風力渦輪扭矩限制離合器系統技術方案

一種風力渦輪發電系統，其包括連接至具有輸出軸的增速變速箱的風力渦輪。還提供一種具有輸入軸的發電機。不對稱的耦合件使輸入軸和輸出軸互連。耦合件包括第一扭矩限制離合器，其與在輸入軸與輸出軸之間的單向離合器串聯連接。提供第二扭矩限制離合器，其與在輸入軸與輸出軸之間的單向離合器并聯連接。第一扭矩限制離合器和第二扭矩限制離合器具有不同的特有滑動扭矩。離合器的互連和單向離合器的實施提供第一扭矩限制離合器和第二扭矩限制離合器在輸入軸和輸出軸的相反旋轉方向上的有效操作。第二扭矩限制離合器的特有滑動扭矩是第一扭矩限制離合器的一小部分，第二扭矩限制離合器針對反向推動負載提供保護。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本文中本專利技術屬于電力傳輸裝置的領域，且更特別地說屬于風力渦輪中使用的扭矩限制離合器。明確地說，本專利技術涉及一種用于保護風力渦輪免受由扭矩反向造成的軸承和齒輪損壞。本專利技術提供一種在風力渦輪上使用的不對稱的扭矩限制耦合系統，其中正向扭矩限制離合器和反向扭矩限制離合器以成對的關系提供，且所述反向扭矩限制離合器的特有滑動扭矩是所述正向扭矩限制離合器的特有滑動扭矩的一小部分。本專利技術專注于提供這樣一種扭矩限制離合器配置作為現有系統的改進方案或作為原始設備。
技術介紹
在過去十年已經安裝數萬風力渦輪，幾乎全部是使用并入定位在渦輪葉片與發電機之間的變速箱作為增速器的類似傳動系統。變速箱通常經過專門設計且希望確保軸承和齒輪適當對齊以采取其專門的設計負載。這些設計負載通常集中在正向操作旋轉方向上。但是，已經發現高反向扭矩會影響變速箱的軸承和齒輪的壽命。在扭矩反向期間，齒輪和軸承變成未對準，在接觸表面上引起高度集中的負載。即使是中等的反向扭矩峰值也會損壞未對準的軸承和齒輪。存在多種操作狀態，包括傳動系和變速箱中的扭轉振動，其中一些會在反向傳動方向上造成嚴重扭轉。這些狀態會發生在(a)當電接觸器將風力渦輪發電機接合到柵格時啟動之后；(b)在緊急制動期間；(c)在當卡鉗制動器接合時的常規制動期間；(d)在柵格斷開連接事件期間；和(e)在各種電力故障和控制失效的任一種期間。雖然用于風力渦輪的變速箱通常設計有20年的軸承和齒輪壽命，但已經發現風力渦輪設計中的變速箱的平均壽命是7年到11年的級別。變速箱更換的成本極高，不僅是直接成本，在停工期也是如此。事實上，據信許多風力渦輪設計中的過早變速箱故障已經成為反向扭矩負載的主要原因，因為未曾提供有效保護。許多風力渦輪具有傳統的摩擦扭矩限制耦合件，通常設置在風力渦輪的額定扭矩的150%至200%。這些不會對反向負載下的未對準的軸承和齒輪提供保護。本專利技術專注于一種不對稱的扭矩限制器耦合系統，其中設置在標準正向方向上的高扭矩和設置在反向方向上的低扭矩會顯著改進變速箱壽命。
技術實現思路
根據前述內容，本專利技術的第一方面是提供一種風力渦輪扭矩限制離合器系統，其中在正向和反向操作方向上都提供變速箱保護。本專利技術的另一方面是提供一種風力渦輪扭矩限制離合器系統，其中提供具有不對稱性質的雙向保護。本專利技術的又一方面是提供一種風力渦輪扭矩限制離合器系統，其中提供反向扭矩限制器，其特有滑動扭矩是正向方向上的特有滑動扭矩的一小部分。本專利技術的又一方面是提供一種風力渦輪扭矩限制離合器系統，其中離合器機構被封圍、密封和干燥，且在惰性氣體環境中操作。本專利技術的又另一方面是提供一種風力渦輪扭矩限制離合器系統，其包括用于監視葉片軸與發電機軸之間的相位角和滑動來評定關聯到變速箱的扭矩的系統。本專利技術的又一方面是提供一種風力渦輪扭矩限制離合器系統，其易于適應現有風力渦輪用于增強的操作和耐久性。通過風力渦輪發電系統中的改進來實現在進行詳細描述時顯而易知的本專利技術的前述和其它方面，所述風力渦輪發電系統包括連接到具有高速輸出軸的增速變速箱的風力渦輪，和具有輸入軸的發電機，所述改進處包括耦合系統，其使所述輸出軸與輸入軸互連，所述耦合系統是不對稱的，其在第一正向旋轉傳動方向上具有第一特有滑動扭矩，且在第二反向旋轉傳動方向上具有第二特有滑動扭矩。本專利技術的其它方面通過一種風力渦輪發電系統達成，其包括風力渦輪，其連接至具有高速輸出軸的增速變速箱；發電機，其具有輸入軸；和不對稱的耦合件，其使所述輸入軸和所述輸出軸互連；所述不對稱的耦合件包括與在所述輸入軸與所述輸出軸之間的所述單向離合器串聯連接的第一扭矩限制離合器，和與在所述輸入軸與所述輸出軸之間的所述單向離合器并聯連接的第二扭矩限制離合器，所述第一扭矩限制離合器和所述第二扭矩限制離合器具有不同的特有滑動扭矩。附圖說明為了全面了解本專利技術的各個方面和結構，應參考下文詳細描述和附圖，其中圖1是根據先前技術的風力渦輪發電機的功能示意圖；圖2是本專利技術的第一實施方案的功能示意圖，特別調適為具有傳統扭矩限制器的現有耦合系統的翻新方案；圖3是之前不包括扭矩限制器的風力渦輪發電機的翻新方案的功能示意圖；和圖4是根據本專利技術的具有不對稱的扭矩限制耦合件且作為原始設備實施的風力渦輪發電機的功能示意圖。具體實施例方式現在參考附圖且更特別參考圖1，可見根據先前技術制造的風力渦輪發電系統一般由數字10標明。系統10包括附接到低速渦輪軸14的一串渦輪葉片12。渦輪軸14穿到變速箱16，其用來以標準方式大大提高變速箱輸出軸18的旋轉速度。如本領域技術人員易于了解，卡鉗制動器20與粘附到變速箱輸出軸18的制動器轉子22關聯地操作，以選擇性地停止軸18的旋轉。如所示，耦合件介于變速箱輸出軸18與發電機軸26之間。本領域技術人員將了解耦合件包括耦合間隔器24，其具有被調適以適應軸18、26之間的未對準的撓曲元件25。扭矩限制器或扭矩限制離合器28與發電機軸26關聯地提供以使變速箱輸出軸18和連接的變速箱16與過多的間歇性扭矩隔離。本領域技術人員將了解扭矩限制離合器28通常具有特有滑動扭矩，其設置為計劃應用于變速箱16的額定扭矩的1. 2倍至2倍。一般來說，扭矩限制離合器28設置在這個額定扭矩的1. 5倍。本領域技術人員將了解扭矩限制離合器28通常是雙向的，在順時針方向和逆時針方向旋轉模式下以相等滑動扭矩操作。但是，特有滑動扭矩限制器28通常在超過針對反向扭矩偏移提供保護所需的扭矩的情況中表現良好。如上文呈現，先前技術風力渦輪發電系統10的設計和關聯的扭矩限制離合器28極少關注反向傳動方向上未對準的軸承和齒輪上的扭矩負載的存在，這種扭矩引起變速箱損壞和早期維修和修理的必要性。如圖2至圖4中所示且如下文描述，本專利技術用以通過針對反向負載提供增強的扭矩限制保護來解決這個問題。現在參考圖2，可見根據本專利技術制造的風力渦輪發電系統的第一實施方案一般由數字32標明。這個第一實施方案呈現為目前使用扭矩限制離合器的系統的翻新方案。如所示，變速箱16具有輸出傳動軸18，其與卡鉗制動器20和制動器轉子22操作性地連通。變速箱軸18與發電機軸26通過稱合間隔器34和撓曲兀件25互連。稱合間隔器34包括一對同心重疊轂36、38，其分別與軸18、26互連。滑動扭矩通常是系統32的額定扭矩的1. 2倍至2倍的第一扭矩限制離合器28介于耦合間隔器34與發電機軸26之間。在圖2的實施方案中，扭矩限制離合器28是風力渦輪發電系統的原始設備的一部分。為了針對反向扭矩發生情況提供保護，軸18、26之間的原始耦合由包括具有與超速機構42并聯的扭矩限制離合器40的轂36、38的耦合間隔器34替代。超速機構42通常將包括單向離合器，其在第一旋轉方向上提供轂36、38之間的直接互連，并且在相反方向上處于空轉輪狀態。因此，扭矩限制離合器40用作為反向扭矩限制離合器，其在反向旋轉方向上提供具有特有滑動扭矩的轂36、38之間的互連。在本專利技術的優選實施方案中，扭矩限制離合器40的特有滑動扭矩是扭矩限制離合器28所受到的額定扭矩的一小部分。進一步如圖2中所示，密封件44可用以提供密封殼體并且保護耦合間隔器34，且尤其保護扭矩限制離合器40和超速機構42免受環境影響。優選的是干燥環境。為了進一本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.08.18 US 12/858,6881.一種風力渦輪發電系統,該風力渦輪發電系統包括連接至具有高速輸出軸的增速變速箱的風力渦輪和具有輸入軸的發電機，改進處包括 耦合系統，該耦合系統使所述輸出軸與輸入軸互連，所述耦合系統是不對稱的，所述耦合系統在第一正向旋轉傳動方向上具有第一特有滑動扭矩，且在第二反向旋轉傳動方向上具有第二特有滑動扭矩。2.根據權利要求1所述的風力渦輪發電系統中的改進處，其中所述第一特有滑動扭矩大于所述風力渦輪的額定扭矩，且所述第二特有滑動扭矩小于所述風力渦輪的額定扭矩。3.根據權利要求2所述的風力渦輪發電系統中的改進處，其中所述耦合系統包括具有所述第一特有滑動扭矩的第一扭矩限制離合器和具有所述第二特有滑動扭矩的第二扭矩限制離合器。4.根據權利要求3所述的風力渦輪發電系統中的改進處，其還包括所述輸出軸與所述輸入軸之間的單向離合器，所述單向離合器在所述正向旋轉方向上處于接合狀態，且在所述反向旋轉方向上處于空轉輪狀態。5.根據權利要求4所述的風力渦輪發電系統中的改進處，其中所述第一扭矩限制離合器與所述輸出軸與所述輸入軸之間的單向離合器串聯連接。6.根據權利要求5所述的風力渦輪發電系統中的改進處，其中所述單向離合器與所述第二扭矩限制離合器并聯連接。7.根據權利要求6所述的風力渦輪發電系統中的改進處，其中所述耦合系統包括同心轂，且所述單向離合器與所述第二扭矩限制離合器在其間并聯互連。8.根據權利要求6所述的風力渦輪發電系統中的改進處，其中所述耦合系統包括繞著所述輸出軸和所述輸入軸中的一個的轂，且其中所述第一扭矩限制離合器和所述第二扭矩限制離合器以及所述單向離合器介于所述轂與所述輸出軸和所述輸入軸中的一個之間。9.根據權利要求6所述的風力渦輪發電系統中的改進處，其中所述第一扭矩限制離合器和所述第二扭矩限制離合器以及所述單向離合器各包括至少一個摩擦傳動盤。10.根據權利要求6...

【專利技術屬性】
技術研發人員：D·海登里希，E·奧爾森，G·庫靈斯，D·皮特曼，
申請(專利權)人：埃博集團有限公司，
類型：
國別省市：