一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置及制动方法与流程

1.本技术涉及风力发电机组领域，尤其是涉及一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置及其制动方法。


背景技术：

2.在台风地区，极限（台风）风速很大，风电机组在台风天气下，其中一个叶片一旦被吹开（叶片展开），三个叶片受载不平衡，同时轮毂转速增大超过极限转速，叶片解体或风机可能倒塔。因此在极风下，通过设置变桨结构，驱动叶片相对轮毂转动，调节叶片的迎风角，从而降低轮毂的转速。
3.现有的变桨结构主要包括变桨轴承和齿轮箱，变桨轴承包括内圈和外圈，内圈和叶片固定连接，外圈和轮毂固定连接，齿轮箱固定在轮毂上，内圈内侧开设有齿环，齿轮箱和齿环啮合。在极风状态下调节叶片的迎风角时，齿轮箱驱动变桨轴承转动，从而带动叶片转动，将叶片调节至顺桨状态。
4.齿轮箱不仅起到调节叶片的迎风角的作用，还起到锁定叶片的作用，当将叶片调节至顺桨状态后，齿轮箱停止动作进行锁定叶片，使叶片不会相对轮毂转动。然而当风力突破齿轮箱的制动扭矩后，叶片可能会失去锁定相对轮毂发生转动，改变迎风角的角度，增大叶片的受风面积，使得轮毂转速加快，影响风电机组的稳定性。


技术实现要素：

5.在极风状态下，为了提高风电机组的稳定性，本技术提供一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置及其制动方法。
6.第一方面，本技术提供的一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置，采用如下的技术方案：一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置，包括锁紧板、底座和锁紧销，所述锁紧板固定连接于变桨轴承的内圈上，所述底座固定连接于轮毂上，所述锁紧销滑动连接于所述底座上，所述底座上设置有用于驱动所述锁紧销滑动的锁紧驱动，所述锁紧销平行于所述变桨轴承的轴向方向设置，所述锁紧板上开设有供所述锁紧销插入的限位孔。
7.通过采用上述技术方案，在极风状态下，齿轮箱将叶片调节至顺桨状态，锁紧板随叶片一起转动，在顺桨状态时，限位孔与锁紧销对齐，然后锁紧驱动驱使锁紧销移动，使锁紧销插入限位孔中。
8.齿轮箱的制动扭矩为m1，辅助制动装置的制动扭矩为m2，在未设置辅助制动装置时，极风状态下叶片风载扭矩为m3，此时m3=m1；设置辅助制动装置后，极风状态下叶片风载扭矩为m4，此时m4= m1+m2。通过锁紧销和锁紧板的配合，增加极风状态下的叶片风载扭矩，降低叶片发生转动的可能性，提高风电机组的稳定性。
9.可选的，所述限位孔设置为腰型孔。
10.通过采用上述技术方案，不同的叶片生产厂家生产出的叶片零位存在差异，将叶
片调节为顺桨状态后，锁紧销和限位孔处于偏心状态，从而导致锁紧销无法插入限位孔中。因此将限位孔设置为腰型孔，即使锁紧销和限位孔无法对中，锁紧销也能插入限位孔中。
11.可选的，叶片通过叶片螺栓连接于轮毂上，所述锁紧板通过叶片螺栓固定于所述变桨轴承的内圈靠近所述轮毂的一侧面上。
12.通过采用上述技术方案，无需设置其他固定结构或者使用辅助工具将锁紧板固定在变桨轴承的内圈上，叶片螺栓在固定叶片时，将锁紧板一起固定在变桨轴承内圈上。将锁紧板固定在内圈靠近轮毂的一侧上，若是变桨轴承生产厂家更改变桨轴承结构，无需对应调整锁紧板的结构，降低生产成本。
13.可选的，所述叶片螺栓并列设置为多个，所述限位孔的夹角大于等于相邻两个所述叶片螺栓夹角的2倍。
14.通过采用上述技术方案，不同的叶片生产厂家生产出的叶片零位存在差异，叶片零位的误差可能是1
°
也可能是-1
°
，因此将限位孔的夹角设置为相邻两个叶片螺栓夹角的2倍，使得锁紧销始终能插入限位孔中。
15.可选的，所述锁紧板上设置有用于限制所述锁紧销和所述锁紧板发生相对移动的限位结构，所述限位结构包括两限位杆，所述限位杆滑动连接于所述锁紧板上，两所述限位杆的弧度与所述限位孔的弧度一致，且两所述限位杆以所述腰型孔的中心线为对称轴对称设置，所述锁紧板上设置有用于驱动所述限位杆移动的限位驱动。
16.通过采用上述技术方案，因为限位孔设置为腰型孔，当锁紧销插入限位孔中后，当风力突破了齿轮箱的制动扭矩后，在风力的作用下，锁紧销和限位孔发生相对移动，改变扇叶的迎风角，因此设置限位结构限制锁紧销和限位孔发生相对移动。
17.当锁紧销插入限位孔中后，限位驱动驱动限位杆移动，两限位杆互相靠近直至两限位杆均抵紧锁紧销，两限位杆互相配合，限制限制锁紧销和限位孔发生相对移动。
18.可选的，两所述限位杆互相靠近的一端均设置有夹持弧板。
19.通过采用上述技术方案，夹持弧板增加限位结构和限位杆的接触面积，提高限位结构夹持锁紧销时的稳定性。
20.可选的，所述锁紧销和所述底座之间设置有导向结构，所述导向结构包括导向块和导向槽，所述导向块滑动连接于所述导向槽中。
21.通过采用上述技术方案，在锁紧驱动驱使锁紧插入（或者退出）限位孔中，导向块在导向槽中移动，对锁紧销导向。
22.可选的，所述轮毂上固定连接壳体，所述锁紧销和所述锁紧驱动均设置于所述壳体内。
23.通过采用上述技术方案，将锁紧销和锁紧驱动设置于壳体内，保护锁紧销和缩进驱动。
24.第二方面，一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置的制动方法，包括以下步骤：s1、变桨：驱动变桨轴承内圈转动，带动叶片转动，调节叶片的迎风角至设定值；s2、锁定：锁紧驱动驱使锁紧销移动，直至锁紧销插入限位孔；s3、解锁：锁紧驱动驱使锁紧销移动，直至锁紧销退出限位孔；使叶片角度回退到锁紧销插入锁紧板时的初始角度，之后锁紧驱动驱使锁紧销复位。
25.所述限位孔设置为腰型孔；在步骤s3中，风力突破齿轮箱的制动扭矩，此时锁紧销在限位孔中发生位移，在驱动锁紧销退出限位孔前，驱动内圈转动带动锁紧板转动，使锁紧销回退到初始插入限位孔中的位置。
26.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：1.通过锁紧销和锁紧板的设置，在极风状态下，齿轮箱将叶片调节至顺桨状态，此时限位孔与锁紧销对齐，然后锁紧驱动驱动锁紧销移动，使锁紧销插入限位孔中；通过锁紧销和锁紧板的配合，增加极风状态下的叶片风载扭矩，降低叶片发生转动的可能性，提高风电机组的稳定性；2.将限位孔设置为腰型孔，不同的叶片生产厂家生产出的叶片零位存在差异，将叶片调节为顺桨状态后，即使锁紧销和限位孔无法对中，锁紧销也能插入限位孔中。
附图说明
27.图1是本技术实施例1的整体结构示意图；图2是本技术实施例1的爆炸结构示意图；图3是本技术实施例1中有关锁紧板的结构示意图；图4是图2中a部分的放大结构示意图;图5是本技术实施例2的整体结构示意图；图6是本技术实施例2中有关限位结构的结构示意图。
28.附图标记说明：1、轮毂；2、叶片；3、变桨轴承；301、内圈；302、外圈；4、锁紧板；5、限位孔；6、锁紧销；7、壳体；8、通孔；9、锁紧驱动；10、底座；11、导向槽；12、导向块；13、夹持弧板；14、限位杆；15、齿槽；16、电机；17、齿轮；18、叶片螺栓。
具体实施方式
29.以下结合附图1-6对本技术作进一步详细说明。
30.风电机组包括轮毂1、叶片2、变桨轴承3和齿轮箱，叶片2通过叶片螺栓15固定在轮毂1上，变桨轴承3包括内圈301和外圈302，内圈301和叶片2固定连接，外圈302和轮毂1固定连接，齿轮箱固定在轮毂1上，内圈301内侧开设有齿环，齿轮箱和齿环啮合。在极风状态下调节叶片2的迎风角时，齿轮箱驱动变桨轴承3转动，从而带动叶片2转动，将叶片2调节至顺桨状态。
31.实施例1：本技术实施例公开一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置，参照图1，包括锁紧板4、底座10、锁紧销6和壳体7，壳体7固定连接于轮毂1上，锁紧销6和锁紧驱动9均设置于壳体7内。
32.参照图2，底座10固定连接于轮毂1上，所述锁紧销6滑动连接于所述底座10上，底座10上开设有供锁紧销6穿出的通孔8，锁紧销6平行于变桨轴承3的轴向方向设置，底座10上设置有用于驱动锁紧销6移动的锁紧驱动9。锁紧驱动9包括电动推杆，电动推杆的固定部固定在壳体7上，电动推杆的移动部和锁紧销6固定连接。
33.参照图3，锁紧板4与变桨轴承3的内圈301适配，锁紧板4呈扇形板设置。锁紧板4通
过叶片螺栓18固定连接于变桨轴承3的内圈301靠近轮毂1的一侧面上，叶片螺栓18沿弧线并列设置为多个，在本技术实施例中固定锁紧板4的叶片螺栓18设置为四个，锁紧板4上开设有供锁紧销6插入的限位孔5。
34.在极风状态下，齿轮箱将叶片2调节至顺桨状态，锁紧板4随叶片2一起转动，在顺桨状态时，限位孔5与锁紧销6对齐，然后锁紧驱动9驱动锁紧销6移动，使锁紧销6插入限位孔5中。
35.齿轮箱的制动扭矩为m1，辅助制动装置的制动扭矩为m2，在未设置辅助制动装置时，极风状态下叶片2风载扭矩为m3，此时m3=m1；设置辅助制动装置后，极风状态下叶片2风载扭矩为m4，此时m4= m1+m2。通过锁紧销6和锁紧板4的配合，增加极风状态下的叶片2风载扭矩，降低叶片2发生转动的可能性，提高风电机组的稳定性。
36.参照图2，限位孔5设置为腰型孔。限位孔5的夹角大于等于相邻两个所述叶片螺栓18夹角的2倍。锁紧板4、腰型孔和变桨轴承3均同心设置。
37.参照图4，锁紧销6和底座10之间设置有导向结构，导向结构包括导向块12和导向槽11，导向块12固定连接于底座10中，导向槽11开设于锁紧销6的周壁上，导向槽11平行于锁紧销6的长度方向设置，导向块12滑动连接于导向槽11中。
38.本技术实施例一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置的制动方法的步骤包括：s1、变桨：驱动变桨轴承3的内圈301转动，带动叶片2转动，调节叶片2的迎风角至设定值；s2、锁定：锁紧驱动9驱使锁紧销6移动，直至锁紧销6插入限位孔5；s3、解锁：驱动变桨轴承3的内圈301转动，锁紧板4随之转动，锁紧销6回退到初始插入限位孔5中的位置，然后锁紧驱动9驱使锁紧销6移动，直至锁紧销6退出限位孔5；使叶片2角度回退到锁紧销6插入锁紧板4时的初始角度，之后锁紧驱动9驱使锁紧销6退回至初始位置。
39.实施例2：本技术实施例公开一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置，与实施例1的不同之处在于：参照图5和图6，锁紧板4上设置有用于限制锁紧销6和锁紧板4发生相对移动的限位结构，限位结构包括两限位杆14，限位杆14滑动连接于锁紧板4上，两限位杆14的弧度与限位孔5的弧度一致，且两限位杆14以腰型孔的中心线为对称轴对称设置，两所述限位杆14互相靠近的一端均固定连接有夹持弧板13。
40.参照图5，锁紧板4上设置有用于驱动限位杆14移动的限位驱动，限位驱动包括齿轮17和用于驱动齿轮17转动的电机16，锁紧板4内开设有安装槽，齿轮17转动连接于安装槽内，限位杆14上开设有与齿轮17啮合的齿槽15，电机16固定连接于锁紧板4上。限位驱动与限位杆14一一对应设置。
41.本技术实施例一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置的制动方法的步骤包括：s1、变桨：变桨轴承3内圈301转动，带动叶片2转动，调节叶片2的迎风角至最小值；s2、锁定：锁紧驱动9驱动锁紧销6移动，直至锁紧销6插入限位孔5；s3、限位：当锁紧销6插入限位孔5中后，启动电机16驱动齿轮17转动，带动限位杆
14转动，直至夹持弧板13抵接锁紧销6，两夹持弧板13互相配合夹持住锁紧销6；s4、解锁：电机16驱动齿轮17反转，夹持弧板13松开锁紧销6，然后齿轮箱驱动内圈301转动，锁紧板4随之转动，锁紧销6回退到初始插入限位孔5中的位置，再锁紧驱动9驱使锁紧销6移动，直至锁紧销6退出限位孔5；使叶片2角度回退到锁紧销6插入锁紧板4时的初始角度，之后锁紧驱动9驱使锁紧销6退回初始位置。
42.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置，其特征在于：包括锁紧板(4)、底座(10)和锁紧销(6)，所述锁紧板(4)固定连接于变桨轴承(3)的内圈(301)上，所述底座(10)固定连接于轮毂(1)上，所述锁紧销(6)滑动连接于所述底座(10)上，所述底座(10)上设置有用于驱动所述锁紧销(6)滑动的锁紧驱动(9)，所述锁紧销(6)平行于变桨轴承(3)的轴向方向设置，所述锁紧板(4)上开设有供所述锁紧销(6)插入的限位孔(5)。2.根据权利要求1所述的一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置，其特征在于：所述限位孔(5)设置为腰型孔。3.根据权利要求2所述的一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置，其特征在于：叶片(2)通过叶片螺栓(18)连接于所述轮毂(1)上，所述锁紧板(4)通过叶片螺栓(18)固定于所述变桨轴承(3)的内圈(301)靠近所述轮毂(1)的一侧面上。4.根据权利要求3所述的一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置，其特征在于：所述叶片螺栓(18)并列设置为多个，所述限位孔(5)的夹角大于等于相邻两个所述叶片螺栓(18)夹角的2倍。5.根据权利要求2所述的一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置，其特征在于：所述锁紧板(4)上设置有用于限制所述锁紧销(6)和所述锁紧板(4)发生相对移动的限位结构，所述限位结构包括两个限位杆(14)，所述限位杆(14)滑动连接于所述锁紧板(4)上，两所述限位杆(14)以所述限位孔(5)为对称轴对称设置，所述锁紧板(4)上设置有分别驱动两个所述限位杆(14)靠近以夹紧锁紧销(6)的限位驱动。6.根据权利要求5所述的一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置，其特征在于：两个所述限位杆(14)互相靠近的一端均设置有夹持弧板(13)。7.根据权利要求1所述的一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置，其特征在于：所述锁紧销(6)和所述底座(10)之间设置有导向结构，所述导向结构包括导向块(12)和导向槽(11)，所述导向块(12)滑动连接于所述导向槽(11)中。8.根据权利要求1所述的一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置，其特征在于：所述轮毂(1)上固定连接壳体(7)，所述锁紧销(6)和所述锁紧驱动(9)均设置于所述壳体(7)内。9.根据权利要求1-8任一项所述的一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置的制动方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、变桨：驱动变桨轴承(3)的内圈(301)转动，带动叶片(2)转动，调节叶片(2)的迎风角至设定值；s2、锁定：锁紧驱动(9)驱使锁紧销(6)移动，直至锁紧销(6)插入限位孔(5)；s3、解锁：锁紧驱动(9)驱使锁紧销(6)移动，直至锁紧销(6)退出限位孔(5)；使叶片(2)角度回退到锁紧销(6)插入锁紧板(4)时的初始角度，之后锁紧驱动(9)驱使锁紧销(6)复位。10.根据权利要求9所述的一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置的制动方法，其特征在于：所述限位孔(5)设置为腰型孔；在步骤s3中，风力突破齿轮箱的制动扭矩，此时锁紧销(6)在限位孔(5)中发生摆动，在驱动锁紧销(6)退出限位孔(5)前，驱动变桨轴承(3)的内圈(301)转动，带动锁紧板(4)转动，使锁紧销(6)回退到初始插入限位孔(5)中的位置。

技术总结
本申请涉及风力发电机组领域，尤其是涉及一种风电机组极风状态下叶片辅助制动装置及其制动方法，包括锁紧板、底座、锁紧销，所述锁紧板固定连接于变桨轴承内圈上，所述底座固定连接于轮毂上，所述锁紧销滑动连接于所述底座上，所述底座上设置有用于驱动所述锁紧销移动的锁紧驱动，所述锁紧销平行于所述变桨轴承的轴向方向设置，所述锁紧板上开设有供所述锁紧销插入的限位孔，制动方法包括：变桨、锁定和解锁；本申请具有在极风状态下，为了降低叶片发生转动可能性的效果。生转动可能性的效果。生转动可能性的效果。


技术研发人员：朱国亮 朱畅 阳雪兵 唐斌
受保护的技术使用者：哈电风能有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/7/4