CN111140432A - 一种风电机组变桨系统及风电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电机组变桨系统及风电机组，风电机组变桨系统包括轮毂、变桨轴承、变桨驱动，变桨轴承包括外套圈、内套圈，外套圈与轮毂联结，内套圈用于与叶片联结，变桨轴承上设置有变桨轴承齿轮，其中：变桨驱动安装在选定区域内且通过变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮相啮合，选定区域为外套圈、内套圈的径向形变小于预设值的区域。本申请公开的上述技术方案，将变桨驱动安装在变桨轴承的外套圈和内套圈的径向形变小于预设值的区域内，当变桨轴承运行时，由于变桨驱动安装在了外套圈和内套圈的径向形变较小的区域内，因此，则可以尽量减小变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮啮合时所出现的开口，从而则可以降低变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮之间的磨损。

Description

一种风电机组变桨系统及风电机组

技术领域

本发明涉及风电机组技术领域，更具体地说，涉及一种风电机组变桨系统及风电机组。

背景技术

随着传统能源的日益减少以及环境问题的日益突出，具有可再性、清洁性等特点的风能得到了广泛的应用。利用风电机组将风能转换为电能是风能利用的主要方式之一。其中，风电机组主要包括主传动系统、变桨系统、偏航系统，通过这些系统的相互配合可以完成风能的转换工作。

在现有的风电机组变桨系统中，多将变桨驱动布置在轮毂疲劳损伤比较小的区域或者易于安装的区域，但未充分考虑变桨轴承运行时内套圈和外套圈沿径向方向所发生的形变，因此，在变桨轴承运行的过程中，变桨轴承所布置的位置则可能会导致变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮啮合时出现开口，即导致变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮之间的间隙变大，从而则会加剧变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮之间的磨损。

综上所述，如何尽量减小变桨驱动齿轮和变桨轴承齿轮啮合时所出现的开口，从而降低变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮之间的磨损，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种风电机组变桨系统及风电机组，以尽量减少变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮啮合时所出现的开口，从而降低变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮之间的磨损。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种风电机组变桨系统，包括轮毂、变桨轴承、变桨驱动，所述变桨轴承包括外套圈、内套圈，所述外套圈与所述轮毂联结，所述内套圈用于与叶片联结，所述变桨轴承上设置有变桨轴承齿轮，其中：

所述变桨驱动安装在选定区域内且通过变桨驱动齿轮与所述变桨轴承齿轮相啮合，所述选定区域为所述外套圈、所述内套圈的径向形变小于预设值的区域。

优选的，所述变桨驱动的安装线与基准线的夹角范围为46°～72°，或者为239°～263°，包括端点值；

其中，所述安装线为所述变桨驱动安装位置的中心点与所述变桨轴承安装位置的中心点之间的连线，水平线与所述基准线沿逆时针方向呈5°夹角。

优选的，所述变桨驱动安装在所述外套圈、所述内套圈的径向形变等于0的区域内。

优选的，所述变桨轴承齿轮设置在所述变桨轴承的所述内套圈上。

优选的，还包括安装在所述变桨轴承上的雷电保护装置。

优选的，所述变桨轴承中包含的密封圈具体为双唇密封圈。

一种风电机组，包括如上述任一项所述的风电机组变桨系统。

本发明提供了一种风电机组变桨系统及风电机组，其中，风电机组变桨系统包括轮毂、变桨轴承、变桨驱动，变桨轴承包括外套圈、内套圈，外套圈与轮毂联结，内套圈用于与叶片联结，变桨轴承上设置有变桨轴承齿轮，其中：变桨驱动安装在选定区域内且通过变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮相啮合，选定区域为外套圈、内套圈的径向形变小于预设值的区域。

本申请公开的上述技术方案，将变桨驱动安装在变桨轴承的外套圈和内套圈的径向形变小于预设值的区域内，当变桨轴承运行时，由于变桨驱动安装在了外套圈和内套圈的径向形变较小的区域内，因此，则可以尽量减小变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮啮合时所出现的开口，从而则可以降低变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮之间的磨损。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种风电机组变桨系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的变桨轴承的外套圈和内套圈的径向形变数据图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种风电机组变桨系统的结构示意图，包括轮毂1、变桨轴承2、变桨驱动，变桨轴承2包括外套圈21、内套圈22，外套圈21与轮毂1联结，内套圈22用于与叶片联结，变桨轴承2上设置有变桨轴承齿轮，其中：

变桨驱动安装在选定区域内且通过变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮相啮合，选定区域为外套圈21、内套圈22的径向形变小于预设值的区域。

风电机组变桨系统可以包括轮毂1、变桨轴承2、变桨驱动。其中，轮毂1用于连接叶片和主轴，承受来自叶片的载荷并将其传递到主轴上；变桨轴承2安装在叶片与轮毂1之间，包括外套圈21和内套圈22，外套圈21通过螺栓等与轮毂1联结，内套圈22用于通过螺栓等与叶片联结；变桨驱动用于在风向发生变化时带动变桨轴承2转动从而改变叶片的迎风角，以使叶片保持在最佳的迎风状态，由此控制叶片的升力，从而控制叶片上的扭矩和功率。

在安装变桨驱动时，预先通过计算分析得到变桨轴承2的外套圈21和内套圈22的径向形变数据，具体如图2所示，其示出了本发明实施例提供的变桨轴承的外套圈和内套圈的径向形变数据图，径向形变单位为mm。其中，图2中所标出的角度值与图1中的角度值相对应，而且以图1所示出的轮毂1方向为基准，轮毂1后端为0°，轮毂1前端为180°，此时，叶片的重力方向与图1中265°方向相重合，水平线方向与图1中355°方向相重合，也就是说图1中所标出的0°方向与水平线呈5°夹角，且所标出的0°方向所在线位于水平线的上方，也即以水平线方向沿逆时针旋转5°作为图2中所标出的0°方向，并作为图1中所标出的0°方向。

由图2可知，外套圈21的径向形变趋势与内套圈22的径向形变趋势大致相同，而且外套圈21与内套圈22的最大径向形变均大约为1.5mm。在得到图2所示的径向形变数据之后，则预先从中选定径向形变比较小的值作为预设值，例如选定0～0.05mm之间的任一值(包括端点值)作为预设值。在选定预设值之后，随之确定外套圈21、内套圈22的径向形变小于预设值时所对应的夹角范围，并将这些夹角范围对应到图1所示的结构中，以在图1中得到选定区域。然后，将变桨驱动安装在选定区域中的任一位置上，而且所安装的变桨驱动通过变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮相啮合。

由于变桨驱动所安装的位置为外套圈21、内套圈22径向形变相对较小的区域，因此，当变桨轴承2运行时，则可以显著减小变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮啮合时所出现的开口，即可以显著减少变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮之间的间隙，从而则可以明显降低变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮之间的磨损，进而则可以延长变桨驱动和变桨轴承的使用寿命。

本申请公开的上述技术方案，将变桨驱动安装在变桨轴承的外套圈和内套圈的径向形变小于预设值的区域内，当变桨轴承运行时，由于变桨驱动安装在了外套圈和内套圈的径向形变较小的区域内，因此，则可以尽量减小变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮啮合时所出现的开口，从而则可以降低变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮之间的磨损。

本发明实施例提供的一种风电机组变桨系统，变桨驱动的安装线与基准线的夹角范围可以为为46°～72°，或者可以为239°～263°，包括端点值；

其中，安装线为变桨驱动安装位置的中心点与变桨轴承2安装位置的中心点之间的连线，水平线与基准线沿逆时针方向呈5°夹角。

从图2中确定外套圈21和内套圈22的径向形变等于0时所对应的角度值别为46°、72°、239°、263°，然后，从图1中确定46°～72°、以及239°～263°所对应的区域，在该区域内，变桨轴承2的外套圈21和内套圈22所发生的径向形变比较小。

将变桨驱动安装在上述所确定的区域内的任一位置上，且变桨驱动通过变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮相啮合。此时，变桨驱动的安装线与基准线之间的夹角范围则在46°～72°之间，或者在239°～263°之间，而且包括端点值(46°、72°、239°、263°)，即图1中所标出的角度a的值在46°～72°之间，或者在239°～263°之间，而且包括端点值。也就是说，变桨驱动的安装线与基准线之间的夹角可以为上述夹角范围内的任一角度值。其中，这里所提到的安装线即为变桨驱动安装位置的中心点与变桨轴承2安装位置的中心点之间的连线，基准线即为图2中标出的0°方向所在线，水平线与该基准线沿逆时针方向呈5°夹角。

由于变桨轴承2的外套圈21、内套圈22在上述夹角范围内所发生的径向形变比较小，因此，在变桨轴承2的运行时则可以减小变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮啮合时所出现的开口，从而降低变桨驱动齿轮和变桨轴承齿轮的磨损。

本发明实施例提供的一种风电机组变桨系统，变桨驱动可以安装在外套圈21、内套圈22的径向形变等于0的区域内。

根据图2确定外套圈21、内套圈22的径向形变等于0时所对应的角度值(即46°、72°、239°、263°)，并将所确定的角度值对应到图1的结构中，以确定选定区域。然后，将变桨驱动安装在该选定区域上，即将变桨驱动直接安装在a等于46°、72°、239°、263°中的任一角度值上。

当变桨轴承2运行时，由于外套圈21、内套圈22在变桨驱动安装位置处的径向形变近似等于0，因此，则可以几乎完全避免变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮啮合时所出现的开口，从而则可以明显降低变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮之间的磨损。

本发明实施例提供的一种风电机组变桨系统，变桨轴承齿轮可以设置在变桨轴承2的内套圈22上。

变桨轴承齿轮可以加工在变桨轴承2的内套圈22上，以使变桨轴承2形成内齿式结构，使得变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮之间形成内啮合。

本发明实施例提供的一种风电机组变桨系统，还可以包括安装在变桨轴承2上的雷电保护装置。

风电机组变桨系统还可以包括安装在变桨轴承2上的雷电保护装置，其在变桨轴承2上可以进行等分分布，而且该雷电保护装置可以包括垫片压板、碳纤维刷、集电爪三部分，其中，碳纤维刷是为了补偿静电的不平衡，以保护变桨轴承2不受损坏。

雷电保护装置可以有效地将作用在轮毂1和叶片上的电流通过集电爪导到地面上，以避免雷击而使风电机组的线路造成损坏。

本发明实施例提供的一种风电机组变桨系统，变桨轴承2中包含的密封圈具体可以为双唇密封圈。

设置在变桨轴承2内部用于进行密封的密封圈具体可以为双唇密封圈，其外面的密封唇用来阻止外面的粉尘进入变桨轴承2，里面的密封唇用来阻止变桨轴承2里面的润滑脂泄露，以保持腔内的工作压力。

其中，双唇密封圈的材料可以为耐油的丁腈橡胶。

本发明实施例还提供了一种风电机组，包括上述任一种风电机组变桨系统。

将上述任一种风电机组变桨系统应用在风电机组中，以尽量减小变桨驱动齿轮和变桨轴承齿轮啮合时所出现的开口，从而降低变桨驱动齿轮与变桨轴承齿轮之间的磨损，以延长变桨驱动和变桨轴承的使用寿命，进而降低风电机组的故障率和维修率，并延长风电机组的使用寿命。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本发明实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种风电机组变桨系统，其特征在于，包括轮毂、变桨轴承、变桨驱动，所述变桨轴承包括外套圈、内套圈，所述外套圈与所述轮毂联结，所述内套圈用于与叶片联结，所述变桨轴承上设置有变桨轴承齿轮，其中：

所述变桨驱动安装在选定区域内且通过变桨驱动齿轮与所述变桨轴承齿轮相啮合，所述选定区域为所述外套圈、所述内套圈的径向形变小于预设值的区域。

2.根据权利要求1所述的风电机组变桨系统，其特征在于，所述变桨驱动的安装线与基准线的夹角范围为46°～72°，或者为239°～263°，包括端点值；

其中，所述安装线为所述变桨驱动安装位置的中心点与所述变桨轴承安装位置的中心点之间的连线，水平线与所述基准线沿逆时针方向呈5°夹角。

3.根据权利要求2所述的风电机组变桨系统，其特征在于，所述变桨驱动安装在所述外套圈、所述内套圈的径向形变等于0的区域内。

4.根据权利要求1所述的风电机组变桨系统，其特征在于，所述变桨轴承齿轮设置在所述变桨轴承的所述内套圈上。

5.根据权利要求1所述的风电机组变桨系统，其特征在于，还包括安装在所述变桨轴承上的雷电保护装置。

6.根据权利要求1所述的风电机组变桨系统，其特征在于，所述变桨轴承中包含的密封圈具体为双唇密封圈。

7.一种风电机组，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的风电机组变桨系统。

Images