[實用新型]風力發電裝置槳葉變槳矩裝置

無效

• 申請號: 200820040878.8
• 申請日: 2008-07-16
• 公開（公告）號: CN201354711Y
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 陳忠良;顧禮幫;黃兵
• 申請（專利權）人: 宜興市華泰國際集團工業有限公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04;F03D11/00
• 代理公司: 宜興市天宇知識產權事務所
• 代理人: 蔡鳳苞

技術領域

實用新型是關于對風力發電裝置槳葉變槳矩裝置的改進，尤其涉及一種結構簡單，制造容易，重量輕，各槳葉調角一致同步性好的槳葉變槳矩裝置。

背景技術

水平軸風力發電機，客觀上因空中風力經常發生變化，例如風或大或小變化，以及陣風沖擊等等，極易造成轉速不穩，進而引起與之連接的發電機轉速波動，嚴重影響發電質量和要求，特別是發電電壓和頻率，因此需對槳葉迎風角隨風變化進行調整，通過改變槳葉迎風角度，使槳葉轉速保持相對穩定，確保發電機在設計額定轉速范圍工作。其次，為確保風力發電裝置安全，當風速大于最大使用風速例如25M/s時(視設計有所不同)，也需要改變槳葉迎風角使其順著風向，使槳葉不發生轉動，確保風力發電裝置安全，這對大功率發電裝置是必須的。

現有槳葉變槳矩裝置，應用較多是采用分立齒輪驅動方式，一種典型如圖1所示，各槳葉各有一套齒輪變槳矩機構，每個齒輪變槳矩機構都有一個大內齒輪2(兼軸承)內嚙合小齒輪3，并由大速比行星齒輪減速器4、電機5驅動小齒輪，使嚙合大內齒輪轉動，帶動槳葉1作偏轉以改變迎風面積，各電機5的同步，則是依靠電氣控制實現。這種由小齒輪驅動嚙合大齒輪改變槳葉角形式，主要不足是：一是體積膨大，兆瓦級大齒輪直徑在1.2-1.8米的，重量大，例如1.5兆瓦的三槳葉變槳矩機構重達6噸左右，不僅增加了造價，而且增加了風力發電裝置重量，以及制造難度；二是由電器控制電機保持各槳葉偏轉角度相同，客觀上相當困難，如果槳葉迎風角不一致，則會因各槳葉氣動力不同造成振動；三是調角機構結構復雜，結構鏈長，零部件多，每個槳葉調角機構有法蘭兼軸承兼內齒輪、小齒輪、大速比行星減速器、電動機等4大組件組成，三個槳葉共12個大組件，構成組件多可靠性保持難度大，而且在高空齒輪潤滑維護又非常困難，只要有一個部件出現故障，就不能工作，故障發生概率大；四各槳葉安裝和起始角一致性調整相當復雜，增加了安裝調試難度。

此外，也有報導采用伺服電機或中國專利CN101139972所述步進電機驅動調槳矩。對于兆瓦級的大型風力發電，由于槳葉重量及運轉離心力多達幾十噸，特別是為承受十余噸的離心力，要求伺服電機很大，并每個槳葉均需單獨配備伺服或步進電機，此類電機和控制器造價較高，不僅制造成本極高，造價比齒輪式還要大，缺乏實際應用經濟性；而且重量仍然很大，減重效果不明顯；再就是，伺服或步進電機控制動作需要一定時間，在風力變化復雜時，反應較慢，并且多個電機精確同步仍然較為困難。因此實際很難應用于大功率風力發電裝置。

中國專利CN1379177、CN2782976等公開的自動調速裝置，均是利用重球隨轉速不同產生離心力，帶動改變槳葉迎風角度。它們均只是一種自調恒速裝置，并且重球離心帶動均只能用于小功率風力發電裝置，不適用于兆瓦級風力發電裝置，大重球的運動需消耗部分能量，會影響發電效率；其次，該調速裝置結構及運動部件多，可靠性不高；尤其是此調槳矩裝置，不能用于高速風時的安全停機保護。

中國專利CN2320815、CN1752440公開的變槳裝置，采用彈簧調速，仍然屬于離心恒速，不僅上述缺陷仍然存在，沒有得到解決，而且風力發電曝露在野外，彈簧極易疲勞和腐蝕，會降低離心調速效果。

中國專利CN1752439公開液壓變槳裝置，通過在主軸上套設滑套，及均布與槳葉數量一致的液壓缸，各液壓缸柱塞連接在滑套上，槳葉內部設有壓力儲液罐，壓力儲液罐與液壓缸通過管路連接，實現根據風力自動調節槳葉角度。其仍然也是一種變型離心調速，其某些缺陷仍然存在，并且與槳葉數相同油缸，及各壓力儲油罐中彈簧，實際很難保證各槳葉偏轉角高度相同。

為有效保證各槳葉調偏角的高度一致性，也有報導采用一個動力驅動變槳矩，例如：

中國專利CN200955472公開的槳距調節機構，一仍然采用大齒輪轉動結構，并且組成部件遠較大齒輪傳動多，故障率必然要高于大齒輪；液壓油缸帶動杠桿機構，帶動齒條，驅動齒輪，并且杠桿機構由中心輪、聯桿、三個杠桿和支架組成，活動連接點及運動部件多，必然導致精度降低；用于大功率風力發電，由于各槳葉分開距離大，杠桿在大長度內彎曲傳力，為保證有足夠的剛度，構件斷面要求很大，增加了重量和結構設計的難度。

中國專利CN201059243公開的變槳機構，通過一端固定在一起三個支撐臂形成三角叉結構，每個支撐臂的自由端具有一圓形內孔導向臂，該導向臂一側外壁的前后部上各設有一對相對布置的前支承和后支承。同樣存在上述缺陷。