CN201730746U - 变桨距风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种由定桨距风力发电机组改装成的变桨距风力发电机组。其技术方案为：在叶片与轮毂之间加装一变桨轴承总成，该变桨轴承总成包括有同轴心设置的外圈、内圈以及若干个嵌置于外圈与内圈之间的滚动体，外圈与内圈之间能够相对转动；在内圈上设有第一固定孔，在外圈上设有第二固定孔，第一固定孔和第二固定孔的中心在同一圆周上；叶片上的叶片固定孔和轮毂上的轮毂固定孔分别与变桨轴承总成上的第一固定孔和第二固定孔对应连接，叶片和轮毂能够绕同一轴心线相对转动。本实用新型结构简单巧妙，在叶片及轮毂都不更换的前提下，实现定桨距风力发电机组到变桨距风力发电机组的改装，大大提高发电效率，并且改装方便，成本低廉。

Description

变桨距风力发电机组

技术领域

本实用新型属于风力发电技术领域，涉及一种风力发电机组的改良，具体是一种由定桨距风力发电机组改装成的变桨距风力发电机组。

背景技术

随着能源与环境的压力增加，清洁可再生的新能源近年受到普遍重视。在各类绿色能源中，风能是前景潜力巨大的可再生能源之一，其使用清洁，成本较低，取用不尽。风力发电具有装机容量增长空间大，成本下降快，安全、能源永不耗竭等优势。而且风力发电技术相对比较成熟，并且最具有大规模商业开发条件、成本相对较低。利用风能发电日益受到关注并展现出广阔的成长空间。中国风能丰富，风力发电装备制造业具有广阔的市场空间和光明的前景。

目前，风力发电机组主要有定桨距和变桨距之分，定桨距风力发电机组目前占据主导地位，其主要结构特点是：桨叶与轮毂的连接是固定的，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。这一特点给定桨距风力发电机组提出了两个必须解决的问题：(1)、当风速高于风轮的设计点风速即额定风速时，桨叶必须能够自动地将功率限制在额定值附近，因为风力机上所有材料的物理性能是有限度的。桨叶的这一特性被称为自动失速性能。(2)、季节以及昼夜的变化也对其发电产生影响。在冬季由于空气密度大，使发电机过功率工作，而在夏天由于空气密度小，发电机出现欠功率工作的状况。(3)、运行中的风力发电机组在突然失去电网(突甩负载)的情况下，桨叶自身必须具备制动能力，使风力发电机组能够在大风情况下安全停机。对于大型风力发电机组来说，容易对整机结构强度产生严重的影响。

变桨距风力发电机组是指整个叶片绕叶片中心轴旋转，使叶片攻角在一定范围内变化，以便调节输出功率不超过设计容许值。在机组出现故障时，需要紧急停机，一般应先使叶片顺桨，这样机组结构中受力小，可以保证机组运行的安全可靠性。变桨距叶片一般叶宽小，叶片轻，机头质量比失速机组小，不需很大的刹车，启动性能好。在低空气密度地区仍可达到额定功率，在额定风速之后，输出功率可保持相对稳定，保证较高的发电量。变桨距风力发电机组能够显著提高发电量，是大型风力发电机组中将会普遍采用变桨距技术。

如果能够将现有的大量的定桨距风力发电机组改装为变桨距动力发电机组，就可以大大提高发电效率。这种改装显然需要用到轴承结构，普通的轴承一般是由能够相对转动的外圈与内圈组成，外圈与内圈的尺寸不同。而定桨距风力发电机组中的叶片与轮毂之间是采用螺栓直接连接，叶片及轮毂上的安装孔是一一对应的，显然地，在叶片及轮毂都不更换的前提下，采用普通的轴承是无法将轴承的外圈、内圈与风力发电机组的叶片、轮毂分别连接的。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种由定桨距风力发电机组改装成的变桨距风力发电机组，改装的变桨距风力发电机组无需更换叶片及轮毂，改装方便，成本低廉，能大大提高发电效率。

按照本实用新型提供的技术方案，一种由定桨距风力发电机组改装成的变桨距风力发电机组，所述定桨距风力发电机组包括有塔架、安装在塔架上的风力发电机组以及连接在风力发电机组上的风轮，风轮包括轮毂以及安装在轮毂上的叶片，叶片与轮毂上分别开设有叶片固定孔和轮毂固定孔，其特征在于，在叶片与轮毂之间加装一变桨轴承总成，该变桨轴承总成包括有同轴心设置的外圈、内圈以及若干个嵌置于外圈与内圈之间的滚动体，外圈与内圈之间能够相对转动；在内圈上设有第一固定孔，在外圈上设有第二固定孔，第一固定孔和第二固定孔的中心在同一圆周上；叶片上的叶片固定孔和轮毂上的轮毂固定孔分别与变桨轴承总成上的第一固定孔和第二固定孔对应连接，叶片和轮毂能够绕同一轴心线相对转动。

所述的变桨轴承总成可以有下述三种结构：

第一种结构：所述变桨轴承总成包括有同轴心设置的外圈、内圈以及若干个嵌置于外圈与内圈之间的滚动体，外圈与内圈之间能够相对转动；所述内圈包括具有第一外径的第一内圈和具有第二外径的第二内圈，第一外径大于第二外径；所述外圈包括具有第一内径的第一外圈和具有第二内径的第二外圈，第一内径大于第二内径；内圈套装在外圈中，内圈上的第一内圈、第二内圈分别与外圈上的第一外圈、第二外圈对应装配，第一内圈外周与第一外圈内周之间和第二内圈外周与第二外圈内周之间分别嵌设滚动体；第一固定孔开设在第一内圈上，第二固定孔开设在第二外圈上。

第二种结构：所述变桨轴承总成包括有同轴心设置的外圈、内圈以及若干个嵌置于外圈与内圈之间的滚动体，外圈与内圈之间能够相对转动；所述外圈的一端设有一法兰圈，内圈装配在外圈内，第一固定孔开设在内圈上，第二固定孔开设在法兰圈上。

第三种结构：所述变桨轴承总成包括有同轴心设置的外圈、内圈以及若干个嵌置于外圈与内圈之间的滚动体，外圈与内圈之间能够相对转动；所述内圈的一端设有一法兰圈，内圈装配在外圈内，第一固定孔开设在法兰圈上，第二固定孔开设在外圈上。

作为本实用新型的进一步改进，在上述三种结构的变桨轴承总成中，在外圈的内周壁和内圈的外周壁上分别凹设有与滚动体相对应的滚槽，滚动体嵌置于滚槽内。

作为本实用新型的进一步改进，在上述三种结构的变桨轴承总成中，所述的滚动体采用滚珠或者滚柱。

作为本实用新型的进一步改进，在上述三种结构的变桨轴承总成中，所述第一固定孔和第二固定孔设为沉头固定孔，在内圈和外圈上分别开设有对应于沉头固定孔的装配孔。

作为本实用新型的进一步改进，在上述第二、第三种结构的变桨轴承总成中，所述内圈与法兰圈设为一体式结构或采用联接螺栓连接固定。

本实用新型的优点在于：结构简单巧妙，在叶片及轮毂都不更换的前提下，叶片和轮毂分别原有的叶片连接孔和轮毂连接孔与变桨轴承总成上的第一固定孔和第二固定孔对应连接，实现了定桨距风力发电机组到变桨距风力发电机组的改装，大大提高发电效率，并且改装方便，成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为实施例1中的变桨轴承总成的结构示意图。

图3为图2中的B-B剖视图。

图4为实施例1中的变桨轴承总成的装配应用示意图。

图5为实施例2中的变桨轴承总成的结构示意图。

图6为图5中的C-C剖视图。

图7为实施例3中的变桨轴承总成的结构示意图。

图8为图7中的D-D剖视图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图所示，本实用新型所述的变桨距风力发电机组由定桨距风力发电机组改装而成，所述定桨距风力发电机组主要由塔架1、安装在塔架1上的风力发电机组2以及连接在风力发电机组2上的用于将风能转换为机械能的风轮3组成，风轮3包括轮毂6以及安装在轮毂6上的叶片4，叶片4与轮毂6上分别开设有用于将叶片4与轮毂6连接在一起的叶片固定孔12和轮毂固定孔13；本实用新型在叶片4与轮毂6之间加装了一个变桨轴承总成5，该变桨轴承总成5主要由同轴心设置的外圈7、内圈8以及若干个嵌置于外圈7与内圈8之间的滚动体9组成，外圈7与内圈8之间能够相对转动；在内圈8上设有第一固定孔10，在外圈7上设有第二固定孔11，第一固定孔10和第二固定孔11的中心在同一圆周上；叶片4上的叶片固定孔12和轮毂6上的轮毂固定孔13分别与变桨轴承总成5上的第一固定孔10和第二固定孔11利用螺栓对应连接，叶片4和轮毂6能够绕同一轴心线相对转动，从而实现定桨距发电机组到变桨距发电机组的改装。

本实用新型中，在变桨轴承总成5的外圈7的内周壁和内圈8的外周壁上分别凹设有与滚动体9相对应的滚槽，滚动体9嵌置于滚槽内，可以有效提高轴承总成的强度及安全性。所述的滚动体9可以根据具体情况采用滚珠或者滚柱，如在风向比较复杂、叶片4变向比较频繁的情况下，滚动体9可以采用滚珠，这种结构的灵活性较好；而在风向比较稳定、叶片4变向较少的情况下，滚动体9可以采用滚柱，这种结构的承载能力相对较大。

实施例1

如图2、图3所示，所述变桨轴承总成5的内圈8包括具有第一外径的第一内圈8a和具有第二外径的第二内圈8b，第一外径大于第二外径；所述外圈7包括具有第一内径的第一外圈7a和具有第二内径的第二外圈7b，第一内径大于第二内径；内圈8套装在外圈7中，内圈8上的第一内圈8a、第二内圈8b分别与外圈7上的第一外圈7a、第二外圈7b对应装配，第一内圈8a外周与第一外圈7a内周之间和第二内圈8b外周与第二外圈7b内周之间分别嵌设有滚动体9；第一固定孔10开设在第一内圈8a上，第二固定孔11开设在第二外圈7b上。

如图4所示，具体装配应用时，将原有的定桨距风力发电机组的叶片4及轮毂6拆开，叶片4通过叶片固定孔12与变桨轴承总成5中的内圈8上的第一固定孔10利用螺栓连接；轮毂6通过轮毂固定孔13与变桨轴承总成5中的外圈7上的第二固定孔11利用螺栓连接，从而实现了定桨距风力发电机组到变桨距风力发电机组的改装。另外，叶片4也可以与变桨轴承总成5中的外圈7连接，而轮毂6与变桨轴承总成5中的内圈8连接，同样能够实现改装目的。所述第一固定孔10和第二固定孔11优选设为沉头固定孔，沉头固定孔可以提供足够的预紧力，提高叶片4、轮毂6与轴承总成之间的连接强度，提高风力发电机组的安全性。由于螺栓的头部尺寸较大，为了能够顺利装配，在第一内圈8a和第二外圈7b上还分别开设有对应于沉头固定孔的装配孔14。

实施例2

如图5、图6所示，所述变桨轴承总成5的外圈7的一端设有一法兰圈15，法兰圈15与内圈8设为一体式结构，内圈8装配在外圈7内，第一固定孔10开设在内圈8上，第二固定孔11开设在法兰圈15上，第一固定孔10与第二固定孔11的中心在同一圆周上。

具体装配应用时，将原有的定桨距风力发电机组的叶片4及轮毂6拆开，叶片4通过叶片固定孔12与变桨轴承总成5中的内圈8上的第一固定孔10利用螺栓连接；轮毂6通过轮毂固定孔13与变桨轴承总成5中的外圈7上的第二固定孔11利用螺栓连接，从而实现了定桨距风力发电机组到变桨距风力发电机组的改装。另外，叶片4也可以与变桨轴承总成5中的外圈7连接，而轮毂6与变桨轴承总成5中的内圈8连接，同样能够实现改装目的。

实施例3

如图7、图8所示，所述变桨轴承总成5的外圈7的一端设有一法兰圈15，法兰圈15与内圈8采用联接螺栓16连接固定。内圈8装配在外圈7内，第一固定孔10开设在内圈8上，第二固定孔11开设在法兰圈15上，第一固定孔10与第二固定孔11的中心在同一圆周上。其具体装配应用方式与实施例2相同。

另外，实施例2和实施例3中的变桨轴承总成5的结构可以进行如下改变：将法兰圈15设置在内圈8的一端，内圈8装配在外圈7内，第一固定孔10开设在内圈8的法兰圈15上，第二固定孔11开设在外圈7上。

Claims (9)

1.一种变桨距风力发电机组，包括塔架(1)、安装在塔架(1)上的风力发电机组(2)以及连接在风力发电机组(2)上的风轮(3)，风轮(3)包括轮毂(6)以及安装在轮毂(6)上的叶片(4)，叶片(4)与轮毂(6)上分别开设有叶片固定孔(12)和轮毂固定孔(13)，其特征在于，在叶片(4)与轮毂(6)之间加装一变桨轴承总成(5)，该变桨轴承总成(5)包括有同轴心设置的外圈(7)、内圈(8)以及若干个嵌置于外圈(7)与内圈(8)之间的滚动体(9)，外圈(7)与内圈(8)之间能够相对转动；在内圈(8)上设有第一固定孔(10)，在外圈(7)上设有第二固定孔(11)，第一固定孔(10)和第二固定孔(11)的中心在同一圆周上；叶片(4)上的叶片固定孔(12)和轮毂(6)上的轮毂固定孔(13)分别与变桨轴承总成(5)上的第一固定孔(10)和第二固定孔(11)对应连接，叶片(4)和轮毂(6)能够绕同一轴心线相对转动。

2.如权利要求1所述的变桨距风力发电机组，其特征还在于，所述变桨轴承总成(5)包括有同轴心设置的外圈(7)、内圈(8)以及若干个嵌置于外圈(7)与内圈(8)之间的滚动体(9)，外圈(7)与内圈(8)之间能够相对转动；所述内圈(8)包括具有第一外径的第一内圈(8a)和具有第二外径的第二内圈(8b)，第一外径大于第二外径；所述外圈(7)包括具有第一内径的第一外圈(7a)和具有第二内径的第二外圈(7b)，第一内径大于第二内径；内圈(8)套装在外圈(7)中，内圈(8)上的第一内圈(8a)、第二内圈(8b)分别与外圈(7)上的第一外圈(7a)、第二外圈(7b)对应装配，第一内圈(8a)外周与第一外圈(7a)内周之间和第二内圈(8b)外周与第二外圈(7b)内周之间分别嵌设滚动体(9)；第一固定孔(10)开设在第一内圈(8a)上，第二固定孔(11)开设在第二外圈(7b)上。

3.如权利要求1所述的变桨距风力发电机组，其特征还在于，所述外圈(7)的一端设有一法兰圈(15)，内圈(8)装配在外圈(7)内，第一固定孔(10)开设在内圈(8)上，第二固定孔(11)开设在法兰圈(15)上。

4.如权利要求1所述的变桨距风力发电机组，其特征还在于，所述内圈(8)的一端设有一法兰圈(15)，内圈(8)装配在外圈(7)内，第一固定孔(10)开设在法兰圈(15)上，第二固定孔(11)开设在外圈(7)上。

5.如权利要求1所述的变桨距风力发电机组，其特征还在于，在外圈(7)的内周壁和内圈(8)的外周壁上分别凹设有与滚动体(9)相对应的滚槽，滚动体(9)嵌置于滚槽内。

6.如权利要求1所述的变桨距风力发电机组，其特征还在于，所述的滚动体(9)采用滚珠或者滚柱。

7.如权利要求1所述的变桨距风力发电机组，其特征还在于，所述第一固定孔(10)和第二固定孔(11)设为沉头固定孔，在内圈(8)和外圈(7)上分别开设有对应于沉头固定孔的装配孔(14)。

8.如权利要求3所述的变桨距风力发电机组，其特征还在于，所述内圈(8)与法兰圈(15)设为一体式结构或采用联接螺栓(16)连接固定。

9.如权利要求4所述的变桨距风力发电机组，其特征还在于，所述外圈(7)与法兰圈(15)设为一体式结构或采用联接螺栓(16)连接固定。

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