风力涡轮扭矩限制离合器系统技术方案

一种风力涡轮发电系统，其包括连接至具有输出轴的增速变速箱的风力涡轮。还提供一种具有输入轴的发电机。不对称的耦合件使输入轴和输出轴互连。耦合件包括第一扭矩限制离合器，其与在输入轴与输出轴之间的单向离合器串联连接。提供第二扭矩限制离合器，其与在输入轴与输出轴之间的单向离合器并联连接。第一扭矩限制离合器和第二扭矩限制离合器具有不同的特有滑动扭矩。离合器的互连和单向离合器的实施提供第一扭矩限制离合器和第二扭矩限制离合器在输入轴和输出轴的相反旋转方向上的有效操作。第二扭矩限制离合器的特有滑动扭矩是第一扭矩限制离合器的一小部分，第二扭矩限制离合器针对反向推动负载提供保护。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文中本专利技术属于电力传输装置的领域，且更特别地说属于风力涡轮中使用的扭矩限制离合器。明确地说，本专利技术涉及一种用于保护风力涡轮免受由扭矩反向造成的轴承和齿轮损坏。本专利技术提供一种在风力涡轮上使用的不对称的扭矩限制耦合系统，其中正向扭矩限制离合器和反向扭矩限制离合器以成对的关系提供，且所述反向扭矩限制离合器的特有滑动扭矩是所述正向扭矩限制离合器的特有滑动扭矩的一小部分。本专利技术专注于提供这样一种扭矩限制离合器配置作为现有系统的改进方案或作为原始设备。
技术介绍
在过去十年已经安装数万风力涡轮，几乎全部是使用并入定位在涡轮叶片与发电机之间的变速箱作为增速器的类似传动系统。变速箱通常经过专门设计且希望确保轴承和齿轮适当对齐以采取其专门的设计负载。这些设计负载通常集中在正向操作旋转方向上。但是，已经发现高反向扭矩会影响变速箱的轴承和齿轮的寿命。在扭矩反向期间，齿轮和轴承变成未对准，在接触表面上引起高度集中的负载。即使是中等的反向扭矩峰值也会损坏未对准的轴承和齿轮。存在多种操作状态，包括传动系和变速箱中的扭转振动，其中一些会在反向传动方向上造成严重扭转。这些状态会发生在(a)当电接触器将风力涡轮发电机接合到栅格时启动之后；(b)在紧急制动期间；(c)在当卡钳制动器接合时的常规制动期间；(d)在栅格断开连接事件期间；和(e)在各种电力故障和控制失效的任一种期间。虽然用于风力涡轮的变速箱通常设计有20年的轴承和齿轮寿命，但已经发现风力涡轮设计中的变速箱的平均寿命是7年到11年的级别。变速箱更换的成本极高，不仅是直接成本，在停工期也是如此。事实上，据信许多风力涡轮设计中的过早变速箱故障已经成为反向扭矩负载的主要原因，因为未曾提供有效保护。许多风力涡轮具有传统的摩擦扭矩限制耦合件，通常设置在风力涡轮的额定扭矩的150%至200%。这些不会对反向负载下的未对准的轴承和齿轮提供保护。本专利技术专注于一种不对称的扭矩限制器耦合系统，其中设置在标准正向方向上的高扭矩和设置在反向方向上的低扭矩会显著改进变速箱寿命。
技术实现思路
根据前述内容，本专利技术的第一方面是提供一种风力涡轮扭矩限制离合器系统，其中在正向和反向操作方向上都提供变速箱保护。本专利技术的另一方面是提供一种风力涡轮扭矩限制离合器系统，其中提供具有不对称性质的双向保护。本专利技术的又一方面是提供一种风力涡轮扭矩限制离合器系统，其中提供反向扭矩限制器，其特有滑动扭矩是正向方向上的特有滑动扭矩的一小部分。本专利技术的又一方面是提供一种风力涡轮扭矩限制离合器系统，其中离合器机构被封围、密封和干燥，且在惰性气体环境中操作。本专利技术的又另一方面是提供一种风力涡轮扭矩限制离合器系统，其包括用于监视叶片轴与发电机轴之间的相位角和滑动来评定关联到变速箱的扭矩的系统。本专利技术的又一方面是提供一种风力涡轮扭矩限制离合器系统，其易于适应现有风力涡轮用于增强的操作和耐久性。通过风力涡轮发电系统中的改进来实现在进行详细描述时显而易知的本专利技术的前述和其它方面，所述风力涡轮发电系统包括连接到具有高速输出轴的增速变速箱的风力涡轮，和具有输入轴的发电机，所述改进处包括耦合系统，其使所述输出轴与输入轴互连，所述耦合系统是不对称的，其在第一正向旋转传动方向上具有第一特有滑动扭矩，且在第二反向旋转传动方向上具有第二特有滑动扭矩。本专利技术的其它方面通过一种风力涡轮发电系统达成，其包括风力涡轮，其连接至具有高速输出轴的增速变速箱；发电机，其具有输入轴；和不对称的耦合件，其使所述输入轴和所述输出轴互连；所述不对称的耦合件包括与在所述输入轴与所述输出轴之间的所述单向离合器串联连接的第一扭矩限制离合器，和与在所述输入轴与所述输出轴之间的所述单向离合器并联连接的第二扭矩限制离合器，所述第一扭矩限制离合器和所述第二扭矩限制离合器具有不同的特有滑动扭矩。附图说明为了全面了解本专利技术的各个方面和结构，应参考下文详细描述和附图，其中图1是根据先前技术的风力涡轮发电机的功能示意图；图2是本专利技术的第一实施方案的功能示意图，特别调适为具有传统扭矩限制器的现有耦合系统的翻新方案；图3是之前不包括扭矩限制器的风力涡轮发电机的翻新方案的功能示意图；和图4是根据本专利技术的具有不对称的扭矩限制耦合件且作为原始设备实施的风力涡轮发电机的功能示意图。具体实施例方式现在参考附图且更特别参考图1，可见根据先前技术制造的风力涡轮发电系统一般由数字10标明。系统10包括附接到低速涡轮轴14的一串涡轮叶片12。涡轮轴14穿到变速箱16，其用来以标准方式大大提高变速箱输出轴18的旋转速度。如本领域技术人员易于了解，卡钳制动器20与粘附到变速箱输出轴18的制动器转子22关联地操作，以选择性地停止轴18的旋转。如所示，耦合件介于变速箱输出轴18与发电机轴26之间。本领域技术人员将了解耦合件包括耦合间隔器24，其具有被调适以适应轴18、26之间的未对准的挠曲元件25。扭矩限制器或扭矩限制离合器28与发电机轴26关联地提供以使变速箱输出轴18和连接的变速箱16与过多的间歇性扭矩隔离。本领域技术人员将了解扭矩限制离合器28通常具有特有滑动扭矩，其设置为计划应用于变速箱16的额定扭矩的1. 2倍至2倍。一般来说，扭矩限制离合器28设置在这个额定扭矩的1. 5倍。本领域技术人员将了解扭矩限制离合器28通常是双向的，在顺时针方向和逆时针方向旋转模式下以相等滑动扭矩操作。但是，特有滑动扭矩限制器28通常在超过针对反向扭矩偏移提供保护所需的扭矩的情况中表现良好。如上文呈现，先前技术风力涡轮发电系统10的设计和关联的扭矩限制离合器28极少关注反向传动方向上未对准的轴承和齿轮上的扭矩负载的存在，这种扭矩引起变速箱损坏和早期维修和修理的必要性。如图2至图4中所示且如下文描述，本专利技术用以通过针对反向负载提供增强的扭矩限制保护来解决这个问题。现在参考图2，可见根据本专利技术制造的风力涡轮发电系统的第一实施方案一般由数字32标明。这个第一实施方案呈现为目前使用扭矩限制离合器的系统的翻新方案。如所示，变速箱16具有输出传动轴18，其与卡钳制动器20和制动器转子22操作性地连通。变速箱轴18与发电机轴26通过稱合间隔器34和挠曲兀件25互连。稱合间隔器34包括一对同心重叠毂36、38，其分别与轴18、26互连。滑动扭矩通常是系统32的额定扭矩的1. 2倍至2倍的第一扭矩限制离合器28介于耦合间隔器34与发电机轴26之间。在图2的实施方案中，扭矩限制离合器28是风力涡轮发电系统的原始设备的一部分。为了针对反向扭矩发生情况提供保护，轴18、26之间的原始耦合由包括具有与超速机构42并联的扭矩限制离合器40的毂36、38的耦合间隔器34替代。超速机构42通常将包括单向离合器，其在第一旋转方向上提供毂36、38之间的直接互连，并且在相反方向上处于空转轮状态。因此，扭矩限制离合器40用作为反向扭矩限制离合器，其在反向旋转方向上提供具有特有滑动扭矩的毂36、38之间的互连。在本专利技术的优选实施方案中，扭矩限制离合器40的特有滑动扭矩是扭矩限制离合器28所受到的额定扭矩的一小部分。进一步如图2中所示，密封件44可用以提供密封壳体并且保护耦合间隔器34，且尤其保护扭矩限制离合器40和超速机构42免受环境影响。优选的是干燥环境。为了进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.18 US 12/858,6881.一种风力涡轮发电系统,该风力涡轮发电系统包括连接至具有高速输出轴的增速变速箱的风力涡轮和具有输入轴的发电机，改进处包括 耦合系统，该耦合系统使所述输出轴与输入轴互连，所述耦合系统是不对称的，所述耦合系统在第一正向旋转传动方向上具有第一特有滑动扭矩，且在第二反向旋转传动方向上具有第二特有滑动扭矩。2.根据权利要求1所述的风力涡轮发电系统中的改进处，其中所述第一特有滑动扭矩大于所述风力涡轮的额定扭矩，且所述第二特有滑动扭矩小于所述风力涡轮的额定扭矩。3.根据权利要求2所述的风力涡轮发电系统中的改进处，其中所述耦合系统包括具有所述第一特有滑动扭矩的第一扭矩限制离合器和具有所述第二特有滑动扭矩的第二扭矩限制离合器。4.根据权利要求3所述的风力涡轮发电系统中的改进处，其还包括所述输出轴与所述输入轴之间的单向离合器，所述单向离合器在所述正向旋转方向上处于接合状态，且在所述反向旋转方向上处于空转轮状态。5.根据权利要求4所述的风力涡轮发电系统中的改进处，其中所述第一扭矩限制离合器与所述输出轴与所述输入轴之间的单向离合器串联连接。6.根据权利要求5所述的风力涡轮发电系统中的改进处，其中所述单向离合器与所述第二扭矩限制离合器并联连接。7.根据权利要求6所述的风力涡轮发电系统中的改进处，其中所述耦合系统包括同心毂，且所述单向离合器与所述第二扭矩限制离合器在其间并联互连。8.根据权利要求6所述的风力涡轮发电系统中的改进处，其中所述耦合系统包括绕着所述输出轴和所述输入轴中的一个的毂，且其中所述第一扭矩限制离合器和所述第二扭矩限制离合器以及所述单向离合器介于所述毂与所述输出轴和所述输入轴中的一个之间。9.根据权利要求6所述的风力涡轮发电系统中的改进处，其中所述第一扭矩限制离合器和所述第二扭矩限制离合器以及所述单向离合器各包括至少一个摩擦传动盘。10.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·海登里希，E·奥尔森，G·库灵斯，D·皮特曼，
申请(专利权)人：埃博集团有限公司，
类型：
国别省市：