风力发电机被动式偏航制动系统技术方案

本发明专利技术涉及一种风力发电机被动式偏航制动系统，包括偏航制动器、偏航齿圈和机舱主结构，所述偏航制动器通过高强度螺栓连接在机舱主结构上，且高强度连接螺栓孔分布为直线型；机舱主结构与偏航齿圈之间装有上摩擦片，上摩擦片支承整个机舱和风轮质量，并提供一部分摩擦制动力矩；所述偏航制动器的卡钳体与偏航齿圈之间分别装有径向摩擦片和下摩擦片组件，径向摩擦片与偏航齿圈耦合并起到径向弹性支承作用；下摩擦片组件由下摩擦片、碟形弹簧组件和预紧机构组成，下摩擦片下面通过碟形弹簧组件连接预紧机构，由预紧机构的螺母来调节碟簧组件使下下摩擦片产生对偏航齿圈下表面的压紧力，与偏航齿圈下表面一起产生摩擦制动力矩。

【技术实现步骤摘要】
风力发电机被动式偏航制动系统
本专利技术涉及一种风力发电机，尤其是一种风力发电机被动式偏航制动器。
技术介绍
目前，风力发电机的偏航制动器采用滚动轴承+液压主动式结构，存在漏油、污染缺陷，而且部件成本较高；油压密封结构复杂，加工和配合精度要求高，问题失效点多；同系列产品根据机型不同而种类繁多，通用性和互换性差，带来运维困难。
技术实现思路
本专利技术是要提供一种风力发电机被动式偏航制动系统，该系统采用模块化设计，可以作为标准配置单元满足不同功率容量和机型结构的风力发电机组使用需求，并且具有结构简单，标准化和通用化程度高，加工制造方便，成本低等特点。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种风力发电机被动式偏航制动系统，包括偏航制动器、偏航齿圈，所述偏航制动器通过高强度螺栓连接在机舱主结构上，且高强度连接螺栓孔分布为直线型；机舱主结构与偏航齿圈之间装有上摩擦片，上摩擦片支承整个机舱和风轮质量，并提供一部分摩擦制动力矩；所述偏航制动器的卡钳体与偏航齿圈之间分别装有径向摩擦片和下摩擦片组件，径向摩擦片与偏航齿圈耦合并起到径向弹性支承作用；下摩擦片组件由下摩擦片、碟形弹簧组件和预紧机构组成，下摩擦片下面通过碟形弹簧组件连接预紧机构，由预紧机构的螺母来调节碟簧组件使下下摩擦片产生对偏航齿圈下表面的压紧力，与偏航齿圈下表面一起产生摩擦制动力矩。所述偏航制动器和机舱主结构的连接螺栓分布采用直线式分布，每个偏航制动器上连接有五个连接螺栓。所述偏航制动器的卡钳体设有三个下摩擦片组件。所述径向摩擦片具有与不同机型机组的偏航齿圈相配合的圆弧半径，通过调节径向摩擦片圆弧半径可以实现和不同机型机组齿圈的配合。所述上摩擦片、径向摩擦片和下摩擦片分别连通卡钳体内的油道，钳体内的油道进口通过标准化直角快插接头连接自动定时定量润滑装置，用于实现上摩擦片、径向摩擦片和下摩擦片的自动定时定量润滑，改善摩擦片运行工况，减少偏航制动系统运维周期和强度，并提高摩擦片使用寿命。所述上摩擦片、下摩擦片和径向摩擦片均呈标准四方形状。所述预紧机构由细牙六角大螺母和防松机构组成，通过细牙六角大螺母的螺距精确控制碟簧组件压缩量，所述防松机构采用内十八边齿形孔的制动垫块，具有±21°的旋转调节量，可以使细牙六角大螺母在任何转动位置得到止动锁定。本专利技术的有益效果是：1)偏航制动器通过高强度螺栓连接在机舱主结构上，高强度连接螺栓孔分布为直线型，无须考虑不同机型机舱主结构尺寸大小对螺栓分布圆的影响；2)机舱主结构和偏航齿圈间装有上摩擦片，上摩擦片支承整个机舱和风轮质量，并提供一部分摩擦制动力矩；3)卡钳体装有径向摩擦片和偏航齿圈耦合并起到径向弹性支承作用，每个卡钳有3个下摩擦片组件，下摩擦片组件内碟簧组件通过调节螺母产生压紧力与齿圈下表面一起产生摩擦制动力矩；4)通过调节径向摩擦片圆弧半径可以实现和不同机型机组齿圈的配合，结合外载和风轮机舱重量选择不同数量的偏航制动(钳)器和上摩擦片配置；5)通过标准化直角快插接头结合卡钳体接口油道，实现上、径向和下摩擦片的自动定时定量润滑，改善摩擦片运行工况，减少偏航制动系统运维周期和强度，并提高摩擦片使用寿命；本专利技术具有结构简单，标准化和通用化程度高，加工制造方便，成本低等特点，并采用模块化设计，可以作为标准配置单元满足不同功率容量和机型结构的风力发电机组使用需求。附图说明图1为本专利技术的偏航制动钳器结构剖视图；图2为本专利技术的偏航制动钳器结构立体局剖视图；图3为本专利技术的偏航制动钳器的下摩擦片组件和接口示意图；图4为为本专利技术的偏航制动钳器的预紧和防松机构示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，2所示，一种风力发电机被动式偏航制动系统，包括机舱主结构100、偏航制动器320、偏航齿圈200等。偏航制动器320通过高强度螺栓连接在机舱主结构100上，且高强度连接螺栓孔分布为直线型；机舱主结构100与偏航齿圈200之间装有上摩擦片327，上摩擦片327支承整个机舱和风轮质量，并提供一部分摩擦制动力矩。偏航制动器320的卡钳体与偏航齿圈200之间分别装有径向摩擦片326和下摩擦片组件325，径向摩擦片326与偏航齿圈200耦合并起到径向弹性支承作用；下摩擦片组件325由下摩擦片、碟形弹簧组件324和预紧机构322组成，下摩擦片下面通过碟形弹簧组件324连接预紧机构322，由预紧机构322的螺母来调节碟簧组件324使下下摩擦片产生对偏航齿圈200下表面的压紧力，与偏航齿圈200下表面一起产生摩擦制动力矩。1)偏航制动器结构简单，可靠性强其主要部件如下：制动器上半基体321-1、制动器下半基体321-2、预紧机构322、碟形弹簧组件324、下摩擦片组件325和径向摩擦片326；部件根据系统功能需求和装配要求采用Top-Down思路开发分解，如碟簧组件324选用DIN2092标准高刚度带锥面碟簧，既能满足大兆瓦机组制动预紧力需求，又比同类常规碟簧降低20%接触应力，提升疲劳寿命。2)部件通用性和互换性强，接口和配置需求统一（见图3）主要核心功能件上摩擦片、下摩擦片组件325和径向摩擦片326均采用标准四方形状，避免因机型接口差异采用独立过度特征设计，整体采用简单实用外形，通过径向摩擦片耦合圆弧半径控制来实现不同机型之间的匹配，主要连接件高强螺栓分布也有圆弧均布改为直线均布，不再受机舱主结构外形尺寸限制；同时也推动了偏航齿圈、机舱主结构及塔顶法兰的模块化通用化设计；将偏航制动器设计为独立化连接/制动单元，根据风载和风轮机舱质量的差异需求，通过制动器的数量进行选配，标准化接口和标准化配置减少了偏航、机舱、塔筒子及管路线束系统之间的交互迭代和整体开发设计周期，同时也减少了物料管理和维护成本；3)摩擦片智能化润滑控制和磨损监测；通过自动润滑注油和主控策略实施，在机组偏航运行中对摩擦耗材偏航摩擦片进行自动定时定量润滑，改善运行工况，提升系统稳定性(Db值、SSD振幅及热继)和耗材使用寿命；通过数字模拟量传感器对摩擦片运行状态进行实时监测，可以不用人员登塔即可获得摩擦片一段时期磨损运行情况，极大降低运维强度，同时又能预测摩擦片使用寿命，使得偏航制动系统运维周期弹性化；4)预紧和防松机构（见图4）预紧力对偏航摩擦力至关重要，预紧机构322采用细牙六角大螺母，通过螺距精确控制碟簧组压缩量，决定预紧力大小，大节距螺母自身具有结构强度高和自锁能力强的优点，保证预紧力/制动力的稳定性；同时，大节距螺母可以从制动器制动器下半基体321-2旋出，检查和更换碟簧组件时，无须事先用液压扳手拆除制动器-机舱主结构连接螺栓，大大降低运维强度；防松机构采用内十八边齿形孔的制动垫块322-3，具有±21°的旋转调节量，可以确保六角大螺母在任何转动位置都得到止动锁定，进一步增强整个机构的自锁能力。本专利技术的特点是：1)模块化应用根据整机需求，不同风力发电机组采用该款偏航制动器，类似于吊重不同重量配重需要不同数量吊重连接螺栓，例如，2MW配12个制动器+50个承重上摩擦片，3MW配15个制动器+60个承重上摩擦片,5MW配24个制动器+100个承重上摩擦片；2)模块化接口制动器和机舱主结构的配置接口均同，计算出所需制动器数量后，相应的机型机舱主结构可以根据偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风力发电机被动式偏航制动系统，包括偏航制动器、偏航齿圈和机舱主结构，其特征在于：所述偏航制动器通过高强度螺栓连接在机舱主结构上，且高强度连接螺栓孔分布为直线型；机舱主结构与偏航齿圈之间装有上摩擦片，上摩擦片支承整个机舱和风轮质量，并提供一部分摩擦制动力矩；所述偏航制动器的卡钳体与偏航齿圈之间分别装有径向摩擦片和下摩擦片组件，径向摩擦片与偏航齿圈耦合并起到径向弹性支承作用；下摩擦片组件由下摩擦片、碟形弹簧组件和预紧机构组成，下摩擦片下面通过碟形弹簧组件连接预紧机构，由预紧机构的螺母来调节碟簧组件使下下摩擦片产生对偏航齿圈下表面的压紧力，与偏航齿圈下表面一起产生摩擦制动力矩。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机被动式偏航制动系统，包括偏航制动器、偏航齿圈和机舱主结构，其特征在于：所述偏航制动器通过高强度螺栓连接在机舱主结构上，且高强度连接螺栓孔分布为直线型；机舱主结构与偏航齿圈之间装有上摩擦片，上摩擦片支承整个机舱和风轮质量，并提供一部分摩擦制动力矩；所述偏航制动器的卡钳体与偏航齿圈之间分别装有径向摩擦片和下摩擦片组件，径向摩擦片与偏航齿圈耦合并起到径向弹性支承作用；下摩擦片组件由下摩擦片、碟形弹簧组件和预紧机构组成，下摩擦片下面通过碟形弹簧组件连接预紧机构，由预紧机构的螺母来调节碟簧组件使下下摩擦片产生对偏航齿圈下表面的压紧力，与偏航齿圈下表面一起产生摩擦制动力矩。2.根据权利要求1所述的风力发电机被动式偏航制动系统，其特征在于：所述偏航制动器和机舱主结构的连接螺栓分布采用直线式分布，每个偏航制动器上连接有五个连接螺栓。3.根据权利要求1所述的风力发电机被动式偏航制动系统，其特征在于：所述偏航制动器的卡钳体设有三个下摩擦片组件。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐超利，赵国权，刘鑫龙，陈旭，张庭，陈凯，丁涛，史杰，
申请(专利权)人：远景能源江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31