[发明专利]风力涡轮机转子锁定系统

说明书

本发明涉及一种用于风力涡轮机的风力涡轮机转子锁定系统，以及操作用于风力涡轮机的风力涡轮机转子锁定系统的方法，该风力涡轮机包括塔架、机舱和转子，所述转子包括风力涡轮机叶片和转子轮毂，所述转子轮毂可旋转地安装在所述机舱的转子与机舱之间的接口处，所述接口包括至少一个轴承结构—力矩轴承—包括内轴承零件和外轴承零件，该轴承刚性连接至所述机舱的主框架结构，并且刚性连接至所述风轮轮毂，用于可转动地支承所述风轮，并用于传递来自风轮重量的载荷以及作用于风轮的风力载荷，所述风轮还包括用于将转矩传递至发电机的主轴，该转矩由作用于所述风轮的风力产生，所述风力涡轮机转子锁定系统还包括一个或多个锁定装置。

技术领域

本本发明涉及一种用于风力涡轮机的风力涡轮机转子锁定系统，其中所述风力涡轮机至少包括塔架、位于所述塔架顶端的机舱以及安装于所述机舱的转子，所述转子包括至少两片风力涡轮机叶片和转子轮毂，所述转子轮毂可旋转地安装在所述机舱的转子与机舱之间的接口处，所述接口包括至少一个轴承结构，该轴承结构包括内轴承零件和外轴承零件，至少一个轴承零件刚性连接至所述机舱的主框架结构，至少另一轴承零件刚性连接至所述风轮轮毂，用于可旋转地支承所述风轮，并用于传递来自风轮重量的载荷以及作用于风轮的风力载荷，所述风轮还包括用于将转矩传递至发电机的主轴，该转矩由作用于所述风轮的风力产生，所述风力涡轮机转子锁定系统还包括一个或多个锁定装置。

本发明进一步涉及一种操作用于风力涡轮机的风力涡轮机转子锁定系统的方法，其通过使用上述的风力涡轮机转子锁定系统来实现，其中所述风力涡轮机至少包括塔架、位于所述塔架顶端的机舱以及安装于所述机舱的转子，所述转子包括至少两片风力涡轮机叶片和转子轮毂，所述转子轮毂可旋转地安装在所述机舱的转子与机舱之间的接口处，所述接口包括至少一个轴承结构，该轴承结构包括内轴承零件和外轴承零件，至少一个轴承零件刚性连接至所述机舱的主框架结构，至少另一轴承零件刚性连接至所述风轮轮毂，用于可旋转地支承所述风轮，并用于传递来自风轮重量的载荷以及作用于风轮的风力载荷，所述风轮还包括用于将转矩传递至发电机的主轴，该转矩由作用于所述风轮的风力产生，所述风力涡轮机转子锁定系统还包括一个或多个锁定装置。

背景技术

众所周知，风力涡轮机具有某种用于制动和/或锁定风力涡轮机的风轮的制动或锁定系统，优选在维修期间或其他需要将转子固定不动的情况下，将其固定在特定位置。同样地，已知将风力涡轮机单片叶片锁定于特定倾斜位置的系统。本发明涉及相对于风力涡轮机的机舱/主框架制动和锁定风轮。上述风轮可理解为包括轮毂和若干风力涡轮机叶片的转子，用于将风力转化为旋转能。解释这个的原因是由于风力涡轮机通常还具有另一转子，即发电机的转子，又名为电机转子，其紧邻发电机的固定定子旋转，由此发电。

大量风力涡轮机使用变速箱，以将风轮相当慢速的旋转转换成电机转子的更快速旋转。这种风力涡轮机通常包括设置于变速箱与发电机之间的盘式制动器系统，为的是仅应对较小的转矩。其他风力涡轮机具有设置在变速箱之前的制动系统，因此其必须应对较高的转矩，而此时每分钟转数更少。由于风轮与发电机之间的变速箱至少存在一些松动，这种制动锁定系统有若干缺点。在越来越普遍的、所谓直接传动风力涡轮机上，风轮直接耦合至电机转子，不存在变速箱。

上述方案将制动系统设置于变速箱之前、或变速箱之后的主轴上、或者将制动系统设置于直接传动风力涡轮机的主轴上，主轴必须为刚硬的，以便在制动锁定时能够承受作用力。

风力涡轮机，例如直径可达100米、重量可高达例如50公吨。另外，电机转子也具有相当大的质量，高达20公吨。为了利用激活制动锁定系统来停止并约束如此大的质量，必须符合大量的要求。如果整条传动链，包括轮毂、主轴和发电机，有任何松动或太大的弹性，系统将会磨耗得非常快并最终断裂，从而造成严重的问题并增加成本，而且不可避免地存在一定量的这种松动和弹性。为了减轻重量——这在风力涡轮机行业内是恒久的议题——已知的制动锁定系统多少存在问题，因为这些系统是刚性的，其包括沉重的巨型刚性钢轴，以便足够刚硬到具有可接受的低弹性。