风力发电机组的传动装置

文章编号:100628244(2003)02235202

风力发电机组的传动装置

The D r ive system of the W i nd D r iven Generator

上海电力环保设备总厂 张　展

S hang ha i E lectric p o w er E nv iro m en ta l p rotection E qu ipm en t Ge m era l F actory

ZH A N G Z han

[摘要]本文简单介绍几种风力发电机增速箱的结构、原理和特点及其在风力发电机组中的应用。

[Abstract ]T h is paper b riefly in troduces structu re 、p rinci p le ,character of the w ind mo to r increaser and ap 2p licati on in w ind mo to r .

关键词:风力发电机　增速箱

Key w o rds :W ind mo to r Increaser

中图分类号:TM 315 文献标识码:B

风力发电机组是将风能转化为电能的机械。风轮是风力发电机组最主要的部件,由浆叶和轮毂组成。浆叶具有良好的空气动力外形,在气流作用下产生空气动力使风轮旋转,将风能转换成机械能,再通齿轮增速箱增速,驱动发电机转变成电能。

风力发电将是可再生洁净能源的自选,风力发电的优点:1)取之不尽可再生,我国幅员辽阔;2)洁净能源,随处可见;3)可不占地或少占地。

目前世界上风电机组在技术和工艺上比较发达,有良好质量保证体系的国家有美国、德国、丹麦、印度、荷兰、比利时等国。

我国风力发电以东北、西北、华北和东南沿海为主,地形平坦、运输条件和安装条件较好的新疆、内蒙及浅海地区以600k W 为宜;运输和安装条件不理想的沿海地区以300k W 为宜。但风机愈大,其经济效益愈明显。

国内主要应用地区有:内蒙、河北、浙江、山东、辽宁、吉林、黑龙江、广东、新疆

上述地区的60%安装600k W 机组为宜,40%安装300k W 为宜。

风力发电要求具有先进性、高可靠性、易维护性及经济性。增速箱是其主要部件之一,显然增速箱是保证上述要求的主要因素。本文将着重介绍风力发电机组中增速箱的有关问题。

1　10k W 风力发电增速箱

10k W 风力发电体能源部的科研项目,由水电

部杭州机械所主持,用于温州地区。

图1示10k W 风力发电增速箱的运动简图。采用两级2K —H (KG W )型行星传动,由行星架输入,太阳轮输出。输入转速n 1=88r m in 时,则输出转速

n 2=1500r m in ,即为发电机的转速,其增速比i =17

。

图1　2K —H 型两级增速箱简图

F ig .1　2K —H type tw o step increaser schem e

增速箱主要特点:1)高速级采用行星架浮动,低速级采用太阳轮浮动,这样使结构简化而紧凑,同时均载效果好。2)输入轴(即低速级行星架)的强度高、刚性大,加大支承,可承受大的径向力、轴向力和传递大的转矩,以适应风力发电的要求。3)行星架采用焊接结构,工艺简单,重量较轻。本增速箱系上海港联传动机械厂制造。

增速箱的测试是在上海交通大学内进行的,分别进行空载跑合,逐一加载至额定载荷,最后进行超载测试,共运行35h 。测得传动效率Γ=0.95左右。空载时的噪声不大于83.8dB (王点平均值),由于增

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53—2003年6月DR I V E SYST E M T ECHN I QU E July 2003

速箱、高速级采用行星架浮动,空载时噪声大,满载时行星架浮动起作用,噪声下降5～8dB ,于是运行时噪声为75～78dB 。

满负载时,P =20k W ,n =1410r m in 连续运行5h ,油温平衡后的温度值为76℃(室温为17℃)。

试验中被测增速箱运转平稳、正常、无冲击、联接无松动,密封无渗漏油现象。

太阳轮、行星轮材料为20C r M nT i ,渗碳淬火,磨齿加工。内齿圈用42C r M o 调质处理。精度等级为7—6—6H K (GB 10095—88),内齿圈为7级(GB 10095—88)。

2　200k W 风力发电增速箱

200k W 风力发电机组是我国自行设计与研制

的最大风力发电机组,用于福建平擅岛,由水电部杭州机械所和福建电力局联合主持,已通过技术鉴定。

200k W 风力发电增速箱,由于叶片变矩拉杆从增速箱主轴孔通过,因此,只好采用定轴传动,由三级双斜齿组成的人字齿轮传动,由洛阳矿山机械厂制造。设计功率P =360k W 。输入转速n 1=41r m in ,其增速比i =37.6。

额定转矩T =9550

p n =9550×200

41

=50kN ・m 最大传递转矩T =9550×

360

41

=84kN ・m 齿轮材料为20C rN i 2M oA (相当于美国的

4320),渗碳淬火,齿面硬度58～62HRC 。齿轮精度为6级(GB 10095—88)。齿轮箱总重G =4080kg 。

1992年7月3日11时30分,机组发电功率P =100～150k W ,风速为7～12m s ,因10kV 线路故

障跳闸,机组未能应急顺浆,发生失控超速,风轮转速猛增至88r m in (215%的额定转速),超速运行2h ,增速箱安然无羌,这充分证明增速箱具有高可靠性。

3　300k W 风力发电增速箱

300k W 风力发电的增速箱由三级斜齿轮组成

的定轴传动,输入转速n 1=34r m in ,增速比i =44.85。

齿轮材料20C r 2N i 4A (相当于德国的

17C rN i M o 6),渗碳淬火,齿面硬度58～62HRC 。齿轮精度6级(GB 10095～88)。

图2示300k W 风力发电机组总装简图

。

图2　300k W 风力发电机组总装简图

F ig .2　300k W w ind mo to r system general schem e

1:轮毂　hub 2:叶片　B lade (14.2米)　3:液压装置　hy 2dralic unit 4:滑环　sli p ring 5:主轴　m ain shaft 6:联轴器

　coup ling 7:增速箱支架　increaser suppo rt 8:增速箱　in 2

creaser 9:刹车盘　B rake desk 10:刹车闸　B rake lever 11:弹性联轴器　E lastic coup ling 12:发电机　Generato r 13:机舱　Enginer room 14:调向减速器　A djustm ent direc 2ti on reducer 15:调向机构　A djustm ent directi on m echanis m

　16:进机舱梯子　Enter into engine room ladder 17:机舱固定卡　Engine room fixed card 18:刹车液压装置　B rake hy 2

dralic unit 19:电缆　Cable 20:安全绳　Safety rope 21:梯

子　Cadder 22:塔架　Tow er (29.16米)

4　600k W 风力发电机组增速箱

600k W 风力发电的增速箱,采用2K 2H (N G W )

型行星齿轮传动,输入转速n 1=30r m in ,其增速比i

=52.5,额定功率P =600k W ,最大传递功P m ax =1150k W 。因此,额定转矩

T =9550

P n =9550×600

30

=191kN ・m 最大传递转矩T m ax =9550×

1150

30

=366kN ・m 润滑方式采用油泵循环冷却。

参考文献

[1]　张　展.10k W 风力发电增速箱的研制与测试.华东电力

1990N o .3p 42243.

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