CN116517770A - 一种用于风力发电设备的过速保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，本申请公开了一种用于风力发电设备的过速保护装置，包括外壳，外壳的外表面通过焊接的方式固定安装有减速装置，减速装置的内腔与外壳的内腔相连通，加速装置的外表面且与减速装置对应的位置上通过螺栓连接的方式固定套接有接触装置，接触装置的转速均不相同，出现风力较大的情况，尾端依然无法阻止风车进一步加速，位于中端的接触装置此时开始发挥作用并产生摩擦力，从而对风车进行减速，同理，中端和尾端的接触装置若依然无法有效的进行减速，位于前端的接触装置此时开始发挥作用并产生摩擦力，从而对风车进一步进行减速，从而使得该装置能够分阶段的对该装置进行减速，提高了该装置的可靠性。

Description

一种用于风力发电设备的过速保护装置

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种用于风力发电设备的过速保护装置。

背景技术

传统的火力发电由于污染较为严重，逐渐被更为清洁的太阳能发电，地热发电，风力发电所取代，其中风力的发电运用更为广泛，并且成本较低，有着广泛的发展空间，其原理是利用自然风在扇叶表面流动时会对其产生扭矩，从而驱动主轴进行转动，通过多级加速齿轮组的加速作用，从而提高转速并输入到发电设备，进而进行发电。

但是在一些风速较快的情况下，会导致扇叶的转动过速，从而造成一定的危险，为了避免转动过速，会设定转速上限，当达到转速上限时过速保护装置会对其进行减速，从而降低扇叶转速，保证其处在额定转速之下，传统的过速保护装置是利用传统的刹车原理，利用巨大的摩擦力对主轴进行减速，这种减速方式效果显著，结构简单，使用方便且成本低廉，是目前使用范围最为广泛的一种风力发电设备的过速保护装置。

虽然现有的风力发电设备的过速保护装置具有上述的诸多优点，但是在实际的使用过程中依然存在一定的局限性，由于这种摩擦系数一定导致传统的过速保护装置一旦生效就会导致转速大幅度下降，虽然能够降低转速，但也导致转速远低于额定转速造成发电效率降低，并且高风速的环境一般不会快速停止，导致过速保护装置长时间工作而导致过热，造成刹车性能下降，对此，本申请文件提出一种用于风力发电设备的过速保护装置，旨在解决所述所提出的问题。

发明内容

本申请采用如下技术方案：一种用于风力发电设备的过速保护装置，包括外壳，所述外壳的一端通过轴承连接的方式活动套接有传动轴，所述传动轴的一端通过螺栓连接的方式固定安装有风车，所述外壳的内部通过螺栓连接的方式固定安装有加速装置，加速装置的数量为三个，所述外壳内部远离传动轴的一端通过螺栓连接的方式固定安装有发电机，所述外壳的外表面通过焊接的方式固定安装有减速装置，减速装置的内腔与外壳的内腔相连通，所述加速装置的外表面且与减速装置对应的位置上通过螺栓连接的方式固定套接有接触装置，所述减速装置的外表面通过螺栓连接的方式固定套接有固定架，所述固定架的底部通过焊接的方式固定安装有连接座。

进一步，所述加速装置包括加速齿轮组Ⅰ，加速齿轮组Ⅱ和加速齿轮组Ⅲ，所述加速齿轮组Ⅰ，加速齿轮组Ⅱ和加速齿轮组Ⅲ的输出端和输入端相连接构成一个加速齿轮组，该加速齿轮组的输入端通过螺栓连接的方式与传动轴相连接，输出端通过螺栓连接的方式与发电机相连接。

进一步，所述减速装置包括环形框架，所述环形框架内壁的两侧通过焊接的方式固定安装有固定接触板，所述固定接触板内侧靠近两端的位置上通过铣床开槽的方式开设有配合槽，所述环形框架的顶部和底部均通过焊接的方式固定安装有行程套筒Ⅰ，行程套筒Ⅰ的内腔与环形框架的内腔相连通，所述行程套筒Ⅰ的内部通过伸缩配合的方式活动安装有伸缩杆，伸缩杆延伸至环形框架的内部，所述伸缩杆的一端且位于环形框架内部的位置上通过焊接的方式固定安装有移动接触板，所述移动接触板的两端设置为斜面，从而避免与转动过程中的摩擦片发生直接撞击，所述移动接触板的外表面位于伸缩杆外侧的位置上通过卡接的方式固定安装有弹簧，弹簧的一端通过卡接的方式与环形框架的内壁固定连接，所述环形框架正面和背面靠近内圈的位置上通过铣床开槽的方式开设有连通孔，所述环形框架的正面与连通孔对应的位置通过整体铸造的方式固定安装有挡雨板，所述挡雨板的一侧通过钻床开孔的方式开设有斜孔，斜孔与连通孔相连通。

进一步，所述移动接触板的厚度与配合槽的开设深度相同，移动接触板与配合槽的底部贴合移动接触板的内壁与固定接触板的内壁构成一个完成内圈，所述连通孔的开设深度小于移动接触板的厚度，移动接触板处于初始状态时连通孔处于被阻塞的状态。

进一步，所述接触装置包括环形固定座，所述环形固定座的外表面通过焊接的方式固定安装有行程套筒Ⅱ，行程套筒Ⅱ与环形固定座的内腔相连通，所述行程套筒Ⅱ的内部通过伸缩配合的方式活动安装有行程杆，所述行程杆的一端通过螺栓连接的方式固定安装有摩擦片，所述配合槽外表面位于固定接触板和行程套筒Ⅰ之间的位置上通过螺纹配合的方式固定安装有配重螺栓。

进一步，所述配重螺栓的数量根据接触装置整体所能达到的最大转速决定，接触装置能达到的转速越大安装的配重螺栓的数量越少。

本申请具备如下有益效果。

1、由于加速齿轮组Ⅰ，加速齿轮组Ⅱ和加速齿轮组Ⅲ输出的转速不同，处于前端、中端和尾端的接触装置的转速均不相同，出现风力较大的情况，尾端依然无法阻止风车进一步加速，传动轴输入的转速继续提高，位于中端的接触装置此时开始发挥作用并产生摩擦力，从而对风车进行减速，同理，中端和尾端的接触装置若依然无法有效的进行减速，位于前端的接触装置此时开始发挥作用并产生摩擦力，从而对风车进一步进行减速，从而使得该装置能够分阶段的对该装置进行减速，相较于传统设备中只采用单一刹车装置，一旦风力过大风车产生的扭矩大于刹车装置产生的摩擦力，就会导致风车过速并造成损坏，本申请文件则很好的避免了这一点，提高了该装置的可靠性。

2、配合槽外表面位于固定接触板和行程套筒Ⅰ之间的位置上通过螺纹配合的方式固定安装有配重螺栓，配重螺栓的数量根据接触装置整体所能达到的最大转速决定，接触装置能达到的转速越大安装的配重螺栓的数量越少，使得通过改变配重螺栓的数量，达到在同一转速下，改变行程杆从行程套筒Ⅱ内部的伸出长度，避免了位于前端和中端的接触装置由于转速与尾端的接触装置差距过大而离心力不足以使行程杆伸出的问题，保证了中端和前端的接触装置在尾端的接触装置刹不住的情况下能够保证其能够正常进行刹车，提高了该装置运行过程中的稳定性。

3、通过当行程杆受到的离心力较大时，此时摩擦片会推动移动接触板使得伸缩杆回缩到行程套筒Ⅰ的内部，使得移动接触板与配合槽相接触，由于移动接触板与配合槽的底部贴合移动接触板的内壁与固定接触板的内壁构成一个完成内圈，使得摩擦片与移动接触板和固定接触板的内壁相接触，提高摩擦力的作用时间，从而提高接触装置的减速效果。

4、通过摩擦片会推动移动接触板使得伸缩杆回缩到行程套筒Ⅰ的内部，使得连通孔处于打开的状态，此时外界的风速较大，气流可以通过连通孔流入环形框架的内部，此时摩擦片处于摩擦减速状态并与固定接触板和移动接触板的内壁相互接触并差生大量的热量，此时进入环形框架内部的气流可对摩擦片的接触面进行降温，避免摩擦片的温度过高而导致减速性能下降的问题，提高了该装置运行过程中的稳定性。

5、通过环形框架的正面与连通孔对应的位置通过整体铸造的方式固定安装有挡雨板，挡雨板的一侧通过钻床开孔的方式开设有斜孔，斜孔与连通孔相连通，使得气流在与斜孔接触后会沿斜面通过连通孔进入到环形框架的内部，提高气流进入到连通孔后的流速，从而提高该装置对摩擦片的散热作用，并且挡雨板可有效的遮蔽降雨，避免连通孔处于打开状态时，大量雨水通过连通孔进入到环形框架的内部对内部的设备造成损坏的问题，提高了该装置的使用寿命。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本申请公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构俯视示意图；

图3为本发明结构图2中A-A方向剖面示意图；

图4为本发明结构图3中B-B方向剖面示意图；

图5为本发明结构减速装置示意图；

图6为本发明结构减速装置右视示意图；

图7为本发明结构图6中C-C方向剖面示意图；

图8为本发明结构图7中D-D方向剖面示意图；

图9为本发明结构接触装置示意图；

图10为本发明结构接触装置右视示意图；

图11为本发明结构图9中E-E方向剖面示意图。

图中；1、外壳；2、传动轴；3、风车；4、加速装置；41、加速齿轮组Ⅰ；42、加速齿轮组Ⅱ；43、加速齿轮组Ⅲ；5、发电机；6、减速装置；61、环形框架；62、固定接触板；63、配合槽；64、行程套筒Ⅰ；65、伸缩杆；66、移动接触板；67、弹簧；68、连通孔；69、挡雨板；610、斜孔；7、接触装置；71、环形固定座；72、行程套筒Ⅱ；73、行程杆；74、摩擦片；75、配重螺栓；8、固定架；9、连接座。

具体实施方式

一种用于风力发电设备的过速保护装置，请参考图1-图4，包括外壳1，外壳1的一端通过轴承连接的方式活动套接有传动轴2，传动轴2的一端通过螺栓连接的方式固定安装有风车3，外壳1的内部通过螺栓连接的方式固定安装有加速装置4，加速装置4的数量为三个，外壳1内部远离传动轴2的一端通过螺栓连接的方式固定安装有发电机5，外壳1的外表面通过焊接的方式固定安装有减速装置6，减速装置6的内腔与外壳1的内腔相连通，加速装置4的外表面且与减速装置6对应的位置上通过螺栓连接的方式固定套接有接触装置7，减速装置6的外表面通过螺栓连接的方式固定套接有固定架8，固定架8的底部通过焊接的方式固定安装有连接座9。

请参阅图1-图4，加速装置4包括加速齿轮组Ⅰ41，加速齿轮组Ⅱ42和加速齿轮组Ⅲ43，加速齿轮组Ⅰ41，加速齿轮组Ⅱ42和加速齿轮组Ⅲ43的输出端和输入端相连接构成一个加速齿轮组，该加速齿轮组的输入端通过螺栓连接的方式与传动轴2相连接，输出端通过螺栓连接的方式与发电机5相连接，减速装置6分别固定套设在加速齿轮组Ⅰ41，加速齿轮组Ⅱ42和加速齿轮组Ⅲ43的输出外表面上，由于加速齿轮组Ⅰ41，加速齿轮组Ⅱ42和加速齿轮组Ⅲ43输出的转速不同，处于前端、中端和尾端的接触装置7的转速均不相同，出现风力较大的情况，尾端依然无法阻止风车3进一步加速，传动轴2输入的转速继续提高，位于中端的接触装置7此时开始发挥作用并产生摩擦力，从而对风车3进行减速，同理，中端和尾端的接触装置7若依然无法有效的进行减速，位于前端的接触装置7此时开始发挥作用并产生摩擦力，从而对风车3进一步进行减速，从而使得该装置能够分阶段的对该装置进行减速，相较于传统设备中只采用单一刹车装置，一旦风力过大风车3产生的扭矩大于刹车装置产生的摩擦力，就会导致风车3过速并造成损坏，本申请文件则很好的避免了这一点，提高了该装置的可靠性。

请参阅图5-图11，减速装置6包括环形框架61，环形框架61内壁的两侧通过焊接的方式固定安装有固定接触板62，固定接触板62内侧靠近两端的位置上通过铣床开槽的方式开设有配合槽63，环形框架61的顶部和底部均通过焊接的方式固定安装有行程套筒Ⅰ64，行程套筒Ⅰ64的内腔与环形框架61的内腔相连通，行程套筒Ⅰ64的内部通过伸缩配合的方式活动安装有伸缩杆65，伸缩杆65延伸至环形框架61的内部，伸缩杆65的一端且位于环形框架61内部的位置上通过焊接的方式固定安装有移动接触板66，移动接触板66的两端设置为斜面，从而避免与转动过程中的摩擦片74发生直接撞击，移动接触板66的外表面位于伸缩杆65外侧的位置上通过卡接的方式固定安装有弹簧67，弹簧67的一端通过卡接的方式与环形框架61的内壁固定连接，环形框架61正面和背面靠近内圈的位置上通过铣床开槽的方式开设有连通孔68，环形框架61的正面与连通孔68对应的位置通过整体铸造的方式固定安装有挡雨板69，挡雨板69的一侧通过钻床开孔的方式开设有斜孔610，斜孔610与连通孔68相连通，使得气流在与斜孔610接触后会沿斜面通过连通孔68进入到环形框架61的内部，提高气流进入到连通孔68后的流速，从而提高该装置对摩擦片74的散热作用，并且挡雨板69可有效的遮蔽降雨，避免连通孔68处于打开状态时，大量雨水通过连通孔68进入到环形框架61的内部对内部的设备造成损坏的问题，提高了该装置的使用寿命。

请参阅图5-图8，移动接触板66的厚度与配合槽63的开设深度相同，移动接触板66与配合槽63的底部贴合移动接触板66的内壁与固定接触板62的内壁构成一个完成内圈，连通孔68的开设深度小于移动接触板66的厚度，移动接触板66处于初始状态时连通孔68处于被阻塞的状态。

请参阅图1-图11，接触装置7包括环形固定座71，环形固定座71的外表面通过焊接的方式固定安装有行程套筒Ⅱ72，行程套筒Ⅱ72与环形固定座71的内腔相连通，行程套筒Ⅱ72的内部通过伸缩配合的方式活动安装有行程杆73，行程杆73的一端通过螺栓连接的方式固定安装有摩擦片74，配合槽63外表面位于固定接触板62和行程套筒Ⅰ64之间的位置上通过螺纹配合的方式固定安装有配重螺栓75，采用多个单级加速齿轮组，使得每个单级加速齿轮组输出端的转速并不相同，并且接触装置7分别固定套设在加速齿轮组Ⅰ41，加速齿轮组Ⅱ42和加速齿轮组Ⅲ43的输出外表面上，这使得处在不同输出轴上的接触装置7的转速不同，其中处于尾端转速最快的接触装置7在离心力的作用下使得行程杆73从行程套筒Ⅱ72的内部伸出，当风车3转速超出极限后，此时行程杆73伸出与移动接触板66发生接触，从而产生摩擦力并进行减速，若出现转速依然在提高，接触装置7的离心力也在不断提高，摩擦片74在离心力提高的作用下与移动接触板66之间的摩擦力也在不断提高，从而提高其减速效果，使得该装置的产生摩擦力减速的过程中，该摩擦力的大小与转速呈正比，而传统设备中的减速装置运行的过程中往往摩擦力固定不变，这导致风车3稍微超速后便会启动，风车3的转速急剧下降并低于限速，造成风车3发电效率降低的问题，而本申请文件则很好的避免了这一点，提高了该装置的实用性，当行程杆73受到的离心力较大时，此时摩擦片74会推动移动接触板66使得伸缩杆65回缩到行程套筒Ⅰ64的内部，使得移动接触板66与配合槽63相接触，由于移动接触板66与配合槽63的底部贴合移动接触板66的内壁与固定接触板62的内壁构成一个完成内圈，使得摩擦片74与移动接触板66和固定接触板62的内壁相接触，提高摩擦力的作用时间，从而提高接触装置7的减速效果，摩擦片74会推动移动接触板66使得伸缩杆65回缩到行程套筒Ⅰ64的内部，使得连通孔68处于打开的状态，此时外界的风速较大，气流可以通过连通孔68流入环形框架61的内部，此时摩擦片74处于摩擦减速状态并与固定接触板62和移动接触板66的内壁相互接触并差生大量的热量，此时进入环形框架61内部的气流可对摩擦片74的接触面进行降温，避免摩擦片74的温度过高而导致减速性能下降的问题，提高了该装置运行过程中的稳定性。

请参阅图1-图4和图9-图11，配重螺栓75的数量根据接触装置7整体所能达到的最大转速决定，接触装置7能达到的转速越大安装的配重螺栓75的数量越少，使得通过改变配重螺栓75的数量，达到在同一转速下，改变行程杆73从行程套筒Ⅱ72内部的伸出长度，避免了位于前端和中端的接触装置7由于转速与尾端的接触装置7差距过大而离心力不足以使行程杆73伸出的问题，保证了中端和前端的接触装置7在尾端的接触装置7刹不住的情况下能够保证其能够正常进行刹车，提高了该装置运行过程中的稳定性。

本发明的使用方法如下：

使用前，通过具体的转速要求对位于前端接触装置7和中端的接触装置7安装配重，配重螺栓75的数量根据接触装置7整体所能达到的最大转速决定，采用多个单级加速齿轮组，使得每个单级加速齿轮组输出端的转速并不相同，并且接触装置7分别固定套设在加速齿轮组Ⅰ41，加速齿轮组Ⅱ42和加速齿轮组Ⅲ43的输出外表面上，这使得处在不同输出轴上的接触装置7的转速不同，其中处于尾端转速最快的接触装置7在离心力的作用下使得行程杆73从行程套筒Ⅱ72的内部伸出，当风车3转速超出极限后，此时行程杆73伸出与移动接触板66发生接触，从而产生摩擦力并进行减速，若出现转速依然在提高，接触装置7的离心力也在不断提高，摩擦片74在离心力提高的作用下与移动接触板66之间的摩擦力也在不断提高，从而提高其减速效果，使得该装置的产生摩擦力减速的过程中，该摩擦力的大小与转速呈正比，传动轴2输入的转速继续提高，位于中端的接触装置7此时开始发挥作用并产生摩擦力，从而对风车3进行减速，同理，中端和尾端的接触装置7若依然无法有效的进行减速，位于前端的接触装置7此时开始发挥作用并产生摩擦力，从而对风车3进一步进行减速，从而使得该装置能够分阶段的对该装置进行减速，接触装置7能达到的转速越大安装的配重螺栓75的数量越少，使得通过改变配重螺栓75的数量，达到在同一转速下，改变行程杆73从行程套筒Ⅱ72内部的伸出长度，当行程杆73受到的离心力较大时，此时摩擦片74会推动移动接触板66使得伸缩杆65回缩到行程套筒Ⅰ64的内部，使得移动接触板66与配合槽63相接触，由于移动接触板66与配合槽63的底部贴合移动接触板66的内壁与固定接触板62的内壁构成一个完成内圈，使得摩擦片74与移动接触板66和固定接触板62的内壁相接触，提高摩擦力的作用时间，摩擦片74会推动移动接触板66使得伸缩杆65回缩到行程套筒Ⅰ64的内部，使得连通孔68处于打开的状态，此时外界的风速较大，气流可以通过连通孔68流入环形框架61的内部，此时摩擦片74处于摩擦减速状态并与固定接触板62和移动接触板66的内壁相互接触并差生大量的热量，此时进入环形框架61内部的气流可对摩擦片74的接触面进行降温，斜孔610与连通孔68相连通，使得气流在与斜孔610接触后会沿斜面通过连通孔68进入到环形框架61的内部，提高气流进入到连通孔68后的流速，从而提高该装置对摩擦片74的散热作用，并且挡雨板69可有效的遮蔽降雨。

Claims (6)

1.一种用于风力发电设备的过速保护装置，其特征在于，包括外壳（1），所述外壳（1）的一端通过轴承连接的方式活动套接有传动轴（2），所述传动轴（2）的一端通过螺栓连接的方式固定安装有风车（3），所述外壳（1）的内部通过螺栓连接的方式固定安装有加速装置（4），加速装置（4）的数量为三个，所述外壳（1）内部远离传动轴（2）的一端通过螺栓连接的方式固定安装有发电机（5），所述外壳（1）的外表面通过焊接的方式固定安装有减速装置（6），减速装置（6）的内腔与外壳（1）的内腔相连通，所述加速装置（4）的外表面且与减速装置（6）对应的位置上通过螺栓连接的方式固定套接有接触装置（7），所述减速装置（6）的外表面通过螺栓连接的方式固定套接有固定架（8），所述固定架（8）的底部通过焊接的方式固定安装有连接座（9）。

2.根据权利要求1所述的一种用于风力发电设备的过速保护装置，其特征在于，所述加速装置（4）包括加速齿轮组Ⅰ（41），加速齿轮组Ⅱ（42）和加速齿轮组Ⅲ（43），所述加速齿轮组Ⅰ（41），加速齿轮组Ⅱ（42）和加速齿轮组Ⅲ（43）的输出端和输入端相连接构成一个加速齿轮组，该加速齿轮组的输入端通过螺栓连接的方式与传动轴（2）相连接，输出端通过螺栓连接的方式与发电机（5）相连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于风力发电设备的过速保护装置，其特征在于，所述减速装置（6）包括环形框架（61），所述环形框架（61）内壁的两侧通过焊接的方式固定安装有固定接触板（62），所述固定接触板（62）内侧靠近两端的位置上通过铣床开槽的方式开设有配合槽（63），所述环形框架（61）的顶部和底部均通过焊接的方式固定安装有行程套筒Ⅰ（64），行程套筒Ⅰ（64）的内腔与环形框架（61）的内腔相连通，所述行程套筒Ⅰ（64）的内部通过伸缩配合的方式活动安装有伸缩杆（65），伸缩杆（65）延伸至环形框架（61）的内部，所述伸缩杆（65）的一端且位于环形框架（61）内部的位置上通过焊接的方式固定安装有移动接触板（66），所述移动接触板（66）的两端设置为斜面，所述移动接触板（66）的外表面位于伸缩杆（65）外侧的位置上通过卡接的方式固定安装有弹簧（67），弹簧（67）的一端通过卡接的方式与环形框架（61）的内壁固定连接，所述环形框架（61）正面和背面靠近内圈的位置上通过铣床开槽的方式开设有连通孔（68），所述环形框架（61）的正面与连通孔（68）对应的位置通过整体铸造的方式固定安装有挡雨板（69），所述挡雨板（69）的一侧通过钻床开孔的方式开设有斜孔（610），斜孔（610）与连通孔（68）相连通。

4.根据权利要求3所述的一种用于风力发电设备的过速保护装置，其特征在于，所述移动接触板（66）的厚度与配合槽（63）的开设深度相同，移动接触板（66）与配合槽（63）的底部贴合移动接触板（66）的内壁与固定接触板（62）的内壁构成一个完成内圈，所述连通孔（68）的开设深度小于移动接触板（66）的厚度，移动接触板（66）处于初始状态时连通孔（68）处于被阻塞的状态。

5.根据权利要求4所述的一种用于风力发电设备的过速保护装置，其特征在于，所述接触装置（7）包括环形固定座（71），所述环形固定座（71）的外表面通过焊接的方式固定安装有行程套筒Ⅱ（72），行程套筒Ⅱ（72）与环形固定座（71）的内腔相连通，所述行程套筒Ⅱ（72）的内部通过伸缩配合的方式活动安装有行程杆（73），所述行程杆（73）的一端通过螺栓连接的方式固定安装有摩擦片（74），所述配合槽（63）外表面位于固定接触板（62）和行程套筒Ⅰ（64）之间的位置上通过螺纹配合的方式固定安装有配重螺栓（75）。

6.根据权利要求5所述的一种用于风力发电设备的过速保护装置，其特征在于，所述配重螺栓（75）的数量根据接触装置（7）整体所能达到的最大转速决定，接触装置（7）能达到的转速越大安装的配重螺栓（75）的数量越少。