风力发电机组轴系维护装置及维护系统的制作方法

本实用新型涉及风力发电机组辅助设备领域，尤其涉及一种风力发电机组轴系维护装置及维护系统。

背景技术：

伴随着风电市场装机量的日益增加，风力发电机组的运维市场日益扩大，风力发电机组运行维护的便利性、可操作性以及运维效率备受关注。此外，随着风力发电机组单机容量的日趋增大，风力发电机组的重要部件尺寸也逐渐增加，尤其对于直驱发电机组，尺寸增大的尤为明显。这些因素使得风力发电机组的运行维护工作难度增大，效率下降。

尤其是针对风力发电机组的轴系部分的运维。其涉及到月检、半年检等。进行月检和半年检时，需要进行轴承加脂、轴系螺栓紧固等作业。

现有技术中，进行轴系360°轴系螺栓紧固时，由于定轴的直径较大，造成定轴的轴孔尺寸大、且轴孔内壁面为油漆光滑壁面、大部分时间定轴内壁面受到轴承油脂的污染而变得更为光滑，因此使得维护人员仅依靠个人身高，无法完成轴系360°范围内各个位置处连接螺栓的定期维护工作。

因为润滑油脂的品质好坏直接决定了轴承的运转特性，从而直接影响了整个风力发电机组的运转情况。如果轴承内部缺脂，会造成轴承滚子与轴承内圈、外圈、保持架的干摩擦，从而会导致轴承内部急剧升温，从而造成材料的烧蚀与破坏，进而导致轴承卡死，造成风力发电机组处于瘫痪的状态。后续维修要进行整个主轴承的更换，要使用重型吊车将叶轮系统、发电机等大型部件进行拆卸，维修费用及其昂贵。因此需要定期对主轴承进行定期加脂。现有的轴承加脂工作需要维护人员操作加脂设备，手持加脂枪进行操作，如前所述，由于定轴的轴孔结构以及外部油脂因素，维护人员仅依靠个人身高，无法触及到整周加脂孔，从而无法完成轴系360°范围内各个油脂孔的加脂工作。

另外一方面，还需要对轴承的油脂瓶进行维护，油脂瓶在轴承整周范围均匀分布。对油脂瓶的清理是对轴承定期维护工作内容中的一项重要工作。轴承油脂瓶内油脂的定期清理是保证轴承内部油压健康、正确建立的必要条件，也是确立轴承润滑的必要前提。对于油脂瓶的维护，首先要在油脂瓶位置通过扳手，施加一定的反扭矩，将油脂瓶拧下，随后将废的油脂倒入垃圾处理装置，之后再通过扳手施加一定的扭矩，将油脂瓶拧上。由于轴承直径多达2米多，且油脂瓶均布在各个方位，且在拆卸安装过程中需要一定的平台使维护人员进行施加力矩操作，因此在现有模式下，工作人员无法完成轴承360°范围内各个油脂瓶的清理维护工作。

综上所述，轴孔较大的轴系，在进行轴系定期维护时，由于轴孔尺寸较大、轴孔为环状油漆壁面、且大部分轴系壁面因粘有轴承润滑脂而光滑等因素，运维人员无法直接触及侧面上部及正上方位置处螺栓及加脂孔等需要维护的部件，因此无法直接进行这些位置处的螺栓紧固和轴承加脂工作，这增加了轴系运维的难度，大大降低了运维效率与运维质量，无形中增加了风力发电机组的运维成本。

现有技术中并未有能够很好解决针对大直径轴系轴孔(以MW级风力发电机为例)部分位置处(偏上位置侧面、顶部等)的维护问题，如螺栓紧固、轴承加脂等。

技术实现要素：

本实用新型的实施例提供一种风力发电机组轴系维护装置及维护系统，以解决风力发电机组的轴系不方便维护的问题。

为达到上述目的，本实用新型的实施例提供一种风力发电机组轴系维护装置，其包括主维护部，主维护部包括：主磁力安装座；工作平台，工作平台可翻转地设置在主磁力安装座上；支撑组件，支撑组件设置在工作平台上，且包括支撑件。

进一步地，工作平台通过弹簧合页与主磁力安装座连接，工作平台至少具有收起位置和工作位置，弹簧合页使工作平台保持在收起位置。

进一步地，风力发电机组轴系维护装置还包括将工作平台保持在工作位置上的工作台锁紧结构，工作台锁紧结构设置在工作平台上，且与主磁力安装座可拆卸地连接。

进一步地，工作平台包括：平台支架，平台支架可翻转地设置在主磁力安装座上，且平台支架的长度可调节；平台踏板，平台踏板固定设置在平台支架上。

进一步地，沿工作平台的宽度方向依次设置有多个主磁力安装座，平台支架与主磁力安装座一一对应地连接。

进一步地，各平台支架至少包括第一支架段和第二支架段，第一支架段上设置有容纳第二支架段的容纳空间，第二支架段相对第一支架段可滑动地设置在第一支架段上，第一支架段和第二支架段上一一对应地固定有平台踏板。

进一步地，支撑组件还包括将支撑件与工作平台锁紧的支撑锁紧结构，支撑锁紧结构可转动地设置在支撑件上，且与工作平台可拆卸地连接。

进一步地，支撑件包括至少两个支撑臂节，其中一个支撑臂节可滑动地设置在另一个支撑臂节内，相邻两个支撑臂节之间设置有锁定处于内部的支撑臂节的伸出长度的弹性锁销。

进一步地，支撑件的第一端与工作平台连接，支撑组件还包括支撑底座，支撑底座设置在支撑件的第二端，支撑底座包括调节件和弹性座，调节件伸出支撑件的长度可调节，弹性座固定设置在调节件上。

进一步地，主维护部为两个，且对称设置。

进一步地，风力发电机组轴系维护装置还包括辅助维护部，辅助维护部设置在工作平台上，辅助维护部包括：辅助磁力座，辅助磁力座与工作平台磁吸连接；升降平台，升降平台通过升降机构设置在辅助磁力座上，升降机构调节升降平台相对工作平台的距离。

根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组轴系维护系统，其包括外轴、设置在外轴内的轴承、设置在轴承内的内轴和上述的风力发电机组轴系维护装置，风力发电机组轴系维护装置设置在外轴内。

本实用新型的实施例的风力发电机组轴系维护装置通过主磁力安装座与轴系连接，在不破坏轴系原有结构的情况下实现可靠连接，工作平台为工作人员提供移动空间和支撑位置，同时可以根据不同的作业位置需要调节长度，满足需求。支撑组件可以良好可靠地支撑工作平台，该维护装置可以有效保证轴系维护效率。

附图说明

图1为本实用新型的实施例的风力发电机组的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例的风力发电机组的轴系处的纵向剖视结构示意图；

图3为本实用新型的实施例的风力发电机组的轴系处的横向剖视结构示意图；

图4为本实用新型的实施例的风力发电机组轴系维护装置的结构示意图；

图5为本实用新型的实施例的风力发电机组轴系维护装置的局部结构示意图；

图6为本实用新型的实施例的风力发电机组轴系维护装置的侧视结构示意图；

图7为图6的局部放大图。

附图标记说明：

1、外轴；2、轴承；3、内轴；4、叶片；5、轴承加脂孔；6、导流罩；7、连接螺栓；8、轴承油脂瓶；9、塔筒；10、主磁力安装座；20、工作平台；21、平台支架；22、平台踏板；31、支撑件；311、支撑臂节；312、弹性锁销；32、支撑锁紧结构；33、支撑底座；40、弹簧合页；50、辅助磁力座；60、升降平台；61、围栏；62、工具箱；70、升降机构；71、升降调节件；90、工作台锁紧结构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例的风力发电机组轴系维护装置及维护系统进行详细描述。

如图1至图3所示，风力发电机组包括塔筒9、机舱、发电机和叶轮等。叶轮包括叶片4、轮毂和导流罩6等。风力发电机组的轴系主要是指发电机中的定轴、轴承和动轴等。对于不同类型的发电机，定轴和动轴的设置位置可能不同，例如外定轴内动轴型，或外动轴内定轴型等。通常设置在外侧的轴称为外轴，设置在内侧的轴称为内轴。

如图2所示，在本实施例中，发电机的外轴1为定轴，轴承2设置在外轴1内，内轴3设置在轴承2内为动轴。如图3所示，在进行风力发电机组轴系维护时，通常需要进行轴系360°整圈连接螺栓7的定期维护；轴承2的360°整圈各个加脂孔的加脂维护；轴承2的360°整圈各轴承油脂瓶8的维护等。

具体地，如图1所示，运维人员首先从塔筒9的下部位置进入塔筒9，然后沿着图中箭头指示方向，进入机舱内部，随后到达轴系位置，即示意图中发电机位置。需要进行维护的轴系包括定轴、动轴、轴承2、连接螺栓7、轴承加脂孔5、轴承油脂瓶8等。由于定轴、动轴的轴孔尺寸大于2米，且轴孔内壁面为油润光滑壁面，维护人员在定轴的轴孔内壁面位置，无法够及全部的连接螺栓7、轴承加脂孔5、轴承油脂瓶8。又由于动轴、定轴壁面因强度、疲劳等因素不允许打孔、且考虑动轴、定轴无安全挂点等使得工作人员不能再轴孔内壁上进行爬升。

如图4至图7所示，根据本实用新型的实施例，风力发电机组轴系维护装置包括主维护部，主维护部包括主磁力安装座10、工作平台20和支撑组件。工作平台20可翻转地设置在主磁力安装座10上，且工作平台20的长度可调节。支撑组件设置在工作平台20上，且包括长度可调节的支撑件31。其中，主磁力安装座10用于与风力发电机组轴系连接，实现可靠固定并承载维护装置的其他部件。工作平台20用于承载工作人员，使工作人员能够站立或坐在工作平台20上，或在工作平台20上移动。工作平台20的长度可以调节使得工作平台20能够适应不同的长度需要，适用性更好。支撑组件用于支撑工作平台20，一方面分担主磁力安装座10的受力，减少主磁力安装座10脱落的可能性，提升可靠性。另一方面，支撑组件能够提高工作平台20的高度，使工作人员在工作平台20上可以对轴系的上部进行维护，满足风力发电机组轴系运行维护的需求。支撑组件的长度可以调节使得其能够适应不同的高度需求，适用性更好。

需要说明的是，在本实施例中，长度是指图4中的水平方向。宽度是指图4中垂直纸面的方向。高度是指图4中的竖直方向。

该风力发电机组轴系维护装置为工作人员提供了一个可靠的支撑平台，使工作人员在工作平台20上能够对轴系进行360°维护。降低了对轴系维护的难度，提升了维护效率。

在本实施例中，主磁力安装座10通过磁吸力与外轴(本实施例中为定轴)连接。主磁力安装座10处于常带磁状态，使主磁力安装座10一直与定轴的轴孔表面接触。需强调的是，由于定轴内壁面为圆弧形，因此主磁力安装座10的底面与定轴内壁面具有几乎相等的内弧面，从而可以更好与定轴的内壁面贴合，实现更好地连接。

通过磁吸配合方式，解决了现有轴系为大型承载结构，通过打孔等固定方式连接会造成局部裂纹与应力集中，从而导致轴系的承载能力下降，成为载荷传递的危险潜在源的问题。同时解决了轴系为圆形光滑内壁结构，通过夹装的方式亦无法实现维护装置的固定的问题。充分地从力学角度以及运维人员便利操作角度出发，使用简单的机械结构以及合理的连接方式，保证了设计的可靠性以及便于使用性。

同时，解决了现有轴系大空间设计中无任何安全悬挂点与辅助点的问题，可以确保维护人员在相对高空作业环境下的安全性。

为了实现更加可靠地支撑，沿工作平台20的宽度方向依次设置有多个主磁力安装座10。优选地，主磁力安装座10的数量为两个，如图6和图7所示。这样既能够保证对工作平台20的可靠支撑，又能有效控制成本。

如图4和图5所示，工作平台20通过弹簧合页40与主磁力安装座10连接。具体地，在主磁力安装座10上表面通过多个小螺钉与弹簧合页40的一侧折页连接，弹簧合页40的另一侧折页与工作平台20连接。

为了便于使用和运输，工作平台20至少具有收起位置和工作位置。其中，工作位置是指工作平台20处于水平位置，工作人员可以在工作平台20上站立或移动。收起位置是指工作平台20处于非工作状态，即工作平台20处于竖直位置，且工作平台20的长度最短。常规情况下，弹簧合页40使工作平台20保持在收起位置。

优选地，风力发电机组轴系维护装置还包括将工作平台20保持在工作位置上的工作台锁紧结构90，工作台锁紧结构90设置在工作平台20上，且与主磁力安装座10可拆卸地连接。工作台锁紧结构90在需要时将工作平台20保持在工作位置，确保使用可靠性。

工作台锁紧结构90可以包括锁紧杆，该锁紧杆可转动地连接在工作平台20上，当需要将工作平台20放下使用时，将工作平台20转动至工作位置，并将锁紧杆与主磁力安装座10固定连接，使工作平台20、主磁力安装座10和锁紧杆形成三角固定结构，将工作平台20保持在工作位置。不需要使用工作平台20时，将锁紧杆从主磁力安装座10上卸下，弹簧合页40自动将工作平台20转动至收起位置。

在本实施例中，工作平台20包括平台支架21和平台踏板22。平台支架21可翻转地设置在主磁力安装座10上，且平台支架21的长度可调节。平台踏板22固定设置在平台支架21上。平台支架21用于支撑平台踏板22。平台踏板22用于支撑工作人员。

具体地，平台支架21与主磁力安装座10一一对应地连接。即平台支架21为两个，且每个平台支架21均与一个主磁力安装座10连接。即，平台支架21通过螺钉连接在弹簧合页40上。平台支架21可以为矩形截面的槽钢，依据进行维护的工作部位要求可以进行长度方向伸缩。

各平台支架21至少包括第一支架段和第二支架段，第一支架段上设置有容纳第二支架段的容纳空间，第二支架段相对第一支架段可滑动地设置在第一支架段上，由此形成长度可调节的平台支架21。根据不同的长度需求，可以设置两段或两段以上的支架段。第一支架段和第二支架段上一一对应地固定有平台踏板22。平台踏板22的尺寸可以依据维护人员的作业空间进行设计。

当工作平台20处于收起位置时，将第二支架段及其上的平台踏板22收进第一支架段内，以减小工作平台20的长度。

在本实施例中，为了进一步减小处于收起位置的维护装置的体积，支撑组件可转动地设置在工作平台20上。当工作平台处于收起位置时，支撑组件可以转动至收起状态，即支撑杆与工作平台20平行的状态，以减小空间占用。当工作平台20处于工作位置时，支撑件31可以转动至与工作平台20垂直的状态，以支撑工作平台20。

为了确保支撑可靠，支撑组件还包括将支撑件31与工作平台20锁紧的支撑锁紧结构32，支撑锁紧结构32可转动地设置在支撑件31上，且与工作平台20可拆卸地连接。

支撑锁紧结构32可以为锁紧杆，使用时，将锁紧杆固定在工作平台20上，使工作平台20、支撑件31和锁紧杆三者组成三角支撑结构。不使用时，将锁紧杆从工作平台20上拆下，支撑件31能够转动到平行工作平台20的位置。

支撑件31包括至少两个支撑臂节311，其中一个支撑臂节311可滑动地设置在另一个支撑臂节311内，相邻两个支撑臂节311之间设置有锁定处于内部的支撑臂节311的伸出长度的弹性锁销312。这样能够确保支撑件31的长度可以调节。弹性锁销312包括弹簧和止挡凸起，止挡凸起设置在弹簧上，当处于内部的支撑臂节311伸出到位后，相邻两个支撑臂节311上的孔对正，弹簧将止挡凸起弹出并将两个支撑臂节311限位。根据工作平台20所处的位置不同，支撑件31能够调节到不同的长度。

优选地，支撑件31的第一端与工作平台20连接，支撑组件还包括支撑底座33，支撑底座33设置在支撑件31的第二端，支撑底座33包括调节件和弹性座，调节件伸出支撑件31的长度可调节，弹性座固定设置在调节件上。

具体地，调节件与支撑件31螺纹连接，通过旋转调节件可以进行短距调整。弹性座为橡胶底座。通过调节件可以是橡胶底座与轴孔壁面贴合。该橡胶底座具有一定的压缩性，因此在工作平台20垂直压力作用下可以很好的与轴孔的壁面贴合。从而保证了维护装置的稳定性，确保维护装置使用人员的安全性，同时也降低了弹簧合页40、主磁力安装座10侧连接处的载荷。由于维护装置重量较轻，且采用多个可伸缩、可折叠的支撑件31，即使维护人员在工作平台20上工作，主磁力安装座10侧受到的力较小，因此，该维护装置中的主磁力安装座10体积无需太大。

优选地，为了降低生产和运输成本，同时提高可靠性，主维护部为两个，且对称设置。这样每个主磁力安装座10承受的力较小，有助于保证可靠连接。工作平台20的长度可以较小，便于加工和运输。在本实施例中，两个主维护部关于定轴的竖直中垂线对称。竖直中垂线是指定轴的竖直的直径。

优选地，考虑到轴系十二点钟方向区域(即定轴的竖直上部的区域)的螺栓、轴承等维护的方便性、可操作性、维护建议性，从人机工程学角度出发，在主维护部之上添加可调节高度的、带有座位的辅助维护部。当需要对轴系十二点钟方向区域部件进行维护时，可通过将辅助维护部添加在主维护部上满足。

辅助维护部设置在工作平台20上，辅助维护部包括辅助磁力座50和升降平台60。

其中，辅助磁力座50与工作平台20磁吸连接。具体地，辅助磁力座50包括基体和设置在基体上的四个磁力座。磁力座用于与工作平台20磁吸配合，实现连接。若工作平台20有两个，则可以使两个工作平台20均处于工作位置，辅助磁力座50设置在两个工作平台20上。

升降平台60通过升降机构70设置在辅助磁力座50上，升降机构70调节升降平台60相对工作平台20的距离。

具体地，升降机构70为液压活塞缸。液压缸固定设置在辅助磁力座50的基体上。活塞杆与升降平台60固定连接。升降平台60上设置有座位，可以供工作人员坐着操作。通过调整升降机构70的升降调节件71，可以使液压活塞缸伸缩。使升降平台60升降，在高度方向上满足维护人员在坐着或站着状态下进行运维，为了保障运维人员的安全性，在升降平台60的周围设置有围栏61，为了提高工作效率，保证维护工具以及拆卸零件均在维护人员附近，在升降平台60的左右两侧均设置有工具箱62，从而可以满足运维人员工作的需要以及提升了便捷性。

根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组轴系维护系统，其包括外轴1、设置在外轴1内的轴承2、设置在轴承2内的内轴3和上述的风力发电机组轴系维护装置，风力发电机组轴系维护装置设置在外轴1内。

本实用新型的风力发电机组轴系维护装置及维护系统具有如下效果：

该维护装置使维护人员以站立方式通过主维护部可以实现轴系不同角度位置处的维护。辅助维护部用于轴系特定区域(十二点钟方向区域)维护，通过该部分运维人员可以以坐立方式进行该区域的维护。

该维护装置在未使用时处于90°自锁状态(竖直状态)，且贴近定轴孔侧壁放置，减少空间占用。在使用时处于0°状态(水平状态)，通过可折叠、可伸缩的支撑件31进行支撑，确保可靠支撑工作人员。

该维护装置的主维护部分为左右两个，每个可以用于定轴侧面维护作业，两套同时打开至0°状态，可用于轴孔360°范围内的螺栓、油脂等维护作业。同时针对轴系十二点钟方向区域，使用可升降的、可以坐立的辅助维护部进行维护。同时维护装置可以扩展应用至类似场合，可以应用至大空间、且装置底面以及侧面无法固定辅助装置的维护场合，如大型压力容器的焊接、巡检、内部探测、维修工作；大型管道内壁定期探伤、维护等工作。

使用该维护装置的轴系维护系统，从运维、安全、高效工作的角度出发，对现有轴系设计缺陷的实现了一种补充和完善，在人机工程学角度实现了人-机-环境的相对协调，达到了人-机-环境系统总体性能的要求。从人机工程学角度：

该风力发电机组轴系维护装置是对设计之初未考虑机组轴系维护缺陷的补充，是实现机组完整设计不可缺少的一部分，该装置充分结合了轴系运维特点以及运维效率，兼顾机械设计与功用。

同时，通过该风力发电机组轴系维护装置，可以实现轴系360°整圈连接螺栓的定期维护问题，360°整圈各个加脂孔的加脂维护问题以及轴承360°整圈各油脂瓶维护问题，且通过该装置可以高效率的展开轴系维护工作。

此外，该风力发电机组轴系维护装置具有可伸缩、可折叠特点，可以灵活的应用于轴系不同区域的维护中，此外该装置在不使用时处于竖直自锁状态，占用空间小，不会影响到机组其它部位的维护。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。