一种风电偏航系统及偏航系统摩擦片的更换方法与流程

1.本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种风电偏航系统及偏航系统摩擦片的更换方法。


背景技术：

2.在风力发电领域，风电机组的偏航系统，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。随着大兆瓦机型的开发和行业竞争，滑动偏航以其成本优势将是风电行业的发展趋势。
3.目前的风电偏航系统，主要通过上摩擦片和下摩擦片提供制动力矩，但由于滑动偏航的上摩擦片安装于机架与偏航齿圈之间，并且位于机架与偏航齿圈的内部，上摩擦片即不方便观测磨损量，同时磨损后更换难度大。由于运行后日常维护中不方便的观察和测量磨损量，只有磨损过渡发生故障时才能知道需要更换，易造成其它零部件损坏；同时，由于机组重量压在上摩擦表面，若发生磨损需要进行更换时，需将机舱抬起，这样操作难度更大。此外，下摩擦片则安装在机械式偏航制动器内部，运行后需要将偏航制动器拆下，才能测量磨损量和更换摩擦片，操作也不便。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种风电偏航系统及偏航系统摩擦片的更换方法，能方便的监测上摩擦片和下摩擦片的情况，并方便进行上摩擦片和下摩擦片的维修和更换。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种风电偏航系统，包括：
6.塔筒；
7.主机架，与所述塔筒同轴设置；
8.偏航齿圈，安装于所述塔筒顶部的法兰盘上，所述偏航齿圈具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面设有多个沿所述偏航齿圈的周向方向间隔排布的上摩擦片，所述上摩擦片之间形成有更换缺口；
9.摩擦盘，包括主体及活动部，所述主体安装于所述主机架上，所述活动部与所述主机架可拆卸连接，且所述活动部的宽度小于所述更换缺口的宽度，但大于所述上摩擦片的宽度，所述主体和所述活动部拼接后压载在所述上摩擦片上；
10.偏航驱动器，安装于所述主机架上，所述偏航驱动器的输出轴设有齿轮，所述齿轮与所述偏航齿圈啮合；及
11.偏航制动器，所述偏航制动器有多个，多个所述偏航制动器呈周向间隔均匀的安装于所述主机架上且位于所述偏航齿圈内，所述偏航制动器设有环形缺口，所述环形缺口内设有下摩擦片，所述偏航齿圈的第二表面与所述下摩擦片接触。
12.进一步地，多个所述上摩擦片中，首尾的两个所述上摩擦片之间形成所述更换缺
口，位于中间的所述上摩擦片与相邻所述上摩擦片之间的距离小于单个所述上摩擦片的宽度。
13.进一步地，所述偏航齿圈的第一表面上沿着周向间隔开设有多个上安装槽，且所述上安装槽延伸贯穿所述偏航齿圈的内壁，每个所述上安装槽内设置一个所述上摩擦片，且所述上摩擦片高度大于所述上安装槽的深度。
14.进一步地，所述偏航齿圈的侧壁和所述环形缺口之间设有侧摩擦片。
15.进一步地，所述环形缺口上开设有下安装槽，所述下摩擦片设置在所述下安装槽内，且所述下摩擦片高度大于所述下安装槽的深度。
16.进一步地，所述偏航制动器还包括挡板，所述下安装槽的两端与外界连通，所述挡板能拆卸的设置在所述下安装槽的两端。
17.进一步地，每个所述下安装槽内设置在有两个所述下摩擦片，且两个所述下摩擦片之间通过隔板隔开。
18.进一步地，所述偏航制动器还包括顶杆，所述偏航制动器下表面上开设有多个与所述下安装槽连通的通道，所述顶杆为螺纹杆，所述顶杆从所述偏航制动器下表面穿入所述通道内并于所述通道螺纹连接，并能与所述摩擦片抵接。
19.进一步地，所述上摩擦片的内侧壁上开设有内侧螺纹孔，所述下摩擦片的端部上开设有端部螺纹孔。
20.本发明还提供一种偏航系统摩擦片的更换方法，包括以下步骤：
21.驱动主机架旋转，拆卸摩擦盘的活动部，形成空缺口；
22.驱动主机架旋转，暴露待更换上摩擦片；
23.通过主体的空缺口进行上摩擦片的更换；
24.通过环形缺口进行下摩擦片的更换。
25.本发明的有益效果：
26.使用本风电偏航系统，在启动偏航驱动器时，偏航驱动器的齿轮带动偏航齿圈转动，并顺次通过偏航制动器带动主机架旋转，实现偏航功能。在此过程中，上摩擦片和下摩擦片提供摩擦力矩维持偏航过程的稳定性，并在非偏航工况提供制动力矩。
27.在使用过程中，通过观察和测量外露的上摩擦片的内侧面的，可方便的了解上摩擦片的磨损情况。当发现某个上摩擦片损坏时，只需将通过偏航驱动器驱动主机架旋转，主机架旋转并带动摩擦盘旋转，直至摩擦盘的活动部位于更换缺口上方，随后拆卸活动部，拆卸活动部后主体形成空缺口；随后再次通过偏航驱动器驱动主机架旋转，以使主体的空缺口位于待更换上摩擦片的上方，以显露待更换上摩擦片，并通过空缺口可方便、快速的进行上摩擦片的更换。
28.同理，在通过观察和测量露出的下摩擦片的端部，当发现某个下摩擦片损坏时，不需要将偏航制动器取下，就能将单个的下摩擦片快速的取下并进行更换。
29.此种偏航系统摩擦片的更换方法，如下优点：
30.1、摩擦盘的主体和活动部均与主机架之间可拆卸连接，在加工时，整个摩擦盘可作为单独的零件，不与主机架一起进行热处理，则能提高摩擦盘的表面耐磨性，进一步节约热处理成本。
31.2、在使用过程中，通过观察和测量上摩擦片和下摩擦片的外露部分，可快速的了
解上摩擦片和下摩擦片的情况，当发现某个上摩擦片损坏时，通过空缺口处进行跟换，则能快速的进行上摩擦片的更换；当发现某个下摩擦片损坏时，不需要将偏航制动器取下，就能将单个的下摩擦片快速的取下，并完成更换。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
33.图1为本发明一实施例提供的一种风电偏航系统的示意图；
34.图2为图1所示的一种风电偏航系统的爆炸示意图；
35.图3为图1所示的一种风电偏航系统中上摩擦片的示意图；
36.图4为图1所示的一种风电偏航系统中偏航制动器和下摩擦片的示意图；
37.图5为图1所示的一种风电偏航系统中上摩擦片在使用过程中的示意图；
38.图6为图1所示的一种风电偏航系统中活动部旋转至更换缺口处的示意图；
39.图7为图1所示的一种风电偏航系统中取下活动部形成空缺口的示意图；
40.图8为图1所示的一种风电偏航系统中待更换的上摩擦片位于空缺口处的示意图；
41.图9为图1所示的一种风电偏航系统中取出上摩擦片的状态示意图；
42.图10为本发明提供的一种偏航系统摩擦片的更换方法的流程图；
43.附图标记：
44.100、塔筒；200、主机架；300、偏航驱动器；310、齿轮；400、偏航齿圈；410、上安装槽；500、偏航制动器；510、环形缺口；520、下安装槽；530、挡板；540、隔板；550、顶杆；600、摩擦盘；610、主体；620、活动部；630、空缺口；700、侧摩擦片；800、上摩擦片；810、内侧螺纹孔；820、更换缺口；900、下摩擦片；910、端部螺纹孔。
具体实施方式
45.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
46.请参见图1至图9，本发明提供一种风电偏航系统，用于提供偏航动力，并方便维修。该风电偏航系统包括塔筒100、主机架200、偏航齿圈400、摩擦盘600、偏航驱动器300和偏航制动器500。
47.请参见图1和图2，具体的，主机架200与塔筒100同轴设置。偏航齿圈400安装于塔筒100顶部的法兰盘上，偏航齿圈400具有相对的第一表面和第二表面，第一表面设有多个沿偏航齿圈400的周向方向间隔排布的上摩擦片800，并且上摩擦片800之间形成有更换缺口820。在具体实施时，更换缺口820可为一个或多个，为了增加整个摩擦盘600的刚度，在本实施例方式中，更换缺口820优选为一个。
48.摩擦盘600包括主体610及活动部620。主体610安装于主机架200上，活动部620与主机架200可拆卸连接，且活动部620的宽度小于更换缺口820的宽度，但大于上摩擦片800的宽度。主体610和活动部620拼接后压载在上摩擦片800上。在进行更换时，可通过更换缺口820将活动部620取出。活动部620的宽度小于更换缺口820的宽度，是为了保证活动部620
能被顺利的取出；活动部620的宽度大于上摩擦片800的宽度，则为了保证上摩擦片800能从顺利的从取下的活动部620的位置处取出。
49.在安装时，摩擦盘600的主体610可以通过偏航制动器500的螺栓与主机架200连接，而活动部620通过单独的螺栓与主机架200相连，则能方便将活动部620取下。此外，从整体上来讲，摩擦盘600的主体610和活动部620均与主机架200之间可拆卸连接，在加工时，整个摩擦盘600可作为单独的零件，不与主机架200一起进行热处理，则能提高摩擦盘600的表面耐磨性，进一步节约热处理成本。
50.偏航驱动器300安装于主机架200上，偏航驱动器300的输出轴设有齿轮310，齿轮310与偏航齿圈400啮合。在具体实施时，偏航驱动器300可设置多个，多个偏航驱动器300以塔筒100为中心周向布置，多个偏航驱动器300同时提供驱动力，可将力量均摊。
51.请继续参见图1和图2，偏航制动器500有多个，多个偏航制动器500呈周向间隔均匀的安装于主机架200上且位于偏航齿圈400内。偏航制动器500设有环形缺口510，环形缺口内设有下摩擦片900，偏航齿圈400的第二表面与下摩擦片900接触。
52.使用时，启动偏航驱动器300，偏航驱动器300的输出齿轮310带动偏航齿圈400转动，并顺次通过偏航制动器500带动主机架200旋转，实现偏航功能。在此过程中，偏航制动器500上的上摩擦片800和下摩擦片900提供摩擦力矩维持偏航过程的稳定性，并在非偏航工况提供制动力矩。
53.作为优选实施方式，偏航齿圈的侧壁和环形缺口之间还设有侧摩擦片700。侧摩擦片700与上摩擦片800和下摩擦片900一起，可进一步维持偏航过程的稳定性。
54.为了方便安装与取下上摩擦片800和下摩擦片900，上摩擦片800的内侧壁上开设有内侧螺纹孔810，下摩擦片900的端部上开设有端部螺纹孔910。在具体操作中，将与内侧螺纹孔810或端部螺纹孔910配套的螺杆工装插入，则能方便的将上摩擦片800与下摩擦片900取出或安装。
55.在使用过程中，通过观察和测量外露的上摩擦片800的内侧面的，了解上摩擦片800的磨损情况。当发现某个上摩擦片800损坏时，只需将单个的上摩擦片800取下即可。同理，在通过观察和测量露出的下摩擦片900的端部，当发现某个下摩擦片900损坏时，只需将单个的下摩擦片900取下即可。
56.在本实施方式中，多个上摩擦片800中，首尾的两个上摩擦片800之间形成更换缺口820，位于中间的上摩擦片800与相邻上摩擦片800之间的距离小于单个上摩擦片800的宽度。从而提高上摩擦片800的摩擦能力。
57.假设原上摩擦片800的厚度为h(如图5)，在使用一段时间后，上摩擦片800过度磨损或破坏需要更换时，旋转摩擦盘600，使摩擦盘600的活动部620转至更换缺口820上方(如图6)，由于机舱重量压在上摩擦片800上，这时活动部620上部悬空，活动部620不受力，随后，将活动部620取下，形成一个空缺口630(如图7)。然后再旋转主机架200，使空缺口630旋转至需要更换的上摩擦片800正上方(如图8)，随后，通过配套的螺杆工装插入，插入内侧螺纹孔810内，将上摩擦片800从空缺口630处取出(如图9)，随后将新上摩擦片800放入后，再将空缺口630旋转更换缺口820的上方，最后将活动部620装回即可。采用此结构，则能方便的将上摩擦片800取出进行更换。
58.作为优选实施方式，偏航齿圈400面向的上表面上沿着周向间隔开设有多个上安
装槽410，且上安装槽410延伸贯穿偏航齿圈400的内壁，每个上安装槽410内设置一个上摩擦片800，且上摩擦片800高度大于上安装槽410的深度。
59.采用上安装槽410，可对上摩擦片800的下表面、左侧面、右侧面和外侧面进行限位，而上摩擦片800的顶面与摩擦盘600的下表面相抵，通过上下左右和外侧，则可对上摩擦片800进行五个方向的限制，从而防止上摩擦片800在使用过程中发生位移，而内测面由于呈裸露的状态，则可方便观察和测量内测面的高度。
60.在具体实施时，可将上摩擦片800为制造成内小外大的扇形。与之配合的上安装槽410也为扇形，扇形结构的上摩擦片800内小外大，则能防止上摩擦从上安装槽410中滑入道偏航齿圈400内。
61.请参见图2和图4，在本实施例中，环形缺口510上开设有下安装槽520，下摩擦片900设置在下安装槽520内，且下摩擦片900高度大于下安装槽520的深度。通过下安装槽520的限位，可防止下摩擦片900移动，影响偏航效果。在使用过程中，可通过观察下摩擦片900的上半部分的外露的侧壁，即可观察到下摩擦片900摩擦情况。
62.作为优选实施方式，偏航制动器500还包括挡板530。下安装槽520的两端与外界连通，挡板530能拆卸的设置在下安装槽520的两端。下安装槽520的两端与外界连通，当打开挡板530时，下安装槽520的一端处于裸露状态，便于观察下摩擦片900的情况和测量下摩擦片900的尺寸。挡板530起到阻挡作用，防止下摩擦片900从下安装槽520的两端掉出。
63.此外，每个下安装槽520内设置在有两个下摩擦片900，且两个下摩擦片900之间通过隔板540隔开。观察时，只需观察两个下摩擦片900远离的两个端部即可，一个下安装槽520内设置两个下摩擦片900，可能提高安装效率。
64.请继续参见图2和图3，作为更优实施方式，偏航制动器500还包括顶杆550。偏航制动器500下表面上开设有多个与下安装槽520连通的通道，顶杆550为螺纹杆，顶杆550从偏航制动器500下表面穿入通道内并于通道螺纹连接。通过顶杆550将下摩擦片900顶紧，能提高摩擦力效果。
65.非偏航时，可将挡板530拆下，通过观察和测量露出的下摩擦片900端部，了解下摩擦片900的磨损情况。若磨损过度或损坏，拧松顶杆550，使下摩擦片900位于松动状态，用将与端部螺纹孔910配套的螺杆工装旋转入，将下摩擦片900取出进行更换，更换后装回挡板530，拧紧顶杆550即可。
66.上述风电偏航系统，使用时，启动偏航驱动器300，偏航驱动器300的齿轮310驱动偏航齿圈400转动，并顺次通过偏航制动器500带动主机架200旋转，实现偏航功能。在此过程中，航制动器的上摩擦片800、下摩擦片900、侧摩擦片700提供摩擦力矩维持偏航过程的稳定性，并在非偏航工况提供制动力矩。
67.在使用过程中，通过观察和测量外露的上摩擦片800的内侧面的，了解上摩擦片800的磨损情况。当发现某个上摩擦片800损坏时，只需将单个的上摩擦片800取下即可。同理，在通过观察和测量露出的下摩擦片900的端部，当发现某个下摩擦片900损坏时，只需将单个的下摩擦片900取下即可。此外，摩擦盘600与主机架200之间可拆卸连接，在加工时，作为单独的零件可进行热处理，既能提高摩擦盘600的表面耐磨性，进一步节约热处理成本。
68.上安装槽410用于对上摩擦片800进行限位，同时上摩擦片800的内侧为裸露状态，则可方便观察和测量内摩擦高度，下安装槽520用于对下摩擦片900进行限位，并通过挡板
530进行固定，当打开挡板530时，下摩擦片900的端部为裸露状态，则可方便观察和测量内摩擦高度。
69.上摩擦片800过度磨损或破坏需要更换时，旋转摩擦盘600，使摩擦盘600的活动部620转至更换缺口820上方，由于机舱重量压在上摩擦片800上，这时活动部620上部悬空，活动部620不受力，随后，将活动部620取下，形成一个空缺口630。然后再旋转主机架200，使空缺口630旋转至需要更换的上摩擦片800正上方，随后，通过配套的螺杆工装插入，插入内侧螺纹孔810内，将上摩擦片800从空缺口630处取出，随后将新上摩擦片800放入后，再将空缺口630旋转更换缺口820的上方，最后将活动部620装回即可。采用此结构，则能方便的将上摩擦片800取出进行更换。
70.非偏航时，可将挡板530拆下，通过观察和测量露出的下摩擦片900端部，了解下摩擦片900的磨损情况。若磨损过度或损坏，拧松顶杆550，使下摩擦片900位于松动状态，用将与端部螺纹孔910配套的螺杆工装旋转入，将下摩擦片900取出进行更换，更换后装回挡板530，拧紧顶杆550即可。
71.本发明还提供一种偏航系统摩擦片的更换方法，该方法包括以下步骤：
72.步骤s110：驱动主机架200旋转，拆卸摩擦盘600的活动部620，形成空缺口630。
73.具体的，当需要更换上摩擦片800时，先启动偏航驱动器500，通过偏航驱动器500驱动主机架200旋转，使主机架200旋转并带动摩擦盘600旋转，直至摩擦盘600的活动部620位于更换缺口820上方时，停止转动，则可将活动部620从主机架200上拆除，拆卸活动部620后主体形成空缺口630。
74.步骤s120：驱动主机架200旋转，暴露待更换上摩擦片800。
75.具体的，再次启动偏航驱动器500，偏航驱动器500再次驱动主机架200旋转，当主体的空缺口630位于待更换上摩擦片800的上方使，待更换的上摩擦片800处于显露状态。
76.需要说明的是，在具体实施时，也可以采用其他驱动方式驱动主机架200转动，如常用的旋转电机。
77.步骤s130：通过主体的空缺口630进行上摩擦片800的更换。
78.具体的，采用螺杆工装，将螺杆工装插入上摩擦片800的内侧壁旁边的内侧螺纹孔810，将上摩擦片800从空缺口630位置处取出。
79.步骤s140：通过环形缺口510进行下摩擦片900的更换。
80.具体的，采用螺杆工装，将螺杆工装插入下摩擦片900的端部的端部螺纹孔91内，通过环形缺口510，将下摩擦片900取下后进行更换。
81.采用上述偏航系统摩擦片的更换方法，在使用过程中，通过观察和测量外露的上摩擦片800的内侧面的，了解上摩擦片800的磨损情况。当发现某个上摩擦片800损坏时，只需驱动主机架200旋转，从更换缺口820上方处就可以更换上摩擦片800，操作简单、快捷。此外，在通过观察和测量露出的下摩擦片900的端部，当发现某个下摩擦片900损坏时，只需将单个的下摩擦片900取下即可。
82.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均
应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。