专利名称：一种风力发电传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传动方式及装置，特别涉及一种应用于风力发电的能量传递方式及传动装置。
背景技术：
风力发电利用风能来发电，而风力发电机组是将风能转化为电能的机械。风电机 组上的风轮桨叶在气流作用下产生空气动力使风轮旋转，将风能转换成机械能。就水平轴 风力发电机米说传动机构在风力发电中负责能量的传递工作，将很低的风轮转速(600千 瓦的风机通常为27转/分)变为很高的发电机转速(通常为1500转/分)。同时也使得 发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。它的性能直接影响整个系统的发电效率。因 此，风力发电机组的传动机构是风能发电系统的关键组成部分。传动系统选择的主要依据是传动效率高；降低安装维修难度与费用；减小风力 发电传动装置的体积、重量；能满足风力发电机组架设的环境要求等。传统的风力发电传动 方案通过齿轮箱增速驱动发电机，将机械能转变成电能。传统的风力发电传动系统采用增速齿轮箱传递机械能的方式，为了保证尽量高的 传递效率，齿轮箱安装在风轮之后，使得至少20吨主要机械部件在> 25m的高空中安装，维 护、拆卸大型部件非常不便。另外，并网运行风力发电系统中的发电机分为同步与异步两 种。同步发电机并网运行时，在恒速恒频的运行方式下，为了保持发电机的转速，要求风力 机有精确的调速系统传统，这就增加了系统复杂性。异步发电机并网运行时，必须仔细选择 电机级的对数与齿轮箱的增速比。若电机的极对数选小，则电机的尺寸小些，而增速齿轮箱 的速比增大，齿轮箱的尺寸加大；反之，若电机的极对数选大些，则电机的尺寸大些，而增速 齿轮箱的速比减少，齿轮箱的尺寸减小。不论哪种方法，整个风电机箱体尺寸、重量都还是 很大。如此将增速齿轮箱和发电机都放置在塔架顶端，会增大对支撑塔架的载荷，使得塔架 的设计建造要求更高。以上两点都造成建造和维护成本大大提高。另外，风力发电的一大特点就是风速会频繁变动，传统的风力发电系统正常启动 状态下，叶片出于自由旋转状态，如果风速较低不足以使风电机启动到发电，风电机组将一 直保持自由空转状态，这就造成了能量的浪费。再则，我国风能资源丰富的地区主要集中在北部和沿海及其岛屿两大带，这就决 定了风力发电机的工作环境温度在-40°C 20°C之间。在极低的气温下，若齿轮箱的温度 过低润滑油会因为气温太低而变得很稠，尤其是采取飞溅润滑部位的方式，部件无法得到 充分的润滑，会导致齿轮或轴承缺乏润滑而损坏。若只是外机舱温度过低，则管路中润滑油 也会造成流动不畅的问题，当齿轮箱油不能通过管路到达散热器时齿轮箱油温回不断上升 直至停机。因此传统风力发电机组必须对齿轮箱油以及机舱内部安装加热装置，增加了系 统复杂性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风力发电传动装置，可以实现风力发电的长距离机械 能传递，从而达到发电机放置在地面，减轻风力机高空质量的目的。本发明的目的通过以下技术方案来实现根据本发明的一个方面，一种风力发电传动方式及装置，包括动力部分(液压 泵)用于将风轮低速轴传递而来的机械能转换成液压能，为液压传动机构提供动力与风 力机连接；执行部分(液压马达)用于将液压能有转换为机械能，带动发电机高速转动 发电，所述部分与发电机输入轴连接；液力传递部分用于传递液压能，保持并增大液压压 力，所述部分与液压泵以及液压马达连接。其中，所述液力传递部分包括一个容积节流调速 回路，保证液压马达的转速。优选的，上述的一种风力发电传动方式及装置，其中所述动力部分(液压泵)采用 轴向柱塞泵，主轴与风轮低速轴相连。柱塞泵采用7柱塞的结构布置方式，减小脉动率。优选的，上述的一种风力发电传动方式及装置，其中所述执行部分(液压马达)采 用柱塞马达，高压油通入其压油腔，缸体和马达轴一起旋转，与发动机输入轴相连。本发明的有益效果主要体现在一、本发明的传动装置采用液压传动方式，液压传动装置具有体积小、重量轻，的 优点。同功率液压马达的重量只有电动机的10% 20%。因此惯性力较小，当突然过载或 停车时，不会发生大的冲击；二、采用液压传动方式，可方便地进行长距离的运动传递，从而实现将发电机放置 在地面的布置，大大减轻了风力发电机塔顶的载荷，可提高塔架的寿命，降低对塔架设计制 造的要求，降低建造成本。风力发电机部件的下移也使得发电机的建造和维护更为简便，使 维护成本降低。三、液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；由于采 用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；四、液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。因此，利用液 压传动可以很好的解决齿轮增速器传动所不能解决的建造维护成本过高的问题。五、液压传动的缺点就在于液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定 性。液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系 统效率较低。然而，其系统的能量损失绝大部分转化为热能，恰好实现了对液压油的加热解 决的低温工作的保护问题。
发明“风力发电传动装置”有两幅附图图1是本发明“风力发电传动装置”的能量转换示意图；图2是本发明“风力发电传动装置”的结构具体实施例方式下面结合附图和具体实施方案对本发明进行进一步说明。本发明以IOOkW风力发电传动装置为例。
本发明的风力发电传动装置能量转换过程如图1所示，风力机的风轮将风能转换 成机械能后，由本发明的风力发电传动装置的液压泵将机械能转换成液压能；液压能经过 本传动装置的液力部件传递至液压马达，再由液压马达将液压能转换成机械能，带动发电 机发电。在这个过程中，实现了长距离的能量传递，并且将风力机的风轮输出低转速提高成 发电机输入轴的输入高转速。本发明的风力发电传动装置的整体结构如图2所示，所述传动装置包括变量液压 泵1、蓄能器2、调速阀3、液压马达4、背压阀5、液控单向阀6、过滤器7、油箱8、冷却器9、安 全阀10、截止阀11，以上所有液压元件以油管12连接。由变量液压泵1和调速阀3组成容积节流调速回路。调速阀3调节进入液压马达 4的液压油流量，从而调节液压马达4的排量，控制液压马达4的转速。回油经背压阀5返 回油箱。蓄能器2安装在管路上变量液压泵1和调速阀3之间，作为液压系统的辅助动力 源。当风轮转速较低、变量液压泵1输出的液压油量较小时，变量液压泵液压泵1和蓄能器 2同时向管路供油；当风轮转速较高、变量液压泵1输出的液压油量较大时，变量液压泵液 压泵1在对系统供油时，也能对蓄能器供油。单向阀6安装在变量液压泵1的吸油管路上，防止动力不足时液压油逆流。滤油器7安装在变量液压泵1的吸油管路上，避免较大颗粒杂质进入变量液压泵 1，对泵造成损害。冷却器9安装在液压系统的回油管路上，对已发热的系统已经发热的系统回油进 行冷却。安全阀10用来保护冷却器9。截止阀11上带有温度感应装置，当温度达到一定 值，不需要冷却器9进行冷却时，打开截止阀11，油液不用经过冷却器直接流回油箱8。以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用 等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
权利要求
一种风力发电传动装置及方式，其特征在于，其包括动力部分(变量液压泵)用于将风轮低速轴传递而来的机械能转换成液压能，为液压传动机构提供动力与风力机连接；执行部分(液压马达)用于将液压能有转换为机械能，带动发电机高速转动发电，所述部分与发电机输入轴连接；液力传递部分用于传递液压能，保持并增大液压压力，所述部分与液压泵以及液压马达连接。其中，所述液力传递部分包括一个容积节流调速回路，保证液压马达的转速。
2.根据权利要求1所述的风力发电传动装置，其特征在于动力部分(变量液压泵)采 用轴向柱塞泵。轴向柱塞泵的主轴与风轮低速轴相连。
3.根据权利要求1所述的风力发电传动装置，其特征在于执行部分(液压马达)采 用柱塞马达，高压油通入其压油腔，缸体和马达轴一起旋转，与发动机输入轴相连。
4.根据权利要求1所述的风力发电传动装置，其特征在于液力传递部分包括了蓄能 器、调速阀、背压阀、液控单向阀、过滤器、油箱、冷却器、安全阀、截止阀，以上所有液压元件 以油管连接。
5.根据权利要求1与4所述的风力发电传动装置，其特征在于由变量液压泵和调速 阀组成容积节流调速回路。调速阀调节进入液压马达的液压油流量，从而调节液压马达的 排量，控制液压马达的转速。回油经背压阀返回油箱。
6.根据权利要求4所述的风力发电传动装置，其特征在于蓄能器安装在管路上变量 液压泵和调速阀之间，作为液压系统的辅助动力源。当风轮转速较低、变量液压泵输出的液 压油量较小时，变量液压泵和蓄能器同时向管路供油；当风轮转速较高、变量液压泵输出的 液压油量较大时，变量液压泵液压泵在对系统供油时，也对蓄能器供油。
7.根据权利要求4所述的风力发电传动装置，其特征在于单向阀安装在变量液压泵 的吸油管路上，防止动力不足时液压油逆流。
8.根据权利要求4所述的风力发电传动装置，其特征在于滤油器安装在变量液压泵 的吸油管路上，避免较大颗粒杂质进入变量液压泵，对变量液压泵造成损害。
9.根据权利要求4所述的风力发电传动装置，其特征在于冷却器安装在液压系统的 回油管路上，对已发热的系统已经发热的系统回油进行冷却。安全阀用来保护冷却器。截 止阀上带有温度感应装置，当温度达到一定值，不需要冷却器进行冷却时，打开截止阀，油 液不用经过冷却器直接流回油箱。
全文摘要
本发明涉及一种风力发电传动装置。本发明采用液压传动的方式，代替传统的齿轮增速传动。可以实现风力发电的长距离机械能传递，从而达到发电机放置在地面，减轻风力机高空质量，降低安装、维修难度以及成本的目的。本发明的风力发电传动装置包括动力部分(变量液压泵)；执行部分(液压马达)；液力传递及控制部分其中包括一个容积节流调速回路，保证液压马达的转速。此外，液力传递部分还包括一个蓄能器用于提供辅助动力；一个冷却部分用于在温度过高时冷却液压油以及一个滤油器；一个单向阀。
文档编号F03D9/00GK101806291SQ20091008594
公开日2010年8月18日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者海锦涛, 王延忠, 陈燕燕 申请人:王延忠;海锦涛;陈燕燕