CN207377730U - 一种用于风力发电机的双保险旋转限位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于风力发电机的双保险旋转限位装置，涉及风力发电辅助设备技术领域，本实用新型包括凸轮控制器，凸轮控制器的凸轮轴上连接有与风机偏航大齿轮啮合的小齿轮，凸轮轴一端连接有绝对值多圈编码器，另一端连接有能够控制凸轮轴回转的自动解缆组件，绝对值多圈编码器与PLC控制器电连接，当偏航到到一定圈数时，凸轮控制器的设定凸轮便会被压住，触点开关被激活，通过绝对值多圈编码器检测偏航角度是否超过设定值，通过PLC控制器控制机舱进入解缆程序，本实用新型有效利用风能实现解缆，并且通过绝对值多圈编码器与凸轮控制器配合的双系统，实现自动解缆的双保险，提高解缆的可靠性，降低自动解缆故障率。

Description

一种用于风力发电机的双保险旋转限位装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电辅助设备技术领域，更具体的是涉及一种用于风力发电机的双保险旋转限位装置。

背景技术

风力发电的基本原理是风的动能通过风轮机转换成机械能，再带动发电机发电转换成电能，主导的风力发电机组一般为水平轴式风力发电机，它由叶片、轮毂、增速齿轮箱、发电机、主轴、偏航装置、控制系统、塔架等部件所组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片装在轮毂上所组成，低速转动的风轮由增速齿轮箱增速后，将动力传递给发电机，上述这些部件都布置在机舱里，整个机舱由塔架支起。为了有效地利用风能，偏航装置根据风向传感器测得的风向信号，由控制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮咬合的小齿轮转动，使机舱始终对向风。

为了使风力发电机吸收的功率最大，发挥最大效能，机舱必须准确对风，因此必须使叶轮法线方向与风向基本一致，而自然界中的风是一种不稳定的资源，它的速度与风向是不定的，由于风向的不确定性，风力发电机就需要经常偏航对风，而且偏航的方向也是不确定的，由此引起的后果是电缆会随风力发电机的转动而扭转，如果风力发电机多次向同一方向转动，就会造成电缆缠绕，绞死，甚至绞断，因此必须设法解缆。不同的风力发电机需要解缆时的缠绕圈数都有其规定，当达到其规定的解缆圈数时，系统应自动解缆，此时启动偏航电机向相反方向转动缠绕圈数解缆，将机舱返回电缆无缠绕位置。

现有的自动解缆通常是通过单独的旋转限位控制器(俗称凸轮控制器或凸轮开关)来实现的，但是由于绕缆属于重大事故，仅仅依靠旋转限位控制器不能保证解缆的可靠性，自动解缆的故障率较高；而且现有的解缆是通过单独设置的电机实现反转解缆的，投入成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决现有的风力发电机自动解缆可靠性不高以及单独设置电机实现解缆，增加投入成本的问题，本实用新型提供一种用于风力发电机的双保险旋转限位装置，有效利用风能实现解缆，并且通过绝对值多圈编码器与凸轮控制器配合的双系统，实现自动解缆的双保险，提高解缆的可靠性，降低自动解缆故障率。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种用于风力发电机的双保险旋转限位装置，包括凸轮控制器，凸轮控制器的凸轮轴上连接有与风机偏航大齿轮啮合的小齿轮，其特征在于：所述凸轮轴一端连接有连接杆，另一端连接有能够控制凸轮轴回转的自动解缆组件，连接杆的末端通过联轴器连接有绝对值多圈编码器，绝对值多圈编码器与PLC控制器电连接，所述凸轮控制器中共有四个凸轮，可根据需要将四个凸轮调整到不同的位置，对应不同的偏航角度或圈数，当偏航到到一定圈数时，机舱下垂电缆会出现严重绕缆情况，风机偏航大齿轮带动小齿轮转动同样的圈数，凸轮控制器的设定凸轮便会被压住，触点开关被激活，此时，绝对值多圈编码器检测偏航角度是否超过设定值，通过PLC控制器控制机舱进入解缆程序，严重超限时，及时报警停机，等待人工解缆。

进一步的，所述自动解缆组件包括换向转动组件以及套设于风机主轴上与换向转动组件相适配的驱动选择组件，换向转动组件包括行星轮系以及与行星轮系平行且固定连接的传动齿轮，行星轮系包括分别设有内啮合齿和外啮合齿的齿圈、太阳齿轮和至少三个行星齿轮，太阳齿轮位于齿圈内且与齿圈同心，每个行星齿轮均与太阳齿轮和齿圈分别啮合，传动齿轮与太阳齿轮通过转轴固定连接，凸轮轴与其中一个行星齿轮通过联轴器连接，各行星齿轮通过行星架固定。

进一步的，所述驱动选择组件包括与齿圈外啮合齿啮合的正向啮合轮、与传动齿轮啮合的反向啮合轮和位于正向啮合轮与反向啮合轮之间的驱动选择轮，正向啮合轮与反向啮合轮分别通过滚珠轴承套设于风机主轴上，驱动选择轮通过滑动键与风机主轴连接。

进一步的，所述驱动选择轮的两侧分别设置有同步齿，正向啮合轮和反向啮合轮靠近驱动选择轮的一侧上分别设有与同步齿相适配的卡接槽。

进一步的，所述驱动选择轮上方设有拨杆，驱动选择轮外圆周上挖设有与拨杆末端适配的沟槽，拨杆连接有与PLC控制器电连接的驱动气缸。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型将绝对值多圈编码器与凸轮轴连接，消除了齿轮之间0.7～1.3mm的回程间隙，绝对值多圈编码器由机械位置决定每个位置的唯一性，提高了对偏航圈数的测量精度，通过凸轮控制器与绝对值多圈编码器配合的双系统，提供双重保险机制，确保风机正常运行，减低在大风情况下可能造成的限位开关提前报警或滞后报警的情况出现，提高了数据的可靠性，加强了风机偏航极限保护能力，配合风速风向仪实现风机实时对风，最终达到风能有效利用率最大化。

2、本实用新型将凸轮轴与行星轮系中的其中一个行星齿轮连接，通过行星架将各行星齿轮固定，使行星齿轮只能转动而不会沿齿圈移动，通过套设于风机主轴上的驱动选择组件选择与齿圈外啮合齿啮合或是与传动齿轮啮合，当驱动选择组件与齿圈外啮合齿啮合时，行星齿轮的转动方向与风机主轴相反，即凸轮轴的转向与风机主轴相反，当驱动选择组件与传动齿轮啮合时，行星齿轮的转动方向与风机主轴相同，即凸轮轴的转向与风机主轴相同，则可以根据需要选择凸轮轴的转动方向，从而借助风机主轴的转动使风机解缆，不需要单独设置电机控制凸轮轴转动，合理利用了风能，降低了投入成本。

3、本实用新型的正向啮合轮与反向啮合轮分别通过滚珠轴承套设于风机主轴上，驱动选择轮通过滑动键与风机主轴连接，当风机主轴转动时，驱动选择轮也随之转动，并且通过滑动键实现沿风机主轴滑动，从而对驱动正向啮合轮或是反向啮合轮进行选择。

4、本实用新型的驱动选择轮两侧设置有同步齿，正向啮合轮与反向啮合轮分别设置有与同步齿适配的卡接槽，通过同步齿与卡接槽的配合使得驱动选择轮带动正向啮合轮或者反向啮合轮转动，可以使得正向啮合轮与反向啮合轮迅速与驱动选择轮达到同步转动，提高工作效率。

5、本实用新型通过PLC控制器控制驱动气缸活塞杆的伸缩，从而通过与驱动气缸连接的拨杆带动驱动选择轮沿风机主轴滑动，结构紧凑简单，方便实用。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型换向转动组件的结构示意图。

图3是本实用新型行星轮系的结构示意图。

图4是本实用新型太阳齿轮与传动齿轮的结构示意图。

图5是本实用新型正向啮合轮与滚珠轴承的结构示意图。

图6是本实用新型驱动选择组件的结构示意图。

图7是本实用新型正向啮合轮与齿圈啮合的传动示意图。

图8是本实用新型反向啮合轮与传动齿轮啮合的传动示意图。

附图标记：1、风机主轴；2、驱动选择组件；2-1、正向啮合轮；2-1.1、卡接槽；2-2、驱动选择轮；2-2.1、沟槽；2-2.2、同步齿；2-3、反向啮合轮；2-4、滚珠轴承；3、拨杆；4、驱动气缸；5、发电机；6、风机偏航大齿轮；7、绝对值多圈编码器；8、凸轮控制器；8-1、凸轮轴；9、小齿轮；10、换向转动组件；10-1、行星轮系；10-1.1、齿圈；10-1.2、行星齿轮；10-1.3、太阳齿轮；10-1.4、行星架；10-2、传动齿轮；11、转轴。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

如图1至图5所示，本实施例提供一种用于风力发电机的双保险旋转限位装置，包括凸轮控制器8，凸轮控制器8的凸轮轴8-1上连接有与风机偏航大齿轮6啮合的小齿轮9，所述凸轮轴8-1一端连接有连接杆，另一端连接有能够控制凸轮轴8-1回转的自动解缆组件，连接杆的末端通过联轴器连接有绝对值多圈编码器7，绝对值多圈编码器7与PLC控制器电连接，所述凸轮控制器8中共有四个凸轮，可根据需要将四个凸轮调整到不同的位置，对应不同的偏航角度或圈数，当偏航到到一定圈数时，机舱下垂电缆会出现严重绕缆情况，风机偏航大齿轮6带动小齿轮9转动同样的圈数，凸轮控制器8的设定凸轮便会被压住，触点开关被激活，此时，绝对值多圈编码器7检测偏航角度是否超过设定值，通过PLC控制器控制机舱进入解缆程序，严重超限时，及时报警停机，等待人工解缆。

所述自动解缆组件包括换向转动组件10以及套设于风机主轴1上与换向转动组件10相适配的驱动选择组件2，风机主轴1末端连接有发电机5，换向转动组件10包括行星轮系10-1以及与行星轮系10-1平行且固定连接的传动齿轮10-2，行星轮系10-1包括分别设有内啮合齿和外啮合齿的齿圈10-1.1、太阳齿轮10-1.3和至少三个行星齿轮10-1.2，太阳齿轮10-1.3位于齿圈10-1.1内且与齿圈10-1.1同心，每个行星齿轮10-1.2均与太阳齿轮10-1.3和齿圈10-1.1分别啮合，传动齿轮10-2与太阳齿轮10-1.3通过转轴11固定连接，凸轮轴8-1与其中一个行星齿轮10-1.2通过联轴器连接，各行星齿轮10-1.2通过行星架10-1.4固定。

本实施例将凸轮轴8-1与行星轮系10-1中的其中一个行星齿轮10-1.2连接，通过行星架10-1.4将各行星齿轮10-1.2固定，使行星齿轮10-1.2只能转动而不会沿齿圈10-1.1移动，通过套设于风机主轴1上的驱动选择组件2选择与齿圈10-1.1外啮合齿啮合或是与传动齿轮10-2啮合，当驱动选择组件2与齿圈10-1.1外啮合齿啮合时，行星齿轮10-1.2的转动方向与风机主轴1相反，即凸轮轴8-1的转向与风机主轴1相反，当驱动选择组件2与传动齿轮10-2啮合时，行星齿轮10-1.2的转动方向与风机主轴1相同，即凸轮轴8-1的转向与风机主轴1相同，则可以根据需要选择凸轮轴8-1的转动方向，从而借助风机主轴1的转动使风机解缆，不需要单独设置电机控制凸轮轴8-1转动，合理利用了风能，降低了投入成本。

实施例2

如图6所示，本实施例在实施例1的基础之上进一步优化，具体是：

所述驱动选择组件2包括与齿圈10-1.1外啮合齿啮合的正向啮合轮2-1、与传动齿轮10-2啮合的反向啮合轮2-3和位于正向啮合轮2-1与反向啮合轮2-3之间的驱动选择轮2-2，正向啮合轮2-1与反向啮合轮2-3分别通过滚珠轴承2-4套设于风机主轴1上，驱动选择轮2-2通过滑动键与风机主轴1连接，所述驱动选择轮2-2的两侧分别设置有同步齿2-2.2，正向啮合轮2-1和反向啮合轮2-3靠近驱动选择轮2-2的一侧上分别设有与同步齿2-2.2相适配的卡接槽2-1.1，所述驱动选择轮2-2上方设有拨杆3，驱动选择轮2-2外圆周上挖设有与拨杆3末端适配的沟槽2-2.1，拨杆3连接有与PLC控制器电连接的驱动气缸4，本实施例通过PLC控制器控制驱动气缸4活塞杆的伸缩，从而通过与驱动气缸4连接的拨杆3带动驱动选择轮2-2沿风机主轴1滑动，当不需要解缆时，风机主轴1转动，驱动选择轮2-2也随之转动，当需要解缆时，PLC控制器便会控制驱动气缸4的活塞杆伸缩，驱动选择轮2-2便通过滑动键在风机主轴1上滑动，从而对驱动正向啮合轮2-1或是反向啮合轮2-3进行选择，通过同步齿2-2.2与卡接槽2-1.1的配合，使得驱动选择轮2-2带动正向啮合轮2-1或者反向啮合轮2-3转动，可以使得正向啮合轮2-1与反向啮合轮2-3迅速与驱动选择轮2-2达到同步转动，结构紧凑简单，提高工作效率，方便实用。

如图7所示，假设风机主轴1沿顺时针方向旋转，若需要凸轮轴8-1逆时针转动解缆时，则使驱动选择轮2-2驱动正向啮合轮2-1顺时针旋转，齿圈10-1.1便会逆时针旋转，从而使得行星齿轮10-1.2逆时针方向旋转，即凸轮轴8-1逆时针方向转动解缆；

如图8所示，假设风机主轴1沿顺时针方向旋转，如需要凸轮轴8-1顺时针转动解缆时，则使驱动选择轮2-2驱动反向啮合轮2-3顺时针旋转，与反向啮合轮2-3啮合的传动齿轮10-2便会逆时针方向转动，通过转轴11带动太阳齿轮10-1.3逆时针旋转，太阳齿轮10-1.3便会带动行星齿轮10-1.2顺时针旋转，即凸轮轴8-1顺时针方向转动解缆。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于风力发电机的双保险旋转限位装置，包括凸轮控制器(8)，凸轮控制器(8)的凸轮轴(8-1)上连接有与风机偏航大齿轮(6)啮合的小齿轮(9)，其特征在于：所述凸轮轴(8-1)一端通过联轴器连接有绝对值多圈编码器(7)，另一端连接有能够控制凸轮轴(8-1)回转的自动解缆组件，自动解缆组件包括与凸轮轴(8-1)连接的换向转动组件(10)以及套设于风机主轴(1)上与换向转动组件(10)相适配的驱动选择组件(2)。

2.根据权利要求1所述的一种用于风力发电机的双保险旋转限位装置，其特征在于：所述换向转动组件(10)包括行星轮系(10-1)以及与行星轮系(10-1)平行且固定连接的传动齿轮(10-2)，行星轮系(10-1)包括分别设有内啮合齿和外啮合齿的齿圈(10-1.1)、太阳齿轮(10-1.3)和至少三个行星齿轮(10-1.2)，太阳齿轮(10-1.3)位于齿圈(10-1.1)内且与齿圈(10-1.1)同心，每个行星齿轮(10-1.2)均与太阳齿轮(10-1.3)和齿圈(10-1.1)分别啮合，传动齿轮(10-2)与太阳齿轮(10-1.3)通过转轴(11)固定连接，凸轮轴(8-1)与其中一个行星齿轮(10-1.2)通过联轴器连接，各行星齿轮(10-1.2)通过行星架(10-1.4)固定。

3.根据权利要求2所述的一种用于风力发电机的双保险旋转限位装置，其特征在于：所述驱动选择组件(2)包括与齿圈(10-1.1)外啮合齿啮合的正向啮合轮(2-1)、与传动齿轮(10-2)啮合的反向啮合轮(2-3)和位于正向啮合轮(2-1)与反向啮合轮(2-3)之间的驱动选择轮(2-2)，正向啮合轮(2-1)与反向啮合轮(2-3)分别通过滚珠轴承(2-4)套设于风机主轴(1)上，驱动选择轮(2-2)通过滑动键与风机主轴(1)连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于风力发电机的双保险旋转限位装置，其特征在于：所述驱动选择轮(2-2)的两侧分别设置有同步齿(2-2.2)，正向啮合轮(2-1)和反向啮合轮(2-3)靠近驱动选择轮(2-2)的一侧上分别设有与同步齿(2-2.2)相适配的卡接槽(2-1.1)。

5.根据权利要求3或4所述的一种用于风力发电机的双保险旋转限位装置，其特征在于：所述驱动选择轮(2-2)上方设有拨杆(3)，驱动选择轮(2-2)外圆周上挖设有与拨杆(3)末端适配的沟槽(2-2.1)，拨杆(3)连接有驱动气缸(4)，绝对值多圈编码器(7)与驱动气缸(4)分别与PLC控制器电连接。