專利名稱：水平軸風(fēng)力發(fā)電機組的主機架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于風(fēng)力發(fā)電裝置領(lǐng)域，涉及水平軸風(fēng)力發(fā)電機組的主機架。
背景技術(shù)：
水平軸風(fēng)力發(fā)電機組的主機架，是指主軸支撐軸與塔架配合器軸的軸承座一體式 連接在一起的一個整體，應(yīng)用中，主軸支撐軸的一端裝有發(fā)電機總成，其另一端裝有尾翼總 成，再通過配套軸承裝在塔架配合器軸上；而每一套主機架的軸承座的軸線(即塔架配合 器軸的軸線或者說是風(fēng)力發(fā)電機組支撐塔的軸線)與主軸支撐軸的軸線(即發(fā)電機或葉
輪的旋轉(zhuǎn)軸線)之間均具有一個固定不變的偏心距s，并僅適用于發(fā)電機總成中葉輪需要
的某一個品種的葉片，而每一個品種的葉片都有其對應(yīng)的最佳偏心距，就是說每一套主機 架具有的固定不變的偏心距S與其所適用品種的葉片的最佳偏心距相一致；水平軸風(fēng)力發(fā) 電機組中發(fā)電機超功率機械保護最有效的方法就是偏航保護，葉片旋轉(zhuǎn)平面隨著風(fēng)速的提 高而逐漸偏離風(fēng)向，以實現(xiàn)始終在額定功率下的安全運行，而偏航保護的最重要的參數(shù)就 是偏心距，其大小決定著風(fēng)力發(fā)電機組開始被偏航保護時的風(fēng)速和完全退出工作狀態(tài)時的 風(fēng)速，偏心距對風(fēng)力發(fā)電機組的穩(wěn)定運行及其工作效率有著極其重要的影響；現(xiàn)有技術(shù)中， 主機架中的軸承座一般都是鑄鋼的，就其幾何尺寸及形狀而言都是固定不變的圓柱體型， 其與主軸支撐軸之間的連接方式及結(jié)構(gòu)為懸掛定位、單側(cè)直線焊道型，即主軸支撐軸以一 個側(cè)面垂直直線型緊貼在軸承座的圓柱外壁上懸掛式相互焊接在一起，為加長懸掛式單側(cè) 焊道的高度以增大焊道結(jié)合處的強度，主軸支撐軸采用碳素結(jié)構(gòu)鋼材質(zhì)的矩形型材；其不 足之處在于一是軸承座是鑄鋼的，而鑄造工藝對材質(zhì)成份及密度的控制難度遠大于碳素 結(jié)構(gòu)鋼，鑄造成本高又難以保證質(zhì)量，并且可焊性不理想，與碳素結(jié)構(gòu)鋼材質(zhì)的主軸支撐軸 焊接在一起，強度易受影響，質(zhì)量難保證，因此制作成本高；二是由于偏心距的存在，水平軸 風(fēng)力發(fā)電機組的原始重心位置是偏離塔架配合器軸的軸線的，并且隨著偏航角度的增加偏 離加大，所以，連接部位受力集中且大，在加上焊道結(jié)構(gòu)的不合理而帶來的受力不合理、強 度低，因此，水平軸風(fēng)力發(fā)電機組運行中，焊道兩側(cè)的材料被撕裂以及焊道本身開裂經(jīng)常發(fā) 生，嚴(yán)重影響正常運行；再加上現(xiàn)實中，由于制作難度和成本所限以及市場因素，水平軸風(fēng) 力發(fā)電機組生產(chǎn)廠都是對某一葉片供應(yīng)商的某一品種的葉片"從一而終"，即只生產(chǎn)主機架
具有同一個固定不變的偏心距的產(chǎn)品，對于應(yīng)用者而言，既便為同一型的塔架配合器配備 多套具有同一個固定不變的偏心距的主機架，也不能擺脫主機架易損傷之患，同時，由于葉
片損傷需更換是常事，因此，應(yīng)用者還必須受葉片"從一而終"的制約，這不僅嚴(yán)重影響著應(yīng) 用者的權(quán)益，而且明顯制約著本行業(yè)的發(fā)展；另外，現(xiàn)有技術(shù)中，由于主機架結(jié)構(gòu)的需要和 限制，主軸支撐軸采用碳素結(jié)構(gòu)鋼材質(zhì)的矩形型材，相對于同種材質(zhì)圓鋼管，耗材高、成本 高，受力狀況還不好，同時，發(fā)電機的對外輸電的滑環(huán)組件同軸式裝在軸承座的下邊，安裝 空間有限，不便于對其維護和更換。
發(fā)明內(nèi)容解決的技術(shù)問題 提供一種主軸支撐軸與軸承座二者通過過橋連接在一起的主機架，能克服現(xiàn)有技 術(shù)中存在的不足，部件全部采用碳素結(jié)構(gòu)鋼型材，免去鑄造之難，可焊性好，相互之間焊接 強度高，而且成本低，連接方式及結(jié)構(gòu)采用"穿橋"定位、焊道為連續(xù)且環(huán)狀對稱型，比懸掛 定位、單側(cè)直線焊道型受力狀況好、強度高，過橋結(jié)構(gòu)使焊接結(jié)構(gòu)強度在承載力上幾乎不存 在任何問題，因此，質(zhì)量有保證，而且制作成本低，能很方便、容易的制作具有不同的固定不 變的偏心距S的主機架，滿足應(yīng)用者的需要，保障其權(quán)益，既免除主機架易損傷之患，又?jǐn)[ 脫受葉片"從一而終"的制約，能大大推動本行業(yè)的發(fā)展。 采用的技術(shù)方案 水平軸風(fēng)力發(fā)電機組的主機架，包括主軸支撐軸及與其連接在一起的塔架配合器 軸的軸承座，軸承座的軸線與主軸支撐軸的軸線之間具有偏心距S，其特征在于主軸支撐 軸與塔架配合器軸的軸承座通過過橋相互連接在一起，主軸支撐軸軸向水平式穿過過橋并 與其相互焊接在一起，軸承座軸向垂直式穿過過橋并與其相互焊接在一起。
有益效果 主機架的各部件均采用碳素結(jié)構(gòu)鋼型材，而且主軸支撐軸及軸承座均為圓鋼管 材，因此，易制作，可焊性好，相互間焊接強度高，成本低，連接方式及結(jié)構(gòu)采用"穿橋"定位、 焊道為連續(xù)且環(huán)狀對稱型，比懸掛定位、焊道為單側(cè)垂直直線型受力狀態(tài)況、強度高，過橋 結(jié)構(gòu)，使得水平軸風(fēng)力發(fā)電機組的重心偏離軸承座的軸線而帶來的作用力絕大部分被過橋 承載，因此能使焊接及焊接結(jié)構(gòu)強度在承載力上幾乎不存在任何問題，因此，質(zhì)量有保證， 而且制作成本低，強度高，難以損傷，使用壽命長；能很方便、容易的制作具有不同的固定不 變的偏心距S的主機架，生產(chǎn)者能高質(zhì)價廉的滿足應(yīng)用者的需要，使應(yīng)用者能容易的為同 一型的塔架配合器多配備幾套具有不同(或相同)偏心距的主機架，既能免除主機架易損 傷之患，又能擺脫受葉片"從一而終"的制約，具有非常明顯的現(xiàn)實和長遠意義，并能大大推 動風(fēng)力發(fā)電這個陽光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有利于社會；另外，過橋為發(fā)電機的對外輸電的滑環(huán)組件 提供了牢固的平臺和空間，將其安裝在軸承座的上邊，便于安裝、維護及更換。

圖1、總體組裝結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2、按圖1中所示的主機架的A-A剖視圖； 圖3、按圖1中所示的主機架的B-B局部剖視具體實施方式
結(jié)合附圖進一步詳加說明； 圖1中，6示為塔架配合器軸，7-示為軸承，8-示為鎖母，9-示為滑環(huán)組件，10示為 塔架連同其配合器；1 示為主軸支撐軸，其一端裝有發(fā)電機總成，另一端裝有尾翼總成； 如圖1 3所示，主機架的結(jié)構(gòu)如下 主軸支撐軸1與塔架配合器軸6的軸承座2通過過橋3相互連接在一起，主軸支撐 軸1軸向水平式穿過過橋3并與其相互焊接在一起，軸承座2軸向垂直式穿過過橋3并與其相互焊接在一起；軸承座2的軸線0-0'與主軸支撐軸1的軸線x-x'之間具有偏心距S ; 主軸支撐軸1、軸承座2及過橋3均采用碳素結(jié)構(gòu)鋼型材，主軸支撐軸1及軸承座 2為圓鋼管型，過橋3為矩形鋼管型； 主軸支撐軸1軸向水平穿過過橋3的兩個相對的垂直面并與其相互焊接在一起， 相應(yīng)的立焊道4對稱式位于過橋3的兩個相對的垂直面的外側(cè)，并且分別為連續(xù)且環(huán)狀型； 軸承座2軸向垂直穿過過橋3的兩個相對的水平面并與其相互焊接在一起，相應(yīng)的平焊道 5對稱式位于過橋3的兩個相對的水平面的外側(cè)，并且分別為連續(xù)且環(huán)狀型。 如圖1所示，主機架應(yīng)用中，過橋3為發(fā)電機的對外輸電的滑環(huán)組件9提供了牢固 的平臺和空間，滑環(huán)組件9同軸并可卸性地裝在軸承7的鎖緊螺母8的上邊，軸承7裝在軸 承座2中，鎖緊螺母8擰緊在塔架配合器軸6上，使滑環(huán)組件9既便于安裝，又便于維護和 更換。 關(guān)于偏航原理及其相關(guān)的問題 水平軸風(fēng)力發(fā)電機組中，最佳偏心距是指在額定風(fēng)速(對應(yīng)于發(fā)電機的額定功 率)下即刻進入偏航保護狀態(tài)時所需的偏心距，時輪直徑、葉片的升阻比、風(fēng)速三者共同決 定了在一定風(fēng)速下葉輪所受到的軸向力的大小，此力與塔架配合器軸與主軸支撐軸之間的 偏心距S之積即為旋轉(zhuǎn)力矩M"而額定風(fēng)速下的M工就是水平軸風(fēng)力發(fā)電機組開始進入偏 航保護狀態(tài)的初始力矩——即最佳力矩，也即這個最佳力矩能夠使水平軸風(fēng)力發(fā)電機組在 額定風(fēng)速下即刻進入偏航保護狀態(tài)，而相對應(yīng)的所述偏心距S即為與所述葉片相應(yīng)的最佳 偏心距，換句話說，每一個品種的葉片都有其對應(yīng)的最佳偏心距S ;風(fēng)力發(fā)電機組中，與葉 輪配套并裝在主軸支撐軸尾部帶合頁型轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)的尾翼，由于其合頁的轉(zhuǎn)軸不垂直于地面 (即尾翼的工作面不垂直于地面)，因此尾翼的重量會產(chǎn)生一個水平分力，該力在水平軸風(fēng) 力發(fā)電機組中產(chǎn)生一個固定不變的旋轉(zhuǎn)力矩M2，當(dāng)M工《M2時，在尾翼作用下，葉輪旋轉(zhuǎn)平面 垂直風(fēng)向運行，當(dāng)Mi >M2時，葉輪旋轉(zhuǎn)平面偏離風(fēng)向運行，即進入偏航保護狀態(tài)；因此，對于 一整套原設(shè)計的水平軸風(fēng)力發(fā)電機組而言，其主機架的偏心距S(裝置安裝應(yīng)用后稱在線 偏心距)的設(shè)定是與葉片的選用、尾翼的設(shè)計配套對應(yīng)的，對于安裝應(yīng)用的在線水平風(fēng)力 發(fā)電機組而言，一般情況下，尾翼不會受損，不存在更換或改變設(shè)計，而發(fā)電機總成中葉輪 的葉片的損傷以至折斷時有發(fā)生，而更換葉片，必須選用額定風(fēng)速相同也即其最佳偏心距 與在線偏心距相同的葉片，否則，若最佳偏心距大于在線偏心距，則偏航保護時的起始風(fēng)速 和退出工作狀態(tài)時的風(fēng)速都會大大滯后，很容易超負(fù)荷運行而燒毀發(fā)電機，反之，則偏航保 護時的起始風(fēng)速和退出工作狀態(tài)時的風(fēng)速都會大大超前，使發(fā)電機功率下降；因此，解決應(yīng) 用者受"葉片從一而終"制約的最好辦法就是提供高質(zhì)價廉的主機架，強度高，難以損傷，使 用壽命長從而使應(yīng)用者能較容易的為同一型的塔架配合器多配備幾套具有不同(或相同) 偏心距的主機架，既能免除主機架易損傷之患，又能擺脫受葉片"從一而終"的制約，具有非 常明顯的現(xiàn)實和長遠意義。
權(quán)利要求水平軸風(fēng)力發(fā)電機組的主機架，包括主軸支撐軸及與其連接在一起的塔架配合器軸的軸承座，軸承座的軸線與主軸支撐軸的軸線之間具有偏心距S，其特征在于主軸支撐軸與塔架配合器軸的軸承座通過過橋相互連接在一起，主軸支撐軸軸向水平式穿過過橋并與其相互焊接在一起，軸承座軸向垂直式穿過過橋并與其相互焊接在一起。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水平軸風(fēng)力發(fā)電機組的主機架，其特征在于主軸支撐軸(1)、軸承座(2)及過橋(3)均采用碳素結(jié)構(gòu)鋼型材，主軸支撐軸(1)及軸承座(2)為圓鋼 管型，過橋(3)為矩形鋼管型。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水平軸風(fēng)力發(fā)電機組的主機架，其特征在于主軸支撐軸(1)軸向水平穿過過橋(3)的兩個相對的垂直面并與其相互焊接在一起，相應(yīng)的立焊道(4)對稱式位于過橋(3)的兩個相對的垂直面的外側(cè)，并且分別為連續(xù)且環(huán)狀型；軸承座(2)軸向垂直穿過過橋(3)的兩個相對的水平面并與其相互焊接在一起，相應(yīng)的平焊道(5)對稱式 位于過橋(3)的兩個相對的水平面的外側(cè)，并且分別為連續(xù)且環(huán)狀型。
專利摘要水平風(fēng)力發(fā)電機組的主機架屬于風(fēng)力發(fā)電裝置領(lǐng)域，主要解決提高強度并降低制作難度及成本以便打破發(fā)電機葉輪受葉片更換的“從一而終”制約問題；主軸支撐軸(1)與塔架配合器軸(6)的軸承座(2)通過過橋(3)并采用“穿橋”型相互焊接式連接在一起，部件均采用碳素結(jié)構(gòu)鋼型材，主軸支撐軸(1)及軸承座(2)為圓鋼管型，過橋(3)為矩形鋼管型，焊道為連續(xù)且環(huán)狀對稱型；結(jié)構(gòu)合理，焊接、焊接結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)好，強度高，難以損傷，使用壽命長，并且易制作成本低；生產(chǎn)者能高質(zhì)價廉的滿足應(yīng)用者的需要，使應(yīng)用者能容易的為同一型塔架配合器多配備幾套具有不同(或相同)偏心距的主機架，既能免除主機架易損傷之患，又能擺脫受葉片“從一而終”的制約，有著明顯的現(xiàn)實和長遠意義，并能推動本行業(yè)的發(fā)展。過橋(3)還為滑環(huán)組件(9)提供便于安裝、維護和更換的平臺和空間。
文檔編號F03D1/00GK201474847SQ20092017280
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者肖禹 申請人:肖禹