风力发电机-ppt.ppt
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1、风力发电机概述风力发电机概述风电机组传动系统风电机组传动系统偏航系统偏航系统变桨系统变桨系统4123目录目录Text in here风轮风轮叶片叶片轮毂轮毂机舱机舱齿轮箱齿轮箱发电机发电机偏航偏航系统系统制动系统制动系统塔架塔架基础基础主要部件主要部件 风力机主要部件风力机主要部件按按风轮风轮结构结构划分划分 垂直垂直轴风力机力机风轮围绕一个垂直一个垂直轴进行旋行旋转。水平轴风力机水平轴风力机叶片围绕一个水平轴旋转,旋转平叶片围绕一个水平轴旋转,旋转平面与面与风向垂直。向垂直。风力发电机分类风力发电机分类 按照按照风轮与塔架相与塔架相对位置划分位置划分 顺风式风力机顺风式风力机 风轮在在塔塔架
2、架的的下下风位位置置旋旋转的的风力力机机。能能够自自动对准准风向向,不不需需要要调向向装装置置。缺缺点点:空空气气流流先先通通过塔塔架架然然后后再再流流向向风轮,会会造造成成塔塔影影效效应,风力力机机性性能能降低。降低。以空气流向作以空气流向作为参考,参考,风轮在塔架前在塔架前迎迎风旋旋转的的风力机力机为逆逆风式式风力机。力机。需要需要调风装置,使装置,使风轮迎迎风面正面正对风向。向。逆风式风力机逆风式风力机 风力发电机分类风力发电机分类叶片固定在轮毂上,桨距角不变,风叶片固定在轮毂上,桨距角不变,风力机的功率调节完全依靠叶片的失速力机的功率调节完全依靠叶片的失速性能。当风速超过额定风速时,在
3、叶性能。当风速超过额定风速时,在叶片后端将形成边界层分离,使升力系片后端将形成边界层分离,使升力系数下降,阻力系数增加,从而限制了数下降,阻力系数增加,从而限制了机组功率的进一步增加。机组功率的进一步增加。结构简单结构简单不能保证功率恒定,并且由于阻力增不能保证功率恒定,并且由于阻力增大大,导致叶片和塔架等部件承受的载荷导致叶片和塔架等部件承受的载荷相应增大相应增大定定桨距距风力机力机按功率调节方式按功率调节方式划分划分:定桨距与变桨距定桨距与变桨距 优点优点:缺点缺点:风力发电机分类风力发电机分类叶片和轮毂不是固定连接,叶片桨距角可叶片和轮毂不是固定连接,叶片桨距角可调。在超过额定风速范围时
4、,通过增大叶调。在超过额定风速范围时,通过增大叶片桨距角,使攻角减小,以改变叶片升力片桨距角,使攻角减小,以改变叶片升力与阻力的比例,达到限制风轮功率的目的,与阻力的比例,达到限制风轮功率的目的,使机组能够在额定功率附近输出电能。使机组能够在额定功率附近输出电能。变桨距变桨距风力机风力机高于额定风速区域可以获得稳定的功高于额定风速区域可以获得稳定的功率输出率输出 需要变桨距调节机构,设备结构复需要变桨距调节机构,设备结构复杂。杂。优点优点:缺点缺点:目前的大型兆瓦级风电机组普遍采用变桨距控制技术目前的大型兆瓦级风电机组普遍采用变桨距控制技术 风力发电机分类风力发电机分类 水平轴风力机构造水平轴
5、风力机构造传动系统用来连接风轮与发电机,将风轮产生的机械转传动系统用来连接风轮与发电机,将风轮产生的机械转矩传递给发电机,同时实现转速的变换。矩传递给发电机,同时实现转速的变换。图为一种目前风电机组较多采用的带齿轮箱风电机组的图为一种目前风电机组较多采用的带齿轮箱风电机组的传动系统结构示意图。包括风轮主轴(低速轴)、主轴传动系统结构示意图。包括风轮主轴(低速轴)、主轴轴承、增速齿轮箱、高速轴(齿轮箱输出轴)联轴器、轴承、增速齿轮箱、高速轴(齿轮箱输出轴)联轴器、及机械刹车制动装置等部件。及机械刹车制动装置等部件。作用在风轮上作用在风轮上的各种气动载的各种气动载荷和重力载荷荷和重力载荷通过主机架
6、及通过主机架及偏航系统传递偏航系统传递给塔架。给塔架。风力机组传动系统风力机组传动系统3.1主主轴 主轴是风力发电机组的重要零件之一,用来支持旋转的机械零件。主轴主轴 目前目前,主,主轴轴承主要有承主要有圆锥滚子子轴承、承、调心心滚子子轴承承、2-3 列列圆柱柱滚子子轴承等形式,承等形式,为使使轴承有更承有更长的使用寿命和更的使用寿命和更强的承的承载能力,往往能力,往往采用采用多多列列滚子子轴承排布。承排布。主主轴起支承起支承轮毂及叶片,及叶片,传递扭矩到增速器的作用,扭矩到增速器的作用,主主轴轴承主要承受径向力,其性能的好坏不承主要承受径向力,其性能的好坏不仅对传递效率有影响,而且也决定了主
7、效率有影响,而且也决定了主传动链的的维护成本,所成本,所以要求具有良好的以要求具有良好的调心性能、抗振性能和运心性能、抗振性能和运转平平稳性。性。主轴轴承主轴轴承齿轮箱是风电机组传动系统中的主要部件,需要承受齿轮箱是风电机组传动系统中的主要部件,需要承受来自风轮的载荷,同时要承受齿轮传动过程产生的各来自风轮的载荷,同时要承受齿轮传动过程产生的各种载荷。需要根据机组总体布局设计要求,为风轮主种载荷。需要根据机组总体布局设计要求,为风轮主轴、齿轮传动机构和传动系统中的其他构件提供可靠轴、齿轮传动机构和传动系统中的其他构件提供可靠的支撑与连接,同时将载荷平稳传递到主机架。的支撑与连接,同时将载荷平稳
8、传递到主机架。由于要求的增速比往往很大,风由于要求的增速比往往很大,风电齿轮箱通常需要多级齿轮传动。电齿轮箱通常需要多级齿轮传动。大型风电机组的增速齿轮箱的典大型风电机组的增速齿轮箱的典型设计,多采用行星齿轮与定轴型设计,多采用行星齿轮与定轴齿轮组成混合轮系的传动方案。齿轮组成混合轮系的传动方案。结构形式结构形式结构形式结构形式 风电机组齿轮箱风电机组齿轮箱 图为一种一级行星图为一种一级行星+两级定轴齿轮传动的齿轮箱两级定轴齿轮传动的齿轮箱结构,低速轴为行星齿轮传动后两级为平行轴圆结构,低速轴为行星齿轮传动后两级为平行轴圆柱齿轮传动,可合理分配传动比,提高传动效率。柱齿轮传动,可合理分配传动比
9、,提高传动效率。风电机组齿轮箱结构形式风电机组齿轮箱结构形式图为二级行星图为二级行星+平行轴齿轮传动的齿轮箱结构平行轴齿轮传动的齿轮箱结构风电机组齿轮箱结构形式风电机组齿轮箱结构形式有些齿轮箱采用多级行星轮系的传动形式,如图三级有些齿轮箱采用多级行星轮系的传动形式,如图三级行星轮加一级平行轴齿轮的传动结构。多级行星轮结行星轮加一级平行轴齿轮的传动结构。多级行星轮结构壳可以获得更加紧凑的结构,但也使齿轮箱的设计、构壳可以获得更加紧凑的结构,但也使齿轮箱的设计、制造与维护难度和成本大大增加。因此,齿轮箱的设制造与维护难度和成本大大增加。因此,齿轮箱的设计和选型过程,应综合考虑设计要求、齿轮箱总体结
10、计和选型过程,应综合考虑设计要求、齿轮箱总体结构、制造能力,以及与机组总体成本平衡等因素间的构、制造能力,以及与机组总体成本平衡等因素间的关系,尽可能选择相对合理的传动形式。关系,尽可能选择相对合理的传动形式。风电机组齿轮箱结构形式风电机组齿轮箱结构形式 优点优点:发电机、齿轮箱等大部件易拆卸,可维护性较好;发电机、齿轮箱等大部件易拆卸,可维护性较好;技术技术成熟,设计制造难度低,发电机由于极对数小,结构简单,体积成熟,设计制造难度低,发电机由于极对数小,结构简单,体积小。小。缺点缺点:传动系统结构复杂,齿轮箱增速比高,存在齿轮磨损、传动系统结构复杂,齿轮箱增速比高,存在齿轮磨损、润滑油更换频
11、繁、机械噪声、振动等问题。润滑油更换频繁、机械噪声、振动等问题。高高传动比比齿轮箱箱 高传动比齿轮箱高传动比齿轮箱直直驱型型优点优点:没有了齿轮箱所带来的噪声、故障率高等问:没有了齿轮箱所带来的噪声、故障率高等问题,提高了运行可靠性,减少了传动链能量损失,题,提高了运行可靠性,减少了传动链能量损失,能量利用率高,发电质量好。能量利用率高,发电质量好。缺点缺点:发电机极对数高,体积比较大,结构复杂,:发电机极对数高,体积比较大,结构复杂,同时增加了制造难度与成本;需要全功率变频器,同时增加了制造难度与成本;需要全功率变频器,成本高,损耗大。成本高,损耗大。直接驱动型:直接驱动型:采用多级同步风力
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