風(fēng)力發(fā)電機(jī)概述

風(fēng)力發(fā)電機(jī)概述 一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)v風(fēng)力發(fā)電的原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)： 風(fēng)力發(fā)電原理是把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為風(fēng)輪軸的機(jī)械能最后到電能！ v工作原理 現(xiàn)代變速雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理 就是通過(guò)葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械轉(zhuǎn)距（風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量），通過(guò)主軸傳動(dòng)鏈，經(jīng)過(guò)齒輪箱增速到異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速后，通過(guò)勵(lì)磁變流器勵(lì)磁而將發(fā)電機(jī)的定子電能并入電網(wǎng)。如果超過(guò)發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子也處于發(fā)電狀態(tài)，通過(guò)變流器向電網(wǎng)饋電。 v齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速（1500千瓦的風(fēng)機(jī)通常為12-22轉(zhuǎn)/分）變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速通常為1500轉(zhuǎn)/分）。 風(fēng)機(jī)是有許多轉(zhuǎn)動(dòng)部件的，機(jī)艙在水平面旋轉(zhuǎn)，隨時(shí)偏航對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向；風(fēng)輪沿水平軸旋轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生動(dòng)力扭距。對(duì)變槳矩風(fēng)機(jī)，組成風(fēng)輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉(zhuǎn)，以便適應(yīng)不同的風(fēng)況而變槳距。在停機(jī)時(shí)，葉片要順槳，以便形成阻尼剎車(chē)。 v就1500千瓦風(fēng)機(jī)而言，一般在3米/秒左右的風(fēng)速自動(dòng)啟動(dòng)，在11.5米/秒左右發(fā)出額定功率。然后，隨著風(fēng)速的增加，一直控制在額定功率附近發(fā)電，直到風(fēng)速達(dá)到25米/秒時(shí)自動(dòng)停機(jī)。 二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)v風(fēng)力發(fā)電機(jī)整機(jī)主要包括： 1.機(jī)座 2.傳動(dòng)鏈（主軸、齒輪箱） 3. 偏航組件（偏航驅(qū)動(dòng)、偏航剎車(chē)鉗、偏航軸承） 4.踏板和棒 5.電纜線槽 6.發(fā)電機(jī) 7.聯(lián)軸器 8.液壓站 9.冷卻泵(風(fēng)冷型無(wú))10.滑環(huán)組件 11.自動(dòng)潤(rùn)滑 12.吊車(chē)13.機(jī)艙柜 14.機(jī)艙罩 15.機(jī)艙加熱器16.輪轂 17.葉片 18.電控系統(tǒng)等。 1、機(jī)座：機(jī)座是風(fēng)力發(fā)電整機(jī)的主要設(shè)備安裝的基礎(chǔ)，風(fēng)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備都安裝在機(jī)座上。(包括傳動(dòng)鏈（主軸、齒輪箱）、偏航組件（偏航驅(qū)動(dòng)、偏航剎車(chē)鉗、偏航軸承）、踏板和棒、電纜線槽、發(fā)電機(jī)、聯(lián)軸器、液壓站、冷卻泵(風(fēng)冷型無(wú))、滑環(huán)組件、自動(dòng)潤(rùn)滑、吊車(chē)、機(jī)艙柜、機(jī)艙罩、機(jī)艙加熱器等。機(jī)座與現(xiàn)場(chǎng)的塔筒連接，人員可以通過(guò)風(fēng)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)座。機(jī)座前端是風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片和軸。 v 2、偏航裝置： 自然界的風(fēng)，方向和速度經(jīng)常變化，為了使風(fēng)力機(jī)能有效地捕捉風(fēng)能，就相應(yīng)設(shè)置了對(duì)風(fēng)裝置以跟蹤風(fēng)向的變化，保證風(fēng)輪基本上始終處于迎風(fēng)狀況。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的偏航系統(tǒng)也稱(chēng)為對(duì)風(fēng)裝置，其主要作用在于當(dāng)風(fēng)向變化時(shí)，能夠快速平穩(wěn)地對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，以便風(fēng)輪獲得最大的風(fēng)能。另外、當(dāng)風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)相同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)幾圈之后，向塔筒底部輸送電力的線纜也會(huì)扭轉(zhuǎn)，為了保護(hù)電纜，系統(tǒng)會(huì)控制風(fēng)機(jī)向相反的方向旋轉(zhuǎn)，既解纜。 v為了使風(fēng)機(jī)的槳葉轉(zhuǎn)子工作事始終朝向某個(gè)方向，在風(fēng)機(jī)內(nèi)安設(shè)了偏航系統(tǒng)，風(fēng)力機(jī)的偏航系統(tǒng)即對(duì)風(fēng)裝置。其作用在于當(dāng)風(fēng)速矢量的方向變化時(shí)，精密的測(cè)風(fēng)儀器將檢測(cè)信號(hào)傳輸給電腦的軟件，經(jīng)過(guò)分析后驅(qū)動(dòng)偏航系統(tǒng)的電機(jī)和齒輪箱使風(fēng)機(jī)盡可能的減少風(fēng)能損失，快速平穩(wěn)地對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，以便風(fēng)輪獲得最大的風(fēng)能。 v借助偏航驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)座，以使轉(zhuǎn)子葉片調(diào)整風(fēng)向的最佳切入角度。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過(guò)風(fēng)向標(biāo)來(lái)探知風(fēng)向。通常，在風(fēng)改變其方向時(shí)，風(fēng)電機(jī)一次只會(huì)偏轉(zhuǎn)幾度。 v工作原理如下： 風(fēng)向標(biāo)作為感應(yīng)元件將風(fēng)向的變化用電信號(hào)傳遞到偏航電機(jī)的控制回路的處理器里，經(jīng)過(guò)比較后處理器給偏航電機(jī)發(fā)出順時(shí)針或逆時(shí)針的偏航命令，為了減少偏航時(shí)的力矩，電機(jī)轉(zhuǎn)速將通過(guò)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(dòng)風(fēng)輪偏航對(duì)風(fēng)，當(dāng)對(duì)風(fēng)完成后，風(fēng)向標(biāo)失去電信號(hào)，電機(jī)停止工作，偏航過(guò)程結(jié)束。 v偏航的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 幾乎所有水平軸的風(fēng)電機(jī)都會(huì)強(qiáng)迫偏航。即使用一個(gè)帶有電動(dòng)機(jī)及齒輪箱的機(jī)構(gòu)來(lái)保持風(fēng)電機(jī)對(duì)著風(fēng)偏轉(zhuǎn)。1.5兆瓦風(fēng)電機(jī)上的偏航機(jī)構(gòu)上可以看到環(huán)繞內(nèi)圈的偏航軸承，當(dāng)系統(tǒng)接到偏航指令時(shí)，偏航電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)偏航驅(qū)動(dòng)減速齒輪箱減速之后驅(qū)動(dòng)偏航軸承已實(shí)現(xiàn)偏航。 v解纜 電纜用來(lái)將電流從風(fēng)電機(jī)運(yùn)載到塔下。但是當(dāng)風(fēng)電機(jī)偶然沿一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)太長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，電纜將越來(lái)越扭曲。此時(shí)我們的風(fēng)機(jī)上安裝有一個(gè)偏航計(jì)數(shù)器，當(dāng)風(fēng)機(jī)同一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定的圈數(shù)之后，計(jì)數(shù)器給系統(tǒng)一個(gè)指令，系統(tǒng)控制風(fēng)機(jī)往回轉(zhuǎn)動(dòng)，偏航剎車(chē)主機(jī)室的轉(zhuǎn)動(dòng)按照指令的方向，偏航電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓剎車(chē)系統(tǒng)處于釋放狀態(tài)，當(dāng)偏航電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，液壓剎車(chē)系統(tǒng)處于剎車(chē)狀態(tài)，將主機(jī)室固定在相應(yīng)的位置上，實(shí)現(xiàn)解纜。 v偏航的組成部件 整個(gè)偏航組件包括有偏航驅(qū)動(dòng)電機(jī)、偏航驅(qū)動(dòng)齒輪箱、偏航軸承、偏航剎車(chē)盤(pán)、偏航剎車(chē)鉗、液壓管路、回油管路、潤(rùn)滑系統(tǒng)等。 部分部件如下圖所示： v偏航剎車(chē)：風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向應(yīng)該是按照指令的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的。當(dāng)偏航電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，液壓剎車(chē)系統(tǒng)處于釋放狀態(tài)，這時(shí)偏航剎車(chē)鉗還會(huì)有一定的抱緊量，以保證偏航的速度恒定，保護(hù)風(fēng)機(jī)。當(dāng)偏航電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，液壓剎車(chē)系統(tǒng)處于剎車(chē)狀態(tài)，將風(fēng)機(jī)固定在相應(yīng)的位置上。 v偏航剎車(chē)鉗：它固定在風(fēng)機(jī)機(jī)座上。 我們使用的偏航剎車(chē)鉗有兩個(gè)油缸，其大致結(jié)構(gòu)如下圖所示：當(dāng)液壓油通過(guò)液壓油管和進(jìn)入液壓管道后，液壓油推動(dòng)活塞，然后活塞再推動(dòng)剎車(chē)片，上下剎車(chē)片抱緊剎車(chē)盤(pán)實(shí)現(xiàn)剎車(chē)。 v剎車(chē)盤(pán)：剎車(chē)盤(pán)和塔筒相連，當(dāng)風(fēng)機(jī)需要?jiǎng)x車(chē)，剎車(chē)鉗就抱緊它的內(nèi)緣。 v偏航軸承：偏航軸承總成是風(fēng)機(jī)及時(shí)追蹤風(fēng)向變化的保證。采用“零游隙”設(shè)計(jì)的四點(diǎn)接觸球軸承，溝道進(jìn)行特別設(shè)計(jì)及加工，要承受大的軸向載荷和力矩載荷。采取有針對(duì)性的熱處理措施，提高齒面強(qiáng)度，以保證軸承具有良好的耐磨性和耐沖擊性。同時(shí)風(fēng)機(jī)暴露在野外，軸承良好的密封性也是風(fēng)機(jī)使用壽命的保障。 v偏航電機(jī)、偏航齒輪箱：我公司目前使用的偏航驅(qū)動(dòng)電機(jī)是電磁制動(dòng)三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，該機(jī)采用全封閉、自扇冷、鼠籠型、具有附加直流電磁制動(dòng)器的三項(xiàng)異步電坳動(dòng)，制動(dòng)迅速、定位準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。偏航齒輪箱為四級(jí)行星齒輪箱、繼承了行星齒輪傳動(dòng)的一貫優(yōu)點(diǎn)。 v潤(rùn)滑系統(tǒng)、偏航編碼器： 偏航軸承在使用過(guò)程中需要不斷地補(bǔ)充潤(rùn)滑油，主要潤(rùn)滑部位有軸承滾道和軸承內(nèi)齒兩部分。潤(rùn)滑系統(tǒng)主要部件如下、一個(gè)主油箱、兩個(gè)分配器、兩個(gè)潤(rùn)滑小齒輪、潤(rùn)滑管若干，各式接頭若干。偏航編碼器由一個(gè)尼龍小齒輪與偏航驅(qū)動(dòng)齒箱齒輪嚙合，可以計(jì)算出偏航圈數(shù)。 v調(diào)整偏航齒隙 用塞尺測(cè)偏航驅(qū)動(dòng)器齒與偏航軸承標(biāo)準(zhǔn)齒嚙合后未接觸到一面的相應(yīng)齒隙，并在驅(qū)動(dòng)器端面與機(jī)架對(duì)應(yīng)位置上做的標(biāo)記。 測(cè)量時(shí)在驅(qū)動(dòng)器端面上記錄相應(yīng)位置的齒隙值，不能達(dá)到相應(yīng)要求，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，調(diào)整驅(qū)動(dòng)器的定位孔位置，再次測(cè)量，最終調(diào)整嚙合齒間隙在適合范圍內(nèi)為止。 v 3、傳動(dòng)軸鏈： 主要包括主軸、齒輪箱、高速剎車(chē)鉗、浮動(dòng)軸承及軸承座、止推軸承及軸承座等。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與變速齒輪箱連接在一起。在一般的風(fēng)電機(jī)上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。 v 4、齒輪箱： 使用齒輪箱，你可以將風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的較低轉(zhuǎn)速、較高轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)換為用于發(fā)電機(jī)上的較高轉(zhuǎn)速、較低轉(zhuǎn)矩。風(fēng)電機(jī)上的齒輪箱，通常在轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速之間具有單一的齒輪比。 v齒輪箱作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中一個(gè)重要的機(jī)械部件，其主要功用是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。通常風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機(jī)發(fā)電所要求的轉(zhuǎn)速，必須通過(guò)齒輪箱齒輪副的增速作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，故也將齒輪箱稱(chēng)之為增速箱。我們使用的齒輪箱為一級(jí)平行軸加兩級(jí)行星的結(jié)構(gòu)型式。 v 其傳動(dòng)路線是：槳葉傳動(dòng)軸收縮套第二級(jí)行星架第二級(jí)太陽(yáng)輪第一級(jí)行星架第一級(jí)太陽(yáng)輪平行軸大齒輪平行軸小齒輪發(fā)電機(jī) v齒輪與軸的聯(lián)接 脹緊套聯(lián)接：利用軸、孔與錐形彈性套之間接觸面上產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞動(dòng)力，是一種無(wú)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(duì)位置，且具有安全保護(hù)作用。 v 齒輪箱的潤(rùn)滑 對(duì)潤(rùn)滑油的要求應(yīng)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(dòng)； 3）防止疲勞點(diǎn)蝕； 4）冷卻，防銹，抗腐蝕。 風(fēng)力發(fā)電齒輪箱屬于閉式齒輪傳動(dòng)類(lèi)型，其主要的失效形式是膠合與點(diǎn)蝕，故在選擇潤(rùn)滑油時(shí)，重點(diǎn)是保證有足夠的油膜厚度和邊界膜強(qiáng)度。 v齒輪箱調(diào)整設(shè)定百分表為0，將百分表座在機(jī)架下部合適位置安裝好后，調(diào)整百分表并預(yù)壓緊，設(shè)置定值并調(diào)整。v注意：調(diào)整過(guò)程中不要碰到百分表。 v 5、連軸器 作用： 傳遞扭距；補(bǔ)償同軸度的誤差，通過(guò)聯(lián)軸器的柔性來(lái)消除其中的誤差的影響；并保護(hù)發(fā)電機(jī)。 v 6、滑環(huán)單元 作用： 為輪轂內(nèi)供電，實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜態(tài)的用電傳導(dǎo)，避免電纜扭曲打結(jié)。 v 7、液壓系統(tǒng) 作用： 控制高速剎車(chē)及偏航剎車(chē)的開(kāi)閉。 8、冷卻系統(tǒng) 作用：風(fēng)冷和水冷，主要是針對(duì)齒輪箱在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要冷卻。 v 9、發(fā)電機(jī) 風(fēng)電機(jī)可以使用同步或異步發(fā)電機(jī)， 并直接或非直接地將發(fā)電機(jī)連接在電網(wǎng)上。 直接電網(wǎng)連接指的是 將發(fā)電機(jī)直接連接在 交流電網(wǎng)上。非直接 電網(wǎng)連接指的是，風(fēng) 電機(jī)的電流通過(guò)一系 列電力設(shè)備，經(jīng)調(diào)節(jié) 與電網(wǎng)匹配。采用異 步發(fā)電機(jī)，這個(gè)調(diào)節(jié) 過(guò)程自動(dòng)完成。 v發(fā)電機(jī)對(duì)中 最終調(diào)整的位置尺寸： 上下、前后、左右的尺寸在 技術(shù)要求范圍內(nèi)即可。 10、踏板和棒在機(jī)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(jī)的電纜。 v 12、吊車(chē) 用來(lái)在為現(xiàn)場(chǎng)從塔筒底部向塔頂提升物品。 v 13、機(jī)艙柜 機(jī)座設(shè)備的控制箱。 v 14、機(jī)艙加熱器 為機(jī)艙內(nèi)加熱。