《风力发电机组原理与应用》最新版精品课件第4章

高速轴上制动的优缺点则与低速轴上的 情形相反。
失速型风力机常用机械制动， 出于可靠性考虑，制动器常装 在低速轴上；变桨距风力机使 用机械制动时，制动器常装在 高速轴上。
高速轴上的主传动制动机构制动盘 有两种形式
双盘结构
单盘结构
3. 直驱式机组制动器安装方式
直驱机组制动机构
4. 风轮的锁定
带有叶尖扰流器的叶片
实物照片
• 使叶尖扰流器复位的动力是风力机 组中的液压系统；
• 叶尖的扰流器通过不锈钢丝绳（图 中未画出）与液压缸的活塞杆相联 接。
• 当风力机需要制动时，液压系统按 控制指令将扰流器释放，该叶尖部 分在其离心力作用下旋转，形成阻 尼板；
• 液压系统故障引起油路失去压力， 也将导致扰流器展开而使风轮停止 运行。
第三节 制动
• 大型风力发电机组设置制动装 置的目的是保证机组从运行状 态到停机状态的转变。
• 制动一般有两种情况： ★运行制动 ★紧急制动
制动装置有两类：
★机械制动 ★空气动力制动
在机组的制动过程中，两种制 动形式是相互配合的。
制动系统的工作原理
一、机械制动
机械制动的工作原理是利 用非旋转元件与旋转元件 之间的相互摩擦来阻止转 动或转动的趋势。
刚性联轴器常用在对中性好的两个 轴的联轴接；而挠性联轴器则用在 对中性较差的两个轴的联接。挠性 联轴器还可以提供一个弹性环节， 该环节可以吸收轴系外部负载的波 动而产生的振动。
在风力发电机组中通常在低速 轴端（主轴与齿轴箱低速轴连 接处）选用刚性联轴器。在高 速轴端（ 发电机与齿轮箱高速 轴连接处）选用挠性联轴器。
普通型
紧凑型
4．内置式
二、主轴及主轴承
主轴前端法兰与轮毂相联接，承担了支撑轮 毂处传递过来的各种负载的作用，并将扭矩 转递给增速齿轮箱，将轴向推力、气动弯矩 传递给机舱、塔架。
在主轴中心有一个轴心 通孔，作为控制机构通 过或电缆传输的通道。
法兰连接
主轴承
调心滚子轴承： ★装有双列球面滚子 ★滚子轴线倾斜于轴承的旋转 轴线 ★外圈滚道呈球面形 ★滚子可在外圈滚道内进行调 心
一级行星两级圆柱齿轮传动
二级行星一级圆柱齿轮传动
三级圆柱齿轮传动齿轮箱剖面
一级行星两级圆柱齿轮传动齿轮箱拆分图
1.5MW风机齿轮 箱
Repower 1.5MW 齿轮箱
差动齿轮箱
差动齿轮箱原理图
应用液力机械传动的齿轮箱
3.箱体和轴承
• 传动齿轮副置于箱体之中 • 齿轮箱可安装在弹性减振器上 • 齿轮箱上常采用的轴承有圆柱滚子
机械制动装置的组成：
★液压系统(液压站) ★执行机构(制动器) ★辅助部分(管路、保护配件 等)
1. 制动器
按照工作状态分：
★常闭式：常闭式制动器靠弹簧的作 用经常处于紧闸状态，而机构运行 时，则用液压力使制动器松闸。
★常开式：常开式制动器经常处于松 闸状态，只有施加外力时才能使其 紧闸。
常闭式制动器的工作原理
第四章 主传动与制动
• 第一节 带齿轮箱机组的主传动 • 第二节 直驱式机组的主传动 • 第三节 制动
第一节带齿轮箱机组的主传动
★风力发电机组主传动装置的功能是将风力 机的动力传递给发电机。 ★主传动装置主要由主轴、主轴承、齿轮箱、 联轴器等部分组成
一、几种整体布局
1．两点式
2．三点式
3．一点式
滑动钳式制动器外形图。它可以用 于风力发电机组主传动的制动。
滑动钳式制动器工作原理
Байду номын сангаас
2.带齿轮箱机组制动器安装方式
为了不使制动轴受到径向力和弯矩，钳盘式 制动器应成对布置。制动转矩较大时可采用 多对制动器。
制动器可以安装在齿轮箱高速轴上，也可以 安装在齿轮箱低速轴上。
制动器设在低速轴时： ★制动力直接作用在风轮上，可靠 性高 ★并且制动力矩不会变成齿轮箱载 荷 ◆所需制动力矩很大 ◆在结构布置方面较为困难。
轴承座
主轴、轴承、轴承座装配图
隔套
端盖
轴承座
轴承
螺母
主轴
三、齿轮箱
• 风轮的转速较低，在多数风力发 电机组中，达不到发电机发电的要 求，必须通过齿轮箱齿轮副的作用 来实现增速，故也将齿轮箱称之为 增速箱。
1.常用齿轮副
直齿和斜齿圆柱齿轮
内齿轮
太阳轮
行星架
行星轮
行星齿轮系
行星齿轮传动
2.齿轮箱形 式
对于普通变桨距风力机，可以方便 地应用变桨距系统进行制动。在制动时 由液压或者伺服电机驱动叶片执行顺桨 动作。
主动失速型风力机则用加深失速的 方法制动。
的组件 5—胀紧轴套
4. 连杆联轴器
由五个连杆组成，连杆一端联接 被联接轴，一端联接中间体。可 以对被联接轴轴向、径向、角向 误差进行补偿。
滑动保护套
第二节 直驱式机组的主传动
一、单轴承结构
二、双轴承结构
内转子轴承外圈固定
内转子轴承内圈固定
外转子轴承内圈固定
三、直驱式机组主传动轴承
由于安全的需要，风力机设有风 轮锁定装置。锁定装置由锁紧手 柄、机械销轴等组成。当需要锁 定风轮时，先使风力发电机组停 止运行，确认叶片处于顺桨位置。 然后顺时针摇动锁紧手柄，直至 机械销轴完全插于定位盘。
风轮锁定装置
液压自动锁定
二、空气动力制动
对于大型风力发电机组，机 械制动已不能完全满足制动 需求。必须同时采用空气动 力制动。
1.刚性胀套联轴器
2. 万向联轴器
• 万向联轴器是一类容许两轴间 具有较大角位移的联轴器，适 用于有大角位移的两轴之间的 联接。
1、3—轴叉 2—十字轴
十字轴式万向联轴器（高速轴-发电机）
3. 膜片联轴器
膜片联轴器采用一种厚度很薄 的弹簧片，制成各种形状，用 螺栓分别与主、从动轴上的两 半联轴器联接。
• 利用常闭式制动器的制动机 构称为被动制动机构，否则， 称为主动制动机构。
• 被动制动机构安全性比较好， 主动制动机构可以得到较大 的制动力矩。
• 在风力发电机组中，常用的机 械制动器为盘式液压制动器。 盘式制动器沿制动盘轴向施力。 制动轴不受弯矩。径向尺寸小， 散热性能好，制动性能稳定。
• 盘式制动器有钳盘式、全盘式及锥 盘式三种。最常用的是钳盘式制动 器，这种制动器制动衬块与制动盘 接触面很小，在盘中所占的中心角 一般仅30°~50°。故又称为点盘 式制动器。
空气动力制动并不能使风轮完 全静止下来，只是使其转速限 定在允许的范围内。正常制动 时，先由空气动力制动使转速 降下来（例如使转速小于 1r/min），然后进行机械制动。
★对于定桨距风机，空气动力 制动装置安装在叶片上。它通 过叶片形状的改变使风轮的阻 力加大。如叶片的叶尖部分旋 转80°~90°以产生阻力。叶 尖的旋转部分称为叶尖扰流器。
1、6—半联轴器 2—衬套 3—膜片 4—垫圈 5—中间轴
分离膜片联轴器
每一膜片由单独的薄杆组成一个多 边形，其工作性能与连续环形基本 相同，适用于联轴器尺寸受限制的 场合。中间体带力矩限制器，当传 动力矩过大时可以自动打滑。
1—带测速盘的齿轮箱侧组件 2—带力矩限 制器的中间体 3—胀紧螺母 4—发电机侧
轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴 承等。
弹性支座
4.密封装置
齿轮箱轴伸部位的密封一方面应能防 止润滑油外泄，同时也能防止杂质进 入箱体内。 1）非接触式密封 2）接触式密封
四、联轴器
联轴器是一种通用元件，可 以分为： ★刚性联轴器（如：胀套联 轴器） ★挠性联轴器
挠性联轴器又分为： ★无弹性元件联轴器（如：万向联 轴器） ★非金属弹性元件联轴器（如：轮 胎联轴器） ★金属弹性元件联轴器（如：膜片 联轴器）。