[实用新型]一种用于风力机叶片气动刹车的反向联合射流控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及主动流动控制技术领域，具体涉及一种用于风力机叶片气动刹车的反向联合射流控制装置。

背景技术

能源是人类文明进步、经济发展的必要物质基础。随着人类社会的不断发展，传统资源如煤炭、石油、天然气等不断被消耗直至枯竭，而且化石燃料的过度排放会影响全球气候、破坏生态平衡。因此，可再生能源在世界各国的能源战略中受到了越来越多的重视。在众多的可再生能源中，风能以其清洁无污染、占地面积相对较小、不依赖外部能源、无燃料价格风险、发电成本稳定、全球范围分布广泛等巨大的优越性和发展潜力而受到人们的青睐，风能发电技术也越来越受到世界上诸多公司的关注和投资。

风力发电机组的工作环境比较恶劣，在风速多变的季节，机组可能需要经常停机，防止风轮失速或气动转矩过大引起风力发电机组的破坏。此外，在检修机组时，也需要使风轮叶片处于刹车状态，以防止人员伤害及机组破坏。因此，刹车系统是风力机的关键部件，是机组安全保障和稳定运行的重要环节。传统的风力机一般采用两套刹车系统，即叶尖的气动刹车系统和设置在主轴上的机械刹车系统，整个风力机的停机过程，是在两个系统的协调作用下进行的。

其中机械刹车系统主要安装在高速轴或低速轴上，各有利弊。安装在高速轴上时，其刹车力矩小，刹车系统容易安装，但是齿轮箱可能会经常过载，动态载荷对齿轮箱冲击较大，容易造成齿轮箱破坏。尤其冬季风速较高，风力机很多时候不得不采取紧急刹车，这种情况下容易对齿轮箱、叶片及刹车系统造成“致命”伤害。为减小齿轮箱的冲击，避免齿轮箱受冲击载荷损坏，可将刹车闸安装在低速轴上，这样刹车制动力矩基本作用在低速轴上，刹车时产生的制动载荷不会作用在齿轮箱上。但这样一来就需要很大的刹车力矩，所需刹车闸的尺寸也较大，在安装上会有困难，同时较大的刹车力矩又对液压系统的密封性提出了更高的要求。目前风力机组中，机械刹车大多数安装在高速轴上，因此关键问题在于风机制动时如何减小载荷对齿轮箱的冲击。

叶尖扰流器形式的空气动力刹车，是目前定桨距风力发电机组设计中普遍采用的一种刹车形式。当风力发电机组处于运行状态时，叶尖扰流器作为桨叶的一部分起到吸收风能的作用，风力发电机组中的液压系统能使其保持这种状态。液压系统提供的液压油通过旋转接头进入安装在桨叶根部的液压缸，推动活塞杆，压缩叶尖扰流器机构中的弹簧，使叶尖扰流器与桨叶主体联成一体。当风力发电机需要停机时，液压系统释放液压油，叶尖扰流器在离心力作用下，按设计的轨迹转过90°，成为阻尼板，在空气阻力下起制动作用。变桨距风力发电机的空气动力刹车是通过桨叶迎角的变化来实现。但当液压系统的压力增大时,整个液压系统的密封性能要求就高,漏油的可能性也会增大。

随着风力发电机组容量的增大,主轴上的转矩成倍增大,而且在风力机刹车过程中，传动系统承受着很大的扭矩，机械刹车力矩对齿轮箱的影响最大。据统计，最常发生的故障是电气系统故障，主要的停机时间是由齿轮箱故障引起，风力机尺寸越大，故障频率越高。风力机的齿轮箱经常在恶劣的环境下工作，其损坏率非常高，更换齿轮箱工作量非常大，因此而造成的损失也不容小视，很多的风电厂家开始研究如何减少因为齿轮箱故障而造成的停机。

鉴于传统叶尖扰流器所需要的液压系统增加了风力发电机组复杂性以及一般传统液压机械刹车存在高压液压油泄漏、齿轮箱冲击、刹车片发热磨损大等诸多问题，目前，已有一些针对风力机刹车系统的优化设计方案，比如柔性刹车技术、电磁涡流刹车技术等，虽然比传统气动刹车和机械刹车方法有所改进，但是仍然存在效率不高或者效果有限的不足。因此，进一步研究高效可靠的风力机刹车方法对于提升风力发电水平具有很重要的意义。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种用于风力机叶片气动刹车的反向联合射流控制装置，采用反向联合射流，以减小叶片升力、增加叶片阻力，从而达到气动刹车的效果。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：