風(fēng)力發(fā)電機概述PPT課件.ppt

.,1,風(fēng)力發(fā)電機概述,.,2,一、風(fēng)力發(fā)電機,風(fēng)力發(fā)電的原理簡單來說：風(fēng)力發(fā)電原理是把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)換為風(fēng)輪軸的機械能最后到電能！,.,3,工作原理現(xiàn)代變速雙饋風(fēng)力發(fā)電機的工作原理就是通過葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械轉(zhuǎn)距（風(fēng)輪轉(zhuǎn)動慣量），通過主軸傳動鏈，經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速后，通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能并入電網(wǎng)。如果超過發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子也處于發(fā)電狀態(tài)，通過變流器向電網(wǎng)饋電。,.,4,齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速（1500千瓦的風(fēng)機通常為12-22轉(zhuǎn)/分）變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉(zhuǎn)速（發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速通常為1500轉(zhuǎn)/分）。風(fēng)機是有許多轉(zhuǎn)動部件的，機艙在水平面旋轉(zhuǎn)，隨時偏航對準風(fēng)向；風(fēng)輪沿水平軸旋轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生動力扭距。對變槳矩風(fēng)機，組成風(fēng)輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉(zhuǎn)，以便適應(yīng)不同的風(fēng)況而變槳距。在停機時，葉片要順槳，以便形成阻尼剎車。,.,5,就1500千瓦風(fēng)機而言，一般在3米/秒左右的風(fēng)速自動啟動，在11.5米/秒左右發(fā)出額定功率。然后，隨著風(fēng)速的增加，一直控制在額定功率附近發(fā)電，直到風(fēng)速達到25米/秒時自動停機。,.,6,二、風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu),風(fēng)力發(fā)電機整機主要包括：1.機座2.傳動鏈（主軸、齒輪箱）3.偏航組件（偏航驅(qū)動、偏航剎車鉗、偏航軸承）4.踏板和棒5.電纜線槽6.發(fā)電機7.聯(lián)軸器8.液壓站9.冷卻泵(風(fēng)冷型無)10.滑環(huán)組件11.自動潤滑12.吊車13.機艙柜14.機艙罩15.機艙加熱器16.輪轂17.葉片18.電控系統(tǒng)等。,.,7,.,8,1、機座：機座是風(fēng)力發(fā)電整機的主要設(shè)備安裝的基礎(chǔ)，風(fēng)電機的關(guān)鍵設(shè)備都安裝在機座上。(包括傳動鏈（主軸、齒輪箱）、偏航組件（偏航驅(qū)動、偏航剎車鉗、偏航軸承）、踏板和棒、電纜線槽、發(fā)電機、聯(lián)軸器、液壓站、冷卻泵(風(fēng)冷型無)、滑環(huán)組件、自動潤滑、吊車、機艙柜、機艙罩、機艙加熱器等。機座與現(xiàn)場的塔筒連接，人員可以通過風(fēng)電機塔進入機座。機座前端是風(fēng)電機轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片和軸。,.,9,2、偏航裝置：自然界的風(fēng)，方向和速度經(jīng)常變化，為了使風(fēng)力機能有效地捕捉風(fēng)能，就相應(yīng)設(shè)置了對風(fēng)裝置以跟蹤風(fēng)向的變化，保證風(fēng)輪基本上始終處于迎風(fēng)狀況。風(fēng)力發(fā)電機的偏航系統(tǒng)也稱為對風(fēng)裝置，其主要作用在于當風(fēng)向變化時，能夠快速平穩(wěn)地對準風(fēng)向，以便風(fēng)輪獲得最大的風(fēng)能。另外、當風(fēng)機對風(fēng)相同一個方向旋轉(zhuǎn)幾圈之后，向塔筒底部輸送電力的線纜也會扭轉(zhuǎn)，為了保護電纜，系統(tǒng)會控制風(fēng)機向相反的方向旋轉(zhuǎn)，既解纜。,.,10,為了使風(fēng)機的槳葉轉(zhuǎn)子工作事始終朝向某個方向，在風(fēng)機內(nèi)安設(shè)了偏航系統(tǒng)，風(fēng)力機的偏航系統(tǒng)即對風(fēng)裝置。其作用在于當風(fēng)速矢量的方向變化時，精密的測風(fēng)儀器將檢測信號傳輸給電腦的軟件，經(jīng)過分析后驅(qū)動偏航系統(tǒng)的電機和齒輪箱使風(fēng)機盡可能的減少風(fēng)能損失，快速平穩(wěn)地對準風(fēng)向，以便風(fēng)輪獲得最大的風(fēng)能。,.,11,借助偏航驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動機座，以使轉(zhuǎn)子葉片調(diào)整風(fēng)向的最佳切入角度。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過風(fēng)向標來探知風(fēng)向。通常，在風(fēng)改變其方向時，風(fēng)電機一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。,.,12,工作原理如下：風(fēng)向標作為感應(yīng)元件將風(fēng)向的變化用電信號傳遞到偏航電機的控制回路的處理器里，經(jīng)過比較后處理器給偏航電機發(fā)出順時針或逆時針的偏航命令，為了減少偏航時的力矩，電機轉(zhuǎn)速將通過同軸聯(lián)接的減速器減速后，將偏航力矩作用在偏航軸承上，帶動風(fēng)輪偏航對風(fēng)，當對風(fēng)完成后，風(fēng)向標失去電信號，電機停止工作，偏航過程結(jié)束。,.,13,偏航的驅(qū)動機構(gòu)幾乎所有水平軸的風(fēng)電機都會強迫偏航。即使用一個帶有電動機及齒輪箱的機構(gòu)來保持風(fēng)電機對著風(fēng)偏轉(zhuǎn)。1.5兆瓦風(fēng)電機上的偏航機構(gòu)上可以看到環(huán)繞內(nèi)圈的偏航軸承，當系統(tǒng)接到偏航指令時，偏航電機開始運轉(zhuǎn)，通過偏航驅(qū)動減速齒輪箱減速之后驅(qū)動偏航軸承已實現(xiàn)偏航。,.,14,解纜電纜用來將電流從風(fēng)電機運載到塔下。但是當風(fēng)電機偶然沿一個方向偏轉(zhuǎn)太長時間時，電纜將越來越扭曲。此時我們的風(fēng)機上安裝有一個偏航計數(shù)器，當風(fēng)機同一個方向轉(zhuǎn)動一定的圈數(shù)之后，計數(shù)器給系統(tǒng)一個指令，系統(tǒng)控制風(fēng)機往回轉(zhuǎn)動，偏航剎車主機室的轉(zhuǎn)動按照指令的方向，偏航電機轉(zhuǎn)動，液壓剎車系統(tǒng)處于釋放狀態(tài)，當偏航電機停止轉(zhuǎn)動時，液壓剎車系統(tǒng)處于剎車狀態(tài)，將主機室固定在相應(yīng)的位置上，實現(xiàn)解纜。,.,15,偏航的組成部件整個偏航組件包括有偏航驅(qū)動電機、偏航驅(qū)動齒輪箱、偏航軸承、偏航剎車盤、偏航剎車鉗、液壓管路、回油管路、潤滑系統(tǒng)等。,.,16,部分部件如下圖所示：,.,17,.,18,偏航剎車：風(fēng)機的轉(zhuǎn)動方向應(yīng)該是按照指令的方向轉(zhuǎn)動的。當偏航電機轉(zhuǎn)動的時候，液壓剎車系統(tǒng)處于釋放狀態(tài)，這時偏航剎車鉗還會有一定的抱緊量，以保證偏航的速度恒定，保護風(fēng)機。當偏航電機停止轉(zhuǎn)動時，液壓剎車系統(tǒng)處于剎車狀態(tài)，將風(fēng)機固定在相應(yīng)的位置上。,.,19,偏航剎車鉗：它固定在風(fēng)機機座上。我們使用的偏航剎車鉗有兩個油缸，其大致結(jié)構(gòu)如下圖所示：當液壓油通過液壓油管和進入液壓管道后，液壓油推動活塞，然后活塞再推動剎車片，上下剎車片抱緊剎車盤實現(xiàn)剎車。,.,20,剎車盤：剎車盤和塔筒相連，當風(fēng)機需要剎車，剎車鉗就抱緊它的內(nèi)緣。,.,21,偏航軸承：偏航軸承總成是風(fēng)機及時追蹤風(fēng)向變化的保證。采用“零游隙”設(shè)計的四點接觸球軸承，溝道進行特別設(shè)計及加工，要承受大的軸向載荷和力矩載荷。采取有針對性的熱處理措施，提高齒面強度，以保證軸承具有良好的耐磨性和耐沖擊性。同時風(fēng)機暴露在野外，軸承良好的密封性也是風(fēng)機使用壽命的保障。,.,22,偏航電機、偏航齒輪箱：我公司目前使用的偏航驅(qū)動電機是電磁制動三項異步電動機，該機采用全封閉、自扇冷、鼠籠型、具有附加直流電磁制動器的三項異步電坳動，制動迅速、定位準確等優(yōu)點。偏航齒輪箱為四級行星齒輪箱、繼承了行星齒輪傳動的一貫優(yōu)點。,.,23,.,24,潤滑系統(tǒng)、偏航編碼器：偏航軸承在使用過程中需要不斷地補充潤滑油，主要潤滑部位有軸承滾道和軸承內(nèi)齒兩部分。潤滑系統(tǒng)主要部件如下、一個主油箱、兩個分配器、兩個潤滑小齒輪、潤滑管若干，各式接頭若干。偏航編碼器由一個尼龍小齒輪與偏航驅(qū)動齒箱齒輪嚙合，可以計算出偏航圈數(shù)。,.,25,調(diào)整偏航齒隙用塞尺測偏航驅(qū)動器齒與偏航軸承標準齒嚙合后未接觸到一面的相應(yīng)齒隙，并在驅(qū)動器端面與機架對應(yīng)位置上做的標記。測量時在驅(qū)動器端面上記錄相應(yīng)位置的齒隙值，不能達到相應(yīng)要求，轉(zhuǎn)動驅(qū)動器，調(diào)整驅(qū)動器的定位孔位置，再次測量，最終調(diào)整嚙合齒間隙在適合范圍內(nèi)為止。,.,26,3、傳動軸鏈：主要包括主軸、齒輪箱、高速剎車鉗、浮動軸承及軸承座、止推軸承及軸承座等。風(fēng)力發(fā)電機的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與變速齒輪箱連接在一起。在一般的風(fēng)電機上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。,.,27,4、齒輪箱：使用齒輪箱，你可以將風(fēng)電機轉(zhuǎn)子上的較低轉(zhuǎn)速、較高轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)換為用于發(fā)電機上的較高轉(zhuǎn)速、較低轉(zhuǎn)矩。風(fēng)電機上的齒輪箱，通常在轉(zhuǎn)子及發(fā)電機轉(zhuǎn)速之間具有單一的齒輪比。,.,28,齒輪箱作為風(fēng)力發(fā)電機組中一個重要的機械部件，其主要功用是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。通常風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠達不到發(fā)電機發(fā)電所要求的轉(zhuǎn)速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實現(xiàn)，故也將齒輪箱稱之為增速箱。我們使用的齒輪箱為一級平行軸加兩級行星的結(jié)構(gòu)型式。,.,29,其傳動路線是：槳葉傳動軸收縮套第二級行星架第二級太陽輪第一級行星架第一級太陽輪平行軸大齒輪平行軸小齒輪發(fā)電機,.,30,齒輪與軸的聯(lián)接脹緊套聯(lián)接：利用軸、孔與錐形彈性套之間接觸面上產(chǎn)生的摩擦力來傳遞動力，是一種無鍵聯(lián)接方式，定心性好，裝拆方便，承載能力高，能沿周向和軸向調(diào)節(jié)軸與輪轂的相對位置，且具有安全保護作用。,.,31,齒輪箱的潤滑對潤滑油的要求應(yīng)考慮：1）減小摩擦和磨損，具有高的承載能力，防止膠合；2）吸收沖擊和振動；3）防止疲勞點蝕；4）冷卻，防銹，抗腐蝕。風(fēng)力發(fā)電齒輪箱屬于閉式齒輪傳動類型，其主要的失效形式是膠合與點蝕，故在選擇潤滑油時，重點是保證有足夠的油膜厚度和邊界膜強度。,.,32,齒輪箱調(diào)整設(shè)定百分表為0，將百分表座在機架下部合適位置安裝好后，調(diào)整百分表并預(yù)壓緊，設(shè)置定值并調(diào)整。注意：調(diào)整過程中不要碰到百分表。,.,33,5、連軸器作用：傳遞扭距；補償同軸度的誤差，通過聯(lián)軸器的柔性來消除其中的誤差的影響；并保護發(fā)電機。,.,34,6、滑環(huán)單元作用：為輪轂內(nèi)供電，實現(xiàn)動靜態(tài)的用電傳導(dǎo)，避免電纜扭曲打結(jié)。,.,35,7、液壓系統(tǒng)作用：控制高速剎車及偏航剎車的開閉。,.,36,8、冷卻系統(tǒng)作用：風(fēng)冷和水冷，主要是針對齒輪箱在運轉(zhuǎn)時需要冷卻。,.,37,9、發(fā)電機風(fēng)電機可以使用同步或異步發(fā)電機，并直接或非直接地將發(fā)電機連接在電網(wǎng)上。直接電網(wǎng)連接指的是將發(fā)電機直接連接在交流電網(wǎng)上。非直接電網(wǎng)連接指的是，風(fēng)電機的電流通過一系列電力設(shè)備，經(jīng)調(diào)節(jié)與電網(wǎng)