專利名稱：一種風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳動(dòng)方式及裝置，特別涉及一種應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的能量傳遞方式及傳動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電利用風(fēng)能來發(fā)電，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)械。風(fēng)電機(jī) 組上的風(fēng)輪槳葉在氣流作用下產(chǎn)生空氣動(dòng)力使風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。就水平軸 風(fēng)力發(fā)電機(jī)米說傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在風(fēng)力發(fā)電中負(fù)責(zé)能量的傳遞工作，將很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速(600千 瓦的風(fēng)機(jī)通常為27轉(zhuǎn)/分)變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速(通常為1500轉(zhuǎn)/分)。同時(shí)也使得 發(fā)電機(jī)易于控制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出。它的性能直接影響整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電效率。因 此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。傳動(dòng)系統(tǒng)選擇的主要依據(jù)是傳動(dòng)效率高；降低安裝維修難度與費(fèi)用；減小風(fēng)力 發(fā)電傳動(dòng)裝置的體積、重量；能滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組架設(shè)的環(huán)境要求等。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng) 方案通過齒輪箱增速驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)系統(tǒng)采用增速齒輪箱傳遞機(jī)械能的方式，為了保證盡量高的 傳遞效率，齒輪箱安裝在風(fēng)輪之后，使得至少20噸主要機(jī)械部件在> 25m的高空中安裝，維 護(hù)、拆卸大型部件非常不便。另外，并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)分為同步與異步兩 種。同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，在恒速恒頻的運(yùn)行方式下，為了保持發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，要求風(fēng)力 機(jī)有精確的調(diào)速系統(tǒng)傳統(tǒng)，這就增加了系統(tǒng)復(fù)雜性。異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，必須仔細(xì)選擇 電機(jī)級(jí)的對(duì)數(shù)與齒輪箱的增速比。若電機(jī)的極對(duì)數(shù)選小，則電機(jī)的尺寸小些，而增速齒輪箱 的速比增大，齒輪箱的尺寸加大；反之，若電機(jī)的極對(duì)數(shù)選大些，則電機(jī)的尺寸大些，而增速 齒輪箱的速比減少，齒輪箱的尺寸減小。不論哪種方法，整個(gè)風(fēng)電機(jī)箱體尺寸、重量都還是 很大。如此將增速齒輪箱和發(fā)電機(jī)都放置在塔架頂端，會(huì)增大對(duì)支撐塔架的載荷，使得塔架 的設(shè)計(jì)建造要求更高。以上兩點(diǎn)都造成建造和維護(hù)成本大大提高。另外，風(fēng)力發(fā)電的一大特點(diǎn)就是風(fēng)速會(huì)頻繁變動(dòng)，傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)正常啟動(dòng) 狀態(tài)下，葉片出于自由旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，如果風(fēng)速較低不足以使風(fēng)電機(jī)啟動(dòng)到發(fā)電，風(fēng)電機(jī)組將一 直保持自由空轉(zhuǎn)狀態(tài)，這就造成了能量的浪費(fèi)。再則，我國風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要集中在北部和沿海及其島嶼兩大帶，這就決 定了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作環(huán)境溫度在-40°C 20°C之間。在極低的氣溫下，若齒輪箱的溫度 過低潤滑油會(huì)因?yàn)闅鉁靥投兊煤艹?，尤其是采取飛濺潤滑部位的方式，部件無法得到 充分的潤滑，會(huì)導(dǎo)致齒輪或軸承缺乏潤滑而損壞。若只是外機(jī)艙溫度過低，則管路中潤滑油 也會(huì)造成流動(dòng)不暢的問題，當(dāng)齒輪箱油不能通過管路到達(dá)散熱器時(shí)齒輪箱油溫回不斷上升 直至停機(jī)。因此傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須對(duì)齒輪箱油以及機(jī)艙內(nèi)部安裝加熱裝置，增加了系 統(tǒng)復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的長距離機(jī)械 能傳遞，從而達(dá)到發(fā)電機(jī)放置在地面，減輕風(fēng)力機(jī)高空質(zhì)量的目的。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)方式及裝置，包括動(dòng)力部分(液壓 泵)用于將風(fēng)輪低速軸傳遞而來的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，為液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力與風(fēng) 力機(jī)連接；執(zhí)行部分(液壓馬達(dá))用于將液壓能有轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng) 發(fā)電，所述部分與發(fā)電機(jī)輸入軸連接；液力傳遞部分用于傳遞液壓能，保持并增大液壓壓 力，所述部分與液壓泵以及液壓馬達(dá)連接。其中，所述液力傳遞部分包括一個(gè)容積節(jié)流調(diào)速 回路，保證液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。優(yōu)選的，上述的一種風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)方式及裝置，其中所述動(dòng)力部分(液壓泵)采用 軸向柱塞泵，主軸與風(fēng)輪低速軸相連。柱塞泵采用7柱塞的結(jié)構(gòu)布置方式，減小脈動(dòng)率。優(yōu)選的，上述的一種風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)方式及裝置，其中所述執(zhí)行部分(液壓馬達(dá))采 用柱塞馬達(dá)，高壓油通入其壓油腔，缸體和馬達(dá)軸一起旋轉(zhuǎn)，與發(fā)動(dòng)機(jī)輸入軸相連。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在一、本發(fā)明的傳動(dòng)裝置采用液壓傳動(dòng)方式，液壓傳動(dòng)裝置具有體積小、重量輕，的 優(yōu)點(diǎn)。同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動(dòng)機(jī)的10% 20%。因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或 停車時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊；二、采用液壓傳動(dòng)方式，可方便地進(jìn)行長距離的運(yùn)動(dòng)傳遞，從而實(shí)現(xiàn)將發(fā)電機(jī)放置 在地面的布置，大大減輕了風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔頂?shù)妮d荷，可提高塔架的壽命，降低對(duì)塔架設(shè)計(jì)制 造的要求，降低建造成本。風(fēng)力發(fā)電機(jī)部件的下移也使得發(fā)電機(jī)的建造和維護(hù)更為簡便，使 維護(hù)成本降低。三、液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制；由于采 用油液為工作介質(zhì)，元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長；四、液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計(jì)、制造和使用。因此，利用液 壓傳動(dòng)可以很好的解決齒輪增速器傳動(dòng)所不能解決的建造維護(hù)成本過高的問題。五、液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)就在于液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化較敏感，這會(huì)影響它的工作穩(wěn)定 性。液壓傳動(dòng)在能量轉(zhuǎn)化的過程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，其壓力大，流量損失大，故系 統(tǒng)效率較低。然而，其系統(tǒng)的能量損失絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能，恰好實(shí)現(xiàn)了對(duì)液壓油的加熱解 決的低溫工作的保護(hù)問題。


發(fā)明“風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置”有兩幅附圖圖1是本發(fā)明“風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置”的能量轉(zhuǎn)換示意圖；圖2是本發(fā)明“風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置”的結(jié)構(gòu)具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。本發(fā)明以IOOkW風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置為例。
本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置能量轉(zhuǎn)換過程如圖1所示，風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)換 成機(jī)械能后，由本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置的液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能；液壓能經(jīng)過 本傳動(dòng)裝置的液力部件傳遞至液壓馬達(dá)，再由液壓馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，帶動(dòng)發(fā)電 機(jī)發(fā)電。在這個(gè)過程中，實(shí)現(xiàn)了長距離的能量傳遞，并且將風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪輸出低轉(zhuǎn)速提高成 發(fā)電機(jī)輸入軸的輸入高轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示，所述傳動(dòng)裝置包括變量液壓 泵1、蓄能器2、調(diào)速閥3、液壓馬達(dá)4、背壓閥5、液控單向閥6、過濾器7、油箱8、冷卻器9、安 全閥10、截止閥11，以上所有液壓元件以油管12連接。由變量液壓泵1和調(diào)速閥3組成容積節(jié)流調(diào)速回路。調(diào)速閥3調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓馬達(dá) 4的液壓油流量，從而調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)4的排量，控制液壓馬達(dá)4的轉(zhuǎn)速?；赜徒?jīng)背壓閥5返 回油箱。蓄能器2安裝在管路上變量液壓泵1和調(diào)速閥3之間，作為液壓系統(tǒng)的輔助動(dòng)力 源。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速較低、變量液壓泵1輸出的液壓油量較小時(shí)，變量液壓泵液壓泵1和蓄能器 2同時(shí)向管路供油；當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速較高、變量液壓泵1輸出的液壓油量較大時(shí)，變量液壓泵液 壓泵1在對(duì)系統(tǒng)供油時(shí)，也能對(duì)蓄能器供油。單向閥6安裝在變量液壓泵1的吸油管路上，防止動(dòng)力不足時(shí)液壓油逆流。濾油器7安裝在變量液壓泵1的吸油管路上，避免較大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入變量液壓泵 1，對(duì)泵造成損害。冷卻器9安裝在液壓系統(tǒng)的回油管路上，對(duì)已發(fā)熱的系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)熱的系統(tǒng)回油進(jìn) 行冷卻。安全閥10用來保護(hù)冷卻器9。截止閥11上帶有溫度感應(yīng)裝置，當(dāng)溫度達(dá)到一定 值，不需要冷卻器9進(jìn)行冷卻時(shí)，打開截止閥11，油液不用經(jīng)過冷卻器直接流回油箱8。以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用 等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置及方式，其特征在于，其包括動(dòng)力部分(變量液壓泵)用于將風(fēng)輪低速軸傳遞而來的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，為液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力與風(fēng)力機(jī)連接；執(zhí)行部分(液壓馬達(dá))用于將液壓能有轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，所述部分與發(fā)電機(jī)輸入軸連接；液力傳遞部分用于傳遞液壓能，保持并增大液壓壓力，所述部分與液壓泵以及液壓馬達(dá)連接。其中，所述液力傳遞部分包括一個(gè)容積節(jié)流調(diào)速回路，保證液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置，其特征在于動(dòng)力部分(變量液壓泵)采 用軸向柱塞泵。軸向柱塞泵的主軸與風(fēng)輪低速軸相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置，其特征在于執(zhí)行部分(液壓馬達(dá))采 用柱塞馬達(dá)，高壓油通入其壓油腔，缸體和馬達(dá)軸一起旋轉(zhuǎn)，與發(fā)動(dòng)機(jī)輸入軸相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置，其特征在于液力傳遞部分包括了蓄能 器、調(diào)速閥、背壓閥、液控單向閥、過濾器、油箱、冷卻器、安全閥、截止閥，以上所有液壓元件 以油管連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1與4所述的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置，其特征在于由變量液壓泵和調(diào)速 閥組成容積節(jié)流調(diào)速回路。調(diào)速閥調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓馬達(dá)的液壓油流量，從而調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的 排量，控制液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速?；赜徒?jīng)背壓閥返回油箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置，其特征在于蓄能器安裝在管路上變量 液壓泵和調(diào)速閥之間，作為液壓系統(tǒng)的輔助動(dòng)力源。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速較低、變量液壓泵輸出的液 壓油量較小時(shí)，變量液壓泵和蓄能器同時(shí)向管路供油；當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速較高、變量液壓泵輸出的 液壓油量較大時(shí)，變量液壓泵液壓泵在對(duì)系統(tǒng)供油時(shí)，也對(duì)蓄能器供油。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置，其特征在于單向閥安裝在變量液壓泵 的吸油管路上，防止動(dòng)力不足時(shí)液壓油逆流。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置，其特征在于濾油器安裝在變量液壓泵 的吸油管路上，避免較大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入變量液壓泵，對(duì)變量液壓泵造成損害。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置，其特征在于冷卻器安裝在液壓系統(tǒng)的 回油管路上，對(duì)已發(fā)熱的系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)熱的系統(tǒng)回油進(jìn)行冷卻。安全閥用來保護(hù)冷卻器。截 止閥上帶有溫度感應(yīng)裝置，當(dāng)溫度達(dá)到一定值，不需要冷卻器進(jìn)行冷卻時(shí)，打開截止閥，油 液不用經(jīng)過冷卻器直接流回油箱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置。本發(fā)明采用液壓傳動(dòng)的方式，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的齒輪增速傳動(dòng)?？梢詫?shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的長距離機(jī)械能傳遞，從而達(dá)到發(fā)電機(jī)放置在地面，減輕風(fēng)力機(jī)高空質(zhì)量，降低安裝、維修難度以及成本的目的。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)裝置包括動(dòng)力部分(變量液壓泵)；執(zhí)行部分(液壓馬達(dá))；液力傳遞及控制部分其中包括一個(gè)容積節(jié)流調(diào)速回路，保證液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。此外，液力傳遞部分還包括一個(gè)蓄能器用于提供輔助動(dòng)力；一個(gè)冷卻部分用于在溫度過高時(shí)冷卻液壓油以及一個(gè)濾油器；一個(gè)單向閥。
文檔編號(hào)F03D9/00GK101806291SQ20091008594
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者海錦濤, 王延忠, 陳燕燕 申請(qǐng)人:王延忠;海錦濤;陳燕燕