[發明專利]一種使風力渦輪與發電機軸互連的不對稱扭矩限制器

有效

• 申請號: 201380021998.7
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN104254704B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: D·海登里希;R·科爾
• 申請（專利權）人: 埃博集團有限公司
• 主分類號: F16D47/04
• 分類號: F16D47/04
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 李雪,黃志興

相關申請的交叉參考

本案是2010年8月18日提交的共同未決專利申請12/858,688的部分接續案。

技術領域

本文中本發明屬于電力傳輸裝置的領域，且更特別地說屬于風力渦輪中使用的扭矩限制離合器。明確地說，本發明涉及一種用于保護風力渦輪免受由扭矩反向造成的軸承和齒輪損壞。本發明提供一種在風力渦輪上使用的不對稱的扭矩限制耦合系統，其中正向扭矩限制離合器和反向扭矩限制離合器以成對的關系提供，且所述反向扭矩限制離合器的特有滑動扭矩是所述正向扭矩限制離合器的特有滑動扭矩的一小部分。本發明專注于提供這樣一種扭矩限制離合器配置作為現有系統的改進方案或作為原始設備。

背景技術

在過去十年已經安裝數萬風力渦輪，幾乎全部是使用并入定位在渦輪葉片與發電機之間的變速箱作為增速器的類似傳動系統。變速箱通常經過專門設計且希望確保軸承和齒輪適當對齊以采取其專門的設計負載。這些設計負載通常集中在正向操作旋轉方向上。但是，已經發現高反向扭矩會影響變速箱的軸承和齒輪的壽命。在扭矩反向期間，齒輪和軸承變成未對準，在接觸表面上引起高度集中的負載。即使是中等的反向扭矩峰值也會損壞未對準的軸承和齒輪。存在多種操作狀態，包括傳動系和變速箱中的扭轉振動，其中一些會在反向傳動方向上造成嚴重扭轉。這些狀態會發生在(a)當電接觸器將風力渦輪發電機接合到柵格時啟動之后；(b)在緊急制動期間；(c)在當卡鉗制動器接合時的常規制動期間；(d)在柵格斷開連接事件期間；和(e)在各種電力故障和控制失效的任一種期間。

雖然用于風力渦輪的變速箱通常設計有20年的軸承和齒輪壽命，但已經發現風力渦輪設計中的變速箱的平均壽命是7年到11年的級別。變速箱更換的成本極高，不僅是直接成本，在停工期也是如此。事實上，據信許多風力渦輪設計中的過早變速箱故障已經成為反向扭矩負載的主要原因，因為未曾提供有效保護。許多風力渦輪具有傳統的摩擦扭矩限制耦合件，通常設置在風力渦輪的額定扭矩的150％至200％。這些不會對反向負載下的未對準的軸承和齒輪提供保護。本發明專注于一種不對稱的扭矩限制器耦合系統，其中設置在標準正向方向上的高扭矩和設置在反向方向上的低扭矩會顯著改進變速箱壽命。

發明概要

根據前述內容，本發明的第一方面是提供一種風力渦輪扭矩限制離合器系統，其中在正向和反向操作方向上都提供變速箱保護。

本發明的另一方面是提供一種風力渦輪扭矩限制離合器系統，其中提供具有不對稱性質的雙向保護。

本發明的又一方面是提供一種風力渦輪扭矩限制離合器系統，其中提供反向扭矩限制器，其特有滑動扭矩是正向方向上的特有滑動扭矩的一小部分。

本發明的又一方面是提供一種風力渦輪扭矩限制離合器系統，其中離合器機構被封圍、密封和干燥，且在惰性氣體環境中操作。

本發明的又另一方面是提供一種風力渦輪扭矩限制離合器系統，其包括用于監視葉片軸與發電機軸之間的相位角和滑動來評定關聯到變速箱的扭矩的系統。

本發明的又一方面是提供一種風力渦輪扭矩限制離合器系統，其易于適應現有風力渦輪用于增強的操作和耐久性。

通過風力渦輪發電系統中的改進來實現在進行詳細描述時顯而易知的本發明的前述和其它方面，所述風力渦輪發電系統包括連接到具有高速輸出軸的增速變速箱的風力渦輪，和具有輸入軸的發電機，所述改進處包括：耦合系統，其使所述輸出軸與輸入軸互連，所述耦合系統是不對稱的，其在第一正向旋轉傳動方向上具有第一特有滑動扭矩，且在第二反向旋轉傳動方向上具有第二特有滑動扭矩，所述第二特有滑動扭矩被設置成大致為零。

本發明的其它方面通過一種使風力渦輪與發電機軸互連的不對稱扭矩限制器達成，其包括：輸入殼體和輸出轂；超速機構，其插入在所述輸入殼體與輸出轂之間；第一扭矩限制機構，其和所述輸入殼體與輸出轂之間的所述超速機構串聯互連；和第二扭矩限制機構，其和所述輸入殼體與輸出轂之間的所述超速機構并聯互連。

附圖簡述

為了全面了解本發明的各個方面和結構，應參考下文詳細描述和附圖，其中：

圖1是根據先前技術的風力渦輪發電機的功能示意圖；

圖2是本發明的第一實施方案的功能示意圖，特別調適為具有傳統扭矩限制器的現有耦合系統的翻新方案；

圖3是之前不包括扭矩限制器的風力渦輪發電機的翻新方案的功能示意圖；

圖4是根據本發明的具有不對稱的扭矩限制耦合件且作為原始設備實施的風力渦輪發電機的功能示意圖；