[發(fā)明專利]具有齒輪單元的風(fēng)力渦輪機及其安裝方法和升級方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680053380.2
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN108138752B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯馬斯·克拉格·尼爾森
• 申請（專利權(quán)）人: 遠景能源(江蘇)有限公司
• 主分類號: F03D15/00
• 分類號: F03D15/00;F03D80/00
• 代理公司: 31313 上海智晟知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 李鏑的

本發(fā)明涉及一種具有包括齒輪箱單元的機艙的風(fēng)力渦輪機、以及安裝和升級這種齒輪箱單元的方法。該機艙包括主框架結(jié)構(gòu)，該主框架結(jié)構(gòu)具有第一開口和第二開口，其中該齒輪箱單元相對主框架結(jié)構(gòu)通過第二開口提升就位。兩個單獨的轉(zhuǎn)矩臂置于齒輪箱單元的相對兩側(cè)，其中轉(zhuǎn)矩臂的第一臂延伸至主框架結(jié)構(gòu)的第三開口中。一組阻尼件設(shè)置在第三開口中，并連接至第一臂。轉(zhuǎn)矩臂的至少第二臂軸向地安裝至齒輪箱單元。本設(shè)置節(jié)省了機艙內(nèi)的空間，并提供了簡化的拆卸和安裝過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機，其包括可旋轉(zhuǎn)地連接至傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子，該傳動系統(tǒng)位于設(shè)置在風(fēng)力渦輪機塔架頂部的機艙內(nèi)，其中該機艙包括主框架結(jié)構(gòu)，其中可支撐地設(shè)置有傳動系統(tǒng)的齒輪單元。本發(fā)明還用于安裝和升級齒輪箱單元的方法。

發(fā)明背景

已知風(fēng)力渦輪機的傳動系統(tǒng)可選擇地包括安裝在轉(zhuǎn)子和發(fā)電機單元之間的齒輪箱單元，用于將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速提高成更適合于發(fā)電機單元的轉(zhuǎn)速。這種齒輪箱單元形成大型昂貴部件，需要定期維護或甚至更換以避免失效。這種維護或更換過程又費時又昂貴，并且增加了風(fēng)力渦輪機的停工期。

齒輪箱單元要經(jīng)受旋轉(zhuǎn)力矩，該旋轉(zhuǎn)力矩例如由發(fā)電機單元產(chǎn)生的電力水平的變化引起，或由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化引起。此外，發(fā)電機單元可用于降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，因此使齒輪箱單元受到制動力矩，即抵消發(fā)電機力矩。齒輪箱單元還經(jīng)受彎矩，該彎矩例如由于轉(zhuǎn)子的重量引起，由于風(fēng)力渦輪機葉片上的氣動負載引起，或由于傳動系統(tǒng)部件之間不對齊引起。

在一些傳統(tǒng)風(fēng)力渦輪機中，齒輪箱單元經(jīng)由從齒輪箱殼體的相對側(cè)突出的安裝腳，直接安裝至機艙的主框架結(jié)構(gòu)。該安裝腳安裝至為底板形狀的主框架結(jié)構(gòu)，并要求包括齒輪箱單元的傳動系統(tǒng)經(jīng)由可移動頂蓋或機艙的可樞轉(zhuǎn)頂層框架提升至底板。

其它傳統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機用轉(zhuǎn)矩臂和阻尼單元來將彎矩和旋轉(zhuǎn)力矩傳遞至主框架結(jié)構(gòu)。從齒輪箱的相對徑向側(cè)突出的轉(zhuǎn)矩臂慣常連接至各個齒輪保持單元，該各個齒輪保持單元安裝至主框架結(jié)構(gòu)。但是，每個轉(zhuǎn)矩臂還可連接至設(shè)置在轉(zhuǎn)矩臂的相對軸向側(cè)上的兩個阻尼單元。所述阻尼單元安裝至從主框架結(jié)構(gòu)突出的支撐結(jié)構(gòu)，例如，底板的凸起段。這些支撐結(jié)構(gòu)和齒輪保持單元占據(jù)了機艙內(nèi)的空間，并且限制了工作人員在裝配或維護期間移動的能力。該支撐結(jié)構(gòu)還需要額外的材料，并且因此增加了主框架結(jié)構(gòu)的總重量。

第二，在將齒輪箱單元移入或移出主框架結(jié)構(gòu)之前的提升過程中，齒輪箱單元必須以相對主框架結(jié)構(gòu)的角度進行旋轉(zhuǎn)。需要此增加的步驟，因為齒輪箱單元的轉(zhuǎn)矩臂具有的外徑大于主框架結(jié)構(gòu)的開口的內(nèi)徑。這增加了安裝時間，并使得在提升期間處理齒輪箱單元更困難。

WO2007/119953A1公開了一種包括具有主框架結(jié)構(gòu)的機艙的風(fēng)力渦輪機，在該主框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置有齒輪箱單元。經(jīng)由穿過主框架結(jié)構(gòu)的開口延伸的旋轉(zhuǎn)力矩傳遞軸，該齒輪箱單元連接至轉(zhuǎn)子。經(jīng)由穿過主框架結(jié)構(gòu)的另一開口延伸的另一軸，齒輪箱單元還連接至發(fā)電機單元。經(jīng)由面向徑向的相匹配的安裝表面，相對的轉(zhuǎn)矩臂安裝至齒輪箱殼體的側(cè)面，其中所述轉(zhuǎn)矩臂的自由端延伸至主框架結(jié)構(gòu)中。轉(zhuǎn)矩臂連接至阻尼件，用于抑制齒輪箱單元和主框架結(jié)構(gòu)之間的振動傳遞。

所述轉(zhuǎn)矩臂必須在將齒輪箱單元在機艙內(nèi)提升就位以前進行安裝，因此增加安裝過程的步驟，并增大了將齒輪箱單元提升就位的復(fù)雜性。此外，力和轉(zhuǎn)矩的傳遞集中在由各自轉(zhuǎn)矩臂和齒輪箱殼體之間的安裝界面限定的狹窄區(qū)域，因此增加了螺栓或螺帽斷裂或者破損的風(fēng)險。該方案不允許將齒輪箱單元升級成更大的齒輪箱單元。

另一種方案是省略轉(zhuǎn)矩臂，并直接將齒輪箱殼體安裝至主框架結(jié)構(gòu)，例如U型底板。但是，這種方案不允許風(fēng)力渦輪機單元升級，因為框架結(jié)構(gòu)僅適合于齒輪箱單元的尺寸。

EP2495433A1公開了一種具有主框架結(jié)構(gòu)和齒輪箱的風(fēng)力渦輪機，該齒輪箱具有從齒輪箱殼體伸出的轉(zhuǎn)矩臂。該主框架結(jié)構(gòu)成型為包括凹缺部的支撐床，在該凹缺部上設(shè)置有一組阻尼件。可移動的U型支撐件安裝至支撐床，以便圍繞轉(zhuǎn)矩臂的自由端和阻尼件。安裝界面限定了由于齒輪箱產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩，可能斷裂或失效的弱點。