风电机组偏航制动系统和风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体而言，涉及一种风电机组偏航制动系统和风力发电机组。

背景技术

风电机组偏航传动系统的功能是实现机头对风并在非偏航的期间保持机头静止，目前，常规的风电机组偏航传动系统包括偏航驱动系统和制动系统，制动盘外侧与塔筒顶法兰连接，其内侧端面作为制动盘摩擦面，实现偏航传动系统的布局及工作，采用钳闸式制动器对制动盘进行制动，偏航过程中，制动器带一定的余压，停机的时候，偏航制动器进行高压制动使机头保持静止。但这样的设置方式，要实现足够的制动，需要更大的空间布置制动器，从而导致设计的偏航系统直径增大，从而增加偏航系统的设计成本。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种风电机组偏航制动系统和风力发电机组，其能够在有限的空间内布置更多的制动器，从而实现更大的制动力，并提高偏航过程以及静止状态下的稳定性，并降低系统的使用过程中的磨损，延长使用寿命。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种风电机组偏航制动系统，风电机组偏航制动系统包括塔筒、偏航法兰、机舱、偏航轴承、偏航驱动单元、第一制动组件以及第二制动组件；

偏航法兰与塔筒连接，机舱通过偏航轴承与偏航法兰可转动地连接，偏航驱动与偏航法兰或机舱连接，且偏航驱动单元用于驱动机舱相对于塔筒转动塔筒转动；

第一制动组件与偏航法兰连接，且用于在偏航驱动单元驱动机舱相对于塔筒转动时，提供偏航阻尼；

第二制动组件与机舱连接，且用于在机舱相对于偏航法兰静止时，限制机舱的转动。

在可选的实施方式中，第一制动组件包括多个单柱式制动器，多个单柱式制动器均绕机舱的转动轴线设置；

多个单柱式制动器均与偏航法兰连接，多个单柱式制动器均用于在偏航驱动单元驱动机舱相对于塔筒转动时，与偏航轴承的动圈下端面抵持，以提供偏航阻尼。

在可选的实施方式中，第二制动组件包括多个液压钳闸制动器，多个液压钳闸制动器均绕机舱的转动轴线设置，并位于多个单柱式制动器靠近机舱的转动轴线的一侧；多个液压钳闸制动器均用于在机舱相对于偏航法兰静止时，夹持偏航法兰，以限制机舱的转动，实现机舱静止。

在可选的实施方式中，偏航法兰开设有沿竖直方向贯通的多个排屑孔，多个排屑孔绕机舱的转动轴线设置。

在可选的实施方式中，偏航法兰设置有挡屑台，挡屑台绕机舱的转动轴线设置于多个液压钳闸制动器的外周，且挡屑台位于排屑孔靠近机舱的转动轴线的一侧。

在可选的实施方式中，排屑孔位于单柱式制动器靠近机舱的转动轴线的一侧。

在可选的实施方式中，偏航驱动单元与机舱连接，且与偏航轴承的静圈传动连接；

或，偏航驱动单元与偏航法兰连接，且与偏航轴承的动圈传动连接。

第二方面，本发明提供一种风力发电机组，风力发电机组包括上述的风电机组偏航制动系统。

本发明实施例的有益效果包括：

该风电机组偏航制动系统包括塔筒、偏航法兰、机舱、偏航轴承、偏航驱动单元、第一制动组件以及第二制动组件；偏航法兰与塔筒连接，机舱通过偏航轴承与偏航法兰可转动地连接，偏航驱动与偏航法兰或机舱连接，且偏航驱动单元用于驱动机舱相对于塔筒转动；第一制动组件与偏航法兰连接，且用于在偏航驱动单元驱动机舱相对于塔筒转动时，提供偏航阻尼；第二制动组件与机舱连接，且用于在机舱相对于偏航法兰静止时，限制机舱的转动，实现机舱静止。

第一制动组件设置了单压柱制动器，创新的采用单压柱制动器与轴承的动圈下端面组合成为制动系统，偏航过程中第一制动组件产生的磨屑重力作用自然掉落，不会残留在制动面上，实现偏航制动油污及磨屑的及时掉落排出，油污及磨屑的及时掉落排出具有重要意义:a.将大幅减小制动器的摩擦片的磨损、提高摩擦片寿命，并有效的规避油污、磨屑因素导致的偏航过程的噪音问题。b.可有效保杜绝动器的摩擦面污染，保证摩擦系数的稳定，实现稳定的制动力，有效保证风电机组偏航系统的稳定运行。

第一制动组件采用单压柱制动器的设置，第二制动组件采用液压钳闸制动器，偏航过程的偏航阻尼由第一制动器来实现，第二制动组件的液压制动器仅用于保持机舱静止，因此，液压制动器工作在静摩擦状态下，将大幅提高偏航液压钳闸制动器的寿命、减小钳闸制动器摩擦片的磨损，大幅降低液压钳闸制动器作用的偏航法兰的磨损，提高偏航法兰的寿命。

该风电机组偏航制动系统，通过设置第一制动组件和第二制动组件，能够在有限的空间内布置更多的制动器，从而实现更大的制动力，可大幅降低大兆瓦风电机组偏航系统的成本，并提高偏航过程以及静止状态下的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中风电机组偏航制动系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中偏航法兰的结构示意图；

图3为本发明其他实施例中偏航驱动单元与动圈传动连接的结构示意图；

图4为本发明其他实施例中偏航驱动单元与偏航法兰连接的结构示意图。

图标：200-风电机组偏航制动系统；210-塔筒；220-偏航法兰；230-机舱；240-偏航轴承；250-偏航驱动单元；260-第一制动组件；270-第二制动组件；261-单柱式制动器；241-动圈；242-静圈；271-液压钳闸制动器；221-排屑孔；222-挡屑台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1及图2，本实施例提供了一种风电机组偏航制动系统200，风电机组偏航制动系统200包括塔筒210、偏航法兰220、机舱230、偏航轴承240、偏航驱动单元250、第一制动组件260以及第二制动组件270；

偏航法兰220与塔筒210连接，机舱230通过偏航轴承240与偏航法兰220可转动地连接，偏航驱动与偏航法兰220或机舱230连接，且偏航驱动单元250用于驱动机舱230相对于偏航法兰220转动；

第一制动组件260与偏航法兰220连接，且用于在偏航驱动单元250驱动机舱230相对于偏航法兰220转动时，提供偏航阻尼；

第二制动组件270与机舱230连接，且用于在机舱230相对于偏航法兰220静止时，限制机舱230的转动。

请参考图1及图2，该风电机组偏航制动系统200包括塔筒210、偏航法兰220、机舱230、偏航轴承240、偏航驱动单元250、第一制动组件260以及第二制动组件270；

其中，偏航法兰220与塔筒210连接，机舱230通过偏航轴承240与偏航法兰220可转动地连接，偏航驱动与偏航法兰220或机舱230连接，且偏航驱动单元250用于驱动机舱230相对于偏航法兰220转动；在工作的过程中，机舱230相对于偏航法兰220具备转动的偏航状态，以及相对于偏航法兰220静止的状态；

而第一制动组件260与偏航法兰220连接，且用于在偏航驱动单元250驱动机舱230相对于偏航法兰220转动时，提供偏航阻尼；第二制动组件270与机舱230连接，且用于在机舱230相对于偏航法兰220静止时，限制机舱230的转动，实现机舱230保持静止。

由此，该风电机组偏航制动系统200通过对其内部结构进行优化而设置第一制动组件260及第二制动组件270，从而能够在有限的空间内布置更多的制动器；而且在设置有第一制动组件260及第二制动组件270时，第一制动组件260用于在偏航状态下提供偏航阻尼，从而维持机舱230在偏航过程中的稳定不被风干扰导致偏航故障；而当机舱230处于静止状态时，第二制动组件270限制机舱230的转动，从而保持其在静止状态下的稳定性；

进而通过上述的结构设置，使得该风电机组偏航制动系统200能够实现更大的制动力，并提高偏航过程以及静止状态下的稳定性，并降低系统的使用过程中的磨损，延长使用寿命。

进一步地，请参考图1及图2，基于上述的结构设置，在本实施例中，在设置第一制动组件260时，第一制动组件260包括多个单柱式制动器261，多个单柱式制动器261均绕机舱230的转动轴线设置；多个单柱式制动器261均与偏航法兰220连接，多个单柱式制动器261均用于在偏航驱动单元250驱动机舱230相对于偏航法兰220转动时，与偏航轴承240的动圈241下端面抵持，以提供偏航阻尼；

需要说明的是，在本实施例中，由于机舱230通过偏航轴承240与偏航法兰220可转动地连接，而偏航轴承240包括轴承内圈及轴承外圈，由此，在本实施例中，将与机舱230连接的轴承内圈或轴承外圈作为动圈，而将与偏航法兰220连接的轴承内圈或轴承外圈作为静圈。

而在设置第二制动组件270时，第二制动组件270包括多个液压钳闸制动器271，多个液压钳闸制动器271均绕机舱230的转动轴线设置，并位于多个单柱式制动器261靠近机舱230的转动轴线的一侧；多个液压钳闸制动器271均用于在机舱230相对于偏航法兰220静止时，夹持偏航法兰220，以限制机舱230的转动，实现机舱230保持静止；

由此，通过前述的结构设置，便可通过多个单柱式制动器261在偏航状态下提供偏航阻尼，即起到偏航制动作用，从而维持机舱230在偏航过程中的稳定不被风干扰导致偏航故障；并通过多个液压钳闸制动器271在机舱230处于静止状态时，限制机舱230的转动，从而保持其在静止状态下的稳定性；由此，可实现该风电机组偏航制动系统200的大幅降本，将大幅提高液压钳闸制动器271的寿命、并减小液压钳闸制动器271的磨损、提高液压钳闸制动器271的作用的偏航法兰220寿命。

需要说明的是，在现有技术中，偏航制动系统的结构布局存在天然的不足，其存在磨屑难以排出、偏航异响问突出以及偏航制动盘异常磨损等等问题。

基于上述原因，请参考图1及图2，在本实施例中，在第一制动组件260为多个单柱式制动器261时，多个单柱式制动器261均与偏航法兰220连接，且用于在偏航驱动单元250驱动机舱230相对于偏航法兰220转动时，与偏航轴承240的动圈241的下端面抵持，以提供偏航阻尼。

通过这样的设置方式，能够在偏航制动的过程中，通过单柱式制动器261与动圈241的下端面抵持以进行制动，从而能够减少液压钳闸制动器271的磨损；同时，由于单柱式制动器261与动圈241的下端面抵持，进而使得单柱式制动器261制动过程中产生的磨屑会由动圈241的下端重力自动掉落至偏航法兰220上，从而能够及时有效的掉落排出，从而避免该风电机组第一制动系统制动面残留的磨屑及油污，导致制动器摩擦片出现早期过度磨损失效、以及偏航噪音大和振动大问题。

由于单柱式制动器261与动圈241的下端面抵持以进行制动的过程中，会产生磨屑，磨屑重力掉落至偏航法兰220上，为避免堆积在偏航法兰220上，故，在本实施例中，偏航法兰220开设有沿竖直方向贯通的多个排屑孔221，多个排屑孔221绕机舱230的转动轴线设置，以供单柱式制动器261制动过程产生的磨屑和油污重力自动掉落后的排出。

通过上述的单柱式制动器261的设置，能够避免该风电机组偏航制动系统200在偏航制动的过程中，其液压钳闸制动器271始终处于制动而产生磨屑的情况，由此，能够避免液压钳闸制动器271一直在低压下进行磨损；

而且为避免磨屑和油污影响其他结构，比如液压钳闸制动器271的正常工作，故，偏航法兰220设置有挡屑台222，挡屑台222绕机舱230的转动轴线设置于多个液压钳闸制动器271的外周，且挡屑台222位于排屑孔221靠近机舱230的转动轴线的一侧，并且排屑孔221位于单柱式制动器261靠近机舱230的转动轴线的一侧。通过这样的设置方式，使得磨屑和油污能够在挡屑台222的阻挡作用下，限制其进入第二制动组件270中，从而能够保证第二制动组件270的制动稳定性；由此，能够避免该风电机组偏航制动系统200在磨屑及油污的联合作用下，出现制动力矩衰减，偏航稳定性差的情况。

需要说明的是，通过上述的排屑孔221及挡屑台222的设置，能够有效的排出磨屑和油污，并能够在液压钳闸制动器271与单柱式制动器261之间形成物理隔离，从而避免液压钳闸制动器271受到磨屑和油污的影响。

综上，请参考图1及图2，该风电机组偏航制动系统200采用第一制动组件260与第二制动组件270结合的方式，并将第一制动组件260设置为多个单柱式制动器261，通过单柱式制动器261与动圈241的下端面抵持进行制动的方式，使得偏航过程中带压偏航产生的磨屑靠重力作用自然掉落，不会残留在制动面上，从而将大幅减小制动器的摩擦片的磨损，提高摩擦片寿命，并有效的减缓偏航噪音问题；同时，能够实现偏航制动油污及磨屑的及时排出，可有效保证制动器的摩擦系数不被污染，达到制动力稳定的效果，将有效保证风电机组偏航制动系统200的稳定运行。

基于前述的结构设置，请参考图1及图2，在本实施例中，偏航驱动单元250与机舱230连接，且偏航驱动单元250相对位于偏航轴承240的外侧，并通过与静圈242传动连接，此时，偏航轴承240的轴承外圈为静圈，其轴承内圈为动圈；

请参考图3，在本发明的其他实施例中，偏航驱动单元250在与机舱230连接时，还可以将偏航驱动单元250设置于偏航轴承240的内侧，并通过与静圈242传动连接，此时，偏航轴承240的轴承外圈为动圈，其轴承内圈为静圈；

请参考图4，在本发明的其他实施例中，偏航驱动单元250还可以与偏航法兰220连接，即，与塔筒210连接，且偏航驱动单元250位于偏航轴承240的内侧，并与偏航轴承240的动圈241传动连接，此时，偏航轴承240的轴承外圈为静圈，其轴承内圈为动圈；

需要说明的是，由上述内容可知，在布置偏航驱动单元250时，在满足布局要求，提高其空间利用率的前提下，可以根据使用的需求将其布置于偏航轴承240的内侧或外侧，也可以采用与机舱230或与偏航法兰220连接的方式。

请参考图1-图4，基于上述的风电机组偏航制动系统200，本发明还提供一种风力发电机组，风力发电机组包括上述的风电机组偏航制动系统200。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。