了液压刹车片的磨损，实现液压缸“零压”偏航，仅依靠机械缸提供一定的阻尼力矩保证偏航的平稳性；而在偏航制动过程中，液压缸施压，液压刹车片13与滑动式偏航轴承2的下表面之间产生较大压力，加之液压刹车片13较大的摩擦系数，可以提供较大的制动力矩，满足偏航制动的需求。
偏航制动时，机械式制动器5提供一定的阻尼力来实现偏航制动状态；偏航过程中，机械式制动器5提供的阻尼力来保持机头在偏航过程中的平稳。无论是否在偏航制动状态，机械式制动器5提供的阻尼力一直存在，在偏航制动时这部分阻尼力有助于改善液压式制动器6的制动效果，而偏航状态时为偏航动作提供一定的阻力确保偏航动作平稳，由于各衬垫的摩擦系数较液压刹车片13更低，因此磨损更小。
相较与传统的滚动偏航系统，本实施例没有刹车盘部件，结构紧凑，上衬垫10、侧衬垫12和下衬垫11在偏航动作时配合机械式制动器5与滑动式偏航轴承2的各个表面接触摩擦产生阻尼力矩保证偏航动作的平稳性，而在偏航制动时，液压式制动器6动作使液压刹车片13与滑动式偏航轴承2接触产生较大的制动力，加之液压刹车片13较大的摩擦系数，可以提供较大的制动力矩，满足偏航制动的需求。
实施例二：
如图5所示，本例整体结构与实施例1相同，不同的是机械制动器5和液压制动器6的布局方式不同，同样满足在偏航过程中，液压缸泄压，余压为零，仅依靠机械缸提供一定的阻尼力矩保证偏航的平稳性，实现液压缸“零压”偏航。
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 (10)
1.一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，其特征在于：包括连接在主机架上的滑动式偏航轴承，主机架上设有沿滑动式偏航轴承圆周方向布置的机械制动器和液压制动器；
机械制动器上均设有与滑动式偏航轴承的内侧表面接触的侧衬垫，与滑动式偏航轴承的下表面接触的下衬垫，和与滑动式偏航轴承的上表面接触的上衬垫；
液压制动器上均设有与滑动式偏航轴承的内侧表面接触的侧衬垫，和与滑动式偏航轴承的上表面接触的上衬垫，液压制动器的液压刹车片朝向滑动式偏航轴承的下表面。
2.如权利要求1所述的一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，其特征在于：所述上衬垫、侧衬垫和下衬垫的材料摩擦系数不大于液压刹车片。
3.如权利要求1所述的一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，其特征在于：所述液压制动器动作带动液压刹车片靠近滑动式偏航轴承，使液压刹车片压紧在滑动式偏航轴承的下表面实现偏航制动。
4.如权利要求2所述的一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，其特征在于：偏航动作时，所述上衬垫、侧衬垫和下衬垫分别与滑动式偏航轴承的上表面、内侧表面和下表面滑动摩擦形成阻尼力矩。
5.如权利要求1所述的一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，其特征在于：所述主机架上设有偏航减速器，偏航减速器与偏航电机连接。
6.如权利要求5所述的一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，其特征在于：所述偏航减速器的输出齿轮与滑动式偏航轴承的外齿圈连接。
7.如权利要求1所述的一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，其特征在于：所述滑动式偏航轴承与塔架顶法兰连接。
8.如权利要求7所述的一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，其特征在于：所述塔架顶法兰通过滑动式偏航轴承与主机架转动连接。
9.如权利要求1所述的一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，其特征在于：所述机械式制动器和液压制动器均具有至少一组。
10.如权利要求1所述的一种风力发电机组零压式滑动偏航系统，其特征在于：所述主机架设有吊耳。
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