CN1862010A

CN1862010A - 一种风力发电机销孔插入式偏航制动装置

Info

Publication number: CN1862010A
Application number: CNA2006100122875A
Authority: CN
Inventors: 索沂生; 张志军; 叶柏生
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2006-11-15

Abstract

一种风力发电机销孔插入式偏航制动装置，属风力机偏航制动电气或液压驱动配合弹簧作用的机械制动装置。该装置是在风力机的回转支承机构的固定部分和转动部分分别钻孔和安装圆锥销及其驱动装置；或者在制动盘上钻孔，在回转底盘的适当位置安装圆锥销及其驱动装置。本发明提供的风力发电机插入式偏航制动装置，不仅结构简单，所需操作力小，制动可靠，造价较低，而且易于实现“故障安全”设计。

Description

一种风力发电机销孔插入式偏航制动装置

技术领域

本发明涉及一种风力发电机偏航制动装置，特别涉及一种插入式风力机偏航制动装置，属于风力发电设备技术领域。

背景技术

现有的偏航制动采用液压制动器，在油压下使制动器的摩擦片与制动盘压紧，依靠二者之间的摩擦提供制动力。这种制动器的缺点主要有：①需要很高的油压：14～16MPa，因此需要专门的高压液压系统。②制动盘必须保持干净。由于严酷的自然环境以及液压油、润滑油等难以完全避免的泄漏，将导致摩擦系数大幅度下降，降低了制动的可靠性。③制动盘可能发生变形，造成不需要制动时的额外摩擦，增加了偏航驱动的阻力。④系统结构较复杂，造价较高。⑤难以采用“故障安全”的设计。摩擦片与制动盘之间需要相当大的摩擦力，使用弹簧来产生如此大的压力相当困难。

发明内容

本发明针对现有风力机偏航制动技术中存在的不足和缺陷，提供一种风力发电机圆锥销插入式偏航制动装置，使该装置不仅结构简单，所需操作力小，制动可靠，造价较低，而且易于实现“故障安全”设计。

本发明提供的技术方案如下：

一种风力发电机销孔插入式偏航制动装置，含有外偏航齿轮的回转支承机构、机舱底座和塔架，其特征在于：在所述的回转支承机构的内轴承圈上，沿同一圆周在轴向或径向等间距的设置一系列园锥孔，在塔架上安装一个或多个与园锥孔相配合的圆锥销和用于驱动园锥销的驱动装置。

一种风力发电机销孔插入式偏航制动装置，含有内偏航齿轮的回转支承机构、机舱底座和塔架，其特征在于：在所述的回转支承机构的外轴承圈上，沿同一圆周在轴向或径向等间距的设置一系列园锥孔，在塔架上安装一个或多个与园锥孔相配合的圆锥销和用于驱动园锥销的驱动装置。

一种风力发电机销孔插入式偏航制动装置，含有外偏航齿轮的回转支承机构、机舱底座、塔架和制动盘，所述的外偏航齿轮与制动盘固定在一起，其特征在于：在所述的制动盘上沿同一圆周在轴向等间距的设置一系列园锥孔，在机舱底座上安装一个或多个与园锥孔相配合的圆锥销和用于驱动园锥销的驱动装置。

一种风力发电机销孔插入式偏航制动装置，含有内偏航齿轮的回转支承机构、机舱底座、塔架和制动盘，所述的内偏航齿轮与制动盘固定在一起，其特征在于：在所述的制动盘上沿同一圆周在轴向等间距的设置一系列园锥孔，在机舱底座上安装一个或多个与园锥孔相配合的圆锥销和用于驱动园锥销的驱动装置。

本发明的技术特征还在于：所述同一圆周上等间距的设置的一系列园锥孔的孔心距可以大于孔的直径，也可等于孔的直径或小于孔的直径。

在上述技术方案中，所述的驱动装置可以采用液压或电磁线圈驱动装置。所述的圆锥销可采用单锥度圆锥销、双锥度圆锥销、或上端为球面的圆锥销。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明提供的风力发电机销孔插入式偏航制动装置，不仅结构简单，所需操作力小，制动可靠，造价较低，而且易于实现“故障安全”设计。

附图说明

图1是在轴承圈或制动盘的同一圆周上设置的径向或轴向圆锥孔的直线展开示意图。

图2a、2b、2c分别为本发明提供的单锥度圆锥销、双锥度圆锥销或上端为球面的圆锥销的结构示意图。

图3为带外偏航齿轮的偏航回转支承机构的结构示意图。

图4为采用外偏航齿轮回转支承机构时，在内轴承圈上设置径向孔，圆锥销安装在塔架上的一种实施例的结构示意图。

图5为采用外偏航齿轮回转支承机构时，在内轴承圈上设置轴向孔，圆锥销安装在塔架上的另一种实施例的结构示意图。

图6为采用内偏航齿轮回转支承机构时，在外轴承圈上设置轴向孔，圆锥销安装在与内轴承圈相对固定的适当位置的另一种实施例的结构示意图。

图7为当使用专门设置的制动盘时，圆锥销及其驱动设备与销孔的位置示意图。

图中：1-外偏航齿轮；2-偏航回转支承外轴承圈；3-偏航回转支承内轴承圈；4-塔架；5-圆锥销驱动机构；6-圆锥销；7-圆锥孔；8-回转底座法兰；9-制动盘；10-内偏航齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体结构作进一步的说明。

图1为在轴承圈上设置的径向或轴向钻孔的直线展开示意图。沿同一圆周在轴向或径向等间距的设置一系列园锥孔，根据偏航精度要求，这些孔的孔心距可以大于孔的直径、等于孔的直径或小于孔的直径。图2是圆锥销的结构示意图，该圆锥销可为单锥度圆锥销、双锥度圆锥销，或者上端为球面的圆锥销。偏航回转支承机构的内、外轴承圈一静一动。静止的轴承圈与塔架固定，转动的轴承圈与机舱底座连接在一起。园锥孔和圆锥销分别设置在偏航回转支承机构的动、静部分。

图3为带外偏航齿轮的偏航回转支承机构的结构示意图，它包括外偏航齿轮1，偏航回转支承外轴承圈2和偏航回转支承内轴承圈3。

图4是采用外偏航齿轮回转支承机构，在内轴承圈上设置径向孔时所示的圆锥销与销孔的位置示意图。在所述的回转支承机构的内轴承圈3上，沿同一圆周在轴向或径向等间距的设置一系列园锥孔，在所述的塔架法兰4上安装有一个或多个与园锥孔相配合的圆锥销6和用于驱动园锥销的驱动装置5。

图5为采用外偏航齿轮回转支承机构，在内轴承圈上设置轴向孔时所示的圆锥销与销孔的位置示意图。在所述的回转支承机构的内轴承圈上3，沿同一圆周在轴向或径向等间距的设置一系列园锥孔，在所述的塔架法兰4上安装有一个或多个与园锥孔相配合的圆锥销6和用于驱动园锥销的驱动装置5。

图6为采用内偏航齿轮回转支承机构时，圆锥销与销孔的位置示意图，图中示出的是在外轴承圈2上，沿同一圆周在轴向等间距的设置一系列轴向的圆锥孔7，在塔架4上安装有一个或多个与园锥孔相配合的圆锥销6和用于驱动园锥销的驱动装置5。

图7为当使用专门设置的制动盘时，圆锥销与销孔的位置示意图。图中含有外偏航齿轮的回转支承机构、机舱底座、塔架和制动盘9，所述的外偏航齿轮与制动盘固定在一起，在所述的制动盘上沿同一圆周在轴向等间距的设置一系列园锥孔7，在机舱底座8上安装有一个或多个与园锥孔相配合的圆锥销6和用于驱动园锥销的驱动装置5。

为了防止圆锥销与销孔锁死，造成圆锥销返回的困难，可以考虑圆锥销主体部分的锥角略小于或略大于锥孔的锥角。此时圆锥销与锥孔的接触为线接触。为了适当增加接触面积，可将圆锥销顶部或圆锥孔端面适当倒角。也可以在圆锥销的表面上作出凸起或沟槽。

圆锥销插入锥孔的驱动装置5可以采用液压或电磁线圈加电驱入，弹簧返回的设计；也可以采用“故障安全”的设计，即弹簧压入，液压或电磁线圈加电返回。由于该装置不需要太大的驱动力，所以可以容易的实现“故障安全”的设计，在失去液压或电力的情况下保证机组的安全。

对于采用内偏航齿轮的偏航回转支承装置，锥孔设置在外轴承圈上，圆锥销及其驱动设备安装在与内轴承圈和内偏航齿轮相对固定的构件上。具体布置根据具体机型结构而定。

偏航精度和操作说明

1).当采用圆锥销插入式制动装置时，按孔心距约等于直径，在9m圆周上可以设置300个30mm直径的锥孔。这时偏航的“分辨率”为360/300＝1.2°，偏航控制的最大偏差为0.6°。一般误差介于0～0.6°之间。如果采用重叠的锥孔，即孔心距小于直径，例如孔心距约等于半径，则9m圆周上可以设置600个30mm直径的锥孔。这时偏航的“分辨率”为360/600＝0.6°，偏航控制的最大偏差为0.3°。一般误差介于0～0.3°之间。如果可以采用较小的制动圆锥销直径，同时增加制动圆锥销的个数，则偏航控制的精度可以进一步提高。

2).如果偏航目标位置使得锥孔与圆锥销不对正，但偏差较小，依靠圆锥销的锥面，仍然可以将圆锥销推进到啮合位置。

3).为了使偏航制动圆锥销能够比较准确的对准锥孔，以便插入，可考虑采用控制系统精确控制偏航角度的方法，同时在各个制动器相应位置安装位置传感器，以在偏航结束时判断圆锥销是否已经插入，以保证机组运行的安全可靠。例如，如果在圆周上均布600个连续孔，偏航控制精度为0.6°。如果需要偏航20°，则偏航控制使机舱转动的角度是最接近20°的0.6°的整倍数，即：20/0.6＝33.3，四舍五入，取33，偏航控制的角度为33×0.6＝19.8°。这时的偏航角度偏差为0.2°。

Claims

1.一种风力发电机销孔插入式偏航制动装置，含有外偏航齿轮的回转支承机构、机舱底座和塔架，其特征在于：在所述的回转支承机构的内轴承圈上，沿同一圆周在轴向或径向等间距的设置一系列园锥孔，在所述的塔架上安装有一个或多个与园锥孔相配合的圆锥销和用于驱动园锥销的驱动装置。

2.一种风力发电机销孔插入式偏航制动装置，含有内偏航齿轮的回转支承机构、机舱底座和塔架，其特征在于：在所述的回转支承机构的外轴承圈上，沿同一圆周在轴向或径向等间距的设置一系列园锥孔，在所述的塔架上安装有一个或多个与园锥孔相配合的圆锥销和用于驱动园锥销的驱动装置。

3.一种风力发电机销孔插入式偏航制动装置，含有外偏航齿轮的回转支承机构、机舱底座、塔架和制动盘，所述的外偏航齿轮与制动盘固定在一起，其特征在于：在所述的制动盘上沿同一圆周在轴向等间距的设置一系列园锥孔，在机舱底座上安装有一个或多个与园锥孔相配合的圆锥销和用于驱动园锥销的驱动装置。

4.一种风力发电机销孔插入式偏航制动装置，含有内偏航齿轮的回转支承机构、机舱底座、塔架和制动盘，所述的内偏航齿轮与制动盘固定在一起，其特征在于：在所述的制动盘上沿同一圆周在轴向等间距的设置一系列园锥孔，在机舱底座上安装有一个或多个与园锥孔相配合的圆锥销和用于驱动园锥销的驱动装置。

5.按照权利要求1、2、3或4所述的风力发电机销孔插入式偏航制动装置，其特征在于：所述同一圆周上等间距的一系列园锥孔的孔心距为大于、等于或小于孔的直径。

6.按照权利要求1、2、3或4所述的风力发电机销孔插入式偏航制动装置，其特征在于：所述的驱动装置采用液压或电磁线圈驱动装置。

7.按照权利要求1、2、3或4所述的风力发电机销孔插入式偏航制动装置，其特征在于：所述的圆锥销为单锥度圆锥销、双锥度圆锥销、或上端为球面的圆锥销。