[發明專利]風電齒輪箱的智能減振裝置

有效

• 申請號: 201310453369.3
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN103470737A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 楊富春;任祥祥
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F16H57/028
• 分類號: F16H57/028;F16F15/023;F16F15/08;F16F9/53;G01H11/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本發明涉及一種風電齒輪箱用智能減振裝置。

背景技術

目前，隨著能源短缺和生態環境的日益惡化，世界各國普遍意識到了新能源發電技術的重要性，在風能、核能、太陽能等領域展開了大量研究開發工作。風能作為一種清潔的可再生能源，得到了各國政府的大力鼓勵，發展迅速，近10年來，全球風力發電裝機容量以近30％的年增長率飛速發展，我國風電裝機容量增長最快，已成為全球風電裝機容量最大的國家。風能開發能減輕空氣污染和水污染，但是如果處理不當，則會增加噪聲污染。風力發電機組中的齒輪箱是一個重要的機械部件，作為傳遞動力的部件，在運行期間同時承受動載荷和靜載荷，使得齒輪箱產生復雜的振動和噪聲，這些振動和噪聲會影響到整個風機的使用壽命和可靠性，因此需要采用一定的裝置將齒輪箱的振動和噪聲控制在規定的范圍之內。

彈性支撐是改善風電齒輪箱振動噪聲水平的重要手段，目前所用的彈性支撐主要有橡膠彈性支撐和液體復合彈性支撐。橡膠彈性支撐主要是利用橡膠的彈性實現風機齒輪箱減振的目的，其原理是通過選擇橡膠的形狀尺寸，使得各個方向剛度系數達到所希望的數值，通過橡膠間分子及橡膠分子和填充劑間的相互作用產生的內摩擦衰減作用，隔離齒輪箱的振動。然而由于橡膠在高頻時具有較大的動剛度，這種特性不僅不能抑制振動，反而會惡化系統的高頻振動和噪聲性能。因此，在高頻時橡膠彈性支撐無法實現系統良好的隔振降噪效果。液體復合彈性支撐是在橡膠彈性支撐基礎上發展起來的減振支撐技術，該技術在橡膠內部增加液體腔，并將齒輪箱兩個扭力臂側的液體腔交叉連接，與橡膠彈性支撐相比，可以增大整個彈性支撐的剛度范圍，提高抑制齒輪箱振動的能力，但是，該技術是根據齒輪箱的振動水平被動的改變剛度和阻尼，且剛度和阻尼的變化范圍有限，無法滿足齒輪箱大頻率范圍的減振需求。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種風電齒輪箱的智能減振裝置，該裝置能根據齒輪箱的振動水平主動調整系統剛度和阻尼。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種風電齒輪箱的智能減振裝置，包括安裝于風機上的減振元件保持架和安裝于風機齒輪箱上的振動傳感器，所述減振元件保持架上安裝有減振元件，振動傳感器和減振元件均通過連接電纜連接至控制器。

所述減振元件包括一個帶凹腔的底板，底板邊緣通過螺栓由上至下依次連接橡膠支撐板、節流板和彈性件，橡膠支撐板上安裝有內部帶有空腔的彈性橡膠殼體，彈性橡膠殼體的頂部設置有連接板，連接板上設置有與彈性橡膠殼體內部空腔相通的充液螺釘；所述底板的凹腔和彈性橡膠殼體的空腔共同組成一個大腔體，大腔體被彈性件分為上下兩部分，節流板的一端伸入到大腔體的上半部分中，節流板上繞有線圈，線圈一端連接至控制器；大腔體的上半部分中填充有磁流變液，下半部分中充有氮氣。

所述節流板上開有節流孔。

本發明包括減振元件保持架、振動傳感器、連接電纜、控制器、減振元件，減振元件安裝在減振元件保持架上，振動傳感器安裝在齒輪箱上并連接到控制器，連接電纜連接控制器和減振元件。

減振元件包括充液螺釘、連接板、彈性橡膠、磁流變液、線圈、橡膠支撐板、節流板、彈性件、底板、連接螺栓和氮氣，連接板安裝在彈性橡膠上，連接板上裝有充液螺釘，彈性橡膠安裝在橡膠支撐板上，橡膠支撐板、節流板和彈性件通過連接螺栓連接到底板上，線圈安裝在節流板上，節流板上開有節流孔，彈性件和底板之間充有氮氣。

控制器根據振動傳感器測得的信號，結合風機系統模型，智能計算系統減振所需的剛度和阻尼大小，通過連接電纜輸出合適的電流到線圈，線圈在節流板上產生磁場，磁場的變化引起磁流變液的特性變化，從而改變減振元件的剛度和阻尼，實現系統減振降噪的目的。

彈性橡膠為橡膠或金屬復合橡膠。

本發明有益效果在于：

1、由于磁流變液可以根據磁場的變化而改變阻尼特性，從而調整減振元件的剛度和阻尼，因此，本發明可以滿足風電齒輪箱大頻率范圍內的減振需要；

2、本發明采用彈性橡膠、磁流變液及氮氣腔組合的形式，可以大大增強系統的剛度調節范圍，使得減振元件在低頻和高頻均具有良好減振特性；

3、由于磁流變液僅需要很少的電力即可實現特性的巨大變化，因此本發明所耗能源很小，可實現小能耗下的主動控制；

4、由于帶有振動傳感器，控制器可以根據振動傳感器測量的振動水平，結合系統模型，智能的調節四個減振元件中磁流變液的阻尼，從而實現齒輪箱振動幅值的主動、智能控制，從而實現良好的減振效果。

附圖說明