风轮结构及其安装方法与流程

1.本发明涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种风轮结构及其安装方法。


背景技术：

2.风力发电作为新能源的一重要组成部分，取之不尽用之不竭，越来越受到世界各国的重视，风机的单机容量从最初的十几千瓦发展到现在的兆瓦级、几十兆瓦级，大大降低了用电的成本，
3.目前，风轮作为风力发电机组的捕风部件，正在不断向着尺寸大型化的趋势发展。风轮主要由3支叶片、3个变桨轴承和1个轮毂组成，彼此通过螺栓连接，由于风力发电机的功率越来越大，风轮直径越来越大，风电叶片重量越来越重，对叶根螺栓的承载能力和安装精度要求也越来越高。在吊装和运行过程，单支叶片的百余根螺栓中存在个别螺栓轴心与变桨轴承内圈螺栓孔轴心不重合的现象，从而导致螺栓断裂问题频发，降低了风机的使用寿命，造成了巨大的损失。
4.有鉴于此，需要提供一种风轮结构及其安装方法，以解决或克服上述技术问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种风轮结构及其安装方法，该风轮结构能够对变桨轴承和法兰间进行精确定位，避免螺栓变形，有效解决了风轮螺栓断裂问题，提高了风机的使用寿命。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供一种风轮结构，包括叶片、变桨轴承、以及将所述叶片和所述变桨轴承连接在一起的法兰，所述法兰上设置有法兰外凸台和法兰内凸台，所述变桨轴承上设置有适于卡设在所述法兰外凸台和所述法兰内凸台之间的变桨轴承内圈，以通过将所述变桨轴承内圈卡设在所述法兰外凸台和所述法兰内凸台之间实现所述法兰和所述变桨轴承间的定位。
7.优选地，所述变桨轴承内圈上设置有至少一个变桨轴承定位孔，所述法兰上连接有法兰定位销，所述法兰定位销与所述变桨轴承定位孔对应设置，以通过将法兰定位销插入到所述变桨轴承定位孔内实现所述法兰和所述变桨轴承间的定位。
8.优选地，所述变桨轴承定位孔设置有两个，两个所述变桨轴承定位孔的连线经过所述变桨轴承内圈的圆心。
9.优选地，所述法兰定位销可拆卸的安装在所述法兰上。
10.优选地，所述变桨轴承上设置有变桨轴承外圈，所述变桨轴承外圈上设置有用于和轮毂组装固定的变桨轴承外圈螺栓孔。
11.优选地，所述变桨轴承外圈套设在所述变桨轴承内圈的外侧，且所述变桨轴承外圈和所述变桨轴承内圈滚动连接。
12.优选地，所述法兰上设置有多个法兰螺栓孔，多个所述法兰螺栓孔分散设置在所述法兰外凸台和所述法兰内凸台之间，所述变桨轴承内圈上设置有变桨轴承内圈螺栓孔，
所述变桨轴承内圈螺栓孔和所述法兰螺栓孔对应设置。
13.优选地，所述法兰螺栓孔沿周向设置在所述法兰外凸台和所述法兰内凸台之间。
14.优选地，所述变桨轴承内圈沿轴向的长度大于所述变桨轴承外圈沿轴向的长度。
15.本发明另一方面所要解决的技术问题是提供一种风轮结构的安装方法，所述安装方法包括以下步骤：
16.(1)将法兰密封固定在叶片上；
17.(2)将变桨轴承的变桨轴承内圈卡设法兰外凸台和法兰内凸台之间以实现所述叶片和所述变桨轴承的定位；
18.(3)通过紧固件连接在所述变桨轴承内圈和所述法兰之间使得所述叶片和所述变桨轴承相对固定。
19.通过上述技术方案，本发明的有益效果如下：
20.第一，本发明提供的风轮结构，通过法兰外凸台、法兰内凸台以及能够卡设在法兰外凸台和法兰内凸台之间的变桨轴承内圈的设置，实现法兰和变桨轴承间的定位，避免了螺栓变形，提高了风机的使用寿命。
21.第二，在优选实施方式中提供的风轮结构中，能够将法兰定位销插入到变桨轴承定位孔内实现法兰和变桨轴承间的定位，实现易操作、定位可靠的功能。
22.第三，在优选实施方式中提供的风轮结构中，法兰定位销可拆卸的安装在法兰上，能够实现不同叶型的定位的需要。
附图说明
23.图1是本发明一个具体实施方式中所述风轮结构的结构示意图；
24.图2是本发明一个具体实施方式中法兰的结构示意图；
25.图3是本发明一个具体实施方式中变桨轴承的结构示意图；
26.图4是本发明一个具体实施方式中法兰定位销的示意图。
27.附图标记说明
28.1、法兰；101、法兰螺栓孔；102、法兰外凸台；103、法兰内凸台；104、法兰定位销；2、变桨轴承；201、变桨轴承外圈；2011、变桨轴承外圈螺栓孔；202、变桨轴承内圈；2021、变桨轴承内圈螺栓孔；203、变桨轴承定位孔；3、叶片
具体实施方式
29.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
30.首先需要说明的是，在下文的描述中为清楚地说明本发明的技术方案而涉及的一些方位词，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。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连
接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.参见图1至图4，本发明基本实施方式的一种风轮结构，包括叶片3、变桨轴承2、以及将叶片3和变桨轴承2连接在一起的法兰1，法兰1上设置有法兰外凸台102和法兰内凸台103，变桨轴承2上设置有适于卡设在法兰外凸台102和法兰内凸台103之间的变桨轴承内圈202，通过将变桨轴承内圈202卡设在法兰外凸台102和法兰内凸台103之间实现法兰1和变桨轴承2间的定位。
34.需要说明的是，本发明风轮结构，包括叶片3、变桨轴承2和法兰1，其中，法兰1上设置有法兰外凸台102和法兰内凸台103，变桨轴承2包括变桨轴承内圈202，通过将变桨轴承内圈202卡设在法兰外凸台102和法兰内凸台103间使其不会出现沿直径方向的错位，保证了定位，解决了螺栓断裂的问题。
35.而传统的风轮结构，通过螺栓将变桨轴承内圈202和叶片3固定连接，这种连接方式，往往初始吊装时就容易产生错位，后期随着运行时间增加，错位会加剧，导致个别螺栓的轴心与变桨轴承内圈202的轴心不重合，螺栓的承载能力下降，进而使螺栓断裂，影响风机的使用寿命。
36.在本发明中，法兰1和叶片3连接方式可以为螺栓连接、销轴连接或者胶合连接，只要保证法兰1和叶片3的连接稳定性即可，法兰1的材质可以为铸铁、合金钢或者碳素钢，优选为合金钢或者碳素钢，因其具有足够的强度，质量轻，能够在保证稳定性的同时降低螺栓承受的负荷。
37.作为本发明的一个具有实施方式，参照图1和图4，变桨轴承内圈202上设置有至少一个变桨轴承定位孔203，法兰1上连接有法兰定位销104，法兰定位销104与变桨轴承定位孔203对应设置，以通过将法兰定位销104插入到变桨轴承定位孔203内实现法兰1和变桨轴承2间的定位。需要说明的是，可以在变桨轴承内圈202上设置有多个变桨轴承定位孔203，数量不固定，但前提是必须实现定位可靠的功能，这里，优选的，变桨轴承定位孔203设置有两个，两个变桨轴承定位孔203的连线经过变桨轴承内圈202的圆心，还需要说明的是，多个变桨轴承定位孔203需要沿变桨轴承内圈202的周侧等距布置，另外，法兰定位销104可拆卸的安装在法兰1上，其安装的方式可以为螺纹连接或者卡接，再者，对于本发明的风轮结构，为了保证变桨轴承内圈202不会出现沿直径方向的错位，法兰内外凸台也可以单独使用实现定位的功能，或者法兰定位销104也可以与法兰内外凸台组合实现定位功能，风轮工作过程中，法兰定位销104磨损是不可避免的，为了不影响其定位的功能，每隔一段时间，需要对法兰定位销104的磨损程度进行检查，当发现不符合使用要求时，需要及时进行更换，可拆卸的连接保证了拆卸更换的便捷性。组装风轮时，将单只叶片起吊，沿着法兰螺栓孔101和变桨轴承内圈螺栓孔2021两孔中心连线的方向，将伸出法兰面的螺栓导入到变桨轴承内圈螺栓孔2021中，接着，将法兰定位销104缓慢嵌入到变桨轴承定位孔203内，实现法兰端面和变桨轴承端面的贴实，进而完成法兰1和变桨轴承2间的定位。
38.作为变桨轴承2的一种相对优选方式，参照图3，变桨轴承2上设置有变桨轴承外圈201，变桨轴承外圈201上设置有用于和轮毂组装固定的变桨轴承外圈螺栓孔2011。需要说
明的是，在变桨轴承外圈201沿着周侧设置有若干变桨轴承外圈螺栓孔2011，可以通过螺栓连接将变桨轴承外圈201和轮毂固定，当然，这里也可以通过螺钉连接或者铆钉连接，但无论通过何种形式的连接，都应该保证变桨轴承外圈201和轮毂连接的可靠性，因为在风力发电过程中，使用的风轮的重量很重，如果变桨轴承外圈201和轮毂间连接不可靠，在连接处可能会发生断裂，导致叶片掉落，有极大的安全隐患，同时也不利于对叶片进行合理的寿命管理，为了保证轮毂和变桨轴承外圈201的连接稳定且受力的均匀，还需要说明的是，变桨轴承外圈螺栓孔2011应该沿着以圆心为中心的周侧等距布置，因为在风力发电过程中，旋转的叶片会产生离心力，如果周侧的受力不均匀，会大大增加变桨轴承2脱离轮毂的风险，导致风轮无法正常工作，造成极大的经济损失。
39.进一步地，参照图3，变桨轴承外圈201套设在变桨轴承内圈202的外侧，且变桨轴承外圈201和变桨轴承内圈202滚动连接。需要说明的是，在风力发电过程中，风轮作为补风的元件，首先，在风力的作用下，带动叶片3转动，进而带动变桨轴承内圈202沿着变桨轴承外圈201的周侧做旋转运动，在旋转的过程中，变桨轴承内圈202上的齿条和发电机设备的齿轮啮合，通过齿轮的转动，带动发电机发电，产生电能，接着将产生的电能存储，用于生产生活中。
40.作为法兰1的一种相对优选方式，参照图2和图3，法兰1上设置有多个法兰螺栓孔101，多个法兰螺栓孔101分散设置在法兰外凸台102和法兰内凸台103之间，变桨轴承内圈202上设置有变桨轴承内圈螺栓孔2021，变桨轴承内圈螺栓孔2021和法兰螺栓孔101对应设置。需要说明的是，为了使受力均匀，这里，法兰螺栓孔101沿周向设置在法兰外凸台102和法兰内凸台103之间，并且多个法兰螺栓孔101等距布置，当对风轮进行组装时，首先将变桨轴承内圈202卡设在法兰外凸台102和法兰内凸台103之间实现法兰1和变桨轴承2间的定位，然后将垫片套设在螺栓上，依次拧进变桨轴承内圈螺栓孔2021和法兰螺栓孔101中，最后，拧紧螺母，实现固定的功能。
41.进一步地，变桨轴承内圈202沿轴向的长度大于变桨轴承外圈201沿轴向的长度。需要说明的是，变桨轴承内圈202凸出变桨轴承外圈201一定的高度，这样在对变桨轴承2和法兰1间进行定位时，变桨轴承内圈202可以卡设在法兰外凸台102和法兰内凸台103之间，防止变桨轴承2沿其直径方向发生偏移，导致安装的错位。
42.此外，在本发明的风轮结构的基础上，本发明还提供了一种风轮结构安装方法，安装方法包括以下步骤：
43.(1)将法兰1密封固定在叶片3上；
44.(2)将变桨轴承2的变桨轴承内圈202卡设法兰外凸台102和法兰内凸台103之间以实现所述叶片3和所述变桨轴承2的定位；
45.(3)通过紧固件连接在所述变桨轴承内圈202和所述法兰2之间使得所述叶片3和所述变桨轴承2相对固定。
46.为了更好地理解本发明的技术方案，下面结合相对全面的技术特征对本发明的风轮结构的优选实施方式进行说明。
47.参照图1至图4，本发明优选实施方式中的风轮结构，提供一种风轮结构，包括叶片3、变桨轴承2、以及将叶片3和变桨轴承2连接在一起的法兰1，其中，法兰1上设置法兰外凸台102和法兰内凸台103，在法兰外凸台102和法兰内凸台103间设置有沿周向设置的法兰螺
栓孔101，法兰1上还包括通过螺纹连接安装的法兰定位销104；变桨轴承2包括变桨轴承内圈202和变桨轴承外圈201，变桨轴承外圈201套设在变桨轴承内圈202的外侧，并且两者之间滚动连接，再者，变桨轴承内圈202沿轴向的长度大于变桨轴承外圈201沿轴向的长度，在变桨轴承内圈202上设置有和法兰定位销104对应设置的两个变桨轴承定位孔203，两个变桨轴承定位孔203的连线经过变桨轴承内圈202的圆心，变桨轴承内圈202还包括和法兰螺栓孔101对应设置的变桨轴承内圈螺栓孔2021，变桨轴承外圈201上设置有和轮毂组装固定的变桨轴承外圈螺栓孔2011。
48.在需要对变桨轴承2和法兰1间进行精确定位时，将变桨轴承内圈202卡设到法兰外凸台102和法兰内凸台103间或者将法兰定位销104插到变桨轴承定位孔203中，这样起到防止变桨轴承2沿其直径方向发生偏移的作用，实现定位的功能，定位完成后，利用螺栓插进法兰螺栓孔101和桨轴承内圈螺栓孔2021内，实现法兰1和变桨轴承2的固定，此种设计避免了螺栓变形，有效解决了风轮螺栓断裂问题，提高了风机的使用寿命。
49.结合上述风轮结构的技术方案，下面对风轮结构的安装方法进行描述，具体以一只叶片3的安装定位为例进行说明。
50.首先，将法兰1通过胶粘剂和螺栓固定在叶片3上，这里，需要在法兰1的内外侧涂覆密封胶，保证其与叶片3间的密封性能，其次，利用螺栓插进轮毂上的安装孔和变桨轴承外圈螺栓孔2011内，实现变桨轴承2和轮毂的组装固定，紧接着，利用吊车将安装固定在一起的法兰1的叶片3逐步向变桨轴承2方向移动，当移动到预设的位置，变桨轴承2的变桨轴承内圈202正好卡设在法兰外凸台102和法兰内凸台103之间，实现定位的目的，定位完成后，最后，通过螺栓插进变桨轴承内圈螺栓孔2021和法兰螺栓孔101，实现变桨轴承2和叶片3之间的相对固定，完成单只叶片3的组装。
51.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
52.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
53.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

技术特征：
1.一种风轮结构，其特征在于，包括叶片(3)、变桨轴承(2)、以及将所述叶片(3)和所述变桨轴承(2)连接在一起的法兰(1)，所述法兰(1)上设置有法兰外凸台(102)和法兰内凸台(103)，所述变桨轴承(2)上设置有适于卡设在所述法兰外凸台(102)和所述法兰内凸台(103)之间的变桨轴承内圈(202)，以通过将所述变桨轴承内圈(202)卡设在所述法兰外凸台(102)和所述法兰内凸台(103)之间实现所述法兰(1)和所述变桨轴承(2)间的定位。2.根据权利要求1所述的风轮结构，其特征在于，所述变桨轴承内圈(202)上设置有至少一个变桨轴承定位孔(203)，所述法兰(1)上连接有法兰定位销(104)，所述法兰定位销(104)与所述变桨轴承定位孔(203)对应设置，以通过将法兰定位销(104)插入到所述变桨轴承定位孔(203)内实现所述法兰(1)和所述变桨轴承(2)间的定位。3.根据权利要求2所述的风轮结构，其特征在于，所述变桨轴承定位孔(203)设置有两个，两个所述变桨轴承定位孔(203)的连线经过所述变桨轴承内圈(202)的圆心。4.根据权利要求2所述的风轮结构，其特征在于，所述法兰定位销(104)可拆卸的安装在所述法兰(1)上。5.根据权利要求1至4中任一项所述的风轮结构，其特征在于，所述变桨轴承(2)上设置有变桨轴承外圈(201)，所述变桨轴承外圈(201)上设置有用于和轮毂组装固定的变桨轴承外圈螺栓孔(2011)。6.根据权利要求5所述的风轮结构，其特征在于，所述变桨轴承外圈(201)套设在所述变桨轴承内圈(202)的外侧，且所述变桨轴承外圈(201)和所述变桨轴承内圈(202)滚动连接。7.根据权利要求1至4中任一项所述的风轮结构，其特征在于，所述法兰(1)上设置有多个法兰螺栓孔(101)，多个所述法兰螺栓孔(101)分散设置在所述法兰外凸台(102)和所述法兰内凸台(103)之间，所述变桨轴承内圈(202)上设置有变桨轴承内圈螺栓孔(2021)，所述变桨轴承内圈螺栓孔(2021)和所述法兰螺栓孔(101)对应设置。8.根据权利要求7所述的风轮结构，其特征在于，所述法兰螺栓孔(101)沿周向设置在所述法兰外凸台(102)和所述法兰内凸台(103)之间。9.根据权利要求1至4中任一项所述的风轮结构，其特征在于，所述变桨轴承内圈(202)沿轴向的长度大于所述变桨轴承外圈(201)沿轴向的长度。10.一种风轮结构的安装方法，其特征在于，基于权利要求1至9的任一项所述的风轮结构，所述安装方法包括以下步骤：(1)将法兰(1)密封固定在叶片(3)上；(2)将变桨轴承(2)的变桨轴承内圈(202)卡设法兰外凸台(102)和法兰内凸台(103)之间以实现所述叶片(3)和所述变桨轴承(2)的定位；(3)通过紧固件连接在所述变桨轴承内圈(202)和所述法兰(1)之间使得所述叶片(3)和所述变桨轴承(2)相对固定。

技术总结
本发明涉及风力发电技术领域，具体公开了一种风轮结构，包括叶片、变桨轴承、以及将所述叶片和所述变桨轴承连接在一起的法兰，所述法兰上设置有法兰外凸台和法兰内凸台，所述变桨轴承上设置有适于卡设在所述法兰外凸台和所述法兰内凸台之间的变桨轴承内圈，通过将所述变桨轴承内圈卡设在所述法兰外凸台和所述法兰内凸台之间实现所述法兰和所述变桨轴承间的定位。本发明的风轮结构能够对法兰和变桨轴承间进行准确定位，避免螺栓变形，有效解决了风轮螺栓断裂问题，提高了风机的使用寿命。提高了风机的使用寿命。提高了风机的使用寿命。


技术研发人员：闫文娟 李英昌 刘轩
受保护的技术使用者：国电联合动力技术有限公司
技术研发日：2022.12.01
技术公布日：2023/6/4