[發明專利]包括滑動軸承的風力渦輪機

有效

• 申請號: 201710400356.8
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107448365B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: U.埃里克森;D.奧萊森;K.托姆森;M.托爾豪格
• 申請（專利權）人: 西門子歌美颯可再生能源公司
• 主分類號: F03D80/70
• 分類號: F03D80/70;F03D80/00;F03D9/25
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李晨;傅永霄

本發明涉及包括滑動軸承的風力渦輪機，具體提供了一種風力渦輪機（20），所述風力渦輪機（20）包括轉子、軸（13），轉子包括被連接到轂（11）的多個轉子葉片（10），軸（13）具有被連接到轂（11）的第一端部和被連接到發電機（14）的第二端部。根據本發明，渦輪機（20）還包括流體動壓軸承（1），流體動壓軸承（1）包括潤滑裝置（23）和多個瓦塊（3、4），多個瓦塊（3、4）各自具有適于支承軸（13）的滑動表面（22）。

技術領域

本發明涉及一種風力渦輪機以及此類風力渦輪機產生電功率的用途。

背景技術

當風力渦輪機的標稱輸出功率增大時，該風力渦輪機的各部件的尺寸和重量也增大。例如，當前的大型風力渦輪機的轉子直徑超過一百米。因此，由風力渦輪機的軸承所支承的重量多年來顯著地增大。

通常，用于支承風力渦輪機的軸的軸承是滾珠或滾柱軸承并且因此屬于流體靜壓（hydrostatic）類型。使用粘性潤滑劑來潤滑軸承的滾珠或滾柱。此類滾珠和滾柱軸承帶有的問題是如下兩方之間的相對小的接觸面積，一方是內和外軸承環，另一方是滾珠或滾柱。該小的接觸面積導致滾珠或滾柱上的高負載和相應地高磨損和磨耗，并且也導致軸承環的滾道上的高負載和相應地高磨損和磨耗。由于該原因，構想了在風力渦輪機應用中使用滑動軸承。

滑動軸承屬于流體動壓（hydrodynamic）類型，這意味著由潤滑劑的薄膜來提供潤滑。該薄膜由滑動表面在相互上的滑動運動來產生并保持。然而，該薄膜在軸承停止期間將會消失。因此，在啟動期間將要克服高摩擦力，一旦潤滑劑膜得以恢復，則摩擦力將會顯著地減小。

在使用滑動軸承的風力渦輪機應用中，可能沒有足夠的風力以克服該摩擦并且使風力轉子以及連接到該風力轉子的軸開始旋轉。這導致在關停風力渦輪機之后（例如由于維護）或在無風期之后出現不期望地長的停機時間。

因此，需要關于在風力渦輪機中使用流體動壓軸承的改進的設備和操作方法。

發明內容

為了改善上面所提到的方面中的至少一個，本發明提供了一種風力渦輪機，所述風力渦輪機包括轉子、軸，轉子包括被連接到轂的多個轉子葉片，軸具有被連接到轂的第一端部和被連接到發電機的第二端部。本文中，如關于轂、軸以及發電機的連接的術語“被連接”包括直接和間接類型的連接兩者。對于間接連接的常見示例會是借助于齒輪箱等。根據本發明，風力渦輪機還包括流體動壓軸承，流體動壓軸承包括潤滑裝置和多個瓦塊（pad），多個瓦塊各自具有適于支承軸的滑動表面。

可傾瓦塊流體動壓軸承相對于現有技術中所使用的軸承的優點在于其提供了關于組件的旋轉和靜止部分之間的接觸區域的自由度。這使得其可以將瓦塊的總表面面積選擇成大到足以經受經由軸加在瓦塊上的力而且小于常規流體動壓軸承的瓦塊的總表面面積，由此減小了摩擦。

可傾瓦塊軸承的有利之處在于其可動態地適應于經由軸傳遞的變化的力。此外，可傾瓦塊軸承可以相比標準流體動壓軸承更容易地制造并且具有更低的重量。

優選地，多個瓦塊包括至少一個能夠沿徑向方向移動的瓦塊。本文中，徑向方向是垂直于軸的縱向軸線的方向。可移動瓦塊可使軸承容易維護。例如，可移動瓦塊可以被移動離開軸并且其經潤滑的滑動表面或者瓦塊的包括滑動表面的部分可被容易地替換。在這種情況下，可以通過如下方式使得連續地操作風力渦輪機成為可能：借助于一組瓦塊來接合軸，而同時替換被移動離開軸的第二組瓦塊，并且反之亦然。

優選地，至少一個可移動瓦塊可以適于使軸抬升。這在包括固定或不可移動瓦塊的構造中是尤其有用的。借助于可移動瓦塊使軸抬升也將會使該軸從固定或不可移動瓦塊抬升，這也有助于對該瓦塊的維護。

至少一個可移動瓦塊可包括液壓缸裝置。液壓缸裝置代表用于使高負載移動的已知器件，高負載例如是風力渦輪機所通常使用的大型軸。