[發明專利]風力渦輪機

有效

• 申請號: 201410238804.5
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN103982373A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 彭云;趙祥;吳凱;楊炯明;俞黎萍
• 申請（專利權）人: 北京金風科創風電設備有限公司
• 主分類號: F03D3/00
• 分類號: F03D3/00;F03D9/00;F03D11/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 王秀君;王兆賡

技術領域

本發明涉及風力發電領域，具體地說，本發明涉及一種用于風力發電的風力渦輪機。?

背景技術

風力渦輪機是一種將風能轉化為電能的裝置，主要包括葉片、發電機、機械部件和電氣部件等。無論是直驅式、雙饋式還是中速或高速風力渦輪機，都具有包括多個葉片和一個輪轂的旋轉葉輪系統，葉片可直接連接到輪轂上，亦可通過變槳軸承和變槳驅動連接到輪轂上。由于風速變化、風剪切、湍流、塔影和控制等因素，葉輪系統吸收的風能不恒定，且作用在每個葉片上載荷也時刻變化，導致傳動系統、發電機系統、機艙系統和塔架基礎等機械部件產生振動并危及機組運行安全、可靠性和收益率等。?

由于現代風力渦輪機的各葉片之間沒有載荷傳遞而相對獨立，使得葉片載荷都直接傳遞到葉輪的剛性輪轂上。因此，作用在所有葉片的動態振動載荷均通過葉輪的輪轂傳遞到發電機、主軸系、機艙、塔架和基礎等部件。由于風力渦輪機葉片間相互獨立，葉輪傳遞到風力渦輪機機體的振動載荷包括：3P/6P氣動諧波、1P/2P/4P/5P/7P/8P擺振諧波、1P/2P/4P/8P揮舞諧波。這些振動諧波是導致傳動系統、發電機系統、機艙系統和塔架基礎等機械部件產生振動和疲勞并危及機組運行安全、可靠性和收益率等的根源。?

在專利申請CN103069158A中公開了直接驅動風力渦輪機的葉輪與發電機轉子之間采用柔性連接，減小了葉輪系統傳遞到發電機轉子的彎矩載荷，但是這種方式并不能從根本上進行減振和降載控制，不能有效減小葉輪對主軸系、機艙、塔架的振動和疲勞損壞，同時其減振效果對整機而言效能有限。在專利申請DE10239366A1中公開的風力渦輪機的葉輪與發電機高度集成，降低了風力渦輪機的重量和成本，同樣難以有效降低發電機、軸系、機艙和塔架的振動和疲勞損壞。?

目前的風力渦輪機中，雖然通過獨立變槳技術能降低整機振動和疲勞載?荷，但由于自然環境復雜多變和風力渦輪機運行狀態復雜，控制策略需要根據特定環境和狀態進行定制和優化。而且，獨立變槳需要增加一套高可靠的載荷測量系統，必然增加系統的成本和復雜性。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有自平衡功能的葉輪的風力渦輪機。?

本發明的另一目的在于提供一種能夠降低整機振動的風力渦輪機。?

本發明的另一目的在于提供一種能夠有效降低葉輪的揮舞和擺振振動載荷的風力渦輪機。?

本發明的另一目的在于提供一種能夠主動控制葉輪產生的振動的風力渦輪機。?

根據本發明的一方面，提供了一種風力渦輪機，包括：葉輪，包括至少兩個葉片單元；主軸，葉輪安裝在主軸上；和主機架，與塔架連接，以支撐主軸和葉輪。其中，每個葉片單元包括：葉片；和輪架，用于安裝和支撐葉片，其中，所述至少兩個葉片單元的輪架圍繞主軸安裝，其中，任何相鄰的一對輪架通過沿著葉輪的周向布置的第一隔振阻尼器互相連接。?

第一隔振阻尼器的兩端可分別與所述相鄰的一對輪架連接。?

葉輪和主軸可通過第二隔振阻尼器彼此連接。?

所述主軸還可包括：中心軸，與主機架固定連接；轉軸，套裝在中心軸上，并通過第二隔振阻尼器與葉片單元的輪架連接；軸承，設置在中心軸和轉軸之間，以支撐轉軸和葉輪繞著中心軸旋轉。?

第一隔振阻尼器可以是具有復合結構的阻尼器，該阻尼器可以具有預定的剛度和預定的阻尼系數。?

第一隔振阻尼器可以是具有恒定阻尼系數的被動阻尼器、變阻尼系數的半主動阻尼器或具有可調整阻尼系數的主動阻尼器。?

第二隔振阻尼器可以是具有復合結構的阻尼器，該阻尼器具有預定的剛度和預定的阻尼系數。?

第二隔振阻尼器可以是具有恒定阻尼系數的被動阻尼器、變阻尼系數的半主動阻尼器或具有可調整阻尼系數的主動阻尼器。?

輪架的前側和后側可分別通過第二隔振阻尼器與主軸的前端和后端連接。?

所述風力渦輪機還可包括：發電機的定子，與所述中心軸固定連接，位于葉輪的輪架和風機的主機架之間；發電機的轉子，與所述轉軸的后端機械連接，并能夠圍繞發電機的定子旋轉。?

所述轉軸可包括互相隔開預定距離的前端轉軸和后端轉軸，其中，前端轉軸和輪架的前側通過第二隔振阻尼器連接，后端轉軸和輪架的后側通過第二隔振阻尼器連接。?

所述風力渦輪機還可包括：發電機的定子，與所述中心軸固定連接，并位于前端轉軸和后端轉軸之間，其中，所述葉輪的輪架用作圍繞發電機的定子旋轉的發電機的轉子。?