[发明专利]一种风电同步发电机组液粘稳速器

说明书

技术领域

本发明涉及的是风力发电技术，特别是一种风电同步发电机组液粘稳速器。

背景技术

当前，强大的供电电网为人们提供强大的电力能源，该电力的绝大部分是在火电厂消耗不可再生的能源煤和石油，用同步发电机组发电送到电网上的。同步发电机组发配电技术是非常成熟的技术，它保证了电网的安全运行。

因火电大量消耗煤和石油等不可再生能源以及严重污染地球，人们积极寻找新的能源来代替火电，其中风能是巨大可利用的绿色能源。所以世界上风力发电得到突飞猛进的发展。由于风力变化无常，风速变化的范围很大，所以收集风能的风力机稳定性很差，采用常规的同步发电机与它配套发电非常困难。当前风力发电主要形式是采用变速恒频双馈异步风力发电机组，该机型能适应风速变化大，风能利用效率高；但是它具有很多不可克服的缺点，结构复杂，造价高昂，控制要求高，因风速稳定性差，齿轮箱易损坏。特别是当出现故障时无低压穿越能力，对电网不能提供支持，提供的电能质量很差，有时危及电网的安全。因此，近几年来提出了调速型同步风力发电机组作为风力发电新形式。该机组的特点是在升速齿轮箱和发电机之间增设调速装置，并采用同步发电机直接并入电网。该调速装置能够将频繁变化的风力机转速升速后被稳速在发电机同步转速上，以保证发电机安全运行，同时能采用成熟的火电同步发电配电技术与之配套。该调速装置必须是动作灵敏，性能稳定，功率大的调速装置，下称稳速装置。

现有技术中有很多调速装置，例如电磁离合器、调速型液力偶合器、钢球无级变速器，带轮无级变速器，常规液粘调速离合器等，由于其本身的原因，它们都不能作为风力同步发电机组的稳速装置。

发明内容

本发明的目的是提出一种能满足风力同步发电机组稳速要求的新型稳速装置。

本发明是这样实现的。它主要由机体、输入轴、输出轴、摩擦片组件、控制油缸组成。摩擦片组件的摩擦内片套在输入轴外齿上，其摩擦外片套在输出轴矩形内齿圈上，所述控制油缸是双作用单端输出的油缸，液压控制油路是采用计量式封闭回路，控制油缸的活塞杆通过隔离轴承与摩擦片组件的加压板相连；还设有对油路自动操作控制的可编程序控制器或单板机电控系统。

油缸的控制油路是由油量计量式油泵、三位四通电磁换向阀、安全阀、双作用单端输出的油缸组成，其中油量计量式油泵压力口与三位四通电磁换向阀P口连接，电磁换向阀的A口与双作用单端输出的油缸左腔连接；油量计量式油泵进油口与三位四通电磁换向阀T口连接，电磁换向阀的B口与双作用单端输出的油缸右腔连接；三位四通电磁换向阀设有能够闭塞锁定双作用单端输出油缸的左、右腔、使活塞处于定位状态的0位E型阀芯。

所述的油量计量式油泵是柱塞计量油泵，驱动油泵的电机是步进电机，或其他可控制旋转数目的电机。

所述的活塞的活塞杆与压盘之间装有隔离轴承；在摩擦片组内装有为克服油的张力使其快速分离的碟形弹簧。

根据液粘调速离合器的工作原理得知，液粘调速离合器传递的扭矩为：

         （1）

                      （2）

（  称为离合器特征系数，为定数）

式中：M--负载扭矩 N.m，μ--油动力粘度 Pa.s,D--摩擦片有效工作面外径 m,d--摩擦片有效工作面内径 m, n1--主动摩擦片转速 rpm，n2--被动摩擦片转速 rpm, h--主、被动摩擦片之间油膜厚度 m，

Z—摩擦面数。

从上（2）式看出，当负载M不变，n2为定值时，n1与h是一一对应的线性关系，当n1变动，只要及时调整h与其一一对应，就能取得将n2稳定在同步转速上的效果。

本发明的优点是用计量式油泵及时刚性地调整活塞的位置，也就是调整摩擦片组油膜厚度h，达到输出转速稳定的目的。本发明液压回路简单，调整刚性强，稳定性好。动作灵敏，功率大，调速范围宽。 

附图说明

图1为本发明稳速器结构示意图，

图2为本发明摩擦片组内碟形弹簧放大图，

图3为本发明液压原理图，

图4为由本发明组成的风电液粘稳速同步发电机组应用原理示意图，

图5为由本发明组成的船用轴带液粘稳速同步发电机组应用原理示意图。