CN202362140U

CN202362140U - 用于风力发电机组的变桨试验系统的加载装置

Info

Publication number: CN202362140U
Application number: CN2011204444022U
Authority: CN
Inventors: 方明
Original assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2021-11-10

Abstract

本实用新型提供一种用于风力发电机组的变桨试验系统的加载装置。该加载装置包括：加载传动单元，包括动力源和齿轮副，齿轮副包括彼此啮合的齿圈和小齿轮，小齿轮与动力源的输出轴一体地形成齿轮轴，齿圈与风力发电机组的变桨轴承动圈固定连接，作为齿轮副中的大齿轮；加载伺服控制单元，控制加载传动单元；安装基座，加载传动单元和加载伺服控制单元安装在安装基座上。通过本实用新型的加载装置，可降低成本，减少占地空间，提高生产场地的空间利用率，提高生产效率。

Description

用于风力发电机组的变桨试验系统的加载装置

技术领域

本实用新型涉及一种加载装置，更具体地说，涉及一种用于风力发电机组的变桨试验系统的加载装置。

背景技术

现代兆瓦级大型风力发电机组中已普遍使用变速变桨技术。风力发电机组在未达到额定转速之前其工作转速在一定范围内随风速变化，此时桨距角始终保持在最小桨距角以提高低风速下能量的捕获。当风力发电机组达到额定转速后，通过改变叶片桨距角来限制风能的吸收，实现机组的功率调节，同时降低整机所受载荷。因此，变桨系统对于现代大型变速变桨风力发电机组的安全、有效运行至关重要。

变桨轴承作为变桨系统的关键机械部件，在运行时受载情况复杂，因此要求其承载力强、可靠性高。然而，通常风力发电机组生产企业不对变桨轴承单独进行试验，而直接采用轴承生产企业通过空载试验得到的游隙作为轴承实际装配游隙。这与变桨轴承的实际工况相差甚远，从而可能会增加后期更换轴承的成本和难度。

在现有技术中，CN101526407公开了一种风力发电机组的变桨轴承的测试系统(如图1所示)，图1的测试系统包括轮毂组装系统11、固定工装12、悬臂梁13、加载装置14、配重块15以及变桨轴承16。固定工装12安装在试验台上，固定工装12上安装有装有待试验变桨轴承的轮毂组装系统。待试验变桨轴承通过螺栓与用于试验的悬臂梁13连接，在悬臂梁13的末端悬挂有加载装置14，加载装置14用于调整加载重量的配重，加载装置14进行加载来模拟实际风机运行中的载荷。在负载情况下，该测试系统通过启动变桨系统并利用变桨驱动的测试设备来实现对带载荷的变桨轴承摩擦力矩的测量。

CN101354313公开了另一种变桨轴承的测试系统(如图2所示)。图2的测试系统包括用于安装被测试轴承固定环的轮毂21、配重臂22以及配重块23。轮毂21与地面基础连接，变桨驱动装置设置在轮毂21内，配重臂22的一端与被测试轴承的转动环连接，配重块23设置在配重臂22与被测试轴承连接的另一端。在负载条件下，该测试系统利用变桨驱动装置驱动被测试轴承，对被测试轴承进行运转试验。

这两种测试系统的工作原理较为近似，其主要区别在于配重块的加减方式不同，但均存在如下缺点：悬臂梁(配重臂)尺寸大，需占据较大的试验场地；悬臂梁(配重臂)的安装、拆卸及调整过程繁复，必须使用辅助器械；实验过程中载荷值不可调；单位配重块有一定重量值，导致载荷值无法连续调整，影响试验精确度。

实用新型内容

为克服现有技术的缺点，本实用新型提供一种结构简单、成本低廉、安装简便、安全可靠、灵活性高的用于风力发电机组的变桨试验系统的加载装置。

本实用新型的目的在于提供一种加载装置，其特征在于，所述加载装置包括：加载传动单元，包括动力源和齿轮副，齿轮副包括彼此啮合的齿圈和小齿轮，小齿轮与动力源的输出轴一体地形成齿轮轴，齿圈与风力发电机组的变桨轴承动圈固定连接，作为齿轮副中的大齿轮；加载伺服控制单元，控制加载传动单元；安装基座，加载传动单元和加载伺服控制单元安装在安装基座上。

加载传动单元还包括减速器，减速器的输入端与动力源的输出端连接，减速器的输出端连接到齿轮轴。

安装基座包括：减速器固定板，减速器固定在减速器固定板上；连接底板，位于减速器固定板下方；楔形垫铁，插入到减速器固定板和连接底板之间。

楔形垫铁的上表面与下表面形成预定倾斜角度。

所述预定倾斜角度为3°。

在减速器固定板上设置有长孔，长孔沿与动力源的输出轴的方向平行地延伸，减速器沿长孔的延伸方向可运动地固定在长孔上。

在安装基座上安装有轴承座，齿轮轴的两端支撑在轴承座上。

安装基座安装在底座上，底座固定到地面上。

齿圈通过螺栓以及变桨轴承动圈上的叶片安装孔与变桨轴承动圈固定连接。

该加载装置结构简单，成本低廉，安装简便，安全可靠，灵活性高。通过使用本实用新型的加载装置，可降低成本，减少占地空间，提高生产场地的空间利用率，提高生产效率。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本实用新型的上述和其他特点将会变得更加清楚，附图中：

图1是现有技术的一种变桨轴承的测试系统的示意图；

图2是现有技术的另一种变桨轴承的测试系统的示意图；

图3是根据本实用新型的实施例的用于风力发电机组的变桨试验系统的加载装置的示意性布局图；

图4是图3中示出的加载装置的放大视图。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本实用新型的实施例。

图3是根据本实用新型的实施例的用于风力发电机组的变桨试验系统的加载装置的示意性布局图。图4是图3中示出的加载装置的放大视图。

如图3和图4所示，根据本实用新型的实施例的用于风力发电机组的变桨试验系统的加载装置31与用于风力发电机组的变桨轴承32连接。变桨轴承32固定在轮毂33上，变桨驱动装置(未示出)安装在轮毂33中。

在对变桨轴承32进行加载测试时，轮毂33固定在轮毂座34上，轮毂座34安装在底座35上，从而将变桨轴承32与轮毂33固定在地面基础上。另外，加载装置31的安装基座36也安装在底座35上，使得加载装置31也通过底座35固定在地面基础上。

虽然在图3中示出了变桨轴承32形成在轮毂33的一侧，但是变桨轴承32安装到轮毂33的位置不限于此。

如图3和图4所示，加载装置31包括：加载传动单元，包括动力源37和齿轮副38；加载伺服控制单元，包括控制器、变频器、逆变器以及辅助电路(未示出)，用于控制加载传动单元(具体地说，用于控制加载传动单元的动力源37)。如上所述，加载装置31还包括连接到底座35的安装基座36，其中，加载传动单元和加载伺服控制单元安装在安装基座36上。

其中，动力源37用于产生变桨试验系统所需的动力(扭矩、速度等)，虽然在本实施例中，动力源37为电机，但是本实用新型不限于此，可使用其他动力源(例如，液压马达)来代替电机。为了简化描述，在本实施例中，还是将动力源37描述为电机37，因此，加载伺服控制单元控制电机37的输出扭矩、速度等且加载伺服控制单元可连续动态地调整电机37的输出扭矩、速度等的大小。

齿轮副38包括彼此啮合的齿圈381和小齿轮382，以将电机37的扭矩传递到变桨轴承32。其中，变桨轴承32与齿圈381连接，具体地说，齿圈381通过螺栓及变桨轴承动圈上的叶片安装孔(未示出)与变桨轴承动圈固定连接，作为齿轮副38中的大齿轮。因此，齿圈381可与变桨轴承动圈一起旋转。与齿圈381啮合的小齿轮382与其旋转轴一体地形成为齿轮轴。小齿轮382的两端通过安装在安装基座36上的轴承座383和384连接到安装基座36。

需要注意的是，本实用新型不限于将齿圈381固定到变桨轴承动圈且与小齿轮382形成齿轮副38。本实用新型也可将联轴器与齿圈381的回转轴连接，以传递扭矩载荷。此外，本实用新型还可利用同步带传动来代替齿轮传动。

另外，加载装置31的加载传动单元还包括减速器39。减速器39位于电机37与小齿轮382之间，其输入端连接到电机37的输出轴，其输出端连接到小齿轮382的齿轮轴。减速器39连接到支撑件391，从而被固定到安装基座36。具体地说，减速器39的输入端连接到电机37，以接收来自电机37的动力。支撑件391形成在轴承座384和减速器39之间，使得所述齿轮轴穿过支撑件391与减速器39的输出端(即，面对小齿轮382的一端)连接，从而将来自电机37的动力传递到小齿轮382。

因此，来自电机37的动力经减速器39、齿轮轴、齿轮副38(小齿轮382和齿圈381)传递到变桨轴承32。

需要注意的是，虽然本实用新型的实施例包括减速器39，但是对于变桨轴承的其他测试实验(例如，小载荷实验)，可省略减速器39，使得来自电机37的动力直接传递到齿轮副38，或者可改变减速器39的传动比，以削弱其减速能力。

如图4所示，安装基座36包括：减速器固定板361，减速器39固定在减速器固定板361上，开有长孔，以通过沿着所述长孔的延伸方向移动减速器固定板361来微调减速器39和电机37的高度，从而相应地调整齿轮轴的位置；楔形垫铁362，其上表面与下表面形成预定倾斜角度(例如为3°)；连接底板363，位于减速器固定板361下方，与底座35连接。

具体地说，减速器固定板361的长孔沿与电机37的输出轴的方向平行地延伸，楔形垫铁362被插入到减速器固定板361和连接底板363之间。可通过左右移动楔形垫铁362来调节安装基座36的高度，以便于在装配齿轮副38时调整精确，同时便于使齿轮轴轴线与齿圈轴线平行。

在进行变桨轴承32的试验时，电机37经齿轮副38(即，齿圈381和小齿轮382)驱动变桨轴承动圈转动。此时，加载装置31的加载伺服控制单元控制电机37输出的扭矩载荷，通过减速器39及齿轮副38将所述扭矩载荷施加到变桨轴承动圈，使得变桨试验系统在受载条件下完成指定的变桨动作。

在此过程中，变桨试验系统的安装在轮毂33中的变桨驱动装置对变桨速度及位置进行控制，为拖动端，加载装置31对所述扭矩载荷的大小进行控制，电机37的速度由变桨轴承32(即，变桨试验系统的变桨驱动装置)决定，为被拖动端。此时，电机37工作在发电状态下，发出的再生电能经逆变后送回电网或经制动电阻消耗。

对于超过单个加载装置31的载荷上限的情况，可以通过使多个(例如，两个)力如载装置31并联的方式来满足试验的载荷要求，从而扩充变桨试验系统的加载能力。

另外，虽然本实用新型的加载装置31使用电机驱动方式，通过齿轮副38将扭矩载荷施加到变桨轴承动圈上，但是本实用新型不限于此，可使用其他动力源来代替电机。

由于本实用新型的加载装置31将齿圈381与变桨轴承32固联、小齿轮382与其旋转轴一体地加工为齿轮轴，所以加载装置31结构简单，成本低廉、安装简便且安装精度高、安全可靠、灵活性高、减少占地空间、可实现载荷的动态或连续调节、可通过并联多个加载装置31来灵活扩充加载能力、电机37发出的再生电能可送回电网，从而节省能源。

本实用新型的加载装置不限于用于风力发电机组的变桨试验系统，且可用于其他试验系统。另外，本实用新型不限于上述实施例，在不脱离本实用新型范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims

1.一种用于风力发电机组的变桨试验系统的加载装置，其特征在于，所述加载装置包括：

加载传动单元，包括动力源和齿轮副，齿轮副包括彼此啮合的齿圈和小齿轮，小齿轮与动力源的输出轴一体地形成齿轮轴，齿圈与风力发电机组的变桨轴承动圈固定连接，作为齿轮副中的大齿轮；

加载伺服控制单元，控制加载传动单元；

安装基座，加载传动单元和加载伺服控制单元安装在安装基座上。

2.根据权利要求1所述的加载装置，其特征在于，加载传动单元还包括减速器，减速器的输入端与动力源的输出端连接，减速器的输出端连接到齿轮轴。

3.根据权利要求2所述的加载装置，其特征在于，安装基座包括：减速器固定板，减速器固定在减速器固定板上；连接底板，位于减速器固定板下方；楔形垫铁，插入到减速器固定板和连接底板之间。

4.根据权利要求3所述的加载装置，其特征在于，楔形垫铁的上表面与下表面形成预定倾斜角度。

5.根据权利要求4所述的加载装置，其特征在于，所述预定倾斜角度为3°。

6.根据权利要求5所述的加载装置，其特征在于，在减速器固定板上设置有长孔，长孔沿与动力源的输出轴的方向平行地延伸，减速器沿长孔的延伸方向可运动地固定在长孔上。

7.根据权利要求3所述的加载装置，其特征在于，在安装基座上安装有轴承座，齿轮轴的两端支撑在轴承座上。

8.根据权利要求3所述的加载装置，其特征在于，安装基座安装在底座上，底座固定到地面上。

9.根据权利要求1所述的加载装置，其特征在于，齿圈通过螺栓以及变桨轴承动圈上的叶片安装孔与变桨轴承动圈固定连接。