1.5MW风力发电机组变桨系统安装工艺分析

酒泉职业技术学院毕业设计（论文）2012 级风能与动力技术专业题目： 1.5MW 永磁直驱风力发电机组变桨系统安装工艺分析毕业时间：二〇一五年六月学生姓名：孙斌指导教师：张康班级：2012级风能与动力技术（3）班2014年6月21日酒泉职业技术学院2015 届各专业毕业论文（设计）成绩评定表说明：1、以上各栏必须按要求逐项填写.。

2、此表附于毕业论文(设计)封面之后。

目录摘要： (2)一、永磁直驱风力发电机组概述 (2)（一）永磁直驱风力发电机组的特点 (2)（二）变桨系统的工作原理 (4)（三）变桨系统的部件结构分析 (4)二、变桨系统部件安装工艺流程分析 (5)(一)变桨盘的安装 (6)(二)安装凸轮开关挡块和接近开关感应块 (8)（三）安装变桨轴承 (10)（四）变桨减速器和驱动轮的安装 (12)（五）变桨电机的安装 (17)（六）限位开关支架的安装 (18)（七）齿形带和变桨锁的安装 (19)三、技术改进 (21)四、总结 (22)参考文献： (23)致谢 (24)永磁直驱风力发电机组变桨系统安装工艺摘要：风力发电机组电控系统主要由变桨系统、变流系统、主控系统以及监控系统组成。

变浆系统是风力发电机的重要组成部分，其中变桨系统的主要作用是通过控制输出功率对风机速度进行调整，达到最理想状态。

当风速超过额定风速时，通过调整叶片的桨距角降低风机转速，使风机额定功率输出，从而防止发电机和逆变系统过载，保证风机正常稳定的运行。

当风速小于额定风速时，通过变桨系统改变桨距角，吸收更多的风能提高Cp（风能吸收系数），保证最高效的发电，提高风机的发电量。

而变桨系统中的变桨电机、变桨减速器、驱动支架等是永磁直驱风力发电机组中非常重要的机械部件，其决定着风能有效和最大化的被利用。

本文围绕风力发电机变浆系统的构成、作用及原理、安装工艺和常见故障分析等进行论述。

关键词:变桨系统; 变桨电机;变桨减速器;驱动支架;齿形带（一）永磁直驱风力发电机组的特点直驱式风力发电机（Direct-driven Wind Turbine Generators），是一种由风轮直接驱动发电机的风力发电机组，亦称无齿轮风力发电机组，这种风力发电机采用多极发电机与风轮直接连接进行驱动的方式，免去了齿轮箱这一传统部件。

由于目前在某些兆瓦级风力发电机组中齿轮箱是容易过载和损坏率较高的部件，而无齿轮箱的直驱方式能有效地减少由于齿轮箱磨损问题而造成的机组故障，可有效提高系统运行的可靠性和寿命，减少维护成本，因而得到了市场青睐。

此外，直驱式风电系统主要采用全功率变流技术，该技术可使风轮和发电机的调速范围扩展到0%～150%的额定转速，提高了风能利用范围。

且全功率变流技术对低电压穿越技术有很好的解决途径，为直驱式风力发电机进一步发展增加了优势。

永磁直驱风力发电机有以下几个方面优点：1.发电效率高：直驱式风力发电机组没有齿轮箱，减少了传动损耗，提高了发电效率，尤其是在低风速环境下，效果更加显著。

2.可靠性高：齿轮箱是风力发电机组运行出现故障频率较高的部件，直驱技术省去了齿轮箱及其附件，简化了传动结构，提高了机组的可靠性。

同时，机组在低转速下运行，旋转部件较少，可靠性更高。

3.运行及维护成本低：采用无齿轮直驱技术可减少风力发电机组零部件数量，避免齿轮箱油的定期更换，降低了运行维护成本。

4.电网接入性能优异：直驱永磁风力发电机组的低电压穿越使得电网并网点电压跌落时，风力发电机组能够在一定电压跌落的范围内不间断并网运行，从而维持电网的稳定运行。

直驱型风力发电机组没有齿轮箱，低速风轮直接与发电机相连接，各种有害冲击载荷也全部由发电机系统承受，对发电机要求很高。

同时，为了提高发电效率，发电机的极数非常大，通常在100极左右，发电机的结构变得非常复杂，体积庞大，需要进行整机吊装维护。

直接驱动式风力发电机组由于没有齿轮箱，零部件数量相对传统风电机组要少得多。

其主要部件包括：叶片、变桨机构、轮毂、发电机转子、发电机定子、偏航驱动、测风系统、提升机、顶舱控制柜、底座、机舱、塔筒等（如图1.1）图1.1（二）变桨系统的工作原理直驱型风力发电机组为变桨距调节型风机，叶片在运行期间，它会在风速变化的时候绕其径向轴转动。

因此，在整个风速范围内可能具有几乎最佳的桨距角和较低的切入风速。

在高风速下，改变桨距角以减少功角，从而减小了在叶片上的气动力。

这样就保证了叶轮输出功率不超过发电机的额定功率。

其作用：叶片在不同风速时，通过改变叶片的桨距角，使叶片处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。

工作原理：变桨电机为变桨系统提供扭矩，变桨系统把扭矩增加大约100倍后，通过另外一端的变桨小齿轮（小齿轮上面带着一个齿形带，齿形带与叶片上面的变桨轴承相连），把力传递到变桨轴承上面，使变桨轴承旋转，改变叶片的迎风角度。

（三）变桨系统的组成及其各个机械部件的作用变桨系统由变桨电机、变桨减速器、驱动支架、变桨轴承、变桨控制柜、齿形带等构，其变桨驱动中包含变桨电机变桨减速器、涨紧轮等。

其各个部件的作：变桨电机是为变桨减速器提供扭矩，带动变桨减速器工作，见图1.2。

变桨减速器为3级行星减速结构，是将变桨电机传递过来的扭矩增大，然后带动叶片改变叶片的桨距角，见图1.3。

变桨轴承为双排四点接触球轴承，带一定的阻尼力矩，外圈与叶片连结，带动叶片转动，见图1.4。

变桨控制柜是控制变桨电机和变桨减速器带动叶片，从而控制叶片的桨距角，见图1.5。

二、变桨系统部件结构功能及安装工艺流程直驱型风力发电机组为变桨距调节型风机，叶片在运行期间，它会在风速变化的时候绕其径向轴转动。

因此，在整个风速范围内可能具有几乎最佳的桨距角和较低的切入风速。

在高风速下，改变桨距角以减少功角，从而减小了在叶片上的气动力。

这样就保证了叶轮输出功率不超过发电机的额定功率。

其作用：叶片在不同风速时，通过改变叶片的桨距角，使叶片处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。

工作原理：变桨电机为变桨系统提供扭矩，变桨系统把扭矩增加大约100倍后，通过另外一端的变桨小齿轮（小齿轮上面带着一个齿形带，齿形带与叶片上面的变桨轴承相连），把力传递到变桨轴承上面，使变桨轴承旋转，改变叶片的迎风角度。

如图2.1为变桨驱动总成组对完成的图片，可把驱动组对分为变桨减速器和驱动轮的安装、变桨电机的安装、限位开关支架的安装及其后处理几步。

(一)变桨盘的安装拆除变桨轴承包装物，见图2.1。

注意：不能损伤密封圈。

用大布和清洗剂将变桨轴承和变桨盘清理干净，用平刮刀清理变桨盘上多余的防腐层，用M8的丝锥清理M8螺纹孔,用耐磨丝螺纹清理M16、M20的螺纹孔。

图2.1 变桨轴承按图2.2-图2.4安装吊具。

将变桨轴承吊运到工位，放在三块垫木上（垫木高度200mm），变桨轴承内圈高于外圈的面朝上，见图2.5。

其余2个变桨轴承的方法相同。

如果变桨轴承内外圈的软带或赌赛的位置不是50度，按图2.6调整。

将变桨盘放在垫木上，安装变桨锁的平面朝上放置，见图2.7。

将2个M20的吊环螺钉安装到变桨盘上，将一根1t-4m吊带对折挂到行车的吊钩上，用卸扣将吊带的两端分别固定到吊环螺钉上，见图2.8。

将变桨盘吊运到变桨轴承上，将变桨盘上的光孔和变桨轴承的光孔对正。

将两个导正棒对称两端的光孔如图2.9，调整变桨盘的位置用第三个导正棒依次通过变桨盘和变桨轴承其余的光孔确保对正。

分别用螺栓将三个变桨盘固定到三个变桨轴承上螺栓的螺纹旋合面涂螺纹锁固胶紧固力矩为120N.m，见图2.10。

变桨盘总成与变桨轴承外圈连接时，变桨轴承内圈高于外圈的面朝上。

摆放变桨盘时安装变桨锁的面朝上，螺栓的螺纹旋合面必须涂螺纹锁固胶。

安装变桨盘时变桨盘和变桨轴承的光孔对正。

安装变桨盘时，操作人员必须与吊装人员配合，防止受伤。

(二)安装凸轮开关挡块和接近开关感应块根据不同的变浆控制柜来选择不同的凸轮开关挡块和接近开关感应块见图2.11-图2.14，用大布和清洗剂清理干净。

图2.11 90°图2.13 93°°凸轮开关挡块用螺栓和垫圈分别将3个90°凸轮开关挡块安装到变桨盘上，安装位置位于变浆盘有变浆锁定槽的一侧，并安装在靠近变浆锁的相应螺孔上。

注意：90°凸轮开关挡块带斜面的一端远离变浆锁，螺栓旋紧即可，并涂螺纹锁固胶，见图2.15。

用螺栓和垫圈分别将3个接近开关块安装到变桨盘上，安装位置位于变浆盘有变浆锁定槽的一侧，并安装在靠近变浆锁的相应螺孔上。

注意：90°凸轮开关挡块带斜面的一端远离变浆锁，螺栓旋紧即可，并涂螺纹锁固胶，见。

根据对应的机型选择不同的接近开关块和凸轮开关挡块。

（三）安装变桨轴承用清洗剂和大布将轮毂的安装表面清理干净。

用一套变桨轴承安装吊具穿过变浆盘和变桨轴承外圈孔。

用两个卸扣将一根3t-4m的吊带两端分别与变桨轴承安装吊具上的2个耳板相连，吊带的另一端挂在行车的主钩，见图2.17和图2.22。

在轮毂6点位置的螺纹孔上安装变桨轴承导正棒，见图2.19和图2.21。

在变桨轴承内圈6点位置的光孔中穿入导正棒，再将变桨轴承内圈其余的光孔与其对应的轮毂螺纹孔对正，垫圈将轴承固定在轮毂上，螺栓的螺纹旋合面和螺栓头部涂固体润滑稿，拆下变浆盘轴承安装吊具，见图2.23和图2.24。

双头螺栓旋入轮毂的螺纹旋合面的不涂固体润滑稿，与螺母配合的一端涂固体润滑稿。

（四）变桨减速器和驱动轮的安装工器具规格数量工器具规格数量行车1台吊带1t-3m 1根力矩支架3个（图2.25）吊环螺钉M12 1个卸扣1t 1个齿轮扳手250mm 1把套筒13mm、14mm、18mm各一把力矩扳手 1 把内六角扳手10mm、12mm、14mm 各一把电动扳手1个六角旋具套筒14mm×50mm 1个风动万向接头内四方1/2″1个清洗剂、大布1匹、螺纹锁固胶、固体润滑膏、防锈油、油漆刷材料变桨驱动支架总成（JF1500D.10.033）(315 ㎏) 3 套（图2.26）、变桨减速器（JF1500D.10.040）(卓轮 150 ㎏) 3 套（图5）、驱动轮（JF1500D.10.044）（37kg）3 个（图6）、调节滑板（JF1500D.10.193） 3 个、垫板（JF1500D.10.141）（16kg）3 个、压板（JF1500D.10.102） 6 个、压盖3 个、大弹簧销 6 个、小弹簧销 6个、内六角螺栓 GB/T 70.1-2000 M16×100-8.8 72 个、垫圈 GB/T 97.1-2002 16-200HV 72 个、螺栓 GB/T 5783-2000 M16×120-10.9 6 个、螺栓 GB/T 5782-2000 M16×90-10.9 18 个、垫圈 GB/T 1230-2006 16-300HV 30 个、螺母 GB/T 6170-2000 M16-10 6 个、内六角螺栓 GB/T 70.1-2000 M12×40 A4-70 18个变桨减速器的安装:用清洗剂和大布将变桨减速器、调节滑板、垫板、变桨驱动支架总成和变桨驱动齿轮等零部件清理干净。