CN103527422A

CN103527422A - 风力发电机组及其主传动链

Info

Publication number: CN103527422A
Application number: CN201310504727.9A
Authority: CN
Inventors: 方振江
Original assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2014-01-22

Abstract

本发明公开了一种用于风力发电机组的主传动链，包括齿轮箱和发电机，所述齿轮箱为增速齿轮箱，所述增速齿轮箱和所述发电机之间设置有液压***，所述液压***包括液压泵和由所述液压泵驱动的液压马达，所述液压泵与所述增速齿轮箱的输出轴连接，所述液压马达与所述发电机的输入轴连接。在增速齿轮箱的增速作用下，该主传动链能够适用于大功率风力发电机组，且液压***的体积相对较小，结构紧凑，使得风力发电机组的发电机和机舱的布置方式和控制较为灵活。

Description

风力发电机组及其主传动链

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体地说，本发明涉及一种主传动链以及具有该主传动链的风力发电机组。

背景技术

一般而言，大功率的风力发电机组的主传动链主要用于传递动力。主传动链大体包括主轴、齿轮箱和发电机，主轴由风力发电机组的叶轮驱动，并与齿轮箱的输入轴连接，齿轮箱的输出轴连接到发电机，进行发电。

目前，对于高速齿轮箱，由于所传递的转速较高，易于出现故障，使得效率低下，维护成本高。对于中低速齿轮箱，稳定性相对高些，但其布置方式不灵活。

因此，需要提供一种满足大功率发电要求，布置和控制灵活，且结构紧凑的主传动链，用于大功率风力发电机组。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于风力发电机组的主传动链，所述主传动链能够进行大功率传动，且结构紧凑，使得风力发电机组的控制和布置更加灵活。此外，本发明的另一目的在于提供一种包括上述主传动链的风力发电机组。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于风力发电机组的主传动链，所述主传动链包括齿轮箱和发电机，所述齿轮箱为增速齿轮箱，所述增速齿轮箱和所述发电机之间设置有液压***，所述液压***包括液压泵和由所述液压泵驱动的液压马达，所述液压泵与所述增速齿轮箱的输出轴连接，所述液压马达与所述发电机的输入轴连接。

优选地，所述增速齿轮箱包括二级行星齿轮组。

优选地，所述二级行星齿轮组包括两组齿轮组以及行星架，每组齿轮组均包括行星轮、太阳轮和内齿圈，其中，两个内齿圈均与所述增速齿轮箱的箱体固定，用于支撑第一组齿轮组的行星轮的行星架与所述增速齿轮箱的输入轴固定连接，第二组齿轮组的太阳轮与所述增速齿轮箱的输出轴固定连接，第一组齿轮组的太阳轮与用于支撑第二组齿轮组的行星轮的行星架固定连接。

优选地，所述液压***还包括进油管路和回油管路，所述液压泵的出口和所述液压马达的进口通过所述进油管路连通，所述液压马达的出口与所述液压泵的进口通过所述回油管路连通，以形成闭环油路。

优选地，所述液压***还包括设置在所述液压泵的出口侧的主溢流阀，以设定所述进油管路中的压力。

优选地，所述液压***还包括油箱、辅助泵和辅助溢流阀，所述辅助泵连通在所述回油管路和所述油箱之间，所述辅助溢流阀设置在所述回油管路上，以对所述液压***的管路进行压力补偿。

优选地，所述液压***包括彼此并联连接的多个液压泵，所述多个液压泵的出口连通至同一进油管路，所述多个液压泵的进口与同一回油管路连通。

优选地，所述液压***包括彼此并联连接的多个液压马达，所述多个液压马达分别连接有一个发电机，所述多个液压马达的进口与同一进油管路连通，且所述多个液压马达的出口连通至同一回油管路。

优选地，在所述进油管路上设置有分流阀，以对所述多个液压马达的流量进行控制。

此外，本发明还提供了一种风力发电机组，所述风力发电机组包括叶轮，所述叶轮连接有上述任意一项所述的主传动链。

本发明所提供的主传动链在风力发电机的叶轮与发电机之间通过增速齿轮箱和液压***进行动力传动，一方面，在增速齿轮箱的增速作用下，该主传动链能够适用于大功率风力发电机组；另一方面，液压***的体积相对较小，结构紧凑，且布置方式相对于单纯的齿轮传动或直驱方式而言较为灵活，从而风力发电机组的发电机和机舱的布置方式也较为灵活紧凑。

在本发明的另一优选实施例中，液压***的多个液压马达可以同步驱动多个发电机进行发电，利用多个小型发电机替代了大型发电机，这在一定程度上有利于进一步地优化风力发电机组的机舱布置，并使得风力发电机组的控制更加灵活，例如，减少变桨的次数等。

本发明所提供的风力发电机组所具有的优点和有效效果与上述主传动链相同，在此不再赘述。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的主传动链的结构示意图；

图2是根据本发明的另一实施例的主传动链的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明，下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图1是根据本发明的一个实施例的主传动链的结构示意图，图2是根据本发明的另一实施例的主传动链的结构示意图。

参照图1，根据本发明的一方面，提供了一种主传动链，用于风力发电机组的动力传动。所述主传动链包括齿轮箱、液压***和发电机17，其中，齿轮箱为增速齿轮箱，液压***设置在增速齿轮箱和发电机之间。增速齿轮箱的输入轴2与主传动链的主轴连接，该主轴又从叶轮1接收动力。液压***包括液压泵13和液压马达16，液压泵13与增速齿轮箱的输出轴12连接，以从增速齿轮箱12接收动力，并传递动力，液压马达16与发电机17连接，以将动力传递至发电机17，进行发电。

具体地说，增速齿轮箱可以包括二级行星齿轮组，这样的二级行星齿轮组能够进行增速。具体地，二级行星齿轮组可包括两组齿轮组以及多个行星架。这两组齿轮组可以分别称为第一组齿轮组和第二组齿轮组，且每组齿轮组均可包括行星轮、太阳轮和内齿圈。例如，如图1所示，第一组齿轮组可包括行星轮5、太阳轮7和内齿圈6，行星轮5与太阳轮7和内齿圈6啮合，第二组齿轮组可包括行星轮9、太阳轮11和内齿圈10，行星轮9与太阳轮11和内齿圈10啮合。两个内齿圈6和10均与增速齿轮箱的箱体3固定，行星架4可用于支撑行星轮5，行星架8可用于支撑行星轮9。增速齿轮箱的输入轴2通过行星架4与行星架5固定连接，第一组齿轮组的太阳轮7与用于支撑第二组齿轮组的行星轮9的行星架8固定连接，增速齿轮箱的输出轴12与第二组齿轮组的太阳轮11固定连接。

从叶轮1传递过来的动力依次经过输入轴2、行星架4、行星轮5、太阳轮7、行星架8、行星轮9和太阳轮11至输出轴12，然后动力被传递至液压***。

对于上述增速齿轮箱，能够起到增速的作用，从而将从叶轮1接收到的相对低的转速提高至相对高的转速。

除了上面的布置方式以外，增速齿轮箱还可以为其他形式，例如，可以为一级或四级行星齿轮组等，只要能够实现增速，从而增大被输入至液压***的转速即可，满足风力发电机组的功率要求。

根据本发明的一个实施例，所提供的主传动链的液压***除了液压泵13和液压马达16之外还可包括进油管路14和回油管路18。液压泵13的出口通过进油管路14连通至液压马达16的进口，而液压马达16的出口通过回油管路18连通至液压泵13的进口，这样，液压泵13、进油管路14、液压马达16和回油管路18便形成闭环油路。

增速齿轮箱带动液压泵13泵油，并对液压***的管路中的油液进行增压，从而带动液压马达16运转，进而带动发电机17进行发电。

在液压泵13的出口侧还可以设置主溢流阀15，即，该主溢流阀15是设置在进油管路上并位于液压泵13和液压马达16之间，以便限定进油管路中的压力。当液压泵13的出口侧的压力过高时，主溢流阀15对管路进行卸压，以使得管路中的压力不会高于主溢流阀15所设定的压力。

由于液压***采用的是闭环油路，当出现油液泄漏时，会导致管路中的压力下降，为此，本发明所提供的液压***还可包括辅助泵21、油箱20和辅助溢流阀19，针对管路中的油液损失进行补偿。辅助泵21连通在油箱20和液压泵13的进口之间，即，设置在回油管路上，辅助溢流阀19也设置在回油管路上，以对回油管路中的压力进行限定。这样的情况下，辅助泵21、辅助溢流阀19可以大体构成辅助回路。

当由于油液泄漏而导致管路（或者回油管路）中的压力低于正常发电水平时，辅助溢流阀19关闭，此时辅助泵21开始进行泵油，补偿闭环回路中油液损失，并使得管路中的压力恢复至正常水平，之后辅助溢流阀19再次开启，而辅助泵21停止泵油。

辅助溢流阀19可以连接至油箱20，与辅助泵21共用同一油箱20，也可以连接至另一油箱22。

主溢流阀15的调节压力要远远高于辅助溢流阀19的调节压力，因此，主溢流阀15可以与辅助溢流阀19共同连接至同一油箱20或油箱22，而不会影响主溢流阀15的限压作用。此外，主溢流阀15还可以经由辅助溢流阀19连接至油箱22，如图1所示，以使得液压***的结构更加紧凑。

上述液压***的结构相对简单，且所包含的元件相对较少，为了满足大功率风力发电机组的发电要求，液压泵13所需要提供的流量和压力相对较大，并且要求液压马达16的流量也相对大些，从而发电机17才能实现大功率发电作业。

基于此，根据本发明的另一实施例，所提供的液压***还可以包括多个液压马达16，每个液压马达16可以均连接有一个发电机17，如图2所示。所述多个液压马达16彼此并联连接，即，其进口均连通至同一进油管路14，而出口均连通至同一出油管路18。为了实现风力发电机组的大功率发电需求，可以利用多个发电机17同步发电，从而可减小每个液压马达16的流量以及每个发电机17所需要产生的电功率。这些发电机17可以为小型发电机，其功率并不一定要很大，但是所有的发电机17所共同产生的总功率需要达到风力发电机组所要求的发电功率。在采用液压传动时，发电机17的布置相对于齿轮传动来说布置较为灵活，从而有助于优化风力发电机组的布置。

此外，所提供的液压***还可以包括多个液压泵13。所述多个液压泵13彼此并联连接，且其出口均连通至同一进油管路14，进口与同一回油管路18连通。此外，这些液压泵13由增速齿轮箱同时驱动。

当所提供的液压***包括多个液压马达16时，液压***还可进一步包括分流阀23，以对彼此并联连接的多个液压马达16的流量和流经各个液压马达16的油液的流速进行控制。

例如，在包括两个液压马达16和相对应的两个发电机17的情况下，分流阀23可以设置在这两个液压马达16的进口侧。来自液压泵13的高压油液在分流阀23的控制下，被定比例或均等地分配至两个液压马达16，从而也可以控制发各个电机17所单独产生的电功率。

对于图1和图2中所示出的液压***，还可以包括其他的控制元件或其他形式的回路，或者可以对上述各个元件的布置方式进行改进，只要能够带动发电机17进行大功率发电即可。

本发明所提供的主传动链通过增速齿轮箱的增速作用以及液压***的传动，实现了大功率发电。此外，液压***的体积较小，布置方式也较为灵活，从而使得风力发电机组的发电机和机舱的布置方式也较为灵活。

此外，根据本发明的另一方面，还提供了一种风力发电机组，该风力发电机组包括叶轮1，该叶轮1连接有上述主传动链，以进行发电。对于风力发电机组的其他结构，请参照现有技术中的结构，在此不再赘述。

上面对本发明的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种用于风力发电机组的主传动链，包括齿轮箱和发电机，其特征在于，所述齿轮箱为增速齿轮箱，所述增速齿轮箱和所述发电机之间设置有液压***，所述液压***包括液压泵和由所述液压泵驱动的液压马达，所述液压泵与所述增速齿轮箱的输出轴连接，所述液压马达与所述发电机的输入轴连接。

2.根据权利要求1所述的主传动链，其特征在于，所述增速齿轮箱包括二级行星齿轮组。

3.根据权利要求2所述的主传动链，其特征在于，所述二级行星齿轮组包括两组齿轮组以及行星架，每组齿轮组均包括行星轮、太阳轮和内齿圈，其中，两个内齿圈均与所述增速齿轮箱的箱体固定，用于支撑第一组齿轮组的行星轮的行星架与所述增速齿轮箱的输入轴固定连接，第二组齿轮组的太阳轮与所述增速齿轮箱的输出轴固定连接，第一组齿轮组的太阳轮与用于支撑第二组齿轮组的行星轮的行星架固定连接。

4.根据权利要求1所述的主传动链，其特征在于，所述液压***还包括进油管路和回油管路，所述液压泵的出口和所述液压马达的进口通过所述进油管路连通，所述液压马达的出口与所述液压泵的进口通过所述回油管路连通，以形成闭环油路。

5.根据权利要求4所述的主传动链，其特征在于，所述液压***还包括设置在所述液压泵的出口侧的主溢流阀，以设定所述进油管路中的压力。

6.根据权利要求4所述的主传动链，其特征在于，所述液压***还包括油箱、辅助泵和辅助溢流阀，所述辅助泵连通在所述回油管路和所述油箱之间，所述辅助溢流阀设置在所述回油管路上，以对所述液压***的管路进行压力补偿。

7.根据权利要求4所述的主传动链，其特征在于，所述液压***包括彼此并联连接的多个液压泵，所述多个液压泵的出口连通至同一进油管路，所述多个液压泵的进口与同一回油管路连通。

8.根据权利要求4所述的主传动链，其特征在于，所述液压***包括彼此并联连接的多个液压马达，所述多个液压马达分别连接有一个发电机，所述多个液压马达的进口与同一进油管路连通，且所述多个液压马达的出口连通至同一回油管路。

9.根据权利要求8所述的主传动链，其特征在于，在所述进油管路上设置有分流阀，以对所述多个液压马达的流量进行控制。

10.一种风力发电机组，包括叶轮，其特征在于，所述叶轮连接有如权利要求1至9任意一项所述的主传动链。