CN110925136A - 一种风电机组安全顺桨装置 - Google Patents

Abstract

一种风电机组安全顺桨装置，涉及风电机组顺桨装置技术领域，包括用以同时驱动若干风机叶片顺桨动作的联动机构。本发明用以解决传统技术中独立顺桨方式若要实现风电机组的顺利停机，必须待全部叶片顺桨到位，故障几率高；而通过共同顺桨方式使全部叶片进行变桨时，一旦总驱动发生故障，所有叶片都无法进行顺桨，易引发安全事故的问题。

Description

一种风电机组安全顺桨装置

技术领域

本发明涉及一种风电机组安全顺桨装置，属于风力发电机设备技术领域。

背景技术

目前的大功率风力发电机组在运行过程中，都处于无人值守状态下，风力发电机组本地控制***对各种运行工况自动控制，可根据风速大小自动调整发电功率、风轮转速，自动对风，自动控制并网、脱网等，并可以远程监控风力发电机组，远程采集风力发电机组的各种数据、人工操作风力发电机组；

风力发电机组具有完善的保护功能，如遇故障自动报警、停机，通常风力发电机组的保护功能有超速、发电机过载和故障、过振动、电网或负载丢失、脱网时停机失败、变桨故障等。保护环节为多级安全链互锁，在控制过程中具有“逻辑与”的功能，而在达到控制目标方面可实现“逻辑或”的结果。保护环节以失效保护为原则进行设计，即当控制失败，风电机组内部或外部故障引起机组不能正常运行时，***安全保护***动作；

中国国家知识产权局公开了一个专利号为201910509228.6的专利，该专利包括根据发电机的转速和机舱的加速度将风电机组的停机顺浆速率由初始的第一停机顺桨速率变更为第三停机顺桨速率；其中,第一停机顺浆速率由风电机组初始时刻的桨距角确定,第二停机顺桨速率由风电机组当前时刻的桨距角确定；再根据发电机的转速和功率将风电机组的停机顺浆速率由第二停机顺桨速率变更为第三停机顺桨速率，并以第三停机顺桨速率完成顺桨和停机，通过本申请的方法、装置能够使得风电机组在停机过程中具有很好的降低载荷的效果。

但是该装置在使用过程中，也逐渐的暴露出该技术的不足，主要体现在以下几个方面。

第一，现在的大功率风力发电机组的变桨一般采用三个叶片分别独立变桨，风力发电机组若要停机，三个叶片自动顺桨到预定位置。但若其中一个或者两个叶片的驱动装置出现故障，则叶片卡住，无法达到预定位置，风电机组无法顺利停机。只有全部驱动装置工作状态正常，风力发电机组才可按照预期顺利停机。风机叶片都是独立变桨，大大提高了顺桨时故障机率。

第二，一个概率极低的故障状态，即风力发电机组三个驱动全部出现故障，叶片都不能返回停机位置，这时风力发电机组的负载甩掉，叶片处在运行位置，风轮会越转越快，形成飞车，当转速超过一定数值后，振动加强，超越了叶片、各个部件的强度，叶片、各个部件的连接出现断裂，如果其中一个叶片断裂，叶片旋转振动会更加强烈，最终导致风力发电机组倒塌，产生巨大损失。

现有的研发人员都是围绕如何单独实现对叶片进行顺桨，却忽略了要想保证风电机组的安全停机，得保证将全部叶片进行顺桨到位，提高了顺桨风险；以及现有的技术人员还围绕如何通过总驱动实现全部叶片的同时变桨，虽然该方式可以使得全部叶片进行变桨，但是忽略了当总驱动发生故障时，则所有叶片都无法进行顺桨，直接引发安全事故。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种风电机组安全顺桨装置，用以解决传统技术中独立顺桨方式若要实现风电机组的顺利停机，必须待全部叶片顺桨到位，故障几率高；而通过共同顺桨方式使全部叶片进行变桨时，一旦总驱动发生故障，所有叶片都无法进行顺桨，易引发安全事故的问题。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种风电机组安全顺桨装置，包括用以同时驱动若干风机叶片顺桨动作的联动机构。

作为一种改进的方案，所述联动机构上还安装有用以独立驱动每个风机叶片顺桨动作的分动部件。

作为一种改进的方案，所述联动机构包括沿若干所述风机叶片的旋转中心同轴设置的主动轮，每个所述叶片上还分别安装有用以与所述主动轮相传动的从动轮。

作为一种改进的方案，所述联动机构上还安装有用以对所述风机叶片进行定位的锁止部件。

作为一种改进的方案，所述锁止部件包括蜗杆蜗轮组，所述蜗杆蜗轮组的蜗杆与从动轮动力连接，所述蜗杆蜗轮组的蜗轮与所述风机叶片动力连接。

作为一种改进的方案，所述分动部件包括驱动机以及飞轮，所述飞轮外圈与所述从动轮同轴固接，所述驱动机动力连接所述蜗杆。

作为一种改进的方案，所述从动轮动力连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮啮合有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮同轴连接所述蜗杆。

作为一种改进的方案，所述从动轮为齿轮环，所述飞轮套装于所述齿轮环内，且所述飞轮的外圈与齿轮环固接，飞轮的内圈同轴固接所述第一锥齿轮。

作为一种改进的方案，所述蜗轮同轴固接有驱动轴，所述驱动轴利用连杆连接风机叶片。

作为一种改进的方案，若干所述从动轮的轴线沿所述风机叶片的旋转中心呈旋转对称分布。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

该联动顺桨装置既可实现对所有风机叶片的同时变桨，又可实现对单个叶片的独立变桨，两种驱动方式独立工作，互不影响，可满足不同工况下的变桨要求；该联动装置采用双驱动方式，实现对风电机组变桨的双重保障，即使一种驱动模式出现故障，还可采用另一套驱动模式实现变桨，这样大大降低了顺桨停机的故障机率，进一步防止了风力发电机组倒塌等恶性事件的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明飞轮的安装结构示意图；

图中：1-风机叶片，2-主动轮，3-从动轮，4-转轴，5-第一锥齿轮，6-第二锥齿轮，7-驱动机，8-蜗杆，9-驱动轴，10-连杆，11-转头，12-蜗轮；13-飞轮。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本发明提供风电机组安全顺桨装置，包括用以同时驱动若干风机叶片1顺桨动作的联动机构。

联动机构上还安装有用以独立驱动每个风机叶片1顺桨动作的分动部件。

联动机构沿若干风机叶片1的旋转中心同轴设置主动轮2，每个叶片上还分别安装有用以与主动轮2相传动的从动轮3。

其中主动轮2与从动轮3均为锥齿轮，其中主动轮2设置于风机机组的转头11内，可通过独立的驱动装置驱动其转动，其中主动轮的转动方向一定。

联动机构上还安装有用以对风机叶片1进行定位的锁止部件。

锁止部件包括蜗杆8蜗轮12组，蜗杆8蜗轮12组的蜗杆8与从动轮3动力连接，蜗杆8蜗轮12组的蜗轮12与风机叶片1动力连接。

分动部件包括驱动机7以及飞轮13，飞轮13外圈与从动轮3同轴固接，驱动机7动力连接蜗杆8，驱动机的转动方向一定。

从动轮3通过飞轮13驱动转轴4，转轴4同轴固接有第一锥齿轮5，第一锥齿轮5啮合有第二锥齿轮6，第二锥齿轮6同轴连接蜗杆8。

从动轮3为齿轮环，飞轮13套装于齿轮环上，且飞轮13的外圈与齿轮环固接，飞轮13的内圈同轴固接第一锥齿轮5。

其中飞轮13的结构与自行车后链轮的结构相似，为棘轮机构，具有外圈可驱动内圈转动，但内圈无法驱动外圈转动的特性。

蜗轮12同轴固接有驱动轴9，驱动轴9利用连杆10连接风机叶片1。

若干从动轮3的轴线沿风机叶片1的旋转中心呈旋转对称分布。

本装置的工作原理为：

同步驱动模式下，主动轮2带若干个从动轮3转动，从动轮3固接飞轮13外圈，驱动飞轮13内圈，带动第一锥齿轮5转动，第一锥齿轮5带动第二锥齿轮6转动，第二锥齿轮6带动蜗杆8旋转，蜗杆8再啮合蜗轮12，蜗轮12同轴固接驱动轴9，驱动轴9通过连杆10带动风机叶片1转动，实现同步驱动若干个风机叶片1旋转顺桨。

独立驱动模式下，通过每个风机叶片1上的驱动机7驱动，带动第二锥齿轮6转动，第二锥齿轮6带动蜗杆8旋转，蜗杆8再啮合蜗轮12，蜗轮12同轴固接驱动轴9，驱动轴9通过连杆10带动风机叶片1转动，实现驱动单个风机叶片1旋转顺桨，其中第二锥齿轮6会带动第一锥齿轮5转动，第一锥齿轮5连接飞轮13内圈，利用飞轮13的特性，飞轮13内圈无法驱动飞轮13外圈，从而与从动轮3动力分离，实现独立顺桨。

其中驱动轴9、各个齿轮的固定方式均属于日常所常见的，属于本领域技术人员公知常识，因不作为本方案的创新之处，所以在此不多做赘述。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风电机组安全顺桨装置，其特征在于：包括用以同时驱动若干风机叶片(1)顺桨动作的联动机构。

2.根据权利要求1所述的一种风电机组安全顺桨装置，其特征在于：所述联动机构上还安装有用以独立驱动每个风机叶片(1)顺桨动作的分动部件。

3.根据权利要求2所述的一种风电机组安全顺桨装置，其特征在于：所述联动机构包括沿若干所述风机叶片(1)的旋转中心同轴设置的主动轮(2)，每个所述叶片上还分别安装有用以与所述主动轮(2)相传动的从动轮(3)。

4.根据权利要求3所述的一种风电机组安全顺桨装置，其特征在于：所述联动机构上还安装有用以对所述风机叶片(1)进行定位的锁止部件。

5.根据权利要求4所述的一种风电机组安全顺桨装置，其特征在于：所述锁止部件包括蜗杆(8)蜗轮(12)组，所述蜗杆(8)蜗轮(12)组的蜗杆(8)与从动轮(3)动力连接，所述蜗杆(8)蜗轮(12)组的蜗轮(12)与所述风机叶片(1)动力连接。

6.根据权利要求5所述的一种风电机组安全顺桨装置，其特征在于：所述分动部件包括驱动机(7)以及飞轮(13)，所述飞轮(13)外圈与所述从动轮(3)同轴固接，所述驱动机(7)动力连接所述蜗杆(8)。

7.根据权利要求6所述的一种风电机组安全顺桨装置，其特征在于：所述从动轮(3)动力连接第一锥齿轮(5)，所述第一锥齿轮(5)啮合有第二锥齿轮(6)，所述第二锥齿轮(6)同轴连接所述蜗杆(8)。

8.根据权利要求7所述的一种风电机组安全顺桨装置，其特征在于：所述从动轮(3)为齿轮环，所述飞轮(13)套装于所述齿轮环内，且所述飞轮(13)的外圈与齿轮环固接，飞轮(13)的内圈同轴固接所述第一锥齿轮(5)。

9.根据权利要求5所述的一种风电机组安全顺桨装置，其特征在于：所述蜗轮(12)同轴固接有驱动轴(9)，所述驱动轴(9)利用连杆(10)连接风机叶片(1)。

10.根据权利要求3所述的一种风电机组安全顺桨装置，其特征在于：若干所述从动轮(3)的轴线沿所述风机叶片(1)的旋转中心呈旋转对称分布。

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