[發明專利]變槳系統和風力發電機組

在審

• 申請號: 202010228910.0
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN113446150A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 張新旺
• 申請（專利權）人: 烏魯木齊金風天翼風電有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 張紅;劉奕晴

本發明提供一種變槳系統和風力發電機組，變槳系統包括變槳軸承、變槳盤以及變槳減速器，變槳軸承的軸承外圈與葉片的法蘭盤同軸設置并固定連接；變槳盤為圓環形或為圓環形的一部分，與變槳軸承的軸承外圈同軸設置并固定連接，并且變槳盤的外周邊緣形成有輪齒部；變槳減速器設置有能夠與輪齒部嚙合的驅動輪齒，通過驅動輪齒與輪齒部嚙合以將變槳減速器的扭矩輸送給葉片，由于變槳減速器不與變槳軸承直接接觸，旋轉力矩不直接作用于變槳軸承，減輕了變槳軸承受載，也避免了變槳減速器與變槳軸承直接接觸而帶來的表面摩損，提高了變槳軸承的使用壽命。

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，尤其涉及一種變槳系統和具有該變槳系統的風力發電機組。

背景技術

隨著風力發電機組向大型化發展，單機容量不斷增大，部件載荷和結構設計都需要改善、優化，許多部件的設計參數均增大了一倍甚至幾倍，如塔筒高度增高，葉輪直徑增大，變槳系統的載荷也相應增大，這就需要提高變槳系統每個部件的承載能力，變槳驅動電機和減速器的功率及變槳軸承的承載能力等都需要提高。

目前，風電機組的變槳方式主要有齒輪變槳、液壓變槳和同步帶變槳這三種。

齒輪變槳是變槳電機帶動減速器，變槳減速器30直接給變槳軸承10’內圈傳遞扭矩，如圖13所示，即變槳軸承10’內圈設置有軸承內齒輪50，變槳減速器30的輸出齒輪(小齒輪)與軸承內齒輪50嚙合，驅動變槳軸承10’內圈旋轉；葉片40與變槳軸承10’內圈固定連接，通過變槳軸承10’內圈的旋轉來實現葉片40槳距角的變化。一旦軸承內齒輪50發生齒面損壞或者斷齒，就需要更換變槳軸承10’，費用高昂。

液壓變槳是采用高壓液壓油為動力源，以及液壓缸作為原動機，通過一套曲柄滑動結構驅動槳葉改變槳距角，即液壓執行機構推動槳葉轉動，從而帶動葉片在圓周方向改變槳距角，但也正是由于高壓液壓油作為動力源，油液在管路及工作裝置運行過程中有泄漏的風險；變槳傳動結構相對復雜，液壓元件精密程度高，非線性、泄漏和卡澀的現象時有發生，并且維護成本高。

同步帶變槳是使用動力裝置(電機和減速器)驅動小齒輪，小齒輪驅動與之嚙合的柔性同步帶轉動，其兩端固定在變槳軸承上，從而帶動變槳軸承上的葉片旋轉，實現葉片槳距角的變化，具有輸出扭矩平穩、免維護的優點。同步帶變槳采用開口帶傳遞動力機構的驅動力，隨著機組的增容，變槳系統的載荷增大，同步帶需要提高承載能力，通常通過增加繩芯數量、增粗繩芯直徑的方法來提高同步帶的強度，但這將增加同步帶的帶寬和重量，同步帶越寬制造工藝越難，于是提高了同步帶的生產成本。

除此，在長期運行中同步帶由于各種原因逐漸老化，如繩芯腐蝕、斷裂、橡膠層開裂等，使得預緊力發生變化，所以需要定期檢查同步帶預緊力以防帶來的不利影響，提高了維護成本。在現場維護中，通常采用測量同步帶漲緊度的方式來檢查預緊力，這種方法操作起來比較繁瑣、維護量大。

更進一步地，在同步帶變槳方式中，變槳軸承不僅承受整個葉片的重量和彎矩，還要傳遞葉片旋轉力矩，隨著機組大型化發展，變槳系統受到的載荷不斷增大、更加復雜，這對變槳軸承的性能要求非常高，從而增大了軸承設計和制造的難度，給變槳軸承的使用壽命也帶來了風險。

發明內容

本發明的發明目的在于提供一種變槳系統，以提高變槳軸承的使用壽命。

本發明的另一發明目的在于提供一種風力發電機組，該風力發電機組包括變槳系統，以進一步提高風力發電機組的經濟效益。

針對上述發明目的，本發明提供如下技術方案：