偏航系统及风力发电机组技术方案

本实用新型专利技术公开了一种偏航系统及风力发电机组。该偏航系统包括偏航轴承和偏航驱动机构，所述偏航驱动机构包括油缸和齿轮，其中：所述偏航轴承的内圈和外圈中的一者上设置有齿圈，所述齿轮的安装位置与所述偏航轴承的内圈和外圈中的另一者固定，所述齿轮与所述齿圈相啮合，所述油缸的第一端与所述齿轮一侧的偏心位置可转动连接，所述油缸的第二端与所述偏航轴承的内圈和外圈中的另一者可转动连接。实施本实用新型专利技术，能够有效减少偏航系统的零部件数量，有效降低结构复杂性、整机重量及制造成本，且易于实现偏航对风过程的平稳性，可以不用设置反向力矩提供装置和偏航刹车装置，从而能够减少能量的浪费。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
偏航系统及风力发电机组
本技术涉及风机偏航
，特别涉及一种偏航系统及风力发电机组。
技术介绍
风力发电机组(简称风机)是将风能转化为电能的装置，风力发电机组通常由叶轮、传动系统、发电机、偏航系统与变桨系统等部分组成。其中，偏航系统主要是为了应对风向不确定性造成的影响，具体而言，在通常情形下，当叶轮旋转平面与气流方向(风向)垂直时，风机所能获取的风能最大，然而风向时常变化，当叶轮旋转平面与风向处于非垂直位置时，需通过偏航系统使叶轮旋转平面垂直于(对准)风向。编号为CN201320004154的中国专利文献公开了现有的一种典型的偏航系统，该偏航系统主要包括偏航轴承、3个偏航电机、I个偏航液压马达和偏航刹车装置，其中，偏航轴承的外圈与塔架固定，内圈与机舱固定，外圈上设有外齿圈，3个偏航电机和I个偏航液压马达均安装于机舱上，且3个偏航电机和I个偏航液压马达的输出端均通过减速机齿轮与偏航轴承外圈的外齿圈相啮合，偏航刹车装置包括与偏航轴承外圈固定的偏航刹车摩擦盘以及与偏航轴承内圈固定的偏航刹车制动器。在工作过程中，在需要偏航对风时，3个偏航电机提供正常力矩，I个偏航液压马达提供反向力矩(起到阻力作用)，初始状态下，偏航液压马达的力矩小于3个偏航电机的力矩，偏航刹车制动器与偏航刹车摩擦盘分离，当风机即将旋转到叶轮旋转面与风向垂直时，三个偏航电机的力矩与偏航液压马达的力矩大小逐渐达到平衡一致，同时偏航刹车制动器与偏航刹车摩擦盘开始接触进行摩擦工作，通过控制刹车制动器刹车钳的刹车效果可以逐渐减少偏航的旋转速度，直至偏航对风工作结束。上述方案中，采用提供反向力矩的偏航液压马达与提供正常力矩的多个偏航电机相配合，并采用偏航刹车制动器辅助实现偏航刹车，这样能够使偏航过程更加平稳。然而，这种方案所需的零部件较多，结构复杂，增加了整机重量和成本；另外，偏航液压马达提供反向力矩，偏航结束时需要通过摩擦实现刹车，这样造成了能量的浪费；另外，偏航刹车装置频繁动作，相关零部件需要时常更换，这样在增加整机制造成本的同时也增加了后期使用的维护成本。因此，如何针对现有的上述不足和缺陷进行改进，以便更加适应风电发展的需要，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的之一在于提供一种偏航系统，以有效降低偏航系统的结构复杂性和制造成本，有效提高能量利用率和可维护性，且有助于实现偏航过程的平稳性。具体而言,该偏航系统包括偏航轴承和偏航驱动机构，所述偏航驱动机构包括油缸和齿轮，其中:所述偏航轴承的内圈和外圈中的一者上设置有齿圈，所述齿轮的安装位置与所述偏航轴承的内圈和外圈中的另一者固定，所述齿轮与所述齿圈相啮合，所述油缸的第一端与所述齿轮一侧的偏心位置可转动连接，所述油缸的第二端与所述偏航轴承的内圈和外圈中的另一者可转动连接。进一步地，所述偏航驱动机构为多个。进一步地，所述多个偏航驱动机构的各个齿轮沿着所述齿圈的周向均匀布置。进一步地，在任一偏航驱动机构中，所述油缸的第一端连接点和所述齿轮的转动轴线所处的平面与油缸的伸缩方向之间的夹角为驱动角，至少一个偏航驱动机构的驱动角与其他偏航驱动机构的驱动角不同。进一步地，所述偏航驱动机构还包括曲柄，所述曲柄的第一端与所述齿轮的一侧固定，所述曲柄的第二端与所述油缸的第一端可转动连接。进一步地，所述偏航系统还包括液压回路，所述液压回路包括油箱、油泵和换向阀，所述油泵的吸油口接于油箱，所述油泵的出油口接于所述换向阀的进油口，所述换向阀的回油口接于油箱，所述换向阀的第一工作油口和第二工作油口分别接于所述油缸的无杆腔和有杆腔。进一步地，所述换向阀与所述油缸之间的油路上设置有平衡阀或者液压锁。进一步地，所述换向阀为比例阀，所述偏航系统还包括控制器，所述控制器用于在需要偏航对风时控制所述换向阀处于开启状态，以及在完成偏航对风时控制所述换向阀处于关闭状态。进一步地，所述油缸的缸筒上间隔设置有第一接近开关和第二接近开关，所述第一接近开关和所述第二接近开关分别在上述油缸处于第一伸缩状态时和第二伸缩状态时向所述控制器发送信息，所述控制器还用于根据所述第一接近开关和所述第二接近开关发送的信息控制所述换向阀换向；或者，所述齿轮或者所述齿圈上设置有旋转编码器，所述控制器还用于根据所述旋转编码器的输出信息控制所述换向阀换向。本技术的另一目的在于提供一种风力发电机组，以降低整机的制造成本及维护难度，且节能环保以及能够达到相应的偏航效果。具体而言，该风力发电机组包括塔架和机舱，还包括上述任一项所述的偏航系统，所述塔架与所述偏航轴承的内圈和外圈中的一者固定，所述机舱与所述偏航轴承的内圈和外圈中的另一者固定。采用本技术的偏航系统时，当需要偏航对风时，可使油缸作伸缩运动，使油缸带动齿轮转动，进而使偏航轴承的外圈相对于内圈(机舱相对于塔架)转动，当叶轮旋转平面垂直于(对准)风向时，使油缸停止伸缩运动即可结束偏航对风工作。由此可知，与现有技术相比，本技术的偏航系统主要包括油缸和齿轮等，有效减少了零部件数量，结构简单可靠，有效降低了整机重量及制造成本；另外，在本技术中，偏航对风工作的开始和结束仅需通过分别控制油缸作伸缩运动以及停止伸缩运动即可，易于实现偏航对风过程的平稳性，可以不用设置起到阻力作用的反向力矩提供装置和偏航刹车装置，从而能够提高能量利用率，减少能量的浪费；另外，由于可以不用设置偏航刹车装置，可以降低整机成本，且便于维护。在一种可选的方案中，偏航驱动机构为多个，这样能够进一步提高偏航对风过程的平稳性和可靠性。在一种可选的方案中，偏航驱动机构为多个，且至少一个偏航驱动机构的驱动角与其他偏航驱动机构的驱动角不同，这样能够避免各个油缸同时处于驱动死点位置，使偏航对风过程更加连续平稳。在一种可选的方案中，偏航系统还包括液压回路，这样通过控制液压回路中换向阀的工作状态即可实现油缸伸缩状态的控制。在一种可选的方案中，换向阀与油缸之间的油路上设置有平衡阀或者液压锁，这样能够实现油缸在任一伸缩状态下的锁止，从而能够实现偏航对风过程的平稳可靠进行。本技术的风力发电机组具有上述的偏航系统，因而能够降低整机的制造成本及维护难度，且更为节能环保以及能够达到相应的偏航效果。【附图说明】构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中:图1为本技术实施例一提供的一种偏航系统的结构示意图；图2为本技术实施例二提供的一种偏航系统的结构示意图；图3为图1和图2所不偏航系统的液压回路的原理不意图。图中主要元件符号说明:I偏航轴承2 齿轮3 曲柄4 油缸5 齿圈6第一接近开关7第二接近开关8第一平衡阀9第二平衡阀11 外圈12 内圈13换向阀14 油泵21齿轮轴41 缸筒42活塞杆43第二铰点44第一铰点【具体实施方式】应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本技术的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。请参考图1至图3，下面将结合附图对本技术实施例作详细说明。结合图1所示，实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏航系统，其特征在于，所述偏航系统包括偏航轴承（1）和偏航驱动机构，所述偏航驱动机构包括油缸（4）和齿轮（2），其中：所述偏航轴承（1）的内圈（12）和外圈（11）中的一者上设置有齿圈（5），所述齿轮（2）的安装位置与所述偏航轴承（1）的内圈（12）和外圈（11）中的另一者固定，所述齿轮（2）与所述齿圈（5）相啮合，所述油缸（4）的第一端与所述齿轮（2）一侧的偏心位置可转动连接，所述油缸（4）的第二端与所述偏航轴承（1）的内圈（12）和外圈（11）中的另一者可转动连接。

【技术特征摘要】
1.一种偏航系统，其特征在于，所述偏航系统包括偏航轴承(I)和偏航驱动机构，所述偏航驱动机构包括油缸(4)和齿轮(2)，其中: 所述偏航轴承(I)的内圈(12 )和外圈(11)中的一者上设置有齿圈(5 )，所述齿轮(2 )的安装位置与所述偏航轴承(I)的内圈(12)和外圈(11)中的另一者固定，所述齿轮(2)与所述齿圈(5)相啮合，所述油缸(4)的第一端与所述齿轮(2) —侧的偏心位置可转动连接，所述油缸(4)的第二端与所述偏航轴承(I)的内圈(12)和外圈(11)中的另一者可转动连接。2.如权利要求1所述的偏航系统，其特征在于，所述偏航驱动机构为多个。3.如权利要求2所述的偏航系统，其特征在于，所述多个偏航驱动机构的各个齿轮(2)沿着所述齿圈(5)的周向均匀布置。4.如权利要求2所述的偏航系统，其特征在于，在任一偏航驱动机构中，所述油缸(4)的第一端连接点和所述齿轮(2)的转动轴线所处的平面与油缸(4)的伸缩方向之间的夹角为驱动角；至少一个偏航驱动机构的驱动角与其他偏航驱动机构的驱动角不同。5.如权利要求1所述的偏航系统，其特征在于，所述偏航驱动机构还包括曲柄(3)，所述曲柄(3)的第一端与所述齿轮(2)的一侧固定，所述曲柄(3)的第二端与所述油缸(4)的第一端可转动连接。6.如权利要求1至5任一项所述的偏航系统，其特征在于，所述偏航系统还包括液压回路，所述液压回路包括油箱、油泵(14)和换向阀(13)，所述油泵(14)的吸油口接于油箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：易小刚，
申请(专利权)人：三一重型能源装备有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11