[发明专利]一种风力发电传动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种传动方式及装置，特别涉及一种应用于风力发电的能量传递方式及传动装置。

背景技术

风力发电利用风能来发电，而风力发电机组是将风能转化为电能的机械。风电机组上的风轮桨叶在气流作用下产生空气动力使风轮旋转，将风能转换成机械能。就水平轴风力发电机米说：传动机构在风力发电中负责能量的传递工作，将很低的风轮转速(600千瓦的风机通常为27转/分)变为很高的发电机转速(通常为1500转/分)。同时也使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。它的性能直接影响整个系统的发电效率。因此，风力发电机组的传动机构是风能发电系统的关键组成部分。

传动系统选择的主要依据是：传动效率高；降低安装维修难度与费用；减小风力发电传动装置的体积、重量；能满足风力发电机组架设的环境要求等。传统的风力发电传动方案通过齿轮箱增速驱动发电机，将机械能转变成电能。

传统的风力发电传动系统采用增速齿轮箱传递机械能的方式，为了保证尽量高的传递效率，齿轮箱安装在风轮之后，使得至少20吨主要机械部件在≥25m的高空中安装，维护、拆卸大型部件非常不便。另外，并网运行风力发电系统中的发电机分为同步与异步两种。同步发电机并网运行时，在恒速恒频的运行方式下，为了保持发电机的转速，要求风力机有精确的调速系统传统，这就增加了系统复杂性。异步发电机并网运行时，必须仔细选择电机级的对数与齿轮箱的增速比。若电机的极对数选小，则电机的尺寸小些，而增速齿轮箱的速比增大，齿轮箱的尺寸加大；反之，若电机的极对数选大些，则电机的尺寸大些，而增速齿轮箱的速比减少，齿轮箱的尺寸减小。不论哪种方法，整个风电机箱体尺寸、重量都还是很大。如此将增速齿轮箱和发电机都放置在塔架顶端，会增大对支撑塔架的载荷，使得塔架的设计建造要求更高。以上两点都造成建造和维护成本大大提高。

另外，风力发电的一大特点就是风速会频繁变动，传统的风力发电系统正常启动状态下，叶片出于自由旋转状态，如果风速较低不足以使风电机启动到发电，风电机组将一直保持自由空转状态，这就造成了能量的浪费。

再则，我国风能资源丰富的地区主要集中在北部和沿海及其岛屿两大带，这就决定了风力发电机的工作环境温度在-40℃～20℃之间。在极低的气温下，若齿轮箱的温度过低润滑油会因为气温太低而变得很稠，尤其是采取飞溅润滑部位的方式，部件无法得到充分的润滑，会导致齿轮或轴承缺乏润滑而损坏。若只是外机舱温度过低，则管路中润滑油也会造成流动不畅的问题，当齿轮箱油不能通过管路到达散热器时齿轮箱油温回不断上升直至停机。因此传统风力发电机组必须对齿轮箱油以及机舱内部安装加热装置，增加了系统复杂性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电传动装置，可以实现风力发电的长距离机械能传递，从而达到发电机放置在地面，减轻风力机高空质量的目的。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，一种风力发电传动方式及装置，包括：动力部分(液压泵)：用于将风轮低速轴传递而来的机械能转换成液压能，为液压传动机构提供动力：与风力机连接；执行部分(液压马达)：用于将液压能有转换为机械能，带动发电机高速转动发电，所述部分与发电机输入轴连接；液力传递部分：用于传递液压能，保持并增大液压压力，所述部分与液压泵以及液压马达连接。其中，所述液力传递部分包括一个容积节流调速回路，保证液压马达的转速。

优选的，上述的一种风力发电传动方式及装置，其中所述动力部分(液压泵)采用轴向柱塞泵，主轴与风轮低速轴相连。柱塞泵采用7柱塞的结构布置方式，减小脉动率。

优选的，上述的一种风力发电传动方式及装置，其中所述执行部分(液压马达)采用柱塞马达，高压油通入其压油腔，缸体和马达轴一起旋转，与发动机输入轴相连。

本发明的有益效果主要体现在：

一、本发明的传动装置采用液压传动方式，液压传动装置具有体积小、重量轻，的优点。同功率液压马达的重量只有电动机的10％～20％。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；

二、采用液压传动方式，可方便地进行长距离的运动传递，从而实现将发电机放置在地面的布置，大大减轻了风力发电机塔顶的载荷，可提高塔架的寿命，降低对塔架设计制造的要求，降低建造成本。风力发电机部件的下移也使得发电机的建造和维护更为简便，使维护成本降低。

三、液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；