专利名称：一种强阵风冲击自适应风电机组变桨装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是风电机组变桨装置，特别是一种强阵风冲击自适应风电机组变桨装置。
背景技术：
风能是储量巨大的自然能源，它是安全、环保、清洁、源源不断的绿色能源，得到世界各国的青睐。凭借其巨大的商业潜力和环保效益，在全球的新能源和可再生能源行业中创造了最快的增速发展。大型风力发电机组是当前获取风能的主要手段，它是由叶轮、变桨系统、偏航系统、主轴、齿轮箱、发电机及控制装置组成。但在实际运行中，风电机组薄弱环节齿轮箱是故障率较高的部件。由于风电机组一般安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处， 经常受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然环境交通不便，齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内，一旦出现故障，修复非常困难，故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。由于变向变负荷的风力及强阵风冲击的不确定性，使设计的齿轮箱越来越庞大，但仍然避免不了故障发生。风电机组中设置的变桨系统就是以变桨的方式自动调节功率输出来平衡风力无常变负荷作用的。现有技术中的变桨系统发展很快，自动化程度很高，调节功能强大。但强阵风的冲击力是瞬间通过叶轮主轴加载到齿轮箱上的，由于风电机组存在很大的惯性，发电机的转速和功率还未来得及发生变化，变桨系统的调节功能尚未发生作用，这种滞后现象一般有1一3秒或更长，此时齿轮箱已经受到过载的伤害。所以现有技术的变桨系统的调节功能还不能适应对强阵风冲击力的调节要求。当变桨系统出现故障时，因不能变桨调节风能的输入，使风电机组常常出现飞车等危害，整个机组只能任凭狂风的摧残。
发明内容本实用新型的目的是提出一种强阵风冲击自适应风电机组变桨装置。它能够面对强阵风冲击自适应地朝顺桨方向改变叶片的迎风角度，自动减少风能的输入，保证风机转速和发电机功率输出的稳定，大大削弱强阵风冲击力。减少齿轮箱损坏、飞车等故障的发生。保证风电机组的安全。本实用新型是这样实现的。它是由伺服电机，变桨减速器、主动齿轮、回转支承、叶片及电控装置组成。在变桨减速器的输出轴上安装一个套状芯轴，套状芯轴的外圆设置有与摩擦片内齿相对应的齿槽，在套状芯轴外活动套装一个主动齿轮，主动齿轮内圆设置有与摩擦片外齿相对应的齿槽，一对或多对内外摩擦片组成的摩擦片组套装在套状芯轴与主动齿轮之间，摩擦片组的一边设置一个活动压板，在活动压板的外边与主动齿轮固装一个调节压板，在调节压板上呈周边分布安装多个压力调节装置，摩擦片组的另一边设置一个与主动齿轮固装的固定压板。调节压板、固定压板也可以固装在套状芯轴上。压力调节装置是由中空方头调节螺钉，锁紧螺母，传感器部件，碟簧片组构成，它们套装在一起，并通过中空方头调节螺钉安装在调节压板上。调节中空方头调节螺钉就可以压缩碟簧片组，并经活动压板压紧在摩擦片组上。本实用新型的工作过程是这样的。本实用新型实质上是在原有的变桨装置中的主动齿轮和变桨减速器的输出轴之间设置了一个限扭矩装置，其限扭矩值调节在额定折算扭矩值的1. 1 1. 2倍左右(其值为发电机额定工况时，叶轮传递的扭矩折算到变桨主动齿轮上的扭矩值)。当风电机组正常运行时，折算扭矩小于限扭扭矩值，套状芯轴与主动齿轮之间不发生滑动，限扭矩装置对叶片的迎风角度不产生任何作用。当风电机组遭受强阵风冲击，使叶轮的转速增加、扭矩增大时，折算扭矩大于限扭扭矩值，套状芯轴与主动齿轮之间发生滑动，使叶片的迎风角度向顺桨方向改变，直到叶轮传递的折算扭矩基本等于限扭扭矩值为止，叶片的迎风角度自动改变到与发电机额定工况相适应的状态时为止。这样限扭矩装置就化解了强阵风冲击力对风电机组传动装置的伤害。这种化解过程是随机的、随动的、自适应的、无滞后的过程，不需要任何电控装置参与，也保证了发电机额定工况运行。当风力降低，发电机低于额定工况运行时，变桨装置按正常程序调整叶片的迎风角度，保证发电机额定工况运行。通常限扭矩装置作粗调，变桨装置的正常程序作细调。本实用新型调节限扭扭矩值的调节也非常容易。将传感器部件的插头与二次显示仪表连接，根据显示均勻调节方头螺钉，也就调节了限扭扭矩值。本实用新型具有明显的优点。它能够面对强阵风冲击自适应地朝顺桨方向改变叶片的迎风角度，自动减少风能的输入，保证风机转速和发电机功率输出的稳定，大大化解了强阵风冲击力，减少齿轮箱损坏、避免飞车等故障的发生。这种化解过程是随机的、随动的、 自适应的、无滞后的过程，不需要任何电控装置参与，也保证了风电机组安全运行。
图1为风电机组变桨装置原理示意图，图2为本实用新型的限扭矩装置装配示意图，图3为本实用新型的压力调节装置装配示意图，图4为本实用新型的压力调节装置中的压力传感器装配示意图，图5为本实用新型的另一种限扭矩装置装配示意图，其中，1—叶片，2—回转支承大齿轮，3—主动齿轮，4—减速机输出轴， 5—变桨减速机，6—伺服电机，7—编码器，8—压力调节装置，9—调节压板， 10---活动压板，11---摩擦片组，12---套状芯轴，13---固定压板，14----压盖，15—方头调节螺钉，16—锁紧螺母，17—传感器部件，18—碟簧片组，19—传感器引出插头， 20—传感器片，21—传感器外壳，22—活动压头，23—主动带轮。
具体实施方式
从图中看出，本实用新型是由伺服电机(6)，变桨减速器(5)、主动齿轮(3)、回转支承(2)、叶片(1)及电控装置组成。在变桨减速器的输出轴(4)上安装一个套状芯轴(12)， 套状芯轴(12)的外圆设置有与摩擦片内齿相对应的齿槽，在套状芯轴(12)外活动套装一个主动齿轮(3)，主动齿轮(3)内圆设置有与摩擦片外齿相对应的齿槽，一对或多对内外摩擦片组成的摩擦片组(11)套装在套状芯轴(12)与主动齿轮(3)之间，摩擦片组(11)的一边设置一个活动压板(10)，在活动压板(10)的外边与主动齿轮(3)固装一个调节压板(9)，在调节压板(9)上呈周边分布安装多个压力调节装置(8)，摩擦片组(11)的另一边设置一个与主动齿轮(3)固装的固定压板(13)。压力调节装置(8)是由中空方头调节螺钉(15)，锁紧螺母(16)，传感器部件(17)， 碟簧片组(18)构成，它们套装在一起，并通过中空方头调节螺钉(15)安装在调节压板(9) 上。调节中空方头调节螺钉(15)就可以压缩碟簧片组(18)，并经活动压板(10)压紧在摩擦片组(11)上。传感器部件(17)的传感器片(20)安装在由传感器外壳(21)与活动压头(22)组成的空腔内，其引线与传感器引出插头(19)相连。图5为本实用新型的另一种限扭矩装置装配示意图，它的调节压板(9)、固定压板 (13)固装在套状芯轴(12)上，主动齿轮做成带轮的形式。
权利要求1.一种强阵风冲击自适应风电机组变桨装置，是由伺服电机(6)，变桨减速器(5)、主动齿轮(3)、回转支承(2)、叶片(1)及电控装置组成，其特征在于在变桨减速器的输出轴 (4)上安装一个套状芯轴(12)，套状芯轴(12)的外圆设置有与摩擦片内齿相对应的齿槽， 在套状芯轴(12)外活动套装一个主动齿轮(3)，主动齿轮(3)内圆设置有与摩擦片外齿相对应的齿槽，一对或多对内外摩擦片组成的摩擦片组(11)套装在套状芯轴(12)与主动齿轮(3)之间，摩擦片组(11)的一边设置一个活动压板(10)，在活动压板(10)的外边与主动齿轮(3)固装一个调节压板(9)，在调节压板(9)上呈周边分布安装多个压力调节装置(8)， 摩擦片组(11)的另一边设置一个与主动齿轮(3)固装的固定压板(13);调节压板(9)、固定压板(13 )也可以固装在套状芯轴(12 )上。
2.根据权利要求1所述的一种强阵风冲击自适应风电机组变桨装置，其特征在于所述的压力调节装置(8)是由中空方头调节螺钉(15)，锁紧螺母(16)，传感器部件(17)，碟簧片组(18 )构成，它们套装在一起，并通过中空方头调节螺钉(15)安装在调节压板(9 )上。
3.根据权利要求1或2所述的一种强阵风冲击自适应风电机组变桨装置，其特征在于所述的传感器部件(17)的传感器片(20)安装在由传感器外壳(21)与活动压头(22)组成的空腔内，其引线与传感器引出插头(19)相连。
专利摘要本实用新型提出了一种强阵风冲击自适应风电机组变桨装置。它是由伺服电机，变桨减速器、主动齿轮、回转支承、叶片及电控装置组成，在变桨减速器的输出轴与主动齿轮之间设置了一套限扭矩装置。它能够面对强阵风冲击自适应地朝顺桨方向改变叶片的迎风角度，自动减少风能的输入，保证风机转速和发电机功率输出的稳定，大大化解了强阵风冲击力，减少齿轮箱损坏、避免飞车等故障的发生。这种化解过程是随机的、随动的、自适应的、无滞后的过程，不需要任何电控装置参与，也保证了风电机组安全运行。
文档编号F03D7/04GK202065124SQ20112013837
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月5日 优先权日2011年5月5日
发明者丁焰 申请人:丁焰