模块化液压滑动轴承式偏航系统的制作方法

本发明涉及一种风力发电机组，更具体地说，它涉及一种模块化液压滑动轴承式偏航系统。

背景技术：

随着风资源的不断开发利用，风力发电机组技术的不断革新，风力发电机组逐渐朝着“低风速、大容量、长桨叶”的趋势发展，导致机舱的设计尺寸及重量不断增加。如若依然采用常规设计方法，仅机舱的重量及尺寸就已经接近道路的运输极限，且增大了吊装的难度。

随着单机容量的不断增加，其设计尺寸及重量也在相应的增加，在常规设计方法下，点接触和线接触型式偏航轴承的承载能力将很难承载大容量机组机舱的重量，且随着机舱重量及尺寸的增加，无疑会导致偏航轴承的尺寸增大，大大增加了偏航轴承的加工难度。

此外，在风机的运维中发现，现存的偏航系统存在以下问题：1、偏航系统所配置的偏航制动器需借助调节螺栓手动调节与制动盘之间的间隙，调节误差大，且调节螺栓无锁定装置、自锁性差，在机组运行过程中极易产生松动；2、偏航制动器依赖碟簧组或螺栓预紧力提供偏航制动力，存在偏航阻尼不可控，摩擦系数高，滑动衬垫需配置磨损检测装置并进行定期维护。3、在进行偏航制动器维护，尤其是上部衬垫更换时，异常困难。针对偏航制动器维护困难的问题，行业内多家单位都迫不得已投入精力研发偏航制动器拆卸工装，投入了大量的成本和精力。

技术实现要素：

本发明克服了风力发电机组的偏航系统运输吊装困难、承载能力低、维护不便、摩擦衬垫易磨损使用寿命短的不足，提供了一种模块化液压滑动轴承式偏航系统，它方便了大容量风力发电机组的运输、吊装，可灵活地控制偏航阻尼，使风力发电机组运行更加平稳可靠，承载能力强，有效减少了摩擦衬垫的磨损，延长了摩擦衬垫的使用寿命，减少了摩擦衬垫的更换，便于维护。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种模块化液压滑动轴承式偏航系统，包括偏航机架、偏航齿盘、安装在机架上的偏航驱动器和偏航制动器，偏航驱动器用于驱动偏航齿盘转动，偏航制动器用于制动偏航齿盘，偏航制动器和偏航机架之间设有夹槽，偏航齿盘安装在夹槽中，夹槽上下侧壁上分别安装上衬垫和下衬垫，夹槽底面安装径向衬垫，上衬垫和径向衬垫朝向偏航齿盘的表面上均设有油槽，下衬垫连接活塞，偏航制动器上设有油缸，活塞安装在油缸中，油缸连通液压系统。

偏航系统单独设置，与风力发电机组分离，实现了模块化设计，可进行独立的运输及吊装，解决了隧道、公路运输中5m限高的问题，同时有效减少了机舱运输及吊装的重量，方便了大容量风力发电机组的运输、吊装。偏航系统由偏航机架、偏航齿盘、偏航驱动器、偏航制动器组成，零部件可独立运输和吊装，运输和吊装方便。偏航齿盘安装在夹槽中，偏航齿盘支撑面积大，提高了风电机组偏航系统的承载能力。液压系统给油缸提供压力，从而通过活塞推动下衬垫向上移动转换成制动力矩，使偏航齿盘夹紧在上衬垫和下衬垫之间，实现制动。上衬垫和径向衬垫朝向偏航齿盘的表面上均设有油槽，通过加注润滑油脂，可有效减少上衬垫和径向衬垫的磨损，延长了使用寿命，达到机组寿命周期内衬垫免更换的目的。由液压系统提供制动力矩，通过对油压的控制达到对活塞行程的精准控制，实现对偏航阻尼力矩可控的目的。这种模块化液压滑动轴承式偏航系统方便了大容量风力发电机组的运输、吊装，可灵活地控制偏航阻尼，使风力发电机组运行更加平稳可靠，承载能力强，有效减少了摩擦衬垫的磨损，延长了摩擦衬垫的使用寿命，减少了摩擦衬垫的更换，便于维护。

作为优选，液压系统包括主液压单元、辅助液压单元、控制器，偏航制动器设有若干个，每个偏航制动器上的油缸一部分为主油缸，另一部分为辅助油缸；主液压单元包括油液槽、主进油管、截止油管，主进油管一端连通油液槽，另一端连通所有的主油缸，主进油管上依次安装油泵、压力传感器、蓄能器，主油缸与主进油管之间的管路上安装单向进油阀，截止油管连通所有的主油缸，截止油管上依次安装压力开关和截止阀；辅助液压单元包括油液槽、辅助进油管、卸压油管、电磁换向阀、溢流阀，辅助进油管上依次安装油泵、压力传感器、蓄能器，辅助进油管一端连通油液槽，另一端连通电磁换向阀，溢流阀安装在卸压油管上，卸压油管一端连通油液槽，另一端连通电磁换向阀，所有辅助油缸和电磁换向阀之间通过油管连通；压力开关、油泵、压力传感器、电磁换向阀均与控制器电连接。

液压系统采用冗余式设计，主液压单元和辅助液压单元给偏航制动器提供压力可控的液压油。机组在发电状态时，主液压单元和辅助液压单元均投入工作状态；在机组需要偏航时，辅助液压单元暂停供压，将提供的偏航阻尼降低至设计值。另外，在主液压单元和辅助液压单元任意一项出现液压系统故障时，另一液压单元可以正常工作，减少机组因液压系统故障带来的运行风险。

作为优选，主液压单元、辅助液压单元同时给偏航制动器的油缸提供压力，通过活塞推动下衬垫向上移动转换成制动力矩，使偏航齿盘夹紧在上衬垫和下衬垫之间，保持风力发电机组发电状态时所需的方位角；当需要偏航时，电磁换向阀进行换向，辅助油缸卸压至设计所需的阻尼力矩进行偏航；风力发电机组在发电状态时，液压系统保持200bar的液压油提供设计所需的偏航制动力；当液压系统压力出现衰减，系统压力降至180bar及以下时，压力开关动作，液压系统由油泵重复打压，保证系统供油压力稳定在180-200bar之间；当风电机组根据风向变化需要偏航对风时，控制器对液压系统发送液压调节指令，主液压单元保持200bar的系统压力不变，辅助液压单元的电磁换向阀换向到左位，溢流阀动作，对辅助油缸进行泄压；当机组偏航动作完成，辅助液压单元的电磁换向阀换向到右位，辅助液压单元的油泵工作，辅助液压单元的压力恢复至设定的200bar供油压力。通过这种控制方式，可精准地控制活塞的行程，实现对偏航阻尼力矩的精准控制。

作为优选，偏航制动器上连接若干调节螺钉，调节螺钉前端抵接在径向衬垫上。通过调节螺钉调整径向衬垫与偏航齿盘间的间隙，补偿径向衬垫磨损后产生的间隙。

作为优选，上衬垫上设有和油槽连通的注油孔，径向衬垫上设有和油槽连通的注油孔，两注油孔分别连通两送油管。注油孔和送油管的设置便于润滑油流入油槽中。

作为优选，偏航驱动器上设有驱动齿轮，驱动齿轮与偏航齿盘外圈啮合传动。这种结构设置有利于对偏航齿盘的精准调整。

作为优选，偏航制动器包括上缸体和下缸体，上缸体和下缸体连接在一起呈l形结构，夹槽设置在下缸体和偏航机架之间，油缸设置在下缸体上。这种结构设置的偏航制动器拆装方便。

作为优选，偏航机架呈环形结构，偏航机架上端设有向内凸出的连接凸环，连接凸环上均布设置有若干连接孔，偏航机架下端设有向内凸出的安装凸环，偏航制动器安装在安装凸环上。连接凸环的设置便于偏航机架与风力发电机组的连接，而且连接接触面积大，承载力大。安装凸环便于偏航制动器的布置安装。

作为优选，偏航机架外壁上设有相对设置的两安装耳，每个安装耳上均紧固安装若干个偏航驱动器。安装耳的设置便于偏航驱动器的安装布置。

作为优选，偏航齿盘外边缘向外延伸出偏航机架外边缘，偏航齿盘上均布设置有若干安装孔，安装孔置于偏航机架外侧。这种结构设置的偏航齿盘便于安装连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）模块化液压滑动轴承式偏航系统采用模块化的设计方式，可进行独立的运输及吊装，合理分担了机舱的重量，降低了机舱运输的尺寸，有效降低了运输和吊装的难度，节约了风力发电机组在运输和吊装中的成本；（2）由液压系统提供制动力矩，通过对油压的控制达到对活塞行程的精准控制，实现对偏航阻尼力矩可控的目的；（3）液压系统采用冗余式设计，主液压单元和辅助液压单元给偏航制动器提供压力可控的液压油；机组在发电状态时，主液压单元和辅助液压单元均投入工作状态；在机组需要偏航时，辅助液压单元暂停供压，将提供的偏航阻尼降低至设计值；另外，在主液压单元和辅助液压单元任意一项出现液压系统故障时，另一液压单元可以正常工作，减少机组因液压系统故障带来的运行风险；（4）上衬垫和径向衬垫朝向偏航齿盘的表面上均设有油槽，通过加注润滑油脂，可有效减少上衬垫和径向衬垫的磨损，延长了使用寿命，达到机组寿命周期内衬垫免更换的目的；（5）偏航系统各部件之间以及偏航系统与风力发电机组之间的连接接触面积大，承载能力强。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的仰视图；

图3是本发明的图2的a-a剖视图；

图4是本发明的图3的局部放大示意图；

图5是本发明的偏航制动器的结构示意图；

图6是本发明的偏航制动器的另一个方向结构示意图；

图7是本发明的液压系统的原理图；

图中：1、偏航机架，2、偏航齿盘，3、偏航驱动器，4、偏航制动器，5、夹槽，6、上衬垫，7、下衬垫，8、径向衬垫，9、油槽，10、活塞，11、油缸，12、主液压单元，13、辅助液压单元，14、油液槽，15、主进油管，16、截止油管，17、油泵，18、压力传感器，19、蓄能器，20、单向进油阀，21、压力开关，22、截止阀，23、辅助进油管，24、卸压油管，25、电磁换向阀，26、溢流阀，27、调节螺钉，28、送油管，29、上缸体，30、下缸体，31、连接凸环，32、连接孔，33、安装凸环，34、安装耳，35、安装孔。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例：一种模块化液压滑动轴承式偏航系统（参见附图1至附图7），包括偏航机架1、偏航齿盘2、安装在机架上的偏航驱动器3和偏航制动器4，偏航机架外壁上设有相对设置的两安装耳34，每个安装耳上均紧固安装三个偏航驱动器。偏航驱动器上设有驱动齿轮，驱动齿轮与偏航齿盘外圈啮合传动。偏航驱动器用于驱动偏航齿盘转动，偏航制动器用于制动偏航齿盘，偏航制动器和偏航机架之间设有夹槽5，偏航齿盘安装在夹槽中，夹槽上下侧壁上分别安装上衬垫6和下衬垫7，夹槽底面安装径向衬垫8，上衬垫和径向衬垫朝向偏航齿盘的表面上均设有油槽9，下衬垫连接活塞10，偏航制动器上设有油缸11，活塞安装在油缸中，油缸连通液压系统。活塞和油缸之间安装密封圈和防尘圈。偏航制动器上连接若干调节螺钉27，调节螺钉前端抵接在径向衬垫上。上衬垫上设有和油槽连通的注油孔，径向衬垫上设有和油槽连通的注油孔，两注油孔分别连通两送油管28。偏航制动器包括上缸体29和下缸体30，上缸体和下缸体连接在一起呈l形结构，夹槽设置在下缸体和偏航机架之间，油缸设置在下缸体上。

偏航机架呈环形结构，偏航机架上端设有向内凸出的连接凸环31，连接凸环上均布设置有若干连接孔32，偏航机架下端设有向内凸出的安装凸环33，偏航制动器安装在安装凸环上。偏航齿盘外边缘向外延伸出偏航机架外边缘，偏航齿盘上均布设置有若干安装孔35，安装孔置于偏航机架外侧。

液压系统包括主液压单元12、辅助液压单元13、控制器，偏航制动器设有若干个，每个偏航制动器上的油缸一部分为主油缸，另一部分为辅助油缸，主油缸和辅助油缸内均安装活塞，每个活塞分别与一个下衬垫连接；主液压单元包括油液槽14、主进油管15、截止油管16，主进油管一端连通油液槽，另一端连通所有的主油缸，主进油管上依次安装油泵17、压力传感器18、蓄能器19，主油缸与主进油管之间的管路上安装单向进油阀20，截止油管连通所有的主油缸，截止油管上依次安装压力开关21和截止阀22；辅助液压单元包括油液槽、辅助进油管23、卸压油管24、电磁换向阀25、溢流阀26，辅助进油管上依次安装油泵、压力传感器、蓄能器，辅助进油管一端连通油液槽，另一端连通电磁换向阀，溢流阀安装在卸压油管上，卸压油管一端连通油液槽，另一端连通电磁换向阀，所有辅助油缸和电磁换向阀之间通过油管连通；压力开关、油泵、压力传感器、电磁换向阀均与控制器电连接。

主液压单元、辅助液压单元同时给偏航制动器的油缸提供压力，通过活塞推动下衬垫向上移动转换成制动力矩，使偏航齿盘夹紧在上衬垫和下衬垫之间，保持风力发电机组发电状态时所需的方位角；当需要偏航时，电磁换向阀进行换向，辅助油缸卸压至设计所需的阻尼力矩进行偏航；风力发电机组在发电状态时，液压系统保持200bar的液压油提供设计所需的偏航制动力；当液压系统压力出现衰减，系统压力降至180bar及以下时，压力开关动作，液压系统由油泵重复打压，保证系统供油压力稳定在180-200bar之间；当风电机组根据风向变化需要偏航对风时，控制器对液压系统发送液压调节指令，主液压单元保持200bar的系统压力不变，辅助液压单元的电磁换向阀换向到左位，溢流阀动作，对辅助油缸进行泄压；当机组偏航动作完成，辅助液压单元的电磁换向阀换向到右位，辅助液压单元的油泵工作，辅助液压单元的压力恢复至设定的200bar供油压力。

偏航系统单独设置，与风力发电机组分离，实现了模块化设计，可进行独立的运输及吊装，解决了隧道、公路运输中5m限高的问题，同时有效减少了机舱运输及吊装的重量，方便了大容量风力发电机组的运输、吊装。偏航系统由偏航机架、偏航齿盘、偏航驱动器、偏航制动器组成，零部件可独立运输和吊装，运输和吊装方便。偏航齿盘安装在夹槽中，偏航齿盘支撑面积大，提高了风电机组偏航系统的承载能力。液压系统给油缸提供压力，从而通过活塞推动下衬垫向上移动转换成制动力矩，使偏航齿盘夹紧在上衬垫和下衬垫之间，实现制动。上衬垫和径向衬垫朝向偏航齿盘的表面上均设有油槽，通过加注润滑油脂，可有效减少上衬垫和径向衬垫的磨损，延长了使用寿命，达到机组寿命周期内衬垫免更换的目的。由液压系统提供制动力矩，通过对油压的控制达到对活塞行程的精准控制，实现对偏航阻尼力矩可控的目的。这种模块化液压滑动轴承式偏航系统方便了大容量风力发电机组的运输、吊装，可灵活地控制偏航阻尼，使风力发电机组运行更加平稳可靠，承载能力强，有效减少了摩擦衬垫的磨损，延长了摩擦衬垫的使用寿命，减少了摩擦衬垫的更换，便于维护。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。