[發明專利]一種風機變槳系統

無效

• 申請號: 201110293212.X
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102322394A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 莫爾兵;王建錄;王為民;劉樺
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方汽輪機有限公司
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所 51106
• 代理人: 劉克勤;段雪茵

技術領域

本發明涉及風力發電技術，具體是一種具有失效安全保護功能的風機變槳系統。

背景技術

目前，風力發電機組最常見的控制方式有定速定槳、定速變槳、變速定槳和變速變槳等四種控制方式，不同的控制方式之間的區別主要體現在對葉片槳距角和電機轉速控制的不同方式。其中變速變槳控制方式由于具有最優風能捕獲、恒功率輸出、可以減輕風機載荷等優點，獲得廣泛的應用，成為現代大功率風力發電機組主流的控制方式。其基本工作原理是使風機在額定風速以下，控制風輪的轉速，實現風機對風能的最大功率捕獲；在額定風速以上，控制葉片的變槳角，實現對輸出功率的控制，達到恒功率輸出的目的；同時在某些故障情況下，保證葉片迅速順槳，實現氣動剎車的功能。

如圖1、圖2所示，在現代風機中，每個葉片4都要有相對獨立卻又協同配合的變槳系統，變槳系統包括：變槳軸承5、變槳連接盤3、變槳驅動裝置和控制裝置構成。每個葉片4的根部通過變槳軸承5與輪轂相連，變槳軸承5直接連接每一個葉片4的變槳驅動裝置的輸出端，或者并聯起來連接一個主變槳驅動裝置。通過風機主控系統發出變槳信號，使得上述裝置傳遞執行動作，使得葉片4的變槳角改變，完成變槳的動作。變槳系統的效率和可靠性直接與風機的性能和安全相關，是風機的一個重要組成部件。目前，風機變槳系統根據所采用的動力來源的不同，可以分為液壓變槳和電氣變槳兩類，兩者各有優缺點。但近年來，隨著電氣變槳在變槳效率、動作響應速度和可靠性等方面的優勢不斷體現，大多數風機采用的都是電氣變槳系統。

液壓變槳系統在正常工作時，其工作動力來自液壓泵，其基本結構如圖1所示：通過一個液壓變槳驅動裝置和控制裝置驅動，再通過特殊設計的變槳連接盤3，將所有葉片4的上設置的變槳軸承5連接在一起，如此將協同完成每一個葉片4的變槳動作。液壓變槳驅動裝置是液壓缸9及其活塞桿7，控制裝置是液壓泵，活塞桿7末端通過變槳連接盤3連接各變槳軸承5，變槳連接盤3將活塞桿7的直線運動轉換為變槳軸承5的回轉運動。因此，在液壓變槳系統工作時，液壓泵接收控制裝置的信號，即主控調節液壓變槳系統的比例電磁閥，驅動活塞桿7在液壓缸9內作軸向運動，拉動輪轂內的變槳連接盤3，使得變槳連接盤3帶動變槳軸承5轉動，從而改變葉片4的變槳角，使其作變槳運動。液壓變槳工作結構簡單，元器件壽命較長，只需要油壓就能工作；但是，在實際應用中，液壓變槳系統存在著漏油、動作響應慢、工作溫度范圍有限等問題；另外，液壓油、過濾器需定期檢測、更換，液壓油易泄漏、容易造成污染，液壓泵動作頻繁耗能大、噪音大。

電氣變槳系統在正常工作時，其工作動力來自電網供電，其基本結構如圖2所示：每一個葉片4通過一套變槳電機及變槳齒輪箱11驅動，其電池柜和控制柜10都直接設置在輪轂內部，電池柜內設置有備用電池，變槳齒輪箱輸出端通過變槳小齒輪連接變槳軸承5的內齒圈，控制柜通過滑環12與主控通信。因此，在電氣變槳系統正常工作時，控制柜接受變槳控制信號、向變槳電機及變槳齒輪箱11發出變槳執行信號，變槳電機工作，輸出軸通過變槳齒輪箱連接變槳小齒輪，帶動變槳軸承5旋轉，從而改變葉片4的變槳角，使其作變槳運動。當電網失效時，電氣變槳系統從備用電池中獲取動力，使葉片4處于順槳位置，以保證風機安全。電氣變槳系統的電動變槳技術成熟，數控驅動容易，控制簡單；但是，其結構復雜，元器件壽命較短，需要經常檢修和更換；必須依賴電網、電池等電氣資源；變槳軸承5的內齒圈容易局部磨損，將電池柜和控制柜10設置在輪轂內，每一片葉片4對應一套驅動裝置，使其內部可維護的空間很小，成本高昂。如果斷電后，備用電池柜失效，變槳系統失電、使其失效，無法使葉片4順槳，情況嚴重時甚至會造成風機破壞。

從原理和結構上，無論液壓變槳系統或電氣變槳系統都能完成風機正常運行和故障時所需的葉片變槳動作要求，但其可靠性還存在一些問題。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種安全可靠的風機變槳系統。

本發明所采用的技術方案是

一種風機變槳系統，是集中變槳系統，包括變槳驅動裝置、同步傳動裝置和變槳軸承，所述變槳軸承設置在風機的輪轂表面、其外圈上對應安裝葉片，同步傳動裝置一端連接變槳驅動裝置的輸出軸，另一端設置有若干根同步回轉軸、對應變槳軸承的內圈設置；所述變槳驅動裝置的輸出軸與風機齒輪箱的輸出軸上設置有一個常開的離合器，當變槳驅動裝置失效時，該離合器閉合。

所述同步傳動裝置是齒輪傳動裝置，包括相互嚙合的主動齒輪和若干個從動齒輪，主動齒輪與變槳驅動裝置的輸出軸同步旋轉，從動齒輪與變槳軸承同步旋轉。