风电机组介绍

的各种交变载荷和冲击。后机架通过螺栓联接到主机架上。
1.1.9 偏航系统
3
偏航装置能够自动解缆，在满足设定条件情况下可保证绕缆后自动解缆并复位，
而且设有绕缆保护功能，一旦自动解缆功能失灵或绕缆到一定程度时，通过绕缆保
护装置发出事故信号使机组紧急停机。 偏航系统由环形外齿圈和滑动轴承组成。偏航系统由四个安装在主机架的电
机来驱动。偏航电机制动装置能保证机舱在一个固定的位置，直到因实际风向改变 而重新调整风机位置。机舱转动时，解除电机制动。即使偏心风载荷很高时， 偏航 执行结构也能保证机舱在一个固定位置。
1.1.10 控制系统
风电的控制系统由机舱控制柜和塔底控制柜组成，是基于工业级 PLC 系统 构建的。通过机舱柜内的显示屏等装置，可以查看风机的运行状态。
齿轮箱是风电机组的关键部件之一，其主要功能是将风轮在风力作用下所产生 的动力传递给发电机并获得相应的转速。根据机组的总体布置要求，有时将与风轮轮 毂直接相连的传动轴与齿轮箱的输入轴合为一体，其轴端形式为法兰盘连接结构， 也 有将传动轴与齿轮箱分别布置，其间利用涨紧套或联轴节连接的结构。
2.3.4 部件特征
1.1.6 发电机
双馈异步发电机冷却效率高，噪音小。 可变转速范围宽，确保机组在低风速下获得较高的发电效率。
1.1.7 机械制动
机械制动装置是一个安装制动钳的制动盘，安装在齿轮箱的高速轴上。液压 解除制动，弹簧弹力恢复制动。
1.1.8 机架
机架分为主机架和后机架。主机架为铸造结构，可有效抵御风机运行过程中
箱体是齿轮箱的重要部件，用于承受风轮转动及齿轮箱传动产生的各种作用 力。箱体须具有足够的刚度去承受力和力矩作用，用以防止变形，保证传动质量。风 电机组齿轮箱箱体一般采用高韧性球墨铸铁铸造。
主轴是齿轮箱的主要受力构件，工作环境十分恶劣，所用材料除了要满足机械强度外， 还应满足各种极端条件下所具备的各种材料特性。
1.1.11 塔架
风机的塔架为圆筒+圆锥形管结构，通过顶部内螺栓法兰联接而成，具有很 高的维护安全性。塔架内部设置通往机舱的梯子，配备了蹬梯安全保护系统以防止 掉落。同时塔架在法兰联接处设置了工作平台，每段塔架还设置了休息平台，并设 置工作应急灯。塔基部分安装了防盗门。
1.2风电机组概览
2.1 轮毂
传动链典型的组成由前至后依次是风轮，主轴，齿轮箱，联轴器，发电机及附 加在它上面与安全有关的机械制动，过载限制器等。现有的传动链主要可分为直驱 和有齿轮箱的结构，直驱的传动链系统指将风轮与发电机转子直接相连，其优点在于 发电机只承受风轮传递扭矩，不承受其他载荷，设计相对简单，但缺点在于主轴及其相 关的轴承、支座等构件，结构稍复杂，成本增加。有齿轮箱的传动链系统指风轮通过齿 轮箱与发电机相连，其优点在于技术较为成熟，价格较低， 缺点在于机组整体重量较 大。
2.4 减振系统
2.4.1 概述
风电机组中，齿轮箱通过其自身箱体固定在主机架上。当齿轮箱转速达到系统固 有频率时，系统即产生剧烈振动， 为减少这种振动对塔筒本身的损坏，需要降低系统 本身的固有频率，一个重要的措施即设置减振元件。
2.4.2 减振系统的组成
为降低各种振动对塔筒的振动冲击， 风电机组在风机的多个部位设置减振 元件。如图 2.11 所示。
2.3.3 功能描述
A. 风轮
风轮是将风能转化为旋转机械能的主要运动机构，是风力发电机组关键的部 件之一，其几何形式直接决定了风电机组的空气动力学特性，因此需高度重视风轮 的结构设计。
风轮的设计是一个多学科的问题，涉及到空气动力学、机械设计、结构动力 学、材料学、控制技术及载荷特性等多方面的知识。
B. 齿轮箱
名称
图 2.4 主机架总成结构图 数量 序号
名称
机舱罩顶部支架
1
2 主机架
机舱前支架
1
4 U 型材一
机舱悬梯
2
6 主机架内爬梯
踏板
1
8 波纹板一
波纹板二
1
10 横梁
缓冲器
8
源自文库
12 U 型材二
电缆桥架
1
14 格栅
后机架托架
1
16 后机架
机舱柜支撑
2
18 动力电缆支架
发电机减震器
4
20 逃生装置支架
联轴器罩
1.1.3 轮毂
轮毂为铸造结构，通过法兰连接至集成传动链上。
1.1.4 传动链
轮毂通过螺栓与风轮法兰连接。斜齿行星级和斜齿平行轴级采用优化构型和齿 线补偿。行星级太阳轮采用自调节补偿负载。为了维护安全，在输入轴安装了风 轮锁定装置，确保驱动链能机械锁死。
1.1.5 联轴器
齿轮箱和发电机通过柔性联轴器连接，补偿齿轮箱和发电机位移误差。 联轴器上装有安全离合器，防止发电机短路的突发情况下瞬时力矩转移到齿 轮箱，以保护齿轮箱不受损坏。
轮毂是风电机组连接叶片和主轴的主要结构件，承受了风力作用在叶片上的 推力、扭矩、弯矩及陀螺扭矩。
图 2.1 轮毂结构总图
2.2 主机架
图 2.2 轮毂外形图
主机架总成是风机机舱的基础部件，对各个零部件起支撑连接的作用。同时 也是承载风机载荷的重要部件，其主要构成如下：
序号 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21
双馈风电机组介绍
1
1 风力发电机组介绍
1.1 特点介绍
1.1.1 风轮
三叶片，上风向布置，叶片采用高性能复合材料；叶片通过变桨轴承与轮毂相 连。每个叶片单独设立变桨机构，主动对叶片进行变桨调节；配备完备的雷电保护 系统。
1.1.2 变桨系统
变桨机构采用内齿轮啮合传动，且配备自动润滑装置；通过改变叶片的桨距 角，从而改变风电机组获取风能的大小。
图 2.11 风电机组减振元件说明简图
2.4.3 功能说明
齿轮箱转动产生的振动是风电机组主要的振动来源，其减振效果直接决定风 机整体的安全。
齿轮箱元主要是靠内、外侧减振垫实现风机运行过程中的载荷缓冲。由于内 侧减振垫结构为多凸台形式，与之相配合的齿轮箱安装孔也是相应的多阶梯孔形 式，风机运行产生的径向载荷可通过结合面实现缓冲，外侧减振垫支撑在过渡套管 上，径向载荷可以通过过渡套管作用于外侧减振垫上，从而实现缓冲；风机产生的 轴向载荷可以通过轴向结合面作用于内外侧减振垫上实现缓冲。
1
数量 1 2 1 1 1 1 3 1 1 1
2.3 传动链系统 2.3.1 概述
传动链系统是指风轮动力传递到发电机的路径及其构成，是风电机组将风能 转化为机械能并最终转化为电能的主要运动机构，其性能的高低直接影响风电机 组的整体性能，因此选择合适的传动链对于风电机组尤为重要。
2.3.2 传动链系统组成