(2013-07-01)风电机组传动链技术

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传动链技术
传动链案例阐述
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2.2.4 典型传动链案例分析二 3-2-1 ：三级齿轮箱三点支撑的传动链方案应用机型：REpower MD 70/77、
MM82/92, 3.3M、 Fuhrländer MD 70/77、 Nordex S70/77、N80/N90/N100、 GE 1.5、 GE 3.6、 DeWind D6/ D8、itsubishi MWT 1000、 Vestas V82/1.65MW 、Suzlon S821.5MW Siemens 1.3MW /2.3 。
说明：
1）双馈风电机组是国际风电市场主流市场，市场份 额约80%； 2）直驱全功率风电机组约19.5%； 3）随着国际上海上风电发展以及海上特殊条件，国 际著名风电公司均开始开发直驱或半直驱风电机组。
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2.5 传动链基本方案分类
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3 典型传动链案例分析 案例1：双轴承直驱动传动链方案（1-1-7）
定子
轴承 线圈 NdFeB永磁体
铁芯
永磁体励磁
非满载状态下效率高
结构紧凑、重量轻
外转子、内定子结构
磁通密度大, 不会退磁
被动冷却系统
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2.1 传动链组成 ●基本要素：主轴、轴承、发电机或齿轮箱
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2.1 传动链组成 ●基本要素：主轴、轴承、发电机或齿轮箱
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风力发电机组传动链设计技术
袁
炜
2013年6月14日
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风电机组整体设计概述
1.风电机组传动链概述
2.风电机组传动链技术
3.风电机组传动链案例分析 4.交流
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1. 概述 1.1 设计总体目标及考虑因素 ● 三大目标 高可靠性 高发电量 高性价比 ●三个方面综合考虑 气动 传动链 发电单元（发电方式）
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2.1 传动链组成 ●其他组成：主机架、刹车或弹性支承、轴承座、联轴器等
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2.2
传动链基本方案构成方式 （1）每一个基本部件相互独立且有相关的支撑架； （2）部分集成：部分基本单元集成在主机架内或常规的支撑架； （3）所有基本组成部件集成在主机架内。
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2.3 典型传动链案例分析
案例3： 双轴承三级齿轮箱传动链方案 （3-1-1 ）实物图片
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2.3 典型传动链案例分析 案例4： 三级齿轮箱三点支撑的传动链方案（3-2-1）
优点： （1）发电机外壳不受转子载荷的影响； （2）齿轮箱轴承几何不受转子载荷的影响； （3）在风场只能更换故障发电机，更换故障齿轮箱很困难； （4）发电机、齿轮箱和主轴轴承供应链充足。 缺点： （1） 风电机组主轴长且较重； （2）弯矩载荷对齿轮箱轴承受力有严重的影响。 应用： MM82/92, 3.3M, Fuhrländer MD 70/77、 Nordex S70/77, N80/N90/N100、 GE 1.5, GE 3.6、 DeWind, D6, D8、itsubishi MWT 1000 、Suzlon S821.5MW、 Siemens 1.3MW /2.3 。
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3 典型传动链案例分析 案例1：双轴承直驱动传动链方案（1-1-7）
典型特点：
（1） 两个单列单轴承集成在轮毂机架中； （2）发电机为外转子且发电机组的外转子直径大； （3）轮毂中心与塔筒中心之间跨距大； （4）轴承直径小。
专利应用情况： 属于典型设计方案，无专利保护
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冷却风道 定子 转子
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3 典型传动链案例分析 案例1：双轴承直驱动传动链方案（1-1-7）
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3 典型传动链案例分析 案例1：双轴承直驱动传动链方案（1-1-7）
优点：
（1）发电机机架不承受主轴载荷 ； （2）主轴短而轻的铸件； （3）短而紧凑的传动链； （4）发电机和齿 轮箱更换便捷； （5） 主轴载荷对齿轮箱轴承冲击载荷小； （6） 发电机和齿轮箱供应链充分。
专利应用情况： 属于典型设计方案，无专利保护应 用情况： Vestas V90- 3MW 、 Bard VM (5MW Offshore) GE 2.5/3MW
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2.3 典型传动链案例分析 案例3：双轴承的三级齿轮箱传动链方案（3-1-1 ）
优点： （1）发电机外壳不受转子载荷的影响； （2）齿轮箱轴承几何不受转子载荷的影响； （3）在风场可单独立更换故障齿轮箱和发电机； （4）发电机、齿轮箱和主轴轴承供应链充足。 缺点： （1） 风电机组主轴长且较重； （2） 主机架和发电后座几何尺寸比较长和重。 应用： Vestas V80, Gamesa 2MW, REpower 5M, Siemens SWT 3.6-107, Acciona AW 1500等。
3-2-1
(R\S\GE\suzlon\Nordex等应用）
2-三点支撑 3-单轴承 （双列滚子轴承） 1-3-1 1-3-2 1-3-3 (金风) 1-3-4 1-3-5 1-3-6
2-2-1 2-3-1 2-3-2(Multibrid,5.0MW) 2-3-3 2-3-4 2-3-5 2-3-6(Aerodyn ) 2-3-7 (Gamesa,4.5MW)
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3 典型传动链案例分析 案例3：双轴承的三级齿轮箱方案（3-1-1）
典型特点： （1）两个独立的圆锥滚子轴承； （2）齿轮箱只受扭矩载荷； （3）发电独立安装在主机架。 专利应用情况： 属于典型设计方案，无专利保护。
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缺点：
（1）主轴轴承供应链不充分。
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2.3 典型传动链案例分析 案例5： 三级齿轮箱三点支撑的传动链方案（3-3-1）
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3.交流
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2.1 传动链组成 ●基本要素：主轴、轴承、发电机或齿轮箱
中速发电机
大直径 中速发 电机
大 直 径 低 速 永 磁 发 电 机
中速发电机
高 速 双 馈 发 电 机
低速发电机
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2.1 传动链组成 ●基本要素：主轴、轴承、发电机或齿轮箱
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1.概述 1.2 常见机组结构概貌
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1.概述 1.3 常见机组传动链方案
3.
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（根据轴承数量、有无齿轮箱或齿轮箱的级数）
1-直驱动
1-双轴承 1-1-1 1-1-2 1-1-3 1-1-4 1-1-5 1-1-6 1-1-7 (金风)
2-一级/二级齿轮箱
2-1-1 2-1-2 2-1-3 (Clipper)
3-三级齿轮箱
3-1-1 (V\R\S\GA等应用） 3-1-2 (GE) 3-1-3 (WINDTEC) 3-1-4 3-1-5 (Alstom ) 3-1-6
转子
轴销
冷却性能好 一体化轴承概念 不另外需要轴承 21
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3 典型传动链案例分析
案例1：双轴承直驱动传动 链方案（1-1-7）
磁钢
铁心 绕组
•
风
两套3相绕组互差 30度电角度，来的 优势： 可以消去5次、7次 谐波电流； 提高发电机效率； 降低转矩脉动； 自然空气冷却方式 ：大的外表面利于 散热不必采用强迫 风冷。
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2.3 新的传动链方案
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风电发展趋势
机组组成及工作原理
机组安装
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2.3 新的传动链方案
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2.4 传动链对应的发电系统
3-2-2 （EDWIND) 3-3-1 (FL\BARD\Mit) 3-3-2 3-3-3 (Vesats) 3-3-4
备注：（1）优点；（2）缺点 （3）专利； （4）应用。 ◆风电机组整机设计必须充分考虑备注中所阐述的4点。 18
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2.1 传动链基本组成
● 主轴和轴承分类 ● 发电机类型 ● 齿轮箱组成及类型
2.2 传动链基本方案分类 2.3 传动链典型方案案例分析
● 3-1-1： 双轴承的三级齿轮箱 ● 3-2-1 ： 单轴承三点支撑的三级齿轮箱 ● 1-1-7 ： 无齿轮箱的双轴承的直驱方案 ● 3-3-1： 双列滚子轴承的三级齿轮箱
V82/1.65MW
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2.3 典型传动链案例分析
案例5： 三级齿轮箱三点支撑的传动链方案（3-1-5）
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2.3 典型传动链案例分析 案例6： 三级齿轮箱三点支撑的传动链方案（3-3-1）
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3 典型传动链案例分析 案例1：双轴承直驱动传动链方案（1-1-7）
优点： （1）进入轮毂方便便捷；
（ 2 ）通过发电机外转子把主轴载荷 传递到支撑架上；
缺点：
（1）转子轴向弯矩影响发电机组的气 隙； (2)发电机的支撑架构几何此尺寸大； (3)全密闭的发电机组制造困难。
典型特点： （1）一个独立滚子支撑轴承； （2）齿轮箱即受扭矩载荷又受部分弯矩载荷立； （3）独立安装的发电机。 专利应用情况： 属于典型设计方案，无专利保护。
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2.3 典型传动链案例分析 案例4： 三级齿轮箱三点支撑的传动链方案（3-2-1）
三级
一级 新型齿轮箱
变速比变化的齿轮箱
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2.1 传动链组成 ●齿轮箱-齿轮类型
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2.1 传动链组成 ●齿轮箱-供应链
WINERGY AG
Jahnel Kestermann
Bosch Rexroth
Wikov Gear s.r.o.
Eickhoff Maschinenfabrik
Zollern Dorstener
Renk 南高齿
Moventas Oy
中国二重 Hansen Transmission
大连华锐重工
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