一种滑动轴承式风力发电机组偏航系统及摩擦片更换方法

摘要

本发明公开了一种滑动轴承式风力发电机组偏航系统，用于连接风机塔筒与机架，包括轴承大齿圈、轴承环、轴承轴向承载面摩擦片、轴承径向承载面摩擦片、偏航制动器及偏航驱动机构，其中：所述轴承大齿圈其下端与塔筒上端连接，其上端通过与其组合连接的轴承轴向承载面摩擦片支撑机架的下端，其一侧的大齿轮与固定在机架上的偏航驱动机构啮合，其另一侧通过与其组合连接的轴承径向承载面摩擦片与轴承环的圆周配合滑动；所述轴承环上端连接在机架下端，偏航制动器连接在轴承环下端且作用于轴承大齿圈，整体具有简单、实用且成本低的特点，并可减少偏航制动器数量；同时本发明还公开了上述系统的摩擦片更换方法，摩擦片采用组合形式，方便安装和更换。

说明书

技术领域

本发明涉及风电技术领域，具体地，涉及一种滑动轴承式风力发电机组偏航系统及摩擦片更换方法。 

背景技术

目前，大型的风力发电机组的偏航系统大多采用滚动式偏航轴承。滚动式偏航轴承本身的成本比较高。同时，采用滚动式偏航轴承时，偏航系统必须配置较多数量的偏航制动器，以保证机组在不做偏航运动时使机舱能保证某个空间方位静止不动。此外，当机组做偏航运动时还需要施加一定的偏航阻尼力矩，以保证机组能做稳定的偏航运动。同时，滚动轴承应配置自动润滑系统以保证滚动体的润滑。 

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种简单、实用且成本低的滑动轴承式风力发电机组偏航系统。 

本发明的另一个目的在于提供一种上述系统的摩擦片更换方法，使摩擦片的更换简便快捷。 

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案： 

一种滑动轴承式风力发电机组偏航系统，用于连接风机塔筒与机架，包括轴承大齿圈、轴承环、轴承轴向承载面摩擦片、轴承径向承载面摩擦片、偏航制动器及偏航驱动机构，其中：所述轴承大齿圈其下端与塔筒上端连接，其上端通过与其组合连接的轴承轴向承载面摩擦片支撑机架的下端，其一侧的大齿轮与固定在机架上的偏航驱动机构啮合，其另一侧通过与其组合连接的轴承径向承载面摩擦片与轴承环的圆周配合滑动；所述轴承环上端连接在机架下端，偏航制动器连接在轴承环下端且作用于轴承大 齿圈。 

进一步地，所述轴承大齿圈呈倒L型，其倒L型下端连接在塔筒的顶法兰上面，其倒L型上部凸缘的侧面通过与其组合连接的轴承径向承载面摩擦片与轴承环的圆周配合滑动，且所述偏航制动器作用于倒L型上部凸缘的下端面。 

进一步地，所述轴承环为数个等分弧段。 

进一步地，所述偏航制动器采用液压制动器，液压制动器为多个，且每个液压制动器均为常规偏航液压制动器的一半，均匀分布在轴承环的下端。 

进一步地，所述偏航驱动机构下部设置有小齿轮，其通过下部的小齿轮与轴承大齿圈啮合。 

进一步地，所述滑动轴承为外驱动式滑动轴承或内驱动式滑动轴承。 

进一步地，由轴承大齿圈、轴承环、轴承轴向承载面摩擦片及轴承径向承载面摩擦片组成的滑动轴承为无油滑动轴承。 

进一步地，所述各连接均采用螺栓紧固连接方式。 

进一步地，所述轴承环上端经止口由所述螺栓连接在机架下端。 

上述滑动轴承式风力发电机组偏航系统的摩擦片更换方法为：在无需将机架及位于机架上的机舱从塔筒顶端吊下的情况下即可实现摩擦片的更换，具体为： 

（1）所述轴承轴向承载面摩擦片的更换方法为： 

在适当松开偏航制动器的连接螺栓的情况下，用专用千斤顶将机架局部顶起，即可更换。 

（2）所述轴承径向承载面摩擦片的更换方法为： 

利用适当数量的长螺栓替换轴承环与机架的连接螺栓将轴承环放下，即可更换。 

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点： 

1、偏航系统采用滑动偏航轴承代替传统的滚动偏航轴承，相比之下，可以用价格低廉的滑动摩擦副取代价格昂贵的滚动偏航轴承，使轴承的成本有较大幅度的降低。 

2、采用滑动偏航轴承时，由于滑动轴承本身具有一定的摩擦力，这样，当机舱不做偏航运动时可以适当减小偏航制动器的制动力矩。换言之，可适当减少偏航制动器数量即可保证机舱在某个空间方位静止不动。当机舱做偏航运动时也可适当减小偏航制动器的阻尼力矩。 

3、无油滑动轴承还可以实现无油润滑运行，使得轴承对润滑的要求大为降低,降低了对运行维护的要求。 

4、轴承轴向承载面摩擦片、轴承径向承载面摩擦片均设计成组合式的，可以方便安装和更换。 

5、由于目前一般摩擦材料使用寿命不能保证20年，故本发明在不将机架及位于机架上的机舱从塔筒顶端吊下的情况下即可实现摩擦片的更换，具有更换简便快捷的特点。 

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 

附图说明

图1为本发明的一种滑动轴承式风力发电机组偏航系统结构示意图。 

图2为本发明的一种滑动轴承式风力发电机组偏航系统结构示意图（内驱动式）。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。 

实施例1 

如图1所示，本发明的一种滑动轴承式风力发电机组偏航系统，用于连接风机塔筒8与机架1，其滑动轴承采用外驱动形式，偏航系统包括轴承大齿圈6、轴承内环2、轴承轴向承载面摩擦片5、轴承径向承载面摩擦片4、偏航制动器3及偏航驱动机构7，其中：轴承大齿圈6其下端与塔筒8上端连接，其上端通过与其组合连接的轴承轴向承载面摩擦片5支撑 机架1的下端，其外侧的大齿轮与固定在机架1上的偏航驱动机构7啮合，其内侧上部通过与其组合连接的轴承径向承载面摩擦片4与轴承内环2的外圆周配合滑动；轴承内环2上端连接在机架1下端，偏航制动器3连接在轴承内环2下端且作用于轴承大齿圈6。在图1中，轴承径向承载面摩擦片4和轴承轴向承载面摩擦片5均为组合式结构，其中的一些小件和紧固件等图中未一一详细标出。 

上述偏航系统的工作原理为：轴承大齿圈6是轴承的基本承载零件，固定在塔筒8上不动，偏航驱动机构7与轴承大齿圈6啮合可以驱动机架1及位于机架1上的机舱转动，转动时，轴承大齿圈6上端通过轴承轴向承载面摩擦片5与机架1下端相对滑动，承载机舱重量等垂直向下的轴向载荷，轴承大齿圈6上部内侧通过轴承径向承载面摩擦片4与连接在机架1下端的轴承内环2相对滑动，平衡风机在水平面内所承受的风载荷，同时，偏航制动器3在机舱静止发电运行时可对机舱提供足够大的制动力矩，保证机舱在风载荷作用下不发生绕塔筒中心的转动。当机组进行偏航运动时这些偏航制动器3可提供很小的阻尼力矩，以保证机组做稳定的偏航运动，同时只需偏较小的偏航驱动功率即可满足驱动要求。 

作为对本发明的改进: 

在上述实施例中，轴承大齿圈6可采用倒L型结构，其倒L型的下端连接在塔筒8的顶法兰上面，其倒L型上部凸缘的内侧通过与其组合连接的轴承径向承载面摩擦片4与轴承内环2的外圆周配合滑动，且偏航制动器3作用于倒L型上部凸缘下端，上述连接均采用螺栓紧固连接。由于偏航制动器3作用于倒L型上部凸缘下端，当风机的风轮受到风的俯仰力矩时可以为机架1提供一个与俯仰力矩平衡的反力矩，保证机舱不至于倾翻。 

在上述实施例中，轴承内环2可设计成数个等分弧段，等分为数个弧段的轴承内环2经止口由螺栓紧固在机架1的下端面上。具体可选4或6个等分弧段，可以方便更换轴承径向承载面摩擦片4。 

在上述实施例中，偏航制动器3可采用液压制动器，液压制动器为多个，且每个液压制动器仅为常规偏航液压制动器的一半，在轴承内环2的下端面上沿圆周多个均匀分布，并用螺栓将它们固定在轴承内环2下端面上。其中，偏航制动器3的工作油压的大小可以根据偏航系统的设计要求由其控制系统来控制。 

在上述实施例中，偏航驱动机构7下部设置有小齿轮，其通过下部的小齿轮与轴承大齿圈6外侧啮合。 

在上述实施例中，由轴承大齿圈6、轴承内环2、轴承轴向承载面摩擦片5及轴承径向承载面摩擦片4组成的滑动轴承为无油滑动轴承。 

上述滑动轴承式风力发电机组偏航系统的摩擦片更换方法为在无需将机架1及位于机架1上的机舱从塔筒8顶端吊下的情况下即可实现摩擦片的更换，具体为： 

（1）轴承轴向承载面摩擦片5的更换方法为： 

在适当松开偏航制动器3的连接螺栓的情况下，用专用千斤顶将机架1局部顶起，即可逐个更换。 

（2）轴承径向承载面摩擦片4的更换方法为： 

利用适当数量的长螺栓替换轴承内环2与机架1的连接螺栓将轴承内环2逐断放下，即可更换。 

实施例2 

如图2所示，本实施例的一种滑动轴承式风力发电机组偏航系统，与实施例1的不同之处在于，其滑动轴承是采用内驱动式结构，即将其中的轴承内环替换成轴承外环。两者的工作原理均相同。 

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之 内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。