風力發(fā)電機概述

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1、風力發(fā)電機概述 一、風力發(fā)電機v風力發(fā)電的原理簡單來說： 風力發(fā)電原理是把風的動能轉換為風輪軸的機械能最后到電能！ v工作原理 現(xiàn)代變速雙饋風力發(fā)電機的工作原理 就是通過葉輪將風能轉變?yōu)闄C械轉距（風輪轉動慣量），通過主軸傳動鏈，經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉速后，通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能并入電網(wǎng)。如果超過發(fā)電機同步轉速，轉子也處于發(fā)電狀態(tài)，通過變流器向電網(wǎng)饋電。 v齒輪箱可以將很低的風輪轉速（1500千瓦的風機通常為12-22轉/分）變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉速（發(fā)電機同步轉速通常為1500轉/分）。 風機是有許多轉動部件的，機艙在水平面旋轉，隨時偏航對準風向；風輪沿水平軸旋轉，以便產(chǎn)生

2、動力扭距。對變槳矩風機，組成風輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉，以便適應不同的風況而變槳距。在停機時，葉片要順槳，以便形成阻尼剎車。 v就1500千瓦風機而言，一般在3米/秒左右的風速自動啟動，在11.5米/秒左右發(fā)出額定功率。然后，隨著風速的增加，一直控制在額定功率附近發(fā)電，直到風速達到25米/秒時自動停機。 二、風力發(fā)電機結構v風力發(fā)電機整機主要包括： 1.機座 2.傳動鏈（主軸、齒輪箱） 3. 偏航組件（偏航驅動、偏航剎車鉗、偏航軸承） 4.踏板和棒 5.電纜線槽 6.發(fā)電機 7.聯(lián)軸器 8.液壓站 9.冷卻泵(風冷型無)10.滑環(huán)組件 11.自動潤滑 12.吊車13.機艙柜 14.機艙罩

3、 15.機艙加熱器16.輪轂 17.葉片 18.電控系統(tǒng)等。 1、機座：機座是風力發(fā)電整機的主要設備安裝的基礎，風電機的關鍵設備都安裝在機座上。(包括傳動鏈（主軸、齒輪箱）、偏航組件（偏航驅動、偏航剎車鉗、偏航軸承）、踏板和棒、電纜線槽、發(fā)電機、聯(lián)軸器、液壓站、冷卻泵(風冷型無)、滑環(huán)組件、自動潤滑、吊車、機艙柜、機艙罩、機艙加熱器等。機座與現(xiàn)場的塔筒連接，人員可以通過風電機塔進入機座。機座前端是風電機轉子，即轉子葉片和軸。 v 2、偏航裝置： 自然界的風，方向和速度經(jīng)常變化，為了使風力機能有效地捕捉風能，就相應設置了對風裝置以跟蹤風向的變化，保證風輪基本上始終處于迎風狀況。風力發(fā)電機的偏航系

4、統(tǒng)也稱為對風裝置，其主要作用在于當風向變化時，能夠快速平穩(wěn)地對準風向，以便風輪獲得最大的風能。另外、當風機對風相同一個方向旋轉幾圈之后，向塔筒底部輸送電力的線纜也會扭轉，為了保護電纜，系統(tǒng)會控制風機向相反的方向旋轉，既解纜。 v為了使風機的槳葉轉子工作事始終朝向某個方向，在風機內(nèi)安設了偏航系統(tǒng)，風力機的偏航系統(tǒng)即對風裝置。其作用在于當風速矢量的方向變化時，精密的測風儀器將檢測信號傳輸給電腦的軟件，經(jīng)過分析后驅動偏航系統(tǒng)的電機和齒輪箱使風機盡可能的減少風能損失，快速平穩(wěn)地對準風向，以便風輪獲得最大的風能。 v借助偏航驅動電機轉動機座，以使轉子葉片調(diào)整風向的最佳切入角度。偏航裝置由電子控制器操作，

5、電子控制器可以通過風向標來探知風向。通常，在風改變其方向時，風電機一次只會偏轉幾度。 v工作原理如下： 風向標作為感應元件將風向的變化用電信號傳遞到偏航電機的控制回路的處理器里，經(jīng)過比較后處理器給偏航電機發(fā)出順時針或逆時針的偏航命令，為了減少偏航時的力矩，電機轉速將通過同軸聯(lián)接的減速器減速后，將偏航力矩作用在偏航軸承上，帶動風輪偏航對風，當對風完成后，風向標失去電信號，電機停止工作，偏航過程結束。 v偏航的驅動機構 幾乎所有水平軸的風電機都會強迫偏航。即使用一個帶有電動機及齒輪箱的機構來保持風電機對著風偏轉。1.5兆瓦風電機上的偏航機構上可以看到環(huán)繞內(nèi)圈的偏航軸承，當系統(tǒng)接到偏航指令時，偏航電

6、機開始運轉，通過偏航驅動減速齒輪箱減速之后驅動偏航軸承已實現(xiàn)偏航。 v解纜 電纜用來將電流從風電機運載到塔下。但是當風電機偶然沿一個方向偏轉太長時間時，電纜將越來越扭曲。此時我們的風機上安裝有一個偏航計數(shù)器，當風機同一個方向轉動一定的圈數(shù)之后，計數(shù)器給系統(tǒng)一個指令，系統(tǒng)控制風機往回轉動，偏航剎車主機室的轉動按照指令的方向，偏航電機轉動，液壓剎車系統(tǒng)處于釋放狀態(tài)，當偏航電機停止轉動時，液壓剎車系統(tǒng)處于剎車狀態(tài)，將主機室固定在相應的位置上，實現(xiàn)解纜。 v偏航的組成部件 整個偏航組件包括有偏航驅動電機、偏航驅動齒輪箱、偏航軸承、偏航剎車盤、偏航剎車鉗、液壓管路、回油管路、潤滑系統(tǒng)等。 部分部件如下圖

7、所示： v偏航剎車：風機的轉動方向應該是按照指令的方向轉動的。當偏航電機轉動的時候，液壓剎車系統(tǒng)處于釋放狀態(tài)，這時偏航剎車鉗還會有一定的抱緊量，以保證偏航的速度恒定，保護風機。當偏航電機停止轉動時，液壓剎車系統(tǒng)處于剎車狀態(tài)，將風機固定在相應的位置上。 v偏航剎車鉗：它固定在風機機座上。 我們使用的偏航剎車鉗有兩個油缸，其大致結構如下圖所示：當液壓油通過液壓油管和進入液壓管道后，液壓油推動活塞，然后活塞再推動剎車片，上下剎車片抱緊剎車盤實現(xiàn)剎車。 v剎車盤：剎車盤和塔筒相連，當風機需要剎車，剎車鉗就抱緊它的內(nèi)緣。 v偏航軸承：偏航軸承總成是風機及時追蹤風向變化的保證。采用“零游隙”設計的四點接觸

8、球軸承，溝道進行特別設計及加工，要承受大的軸向載荷和力矩載荷。采取有針對性的熱處理措施，提高齒面強度，以保證軸承具有良好的耐磨性和耐沖擊性。同時風機暴露在野外，軸承良好的密封性也是風機使用壽命的保障。 v偏航電機、偏航齒輪箱：我公司目前使用的偏航驅動電機是電磁制動三項異步電動機，該機采用全封閉、自扇冷、鼠籠型、具有附加直流電磁制動器的三項異步電坳動，制動迅速、定位準確等優(yōu)點。偏航齒輪箱為四級行星齒輪箱、繼承了行星齒輪傳動的一貫優(yōu)點。 v潤滑系統(tǒng)、偏航編碼器： 偏航軸承在使用過程中需要不斷地補充潤滑油，主要潤滑部位有軸承滾道和軸承內(nèi)齒兩部分。潤滑系統(tǒng)主要部件如下、一個主油箱、兩個分配器、兩個潤滑

9、小齒輪、潤滑管若干，各式接頭若干。偏航編碼器由一個尼龍小齒輪與偏航驅動齒箱齒輪嚙合，可以計算出偏航圈數(shù)。 v調(diào)整偏航齒隙 用塞尺測偏航驅動器齒與偏航軸承標準齒嚙合后未接觸到一面的相應齒隙，并在驅動器端面與機架對應位置上做的標記。 測量時在驅動器端面上記錄相應位置的齒隙值，不能達到相應要求，轉動驅動器，調(diào)整驅動器的定位孔位置，再次測量，最終調(diào)整嚙合齒間隙在適合范圍內(nèi)為止。 v 3、傳動軸鏈： 主要包括主軸、齒輪箱、高速剎車鉗、浮動軸承及軸承座、止推軸承及軸承座等。風力發(fā)電機的低速軸將轉子軸心與變速齒輪箱連接在一起。在一般的風電機上，轉子轉速相當慢，大約為19至30轉每分鐘。 v 4、齒輪箱： 使

10、用齒輪箱，你可以將風電機轉子上的較低轉速、較高轉矩，轉換為用于發(fā)電機上的較高轉速、較低轉矩。風電機上的齒輪箱，通常在轉子及發(fā)電機轉速之間具有單一的齒輪比。 v齒輪箱作為風力發(fā)電機組中一個重要的機械部件，其主要功用是將風輪在風力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機并使其得到相應的轉速。通常風輪的轉速很低，遠達不到發(fā)電機發(fā)電所要求的轉速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實現(xiàn)，故也將齒輪箱稱之為增速箱。我們使用的齒輪箱為一級平行軸加兩級行星的結構型式。 v 其傳動路線是：槳葉傳動軸收縮套第二級行星架第二級太陽輪第一級行星架第一級太陽輪平行軸大齒輪平行軸小齒輪發(fā)電機 v齒輪與軸的聯(lián)接 脹緊套聯(lián)接：利用軸、孔

11、與錐形彈性套之間接觸面上產(chǎn)生的摩擦力來傳遞動力，是一種無鍵聯(lián)接方式，定心性好，裝拆方便，承載能力高，能沿周向和軸向調(diào)節(jié)軸與輪轂的相對位置，且具有安全保護作用。 v 齒輪箱的潤滑 對潤滑油的要求應考慮： 1）減小摩擦和磨損，具有高的承載能力，防止膠合； 2）吸收沖擊和振動； 3）防止疲勞點蝕； 4）冷卻，防銹，抗腐蝕。 風力發(fā)電齒輪箱屬于閉式齒輪傳動類型，其主要的失效形式是膠合與點蝕，故在選擇潤滑油時，重點是保證有足夠的油膜厚度和邊界膜強度。 v齒輪箱調(diào)整設定百分表為0，將百分表座在機架下部合適位置安裝好后，調(diào)整百分表并預壓緊，設置定值并調(diào)整。v注意：調(diào)整過程中不要碰到百分表。 v 5、連軸器

12、作用： 傳遞扭距；補償同軸度的誤差，通過聯(lián)軸器的柔性來消除其中的誤差的影響；并保護發(fā)電機。 v 6、滑環(huán)單元 作用： 為輪轂內(nèi)供電，實現(xiàn)動靜態(tài)的用電傳導，避免電纜扭曲打結。 v 7、液壓系統(tǒng) 作用： 控制高速剎車及偏航剎車的開閉。 8、冷卻系統(tǒng) 作用：風冷和水冷，主要是針對齒輪箱在運轉時需要冷卻。 v 9、發(fā)電機 風電機可以使用同步或異步發(fā)電機， 并直接或非直接地將發(fā)電機連接在電網(wǎng)上。 直接電網(wǎng)連接指的是 將發(fā)電機直接連接在 交流電網(wǎng)上。非直接 電網(wǎng)連接指的是，風 電機的電流通過一系 列電力設備，經(jīng)調(diào)節(jié) 與電網(wǎng)匹配。采用異 步發(fā)電機，這個調(diào)節(jié) 過程自動完成。 v發(fā)電機對中 最終調(diào)整的位置尺寸： 上下、前后、左右的尺寸在 技術要求范圍內(nèi)即可。 10、踏板和棒在機座上起輔助通道和支撐的作用。 11、電纜線槽支撐及固定整機的電纜。 v 12、吊車 用來在為現(xiàn)場從塔筒底部向塔頂提升物品。 v 13、機艙柜 機座設備的控制箱。 v 14、機艙加熱器 為機艙內(nèi)加熱。