專利名稱：一種大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，具體是一種大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，特別是該機(jī)組的傳動(dòng)鏈形式。
背景技術(shù)：
隨著新能源應(yīng)用的發(fā)展，作為新能源中開(kāi)發(fā)較早的風(fēng)能，在電網(wǎng)中占據(jù)了越來(lái)越大的比重。同時(shí)，越來(lái)越多的制造商開(kāi)發(fā)了各種不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，為了增強(qiáng)其產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，從各種零部件不同功能的考慮，到傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)的改進(jìn)，都成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)改進(jìn)的不同考慮因素。目前，非直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)鏈一般采用風(fēng)輪+主軸+齒輪箱+發(fā)電機(jī)+變頻器的形式，在這種傳動(dòng)鏈形式下，主軸的支撐結(jié)構(gòu)要么為一點(diǎn)支撐，要么為兩點(diǎn)支撐，或?yàn)槿c(diǎn)支撐。若采用一點(diǎn)支撐，在保證有足夠載荷能力承受較大風(fēng)力載荷的前提下，主軸和軸承的尺寸勢(shì)必要增大，這不僅造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的整體重量和制造成本增加，直接影響了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。而且，隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)功率的變大，零部件供應(yīng)商的生產(chǎn)能力也逐漸達(dá)到了極限，IOMW以上功率等級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組很難選到合適的主軸軸承，給主軸軸承的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。若采用三點(diǎn)支撐，齒輪箱將會(huì)承受最惡劣的風(fēng)力載荷，這致使齒輪箱的設(shè)計(jì)困難重重。參見(jiàn)圖I :若采用兩點(diǎn)支撐，主軸軸承(即前軸承A，后軸承B)承受了大部分復(fù)雜的風(fēng)力載荷，除扭矩外，基本上沒(méi)有其他載荷會(huì)傳遞到傳動(dòng)鏈的齒輪箱C里，給齒輪箱的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大便利；但是，這種支撐結(jié)構(gòu)也有其自身的缺點(diǎn)，比如傳動(dòng)鏈較長(zhǎng)，除主軸D長(zhǎng)度夕卜，還要考慮主軸D與齒輪箱C連接的聯(lián)軸器E的長(zhǎng)度。因此，這種支撐結(jié)構(gòu)在小功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中較為常見(jiàn)，在大功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，過(guò)長(zhǎng)的傳動(dòng)鏈則意味著更大的體積，以及更高的制造成本；而且，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)頭重量在主軸軸承上產(chǎn)生的彎矩，極大的考驗(yàn)著主軸軸承的徑向載荷承受能力。參見(jiàn)圖2 :假設(shè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)頭的風(fēng)輪中心G距前軸承A的距離為L(zhǎng)I，前軸承A和后軸承B之間的距離為L(zhǎng)2，前軸承A承受到的徑向載荷為F1，后軸承B承受到的徑向載荷為F2,此種情況下,前軸承A承受到的徑向載荷Fl=G* (L1+L2)/L2，由該式可知，F(xiàn)l > G0因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)頭的風(fēng)輪重心對(duì)前軸承產(chǎn)生的彎矩將影響前軸承的徑向載荷，而前軸承徑向載荷的大小將直接影響前軸承的壽命。綜上所述，現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)鏈形式，只能適合小功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，而無(wú)法適合大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用，隨著風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展，大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已成為市場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，如何在保證大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的前提下，降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重量以及制造成本，提升產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造商亟待解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的不足，自主研發(fā)一種在穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的前提下，能夠有效降低重量和制造成本的大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組通過(guò)對(duì)傳動(dòng)鏈形式進(jìn)行改進(jìn)，解決了機(jī)頭重量在主軸軸承上產(chǎn)生彎矩過(guò)大的難題，在現(xiàn)有軸承制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，改善了主軸軸承承受到的徑向載荷，延長(zhǎng)了主軸軸承的使用壽命。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，采用的技術(shù)方案是一種大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括發(fā)電裝置、機(jī)座、后軸承、風(fēng)輪、前軸承、機(jī)頭齒輪箱和主軸，所述機(jī)座裝配在塔筒上，所述機(jī)座的前端固定連接有空心軸，空心軸的前端與機(jī)頭齒輪箱固定連接；所述后軸承和前軸承分別布置在空心軸的后部和前部；所述風(fēng)輪裝配在后軸承和前軸承上，風(fēng)輪的前端與機(jī)頭齒輪箱的輸入軸連接；所述主軸穿在空心軸內(nèi)，主軸的前端與機(jī)頭齒輪箱的輸出軸連接，主軸后端與機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電裝置連接。所述風(fēng)輪的前端與機(jī)頭齒輪箱的輸入軸為柔性連接。
所述發(fā)電裝置由機(jī)艙齒輪箱和發(fā)電機(jī)構(gòu)成。所述機(jī)艙齒輪箱和發(fā)電機(jī)為集成結(jié)構(gòu)。所述機(jī)艙齒輪箱和發(fā)電機(jī)為分體結(jié)構(gòu)，二者通過(guò)聯(lián)軸器連接。所述機(jī)艙齒輪箱的潤(rùn)滑系統(tǒng)獨(dú)立于機(jī)頭齒輪箱的潤(rùn)滑系統(tǒng)。所述發(fā)電裝置為發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的有益效果是上述結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，在確保穩(wěn)定、可靠運(yùn)行性能的前提下，將風(fēng)輪直接裝配在前軸承和后軸承上，風(fēng)輪重心移到了前軸承和后軸承之間，縮短了傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度，減輕了機(jī)組的整體重量，解決了機(jī)頭重量在主軸軸承上產(chǎn)生彎矩過(guò)大的難題，在現(xiàn)有軸承制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，大大改善了前軸承和后軸承受到的徑向載荷，延長(zhǎng)了主軸軸承及整個(gè)機(jī)組的使用壽命，降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造成本，極大的提升了產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。圖I是傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I中的軸承受力示意圖。圖3是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3中的軸承受力示意圖。圖5是圖3中發(fā)電裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖3中發(fā)電裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖3中發(fā)電裝置的再一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
參見(jiàn)圖3和圖5 :本發(fā)明包括發(fā)電裝置I、機(jī)座2、后軸承4、風(fēng)輪5、前軸承6、機(jī)頭齒輪箱7和主軸8。其中，機(jī)座2裝配在塔筒上，機(jī)座2的前端固定連接有空心軸3，空心軸3的前端與機(jī)頭齒輪箱7固定連接。后軸承4和前軸承6分別布置在空心軸3的后部和前部。風(fēng)輪5直接裝配在后軸承4和前軸承6上，風(fēng)輪5的前端與機(jī)頭齒輪箱7的輸入軸柔性連接。主軸8穿在空心軸3內(nèi)，主軸8的前端與機(jī)頭齒輪箱7的輸出軸連接，保證主軸8只傳遞扭矩，主軸8后端與機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電裝置I連接。發(fā)電裝置I由機(jī)艙齒輪箱1.2和發(fā)電機(jī)
I.I構(gòu)成，二者為集成結(jié)構(gòu)，在機(jī)艙齒輪箱I. 2的增速作用下，主軸8傳遞的額定轉(zhuǎn)矩會(huì)得到很大的 下降，這對(duì)于降低主軸制造成本起到了很大作用(10MW及以上等級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，風(fēng)輪產(chǎn)生的額定轉(zhuǎn)矩將在IOOOOKNm以上，如此大的額定轉(zhuǎn)矩，無(wú)論采用鑄造主軸，還是采用鍛造主軸，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的情況下都需要付出昂貴的制造成本)。上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為大功率的高速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，位于機(jī)艙內(nèi)的機(jī)艙齒輪箱I. 2和位于機(jī)頭位置的機(jī)頭齒輪箱7分別采用兩套不同的潤(rùn)滑系統(tǒng)，二者的潤(rùn)滑系統(tǒng)相互獨(dú)立，這樣可以克服高速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的齒輪箱軸承易損壞的缺陷。參見(jiàn)圖4 :上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的前軸承6和后軸承4分別布置在風(fēng)輪重心G'的兩端，前軸承6和后軸承4承受到的徑向載荷是，假設(shè)風(fēng)輪重心G'距前軸承6的距離為L(zhǎng)3，前軸承6距后軸承4的距離為L(zhǎng)4，前軸承6受到的徑向載荷為F3，后軸承4受到的徑向載荷為F4。經(jīng)計(jì)算，此種情況下前軸承6受到的徑向載荷F3= G' *L4/(L3+L4)，由該式可知F3<G'。因此，本發(fā)明不僅縮短了傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度，而且有效改善了前軸承受到的徑向載荷(同理，也改善了后軸承受到的徑向載荷)，延長(zhǎng)了主軸軸承的使用壽命。實(shí)施例2
參見(jiàn)圖6 :本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同，不同之處在于，將構(gòu)成發(fā)電裝置I的機(jī)艙齒輪箱I. 2和發(fā)電機(jī)I. I改為分體結(jié)構(gòu)，二者通過(guò)聯(lián)軸器I. 3連接在一起。實(shí)施例3
參見(jiàn)圖7 :本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同，不同之處在于，布置在機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電裝置I為發(fā)電機(jī)I. I。這種結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為大功率的半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，由于只有一個(gè)齒輪箱，即機(jī)頭齒輪箱7，機(jī)艙內(nèi)無(wú)齒輪箱，因此，也就只有一套用作機(jī)頭齒輪箱7潤(rùn)滑的潤(rùn)滑系統(tǒng)。本實(shí)施例相較實(shí)施例I和實(shí)施例2而言,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在滿足傳動(dòng)和載荷設(shè)計(jì)的同時(shí)，結(jié)構(gòu)更為緊湊，重量輕。
權(quán)利要求
1.一種大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括發(fā)電裝置(I)、機(jī)座(2)、后軸承(4)、風(fēng)輪(5)、前軸承(6 )、機(jī)頭齒輪箱(7 )和主軸(8 )，所述機(jī)座(2 )裝配在塔筒上，其特征在于所述機(jī)座(2 ) 的前端固定連接有空心軸(3)，空心軸(3)的前端與機(jī)頭齒輪箱(7)固定連接；所述后軸承(4)和前軸承(6)分別布置在空心軸(3)的后部和前部；所述風(fēng)輪(5)裝配在后軸承(4)和前軸承(6)上，風(fēng)輪(5)的前端與機(jī)頭齒輪箱(7)的輸入軸連接；所述主軸(8)穿在空心軸(3)內(nèi)，主軸(8)的前端與機(jī)頭齒輪箱(7)的輸出軸連接，主軸(8)后端與機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電裝置(I)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述風(fēng)輪(5)的前端與機(jī)頭齒輪箱(7)的輸入軸為柔性連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述發(fā)電裝置(I)由機(jī)艙齒輪箱(I. 2)和發(fā)電機(jī)(I. I)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述機(jī)艙齒輪箱(I.2)和發(fā)電機(jī)(I. I)為集成結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述機(jī)艙齒輪箱(I.2)和發(fā)電機(jī)(I. I)為分體結(jié)構(gòu)，二者通過(guò)聯(lián)軸器(1. 3 )連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述機(jī)艙齒輪箱(I.2)的潤(rùn)滑系統(tǒng)獨(dú)立于機(jī)頭齒輪箱(7)的潤(rùn)滑系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于所述發(fā)電裝置(I)為發(fā)電機(jī) (I. I)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括發(fā)電裝置、機(jī)座、后軸承、風(fēng)輪、前軸承、機(jī)頭齒輪箱和主軸，所述機(jī)座裝配在塔筒上，所述機(jī)座的前端固定連接有空心軸，空心軸的前端與機(jī)頭齒輪箱固定連接；所述后軸承和前軸承分別布置在空心軸的后部和前部；所述風(fēng)輪裝配在后軸承和前軸承上，風(fēng)輪的前端與機(jī)頭齒輪箱的輸入軸連接；所述主軸穿在空心軸內(nèi)，主軸的前端與機(jī)頭齒輪箱的輸出軸連接，主軸后端與機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電裝置連接。本發(fā)明在確保穩(wěn)定、可靠運(yùn)行性能的前提下，縮短了傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度，減輕了機(jī)組的整體重量，延長(zhǎng)了主軸軸承及整個(gè)機(jī)組的使用壽命，降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造成本，極大的提升了產(chǎn)品在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)F03D11/04GK102628428SQ201210123720
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者沈雨虹, 王兵, 王建錄, 莫爾兵, 鄧良, 鄭大周 申請(qǐng)人:東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司