CN116255307A - 一种风电机组 - Google Patents

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CN116255307A CN202310332026.5A CN202310332026A CN116255307A CN 116255307 A CN116255307 A CN 116255307A CN 202310332026 A CN202310332026 A CN 202310332026A CN 116255307 A CN116255307 A CN 116255307A
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power generation
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逯智科
郭小江
劳文欣
唐巍
叶昭良
刘鑫
闫姝
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Abstract

本发明公开了一种风电机组，包括：基座、传动组件和支承组件，传动组件包括第一轴体、第二轴体和发电结构，支承组件包括第一支承结构和第二支承结构，第一支承结构和第二支承结构均与基座固定相连，第一支承结构远离基座的一端与第一轴体可转动地相连，第二支承结构远离基座的一端与第二轴体可转动地相连。第一支承结构和第二支承结构的设置延长了第一轴体和第二轴体的长度，使得第一风轮和第二风轮之间的间距满足双叶轮间距的要求，同时提供了第一风轮和第二风轮安装时需要的结构强度，有效地解决了现有技术中的风电机组的传动系统结构应用于双风轮风电机组时，无法满足两叶轮间距要求，从而影响双风轮机组风能捕获效率的问题。

Description

一种风电机组
技术领域
本发明属于风电设备技术领域，具体涉及一种风电机组。
背景技术
随着风电行业的发展，采用高塔筒和长叶片的大功率风电机组成为行业主流，受限于关键材料和技术，上述的风电机组大型化发展将会受到严重的限制。与之相比，串列式双风轮风电机组由于其双风轮的设计，实际应用中能够实现风能的梯级利用，即同样的风力能够多次利用发电，相较于传统单风轮风电机组叶片长度随机组容量线性增长，同等发电量的前提下，串列式双风轮风电机组不需要较长的叶片长度，一方面能够降低风电机组的造价，另一方面能够避免占用较大的空间和场地，在风电机组的市场上受到较多的关注。
串列式双风轮风电机组为提升风能捕获效率，两叶轮需要能够独立运行，使得设备需要两套发电设备，并且两个叶轮需要独立运行且保持合适距离，传动系统更长、更复杂，使得主传动系统的跨度更长、结构更加复杂。现有技术中的传动系统结构紧凑，将其改造成双风轮风电机组时，传动系统无法满足两叶轮间距要求，从而影响双风轮机组风能捕获效率。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种风电机组，以解决现有技术中的风电机组的传动系统结构应用于双风轮风电机组时，无法满足两叶轮间距要求，从而影响双风轮机组风能捕获效率的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种风电机组，包括：基座、传动组件和支承组件，传动组件包括第一轴体、第二轴体和发电结构，第一轴体与第二轴体分别与发电结构可转动地相连，第一轴体远离发电结构的一端设置有第一风轮，第二轴体远离发电结构的一端设置有第二风轮；，支承组件包括第一支承结构和第二支承结构，第一支承结构和第二支承结构均与基座固定相连，第一支承结构远离基座的一端与第一轴体可转动地相连，第二支承结构远离基座的一端与第二轴体可转动地相连。
进一步地，第一支承结构包括第一轴承和第一轴承座，第一轴承座与基座固定相连，第一轴体穿设于第一轴承的内圈，第二支承结构包括第二轴承和第二轴承座，第二轴承座与基座固定相连，第二轴体穿设于第一轴承的内圈。
进一步地，第一轴承和第一轴承座均为多个，第一轴体依次穿设于各第一轴承的内圈，第二轴承和第二轴承座均为多个，第二轴体依次穿设于各第二轴承的内圈。
进一步地，第一轴体与发电结构之间设置有第一调速结构，第二轴体与发电结构之间设置有第二调速结构。
进一步地，第一调速结构与发电结构之间设置有第三轴体，支承组件还包括第三支承结构，第三支承结构与基座固定相连，第三支承结构远离基座的一端与第三轴体可转动地相连。
进一步地，第三轴体与第一调速结构之间通过联轴器相连，第三轴体与发电结构之间通过联轴器相连，发电结构与第二调速结构之间通过联轴器相连。
进一步地，第一调速结构和第二调速结构均为齿轮减速器，第一调速结构通过第一弹性结构与基座相连，第二调速结构通过第二弹性结构与基座相连。
进一步地，发电结构与基座通过第三弹性结构相连，第三弹性结构为多个。
进一步地，发电结构为双转子结构发电机，第一轴体与发电机的外转子相连，第二轴体与发电机的内转子相连。
进一步地，发电结构包括外定子、隔磁套、内定子以及冷却管路，外转子为圆柱筒形，外转子的内壁连接转子铁芯和转子磁钢，外定子固定于隔磁套的外壁上，内定子固定于隔磁套的内壁上，冷却管路分别与外定子以及内定子相接触。
相较于现有技术，本发明的优点在于：
本发明的一种风电机组，包括：基座、传动组件和支承组件，传动组件包括第一轴体、第二轴体和发电结构，第一轴体与第二轴体分别与发电结构可转动地相连，第一轴体远离发电结构的一端设置有第一风轮，第二轴体远离发电结构的一端设置有第二风轮；支承组件包括第一支承结构和第二支承结构，第一支承结构和第二支承结构均与基座固定相连，第一支承结构远离基座的一端与第一轴体可转动地相连，第二支承结构远离基座的一端与第二轴体可转动地相连。通过第一支承结构和第二支承结构的设置延长了第一轴体和第二轴体的长度使得第一风轮和第二风轮之间的间距满足双叶轮间距的要求，同时第一支承结构与第二支承结构能够提供第一风轮和第二风轮安装时需要的结构强度。本申请有效地解决了现有技术中的风电机组的传动系统结构应用于双风轮风电机组时，无法满足两叶轮间距要求，从而影响双风轮机组风能捕获效率的问题。
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。
在附图中：
图1为本发明提供的一种风电机组的结构示意图；
图2为图1风电机组的发电结构的结构示意图。
其中，上述附图包含如下的附图标记：
10、基座；20、传动组件；21、第一轴体；22、第二轴体；23、发电结构；231、外转子；232、内转子；233、外定子；234、隔磁套；235、内定子；236、冷却管路；24、第一调速结构；25、第二调速结构；26、第三轴体；27、第一弹性结构；28、第二弹性结构；29、第三弹性结构；30、支承组件；31、第一支承结构；311、第一轴承；312、第一轴承座；32、第二支承结构；321、第二轴承；322、第二轴承座；33、第三支承结构；40、第一风轮；50、第二风轮。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本申请实施例提供了一种风电机组，包括：基座10、传动组件20和支承组件30；传动组件20包括第一轴体21、第二轴体22和发电结构23，第一轴体21与第二轴体22分别与发电结构23可转动地相连，第一轴体21远离发电结构23的一端设置有第一风轮40，第二轴体22远离发电结构23的一端设置有第二风轮50；支承组件30包括第一支承结构31和第二支承结构32，第一支承结构31和第二支承结构32均与基座10固定相连，第一支承结构31远离基座10的一端与第一轴体21可转动地相连，第二支承结构32远离基座10的一端与第二轴体22可转动地相连。通过第一支承结构31和第二支承结构32的设置延长了第一轴体21和第二轴体22的长度使得第一风轮40和第二风轮50之间的间距满足双叶轮间距的要求，同时第一支承结构31与第二支承结构32能够提供第一风轮40和第二风轮50安装时需要的结构强度。本申请有效地解决了现有技术中的风电机组的传动系统结构应用于双风轮风电机组时，无法满足两叶轮间距要求，从而影响双风轮机组风能捕获效率的问题。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一支承结构31包括第一轴承311和第一轴承座312，第一轴承座312与基座10固定相连，第一轴体21穿设于第一轴承311的内圈，第二支承结构32包括第二轴承321和第二轴承座322，第二轴承座322与基座10固定相连，第二轴体22穿设于第一轴承311的内圈。固定设置的第一轴承座312和第二轴承座322提供了第一轴体21和第二轴体22的定位基准，同时通过轴承座对轴体进行架设，可以延长轴体的长度方向上的跨度，从而增加第一风轮40和第二风轮50之间的间距。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一轴承311和第一轴承座312均为多个，第一轴体21依次穿设于各第一轴承311的内圈，第二轴承321和第二轴承座322均为多个，第二轴体22依次穿设于各第二轴承321的内圈。第一轴承311和第一轴承座312配套设置为多个，以配合第一轴体21的跨度设置，同时多组第一轴承311和第一轴承座312可以增加风电机组整体结构的稳定性。第二轴承321和第二轴承座322的设置原理相同，此处不再赘述。第一轴承座312和第二轴承座322均通过螺栓固定连接于基座10上。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一轴体21与发电结构23之间设置有第一调速结构24，第二轴体22与发电结构23之间设置有第二调速结构25。第一调速结构24的结构设置用于调整第一轴体21的转动速度，从而调整发电结构23输入转动速度，一方面能够保护发电结构23不会直接受到第一轴体21的作用力，另一方面进行调速可以使得发电过程中产生的电力相对稳定，使得整个风电机组处于最佳发电状态，有利于延长机组的使用寿命。需要说明的是，在受到风力作用下第一风轮40开始旋转，从而带动与之固定相连的第一轴体21进行转动。第二轴体22与发电结构23之间设置有第二调速结构25，两者原理相同，此处不再赘述。第一调速结构24与第二调速结构25可选择为齿轮减速器，齿轮减速器可设置成多个档位，并可通过远程或者程序控制进行档位选择，必要时将轴体的转动与发电结构23之间脱离，从而保护发电结构23。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一调速结构24与发电结构23之间设置有第三轴体26，支承组件30还包括第三支承结构33，第三支承结构33与基座10固定相连，第三支承结构33远离基座10的一端与第三轴体26可转动地相连。第三轴体26的设置用于延长第一风轮40与发电结构23之间的间距，将第一调速结构24的动力输出进行进一步地远距离传输，这样的设置避免了第一轴体21过长影响第一轴体21安装后的结构稳定性。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，第三轴体26与第一调速结构24之间通过联轴器相连，第三轴体26与发电结构23之间通过联轴器相连，发电结构23与第二调速结构25之间通过联轴器相连。联轴器是指联接两轴或轴与回转件，在传递运动和动力过程中一同回转，在正常情况下不脱开的一种装置。有时也作为一种安全装置用来防止被联接机件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。由于风电机组的使用环境较为复杂，且风轮会进行旋转，在长度方向上的作用力并不恒定同一，所以在进行旋转的传递时候容易出现不同方向上的作用力，使用联轴器的设置能够将设计范围内的作用力平衡抵消，避免将作用力传递给发电结构23，从而保护发电结构23延长整体风电机组的使用寿命。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一调速结构24和第二调速结构25均为齿轮减速器，第一调速结构24通过第一弹性结构27与基座10相连，第二调速结构25通过第二弹性结构28与基座10相连。第一弹性结构27和第二弹性结构28的设置配合联轴器的使用使得除第一轴体21和第二轴体22外的其他部件具有一定的缓冲作用，避免在较大作用力下第一轴体21与第二轴体22之间的零部件出现较大对抗力作用的现象，降低了零部件损坏的风险。第一弹性结构27和第二弹性结构28可以选用弹簧。这样的设置也便于第一轴体21与第二轴体22之间各零部件的装配，并且能够适应风电机组的具体设置环境，增加风电机组的使用寿命。
如图1所示，在本实施例的技术方案中，发电结构23与基座10通过第三弹性结构29相连，第三弹性结构29为多个。第三弹性结构29的设置增加了发电结构23的活动性，一方面降低了装配难度，另一方面配合联轴器等零部件更好的适应风电机组的设置环境。
如图2所示，在本实施例的技术方案中，发电结构23为双转子结构发电机，第一轴体21与发电机的外转子231相连，第二轴体22与发电机的内转子232相连。
如图2所示，在本实施例的技术方案中，发电结构23包括外定子233、隔磁套234、内定子235以及冷却管路236，外转子231为圆柱筒形，外转子231的内壁连接转子铁芯和转子磁钢，外定子233固定于隔磁套234的外壁上，内定子235固定于隔磁套234的内壁上，冷却管路236分别与外定子233以及内定子235相接触。
内转子连接内转子铁芯和内转子磁钢，通过内转子前轴承和内转子后轴承固定于机架上。外转子231连接外转子铁心和外转子磁钢，通过外转子前轴承和外转子后轴承固定于机架上。外转子磁钢和内转子磁钢通过隔磁套234进行隔磁。外定子线圈和内定子线圈通过冷却管路236进行散热。
本实施例提供了一种风电机组的安装步骤，首先，在基座10上安装传动组件20，使用吊装工具将第二轴体22直立，使用轴承加热器加热靠近第二风轮50的第二轴承321使用吊装工具将上述第二轴承321安装于第二轴体22的相应位置，使用轴承加热器加热对应的第二轴承座322，使用吊装工具将上述的第二轴承座322安装于上述第二轴承321上；再使用相同的方法将远离第二风轮50的第二轴承321和第二轴承座322安装。完成上述安装后，使用吊装工具将第二轴体22置于水平并和第二调速结构25连接，第二调速结构25安装第二弹性结构28进行支撑，使用吊装工具将装配好的第二调速结构25以及第二轴体22置于基座10对应位置，并使用进行螺栓固定。
其次，安装发电结构23，将第三弹性结构29安装于基座10的相应位置，使用吊装工具将发电结构23置于第三弹性结构29上，使用激光对中仪将将发电机内转子轴和第二调速结构25值中的高速轴轴线对重，使用联轴器将第二轴体22与发电结构23连接。
再次，使用吊装工具将第一轴体21直立，使用轴承加热器加热靠近第一风轮40的第一轴承311，完成后将上述第一轴承311安装于第一轴体21的对应位置，使用轴承加热器加热对应的第一轴承座312，使用吊装工具将上述第一轴承座312安装于第一轴承311上，在用相同的方法对远离第一风轮40的第一轴承311和第一轴承座312进行安装。完成上述安装后使用吊装工具将装有第一风轮40的第一轴体21置于水平并和第一调速结构24连接，第一调速结构24安装第一弹性结构27。之后安装第三轴体26，使用吊装工具将第三轴体26直立，使用轴承加热器加热的方法安装第三支承结构，并安装第三支承结构，使用吊装工具将第三支承结构安装于第三轴体26相应位置，使用吊装工具将第三轴体26及相配合的零部件置于基座10上。
最后，将第三轴体26和发电结构23连接。使用激光对中仪将发电机外转子轴和第三轴体26轴线对中，使用联轴器将第三轴体26和发电机连接，使用联轴器将第一调速结构24和第三轴体26连接。最后再通过连接螺栓将风轮的叶片依次安装在风轮上即可完成最终的安装。
本发明增加了双风轮机组传动系统的长度，提升了机组的风能捕获效率；通过三个联轴器方案降低了长轴系传动系统装配难度，提升了双风轮机组传动系统轴系同心度和运行稳定性。本发明结构紧凑，布局合理，载荷传递路径优。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风电机组，其特征在于，包括：
基座(10)；
传动组件(20)，所述传动组件(20)包括第一轴体(21)、第二轴体(22)和发电结构(23)，所述第一轴体(21)与所述第二轴体(22)分别与所述发电结构(23)可转动地相连，所述第一轴体(21)远离所述发电结构(23)的一端设置有第一风轮(40)，所述第二轴体(22)远离所述发电结构(23)的一端设置有第二风轮(50)；
支承组件(30)，所述支承组件(30)包括第一支承结构(31)和第二支承结构(32)，所述第一支承结构(31)和所述第二支承结构(32)均与所述基座(10)固定相连，所述第一支承结构(31)远离所述基座(10)的一端与所述第一轴体(21)可转动地相连，所述第二支承结构(32)远离所述基座(10)的一端与所述第二轴体(22)可转动地相连。
2.根据权利要求1所述的风电机组，其特征在于，所述第一支承结构(31)包括第一轴承(311)和第一轴承座(312)，所述第一轴承座(312)与所述基座(10)固定相连，所述第一轴体(21)穿设于所述第一轴承(311)的内圈，所述第二支承结构(32)包括第二轴承(321)和第二轴承座(322)，所述第二轴承座(322)与所述基座(10)固定相连，所述第二轴体(22)穿设于所述第一轴承(311)的内圈。
3.根据权利要求2所述的风电机组，其特征在于，所述第一轴承(311)和所述第一轴承座(312)均为多个，所述第一轴体(21)依次穿设于各所述第一轴承(311)的内圈，所述第二轴承(321)和所述第二轴承座(322)均为多个，所述第二轴体(22)依次穿设于各所述第二轴承(321)的内圈。
4.根据权利要求1所述的风电机组，其特征在于，所述第一轴体(21)与所述发电结构(23)之间设置有第一调速结构(24)，所述第二轴体(22)与所述发电结构(23)之间设置有第二调速结构(25)。
5.根据权利要求4所述的风电机组，其特征在于，所述第一调速结构(24)与所述发电结构(23)之间设置有第三轴体(26)，所述支承组件(30)还包括第三支承结构(33)，所述第三支承结构(33)与所述基座(10)固定相连，所述第三支承结构(33)远离所述基座(10)的一端与所述第三轴体(26)可转动地相连。
6.根据权利要求5所述的风电机组，其特征在于，所述第三轴体(26)与所述第一调速结构(24)之间通过联轴器相连，所述第三轴体(26)与所述发电结构(23)之间通过联轴器相连，所述发电结构(23)与所述第二调速结构(25)之间通过联轴器相连。
7.根据权利要求6所述的风电机组，其特征在于，所述第一调速结构(24)和所述第二调速结构(25)均为齿轮减速器，所述第一调速结构(24)通过第一弹性结构(27)与所述基座(10)相连，所述第二调速结构(25)通过第二弹性结构(28)与所述基座(10)相连。
8.根据权利要求7所述的风电机组，其特征在于，所述发电结构(23)与基座(10)通过第三弹性结构(29)相连，所述第三弹性结构(29)为多个。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的风电机组，其特征在于，所述发电结构(23)为双转子结构发电机，所述第一轴体(21)与所述发电机的外转子(231)相连，所述第二轴体(22)与所述发电机的内转子(232)相连。
10.根据权利要求9所述的风电机组，其特征在于，所述发电结构(23)包括外定子(233)、隔磁套(234)、内定子(235)以及冷却管路(236)，所述外转子(231)为圆柱筒形，所述外转子(231)的内壁连接转子铁芯和转子磁钢，外定子(233)固定于隔磁套(234)的外壁上，内定子(235)固定于隔磁套(234)的内壁上，所述冷却管路(236)分别与所述外定子(233)以及所述内定子(235)相接触。
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