风机基础知识介绍部件 ppt课件

联轴器：大型风力发电机组通常采用浮动用齿式联轴器。齿式联 轴器按其外齿的轮齿在齿宽方向的截面形状，常用的是直齿和鼓 形齿。直齿加工简单，但允许倾斜角小，一般不大于30’，工作 时，容易产生轮齿端部受载，齿面磨损大，强度和寿命较低。鼓 形齿，允许倾斜角较大，一般可达2º左右。轮齿受力情况好，浮 动灵敏，强度和寿命较高。联轴器有单齿和双齿联轴器。 联轴器的倾斜角ω：
主轴
在风力发电机组中，主轴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。主轴前端法兰与轮毂相联接，将风轮的回转运 动传递给齿轮箱的低速轴。设计过程中应考虑主轴的轴向力、剪 力、弯矩及扭矩，进行强度初步分析计算。主轴的疲劳性能是非 常关键的，为此，要注意外形和结构细节设计，如应力卸载槽、 表面处理和加工工艺等。
（4）偏航系统
偏航系统是水平轴风力发电机组的不可缺少的组成部分, 偏航系统的主要作用有两个：
其一是与风力发电机组的控制系统相配合，使风力发电 机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风 力发电机组的发电效率；
其二是提供必要的锁紧力矩， 以保障风力发电机组的安全运行
偏航系统采用四点球轴承回转环,确保风轮处于正确的风向 位置。偏航操作由三个行星齿轮完成,每一个由电力电子控制的 电机驱动,这样偏航齿轮的负荷大小均匀。偏航制动由六个液压 制动器控制的大盘制动,且每一个偏航齿轮独立制动,整个系统保 证偏航控制平滑。当偏航结束,机舱就固定不动,而且偏航齿轮也 不承受负荷。偏航系统有两个独立的风向标检测风速并送主计 算机,保证风能最佳利用且驱动链应力最小。
目录
• 第一部分：各系统部件介绍 • 第二部分：电控系统功能介绍 • 第三部分：风机传动系统 • 第四部分：风机偏航系统及液压系统
第一部分：各系统部件介绍
大型风力发电机组从外观结构来说一般由图2-1所示部分组成； 从机组各部分所能实现的功能来说一般由图2-2所示部分组成；
风轮
机舱
风力发 电机组
塔架
安全系统要保证机组在发生非正常情况时立即停机，预防 或减轻故障损失，关键部件采用了“失效-保护”的设计原 则。
（7）基础 机组基础的设计由塔架基底倾覆力矩决定，对于圆筒型塔架 采用的基础结构有厚板块、多桩和单桩形式。
基础
图2-1外观结构组成
风力发 电机组
传动系 统 偏航系统
液压系统与制动系统
发电机 控制与安全系统 图2-2功能实现组成
精品资料
（1）风轮
风轮由轮毂和叶片组成，它的作用是将风能转换为机 械能，它由气动性能优异的叶片装在轮毂上组成，风轮转 子直径随着风力发电机功率的增大而增大。风轮按叶片数 可以分为单叶片、双叶片、三叶片和多叶片风轮，其中三 叶片风轮由于稳定性好，在并网型风力ຫໍສະໝຸດ Baidu电机组上得到广 泛应用。按照叶片能否围绕其纵向轴线转动，可以分为定 桨距风轮和变桨距风轮。定桨距风轮叶片与轮毂固定连接， 结构简单，但是承受的载荷较大。变桨距风轮的叶片与轮 毂通过轴承连接。虽然结构比较复杂，但能够获得较好的 性能，而且叶片承受的载荷较小，重量轻。
滤波和无功补偿。信号处理通常有两个独立的计算机或高速 数字信号处理芯片。主机在地面控制室的开关柜内,从机设 在机舱内。所有来自传感器和变送器的输入信号都由从机汇 集和处理,再传送给主机。主机监控风轮所有的运行状态。 主机和从机间通过光纤达到可靠快速地交换信息。风力发电 机完全实现远程监控,从远程计算机可读取所有风轮数据。
（5）雷电保护
风力发电机的塔架一般有圆锥形钢结构和梯形栅 格钢结构两种。圆锥形钢结构内部安装楼梯、安全线路、 工作平台和照明系统。塔架基础采用地下钢筋混凝土结 构。随着塔身高度增加,风轮叶片遭受雷击的概率也增加, 必须设计防雷系统。如果风轮或机舱遭受雷击,雷电保护 系统会将雷电电流引入接地系统。
（6）控制系统及安全系统 风轮功率控制采用大功率整流逆变控制器,以及有源
为了减少齿轮箱的传动损失和发生故障的概率，有的风力发电 机组组采用风轮直接驱动同步多极发电机，又称无齿轮箱风力 发电机组组。其发电机转速与风轮相同而且随着风速变化，风 轮可以转换更多的风能，所承受的载荷较小，减轻部件的重量。 缺点是这种发电机结构复杂，制造工艺要求很高，需要变流装 置才能与电网频率同步，经过转换又损失了能量。
图2-7联轴器结构原理
图中，E —被浮动构件的径向位移量； L g —联轴器的长度。联轴
器的定心方式：有外径定心和齿侧定心。齿侧定心有自动定心作用， 有利于联轴器的齿间载荷分布。
（3）发电机 发电机将风轮的机械能转换为电能，分为异步发电机和
同步发电机两种。异步发电机的转速取决于电网的频率，只 能在同步转速附近很小的范围内变化。当风速增加使齿轮箱 高速输出轴转速达到异步发电机同步转速时，机组并入电网， 向电网送电。风速继续增加，发电机转速也略为升高，增加 输出功率。达到额定风速后，由于风轮的调节，稳定在额定 功率不再增加。
齿轮箱 齿轮箱作为传递动力的部件，在运行期间同时承受动、静载 荷。其动载荷部分取决于风轮、发电机的特性和传动轴、联 轴器的质量、刚度、阻尼值以及发电机的外部工作条件。
风力发电机组齿轮箱的种类很多，按照传统类型可分 为圆柱齿轮增速箱、行星增速箱以及它们互相组合起来的 齿轮箱；按照传动的级数可分为单级和多级齿轮箱；按照 转动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式以及混 合式等等。常用齿轮箱形式及其特点和应用见表
• 轮毂
• 风力机叶片都要装在轮毂上。轮毂是风轮的枢纽, 也是叶片根 部与主轴的连接件。所有从叶片传来的力,都通过轮毂传递到 传动系统,再传到风力机驱动的对象。同时轮壳也是控制叶片 桨距(使叶片作俯仰转动) 的所在。
（2）主传动系统 传动系统包括主轴、齿轮箱和联轴器。轮毂与主 轴固定连接，将风轮的扭矩传递给齿轮箱。有的风 力发电机组组将主轴与齿轮箱的输入轴合为一体。 大型风力发电机组风轮的转速一般在10~30r/min范 围内，通过齿轮箱增速到发电机的同步转速 1500r/min（或1000 r/min），经高速轴、联轴节 驱动发电机旋转。