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CN1862011A - 一种风力发电机楔形块插入式偏航制动装置 - Google Patents

一种风力发电机楔形块插入式偏航制动装置 Download PDF

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CN1862011A
CN1862011A CNA200610012288XA CN200610012288A CN1862011A CN 1862011 A CN1862011 A CN 1862011A CN A200610012288X A CNA200610012288X A CN A200610012288XA CN 200610012288 A CN200610012288 A CN 200610012288A CN 1862011 A CN1862011 A CN 1862011A
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CN
China
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wedge
yaw
wedge block
brake
gear
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Pending
Application number
CNA200610012288XA
Other languages
English (en)
Inventor
索沂生
张志军
叶柏生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
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Publication date
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Publication of CN1862011A publication Critical patent/CN1862011A/zh
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

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Abstract

一种风力发电机楔形块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。该装置是在非偏航齿轮轴承圈侧安装与偏航齿轮相配合的楔形块及其驱动装置；或者同时在固定部分和转动部分分别安装制动齿盘和楔形块及其驱动装置。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。

Description

一种风力发电机楔形块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环压紧，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制动环必须保持干净。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制动环可能发生变形，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。摩擦片与制动环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楔形块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。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的一种风力发电机楔形块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：在机舱底座上安装若干个与外偏航齿轮相配合的楔形块和用于驱动该楔形块的驱动装置。
本发明提供的第二种风力发电机楔形块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：在机舱底座上安装若干个与内偏航齿轮相配合的楔形块和用于驱动该楔形块的驱动装置。
本发明提供的第三种风力发电机楔形块插入式偏航制动装置，含有内或外偏航齿轮的回转支承机构、机舱底座、塔架和制动盘，其特征在于：在制动盘内圈或外圈上作出一圈齿形，在机舱底座上安装若干个与该齿形相配合的楔形块和用于驱动该楔形块的驱动装置。
本发明提供的第四种风力发电机楔形块插入式偏航制动装置，含有内或外偏航齿轮的回转支承机构、机舱底座、塔架，其特征在于：该装置包括一个与偏航齿轮和塔架固定的齿盘，在机舱底座上安装若干个与该齿盘相配的楔形块和用于驱动该楔形块的驱动装置。
本发明所述的风力发电机楔形块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。所述的楔形块为单锥度楔形块、双锥度楔形块、或顶部为圆柱面的楔形块。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明提供一种风力发电机楔形块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。
附图说明
图1a、1b分别为楔形块和楔形块径向插入偏航齿轮的结构示意图。
图2是带外偏航齿轮的偏航回转支承机构的结构示意图。
图3是当采用带外偏航齿轮回转支承机构时，楔形块插入式制动装置的一种实施例的结构示意图。
图4是当采用带外偏航齿轮回转支承机构时，楔形块插入式制动装置的另一种实施例的结构示意图。
图5是该装置包括一个与所述的偏航齿轮和塔架固定的齿盘时，楔形块插入式制动装置的实施例的结构示意图。在机舱底座上安装若干个与该齿盘相配合的楔形块和用于驱动该楔形块的驱动装置。图中示出的是楔形块的径向插入。
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-机舱底座；5-楔形块驱动装置；6-楔形块；7-齿盘。
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。
本发明提供的楔形块插入式偏航制动装置，是利用偏航齿轮和楔形块组成插入式制动装置。例如对外偏航齿轮，采用外部安装的楔形块插入齿轮齿间来固定机舱与塔架。对内偏航齿轮，采用内部安装的楔形块插入齿轮齿间来固定机舱与塔架。图2是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3是当采用带外偏航齿轮回转支承机构时，楔形块插入式制动装置一种实施例的结构示意图。楔形块驱动装置5固定在转动的机舱底座4上。图为楔形块6径向插入。
图4是当采用带外偏航齿轮回转支承机构时，楔形块插入式制动装置的另一种实施例的结构示意图。楔形块的驱动装置5固定在转动的机舱底座4上。图为楔形块6的轴向插入。
对于采用内偏航齿轮的偏航系统回转支承机构，楔形块插入式制动装置与采用带外偏航齿轮回转支承机构时类似。
目前国内广泛使用的某种1.5MW风力机外偏航齿轮的齿数是164，这意味着偏航控制精度为360/164≈2.2°。如果认为这个精度偏低，可以采用如图5所示的装置：
图5是该装置包括一个与所述的偏航齿轮和塔架固定的齿盘7时，楔形块插入式制动装置的实施例的结构示意图。在机舱底座4上安装若干个与该齿盘7相配合的楔形块6和用于驱动该楔形块的驱动装置5。图中示出的是楔形块的径向插入。齿盘的齿数可根据偏航精度要求确定。
楔形块的驱动装置可以采用液压或电磁线圈驱动装置，液压或电磁线圈加电驱动，弹簧返回，也可以采用“故障安全”的设计，弹簧压入，液压或电磁线圈加电返回。
本发明中所述的楔形块为单锥度楔形块、双锥度楔形块、或顶部为圆柱面的楔形块。
在详细计算了偏航制动所需的扭矩后，由于楔形块的尺寸由齿轮的齿间尺寸确定，剩下的就是确定楔形块的个数。楔形块一般可以设置为在圆周上均布。如果结构上有矛盾，也可以不均布。
偏航精度和操作说明
当采用楔形块插入式制动装置时，按照现有的某种1.5MW风力机外偏航齿轮，它有164个齿，这意味着偏航控制精度为360/164≈2.2°，一般误差介于0～1.1°之间，原则上可以满足偏航要求。如果采用图5所述的结构，则偏航精度可大为提高。
为了使偏航制动楔形块能够比较准确的对准齿间，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，在偏航结束时判断楔形块是否已经插入，以保证机组运行的安全可靠。

Claims (6)

1.一种风力发电机楔形块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：在机舱底座上安装若干个与外偏航齿轮相配合的楔形块(6)和用于驱动该楔形块的驱动装置(5)。
2.一种风力发电机楔形块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：在机舱底座上安装若干个与内偏航齿轮相配合的楔形块(6)和用于驱动该楔形块的驱动装置(5)。
3.一种风力发电机楔形块插入式偏航制动装置，含有内或外偏航齿轮的回转支承机构、机舱底座、塔架和制动盘，其特征在于：在制动盘内圈或外圈上作出一圈齿形，在机舱底座上安装若干个与该齿形相配合的楔形块(6)和用于驱动该楔形块的驱动装置(5)。
4.一种风力发电机楔形块插入式偏航制动装置，含有内或外偏航齿轮的回转支承机构、机舱底座、塔架，其特征在于：该装置包括一个与所述的偏航齿轮和塔架固定的齿盘，在机舱底座上安装若干个与该齿盘相配合的楔形块(6)和用于驱动该楔形块的驱动装置(5)。
5.按照权利要求1、2、3或4所述的风力发电机楔形块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。
6.按照权利要求5所述的风力发电机楔形块插入式偏航制动装置，其特征在于：所述的楔形块为单锥度楔形块、双锥度楔形块、或顶部为圆柱面的楔形块。
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