一种双缸液压变桨驱动桥架及风力发电机组的制作方法

本发明属于风力发电，具体涉及一种双缸液压变桨驱动桥架及风力发电机组。

背景技术：

1、现代大型风力发电机组都配备有变桨系统实现转速控制和功率调节。变桨系统是调节叶片桨距角的一套机电控制系统，变桨系统能够实现风电机组上网功率的控制，同时也是实现机组载荷控制的核心子系统。

2、常用的变桨系统分为电动变桨系统和液压变桨系统。其中电动变桨系统应用时间更长，更广泛。但是电动变桨也存在劣势：驱动能力较差，控制精度较低，齿轮啮合传动易出现断齿现象，并且系统零部件多，故障点多，可靠性较差。国际知名风电装备制造商如维斯塔斯和西门子等都采用了液压变桨，特别是更加考验可靠性的海上风电机组。随着风电机组容量增加，叶片长度增加，叶片（根部）载荷越来越大，液压变桨系统逐渐得到更多厂商的认可：驱动能力强，控制精度高，可靠性高。随着风电机组容量进入多兆瓦级别，液压变桨系统中的驱动器也由最初的单缸驱动变成了双缸驱动，即两个液压缸共同驱动一支叶片完成变桨。双杠液压变桨能够控制单个液压缸的体积，并且液压变桨的双驱动高精度协同控制较容易实现。

3、液压变桨桥架是液压变桨系统中的机械结构，其作用是将液压缸输出的驱动力传递至变桨轴承，进而带动叶片完成变桨的结构。简单的液压变桨桥架类似于腹板的结构，采用一定厚度的圆板设置在叶片根部和变桨回转支承动圈之间。随着叶片（根部）载荷增加，变桨所需的驱动力越来越大，简单的采用圆板式的结构，经济性越来越差，而且加工、运输和安装难度都会增加。

4、为了降低成本，部分技术方案采用了直接将液压缸输出端与变桨回转支承动圈连接，还有一些技术方案将圆板式的结构中很多材料去除，形成镂空式的结构。变桨回转支承是圆环是结构，其结构刚度有限，当液压缸克服极大的载荷将驱动力输出到液压变桨桥架再到变桨回转支承上时，需要考虑回转支承的结构变形。因此，目前的方案仍存在缺陷，没有有效的解决以下问题：

5、a）液压变桨桥架尺度随着叶片和变桨轴承尺寸变大而增大，简单的圆板式结构重量大，材料成本高，并且加工和运输成本较高；

6、b）镂空式液压变桨桥架加工成本高，虽然材料成本降低，当时叶片根部载荷复杂，并且往复变化，结构受附加弯矩载荷后容易出现疲劳断裂问题，导致液压变桨系统失效（类似于电动变桨系统中的断齿问题）

7、c）液压缸直接与变桨回转支承动圈连接，当驱动力输出时造成变桨回转支承变形，损伤回转支承，进而导致不能变桨，出现安全问题。

技术实现思路

1、为了至少解决上述其中一个技术问题，第一方面提供一种双缸液压变桨驱动桥架，其包含两个传力结构件、三个连杆和两个连接结构件；所述传力结构件，主要用于将液压缸活塞端连接到变桨回转支承动圈；所述连杆包含一个中间连杆和两个侧连杆；所述中间连杆的两端分别与两个传力结构件连接，同时所述变桨回转支承动圈的旋转轴线穿过所述中间连杆；两个侧连杆分别设置在中间连杆的两侧，所述液压缸设置在所述侧连杆和所述中间连杆之间；所述侧连杆的一端与所述传力结构件连接，另一端通过所述连接结构件与所述变桨回转支承动圈的连接。

2、在进一步技术方案中，所述液压缸活塞端和所述传力结构件都设置有第一销孔，第一销轴穿过所述第一销孔构成铰链连接；所述第一销轴沿着所述旋转轴线方向设置。

3、所述中间连杆与所述传力结构件构成一体式结构或者通过螺栓连接。

4、所述侧连杆与所述传力结构件构成一体式结构或者通过螺栓连接。

5、所述侧连杆和所述连接结构件构成一体式结构，或者通过第二销轴构成铰链连接，或者通过螺栓连接。

6、所述连杆和所述液压缸都设置在所述变桨回转支承的内侧。

7、所述传力结构件包含连杆连接部和动圈连接部，所述连杆连接部与所述中间连杆和所述侧连杆连接，所述动圈连接部与所述所述变桨回转支承动圈连接。

8、在进一步技术方案中，所述连杆连接部和动圈连接部通过螺栓连接或者构成一体式结构或者通过销轴构成铰链连接。

9、所述变桨回转支承动圈有两个动圈端面垂直于所述旋转轴线，所述传力结构件与至少一个所述动圈端面或者动圈圆柱面连接，所述连接结构件与至少一个所述动圈端面或者动圈圆柱面连接。

10、所第二方面，提供一种风电机组，所述风电机组包括所述的一种双缸液压变桨驱动桥架。

11、本发明的有益效果是：提出的液压变桨桥架通过连杆和传力结构件既实现了液压缸向变桨回转支承输出动力，又保证了变桨回转支承的结构刚度，限制了结构变形，更重要的是消除了液压变桨桥架的结构上的附加弯矩，承载结构受力更加合理，仅受拉力或者压力，降低了所需的材料投入，同时也提高了结构疲劳强度。液压变桨桥架结构简单和重量降低等特点也带来了运输和安装方面的多项好处。

技术特征：

1.一种双缸液压变桨驱动桥架，其特征在于，包含两个传力结构件（8）、三个连杆和两个连接结构件（18）；

2.根据权利要求1所述的一种双缸液压变桨驱动桥架，其特征在于，所述液压缸活塞端（16.1）和所述传力结构件（8）都设置有第一销孔（20），第一销轴（19）穿过所述第一销孔（20）构成铰链连接；所述第一销轴（19）沿着所述旋转轴线（17）方向设置。

3.根据权利要求1所述的一种双缸液压变桨驱动桥架，其特征在于，所述中间连杆（10）与所述传力结构件（8）构成一体式结构或者通过螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的一种双缸液压变桨驱动桥架，其特征在于，所述侧连杆（11）与所述传力结构件（8）构成一体式结构或者通过螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的一种双缸液压变桨驱动桥架，其特征在于，所述侧连杆（11）和所述连接结构件（18）构成一体式结构，或者通过第二销轴（21）构成铰链连接，或者通过螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的一种双缸液压变桨驱动桥架，其特征在于，所述连杆和所述液压缸（16）都设置在所述变桨回转支承（9）的内侧。

7.根据权利要求1所述的一种双缸液压变桨驱动桥架，其特征在于，所述传力结构件（8）包含连杆连接部（8.1）和动圈连接部（8.1），所述连杆连接部（8.1）与所述中间连杆（10）和所述侧连杆（11）连接，所述动圈连接部（8.1）与所述所述变桨回转支承动圈（9.1）连接。

8.根据权利要求7所述的一种双缸液压变桨驱动桥架，其特征在于，所述连杆连接部（8.1）和动圈连接部（8.1）通过螺栓连接或者构成一体式结构或者通过销轴构成铰链连接。

9.根据权利要求1所述的一种双缸液压变桨驱动桥架，其特征在于，所述变桨回转支承动圈（9.1）有两个动圈端面垂直于所述旋转轴线（17），所述传力结构件（8）与至少一个所述动圈端面或者动圈圆柱面连接，所述连接结构件（18）与至少一个所述动圈端面或者动圈圆柱面连接。

10.一种风力发电机组，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的一种双缸液压变桨驱动桥架。

技术总结本发明公开了一种双缸液压变桨驱动桥架及风力发电机组。包含两个传力结构件、三个连杆和两个连接结构件。传力结构件主要用于将液压缸活塞端连接到变桨回转支承动圈。连杆包含一个中间连杆和两个侧连杆。中间连杆的两端分别与两个传力结构件连接，两个侧连杆分别设置在中间连杆的两侧，液压缸设置在侧连杆和中间连杆之间。侧连杆的一端与传力结构件连接，另一端通过连接结构件与变桨回转支承动圈的连接。新的桥架结构实现了液压缸向变桨回转支承输出动力，又保证了变桨回转支承的结构刚度，限制了结构变形，更重要的是消除了结构上的附加弯矩，承载结构受力更合理，提高了结构疲劳强度。结构简单和重量降低也带来了运输和安装方面的多项好处。技术研发人员：崔逸南,崔新维,官文娟受保护的技术使用者：北京三力新能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18