CN203627094U - 兆瓦级风力发电机风轮锁定装置 - Google Patents
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Abstract
一种风力发电技术领域的兆瓦级风力发电机风轮锁定装置，包括：风轮锁定机构、位移传感机构和控制单元，其中：位移传感机构正对风轮锁定机构并与控制单元相连并输出对准信号，控制单元与风轮锁定机构相连并根据对准信号输出驱动电平驱动主轴转动来实现与风轮锁定机构的对中及启动。本实用新型通过对风轮锁定盘的改型，扩大了由主轴进入轮毂的人孔的面积，减少相应的重量和成本；由于风轮锁定盘的三瓣式布局，利用其与桨叶的匹配位置，确保在任何锁定风轮的情况下，风轮都处于最佳的角度位置，使系统承受的载荷和扭矩较为均匀；利用液压连杆机构及主轴位置传感器实现锁定销对风轮锁定盘的锁定动作，提高了锁孔的对位效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种风力发电技术领域的装置，具体是一种兆瓦级风力发电机风轮锁定装置。
背景技术
目前风力发电机组常见的叶轮锁定装置，采用双锁定销，通常机械式（采用螺纹的传动结构），操作麻烦，对孔精度要求较高，对操作人员的要求也较高，可靠性差。部分兆瓦级风力发电机组采用的单个液压式锁销，虽然提高了对孔精度，简化了操作，但由于锁定销和活塞一体式，风轮的微小振动载荷，都会引起锁销在锁孔内的振动位移，从而影响活塞在油缸的密封，发生泄漏，另外该锁销的制造精度要求较高，结构复杂，对于油缸的密封要求较高。上诉两种风轮锁定装置，锁定风轮时都需要人为的去盘车风轮角度，以达到锁孔位置，即使这样随机锁风轮时，也不能保证风轮的最佳角度位置，不能保证每个锁孔在锁定状态下，人员能够进入风轮的检修孔。每次锁风轮，都需要投入大量的人力、物力，耗费大量的时间。随着风力发电机组单机功率的提高，风轮也随之越来越重，通过人力去盘车风轮，将变得越来越困难。
经对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN102003352A申请公布日:2011.04.06,公开了一种风力发电机组风轮锁定装置，包括风轮锁销和风轮锁盘，所述风轮锁盘上设置有风轮锁销进锁或退锁时滑入或滑出的卡孔，还包括与风轮锁销驱动连接并能够驱动风轮锁销进锁或退锁的动力装置和用于控制动力装置的控制装置。但该技术液压油缸的活塞与锁销直接相连，来自风轮锁盘的振动将会对液压油缸的密封造成影响，导致油缸泄漏或压力不稳定；锁孔时需要人工去寻找风轮锁盘的孔位，盘车风轮，对孔精度低，风轮位置随机，无法保证进入检修孔的最佳位置，不适用MW级别更大单机容量的风力发电机组。
中国专利文献号授权公告号:CN202091130U，授权公告日:2011.12.28，公开了一种风轮锁定装置，其包括了底座、机械销、摇杆，在底座上设有座孔，机械销设置在座孔中，机械销前端对应着主轴定位盘的定位孔，其中，在底座上设有一支座，摇杆的一端与支座联结，机械销末端连接在摇杆中部位置。本实用新型，在机械销的后部安装一种杠杆机构，一人扳动摇杆，即可轻松完成主轴锁定和放开的动作。但该技术需要通过人工实现进锁和退锁，工作量大，由于锁孔时离风轮很近，增加了危险系数；锁孔时需要人工去寻找风轮锁盘的孔位，人工盘车风轮，对孔精度低，风轮位置随机，无法保证进入检修孔的最佳位置，不适用MW级别更大单机容量的风力发电机组。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种兆瓦级风力发电机风轮锁定装置，通过对风轮锁定盘的改型，扩大了由主轴进入轮毂的人孔的面积，减少相应的重量和成本；由于风轮锁定盘的三瓣式布局，利用其与桨叶的匹配位置，确保在任何锁定风轮的情况下，风轮都处于最佳的角度位置，使系统承受的载荷和扭矩较为均匀；利用液压连杆机构及主轴位置传感器实现锁定销对风轮锁定盘的锁定动作，提高了锁孔的对位效率。
本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括：风轮锁定机构、位移传感机构和控制单元，其中：位移传感机构正对风轮锁定机构并与控制单元相连并输出对准信号，控制单元与风轮锁定机构相连并根据对准信号输出驱动电平驱动主轴转动来实现与风轮锁定机构的对中及启动。
所述的风轮锁定机构包括：风轮锁定盘、锁定销、带有液压油缸的连杆机构和液压系统，其中：锁定销位于主机架内部孔内且末端与连杆机构的第一端相连，锁定销的另一端与风轮锁定盘相接触，连杆结构的第二端和第三端分别与机架以及液压系统相连，风轮锁定盘连接风轮和转子轴上，该风轮锁定盘的外围圆周上平均分布有三个固定瓣，每个固定瓣上均布两个圆锥孔，通过所述锁定销插入圆锥孔内从而锁住风轮。
所述的连杆机构为三连杆机构，具体包括：液压油缸、缸连杆、转动杆以及拉动杆，其中：液压油缸的一端转动设置于机架上，缸连杆的两端分别与液压油缸的活塞和转动杆连接，拉动杆的一端与所述锁定销相连，另一端与转动杆的中部连接，液压油缸的进油端和出油端分别与液压系统相连。
所述的位移传感机构包括：光学传感器、接近开关，其中：光学传感器位于风机轴承座内并与控制单元相连并输出对准信号，行程开关与风轮锁定机构相连在接收到对准信号后，判断风轮锁定机构对风轮的锁定和解锁状态。
技术效果
与现有技术相比，本实用新型的改进优点在于：风轮锁定盘为三角形瓣式结构，每瓣与风轮每个桨叶的角度一致，且分别配有两个风轮锁孔，叶轮锁定装置只要选取任意一个锁孔，锁住风轮，风轮始终处于一个桨叶竖直朝下，保持风轮处于平衡位置的角度位置，并可以确保进入风轮检修孔的空间最大，而不需要人为的去找孔、对孔。采用液压驱动、电磁阀控制、连杆机构、单个风轮锁。转子轴上的高精度转速传感器与控制单元，对风轮位置进行精确定位，计算出风轮的旋转角度，驱动电机带动转子轴调整风轮位置，从而使风轮转动到锁孔位置，实现自动锁定风轮的目的。三角形瓣式结构的风轮锁定盘，每瓣上分布两个锁孔，任意锁孔都能确保人孔位置最大。液压系统通过电磁阀控制油缸动作，推动连杆机构，从而驱动风轮锁，锁定或释放。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为风轮锁定构示意图；
图3为风轮锁定盘示意图；
图4为风轮锁定销示意图；
图5为实施例控制示意图；
图中：0风轮、1风轮锁定盘、2转速定位传感器、3风轮锁定机构、4风轮锁定销、5液压油缸支座、6圆柱销、7液压油缸、8缸连杆、9第二圆柱销、10转动杆、11转动杆支座、12拉动杆、13第三圆柱销、14第一接近开关、15第二接近开关、16液压系统、17液压油泵、18手动泵、19两位两通常闭电磁换向阀、20、21两位三通电磁换向阀、22双液控单向阀、23转子轴、24Y字形标示、25锁孔、26固定瓣、27第一检测槽、28第二检测槽、29控制单元。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例中涉及包括：风轮0、风轮锁定盘1、转速定位传感器2、风轮锁定机构3、控制单元29，其中：风轮为锁定0为锁定对象，风轮锁定盘1与风轮0相连转速定位传感器2通过光学信号判断风轮所处的位置，控制单元11根据光学信号输出驱动信号，驱动风轮旋转至需要锁定的位置，控制单元29发出风轮对准信号，驱动执行机构风轮锁定机构11，现实锁定风轮的目的。
所述的风轮锁定机构3包括：风轮锁定销4、液压油缸支座5、第一圆柱销6、液压油缸7、缸连杆8、第二圆柱销9、转动杆10、转动杆支座11、拉动杆12、第三圆柱销13、第一接近开关14、第二接近开关15以及液压系统16，其中：锁定销4位于主机架内部孔内，可在孔内轴向滑动，末端通第三圆柱销13与拉动杆12相连；锁定销2的另一端靠近所述风轮锁定盘1，风轮0在锁定状态通过其锁孔25相契合，液压油缸支座5、转动杆支座11通螺栓连接固定在主机架上；液压油缸7前段通过第一圆柱销6与液压油缸支座5相连，另一端通过活塞与缸连杆8相连，缸连杆8通过第二圆柱销9与转动杆10相连，转动杆10中间位置通过第三圆柱销13与拉动杆12相连，另一端通过第二圆柱销9与转动杆支座11相连，组成三连杆机构；液压油缸7的进油端和出油端分别与液压系统16相连。
所述的三连杆机构风轮锁定机构在液压系统16获取对中完成的信号后受油压并推动液压油缸7的活塞，由液压油缸5驱动并利用平面连杆机构原理推动风轮锁定销4与风轮锁定盘1上的任一锁孔26锲合的契合锁定，从而大幅度减小动作需要的驱动力。
所述的液压系统16包括：用于提供压力源的液压油泵17、两位两通常闭电磁换向阀19、两位三通电磁换向阀20、21、液控单向阀22，其中：两位两通常闭电磁换向阀19分别与所述液压油泵17的出油端和两位三通电磁换向阀20、21进油端交错互锁相连，第一两位三通电磁换向阀20的进油端端与两位两通常闭电磁换向阀19出油端相连，出油端与液控单向阀22相连；第二两位三通电磁换向阀21的进油端端与两位两通常闭电磁换向阀19出油端相连，出油端与液控单向阀22相连；两个液控单向阀22的一端与两位三通电磁换向阀21、22出油端相连，另一端与液压油缸7的进、出油口相连，构成液压系统16的互锁回路。
所述的两位两通常闭电磁换向阀19的输出端设有手动泵18，用于在断电或维修等紧急情况下，可通过手动操作为系统提供压力源。
所述的两位两通常闭电磁换向阀19内置单向阀，用于防止建立压力后液压系统倒流，之后为两位两通常闭电磁换向阀，带手动操作功能。
如图3所示，所述的风轮锁定盘1上的固定瓣25的间隙上设有用于进入轮毂的检修孔。
所述的风轮锁定盘1上设有Y字形标识24，用于在任何状态下都能反映出风轮桨叶所处的角度位置。
所述的Y字形标识24与所述锁孔26各三组且交错设置，每组锁孔26或标识24均为两个。Y圆周方向转动恰好的三个桨叶，例如当观察到Y为该状态是，风轮的三个桨叶也处于相应的位置。
所述的控制单元29包括：转速定位传感器2、第一接近开关14、第二接近开关15，其中：第一接近开关14输出信号给控制单元29用于判断所述风轮锁定销4是否处于解锁状态；转速定位传感器2用于确定所述风轮0的位置并反馈信号至所述控制单元29用于计算所述风轮0实际与所述风轮位置的偏差；第二接近开关15输出信号至所述控制单元29用于判断所述风轮锁定销4是否到达锁定状态。
如图4所示，为锁定销4局部放大示意图，该锁定销4上依次设有第一检测槽27、第二检测槽28，其中：检测槽间距135mm，槽深5mm，所述第一接近开关14和第二接近开关15在检测到槽深位置时触发检测信号。
如图5所示，当需要锁定时，先由转速定位传感器2，确定所述风轮0的位置，反馈信号给控制单元29，计算所述风轮0实际为与所述风轮位置的偏差，控制单元29根据计算出的位置偏差值，驱动盘车电机，使风轮0达到锁定位置后，压力经液压系统16到所述液压油缸7，在压力的作用下，所述液压油缸7活塞向左移动，活塞右侧背压，压力经第一两位三通电磁换向阀20回流，推动所述缸连杆8、转动杆10、拉动杆12转动，从而推动所述风轮锁定销4向左侧移动伸出，锁定风轮；再由第二接近开关15检测第二检测槽28判断锁定销4是否到位。[0030]当解锁风轮锁时，压力经液压系统16到所述液压油缸7，在压力的作用下，所述液压油缸7活塞向右移动，活塞左侧背压，压力经第二两位三通电磁换向阀21回流，推动所述缸连杆8、转动杆10、拉动杆12转动，从而推动所述风轮锁定销4向右侧移动缩回，解锁风轮。
Claims (8)
1.一种兆瓦级风力发电机风轮锁定装置，其特征在于，包括：风轮锁定机构、位移传感机构和控制单元，其中：位移传感机构正对风轮锁定机构并与控制单元相连并输出对准信号，控制单元与风轮锁定机构相连并根据对准信号输出驱动电平驱动主轴转动来实现与风轮锁定机构的对中及启动；
所述的风轮锁定机构包括：风轮锁定盘、锁定销、带有液压油缸的连杆机构和液压系统，其中：锁定销位于主机架内部孔内且末端与连杆机构的第一端相连，锁定销的另一端与风轮锁定盘相接触，连杆结构的第二端和第三端分别与机架以及液压系统相连，风轮锁定盘连接风轮和转子轴上，该风轮锁定盘的外围圆周上平均分布有三个固定瓣，每个固定瓣上均布两个圆锥孔，通过所述锁定销插入圆锥孔内从而锁住风轮；
所述的位移传感机构包括：光学传感器和接近开关，其中：光学传感器位于风机轴承座内并与控制单元相连并输出对准信号，行程开关与风轮锁定机构相连在接收到对准信号后，判断风轮锁定机构对风轮的锁定和解锁状态。
2.根据权利要求1所述的兆瓦级风力发电机风轮锁定装置，其特征是，所述的连杆机构为三连杆机构，具体包括：液压油缸、缸连杆、转动杆以及拉动杆，其中：液压油缸的一端转动设置于机架上，缸连杆的两端分别与液压油缸的活塞和转动杆连接，拉动杆的一端与所述锁定销相连，另一端与转动杆的中部连接，液压油缸的进油端和出油端分别与液压系统相连。
3.根据权利要求2所述的兆瓦级风力发电机风轮锁定装置，其特征是，所述的连杆机构在液压系统获取对中完成的信号后受油并顶开液压油缸，由液压油缸驱动并利用杠杆原理推动锁定销与风轮锁定盘上的任一锁孔锲合的配合锁定。
4.根据权利要求2所述的兆瓦级风力发电机风轮锁定装置，其特征是，所述的液压系统包括：用于提供压力源的液压油泵、两位两通常闭电磁换向阀、两位三通电磁换向阀、液控单向阀，其中：两位两通常闭电磁换向阀分别与所述液压油泵的出油端和两位三通电磁换向阀、进油端交错互锁相连，第一两位三通电磁换向阀的进油端端与两位两通常闭电磁换向阀出油端相连，出油端与液控单向阀相连；第二两位三通电磁换向阀的进油端端与两位两通常闭电磁换向阀出油端相连，出油端与液控单向阀相连；两个液控单向阀的一端与两位三通电磁换向阀、出油端相连，另一端与液压油缸的进、出油口相连，构成液压系统的互锁回路。
5.根据权利要求4所述的兆瓦级风力发电机风轮锁定装置，其特征是，所述的两位两通常闭电磁换向阀的输出端设有手动泵。
6.根据权利要求4所述的兆瓦级风力发电机风轮锁定装置，其特征是，所述的两位两通常闭电磁换向阀内置单向阀。
7.根据权利要求3所述的兆瓦级风力发电机风轮锁定装置，其特征是，所述的风轮锁定盘上设有Y字形标识，该Y字形标识与所述锁孔各三组且交错设置，每组锁孔或标示均为两个用于在任何状态下都能反映出风轮桨叶所处的角度位置。
8.根据权利要求1所述的兆瓦级风力发电机风轮锁定装置，其特征是，所述的锁定销上依次设有第一检测槽、第二检测槽，其中：检测槽间距135mm，槽深5mm，第一接近开关和第二接近开关在检测到槽深位置时触发检测信号。
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