专业认识实习技能模块 动力系统 动力系统介绍.docx

机舱是风力发电机核心所在，风轮旋转机械能在这里转换成电能。 水平轴风力发电机机舱里主要设备有主传动轴、齿轮箱、发电机、刹车装置、机架、控制设备等。 一.齿轮箱 作用：将低转速变为高转速。 类型：圆柱齿轮、行星齿轮。 结构：二级行星齿轮增速或一级行星齿轮加一级圆柱齿轮增速；大增速比的采用二级行星齿轮增速加一级圆柱齿轮增速。 行星齿轮增速箱变比大、体积较小，故行星齿轮增速在风力机中是用得最多的增速方式。多数风力机增速箱的主输入轴是管状的，中部通孔用于轮毂变桨的信号与动力的传输。 二.发电机 大多数风力发电机采用三相交流发电机，因其有效率高体积小的优点。 ①定桨变速：风轮叶片是固定的，发电机的转速随风速而变，只要能发出电即可，在小型离网运行（不并网）的风力发电机用得较多，多采用永磁同步发电机 。 ②变桨定速：大中型风力发电机多工作在并网状态，要求发出的交流电频率稳定为50Hz。 由于风速变化频繁，采用变桨距角的方法控制风轮转速尽量稳定（只在较小的范围内波动），采用笼型感应发电机发电，在发电机转速变化不大时可输出稳定的50Hz交流电，达到直接并网目的。 ③变速变桨：采用变速恒频的工作方式，风轮不再限制在固定转速，可在较宽的转速范围内运行。由同步发电机发出的电经整流后再逆变成频率稳定的交流电输送到电网，这样可使风力发电机工作在最高效率。 变桨主要是为了在超出额定风速时对电机功率进行调节，这就是变速恒频方式。 三.主轴与轮毂 主轴不但要传输风轮转动的力矩，还要抗拒风轮的摆动，由硬质不锈钢制作。 轮毂是固定叶片的基座，叶片安装在轮毂上组成风轮，叶片通过轮毂与主轴固定，叶片的变桨机构安装在轮毂上。 （球形轮毂） （三圆柱形轮毂） 四.机舱主要设备组成 机架（底盘）由横梁与纵梁组成，是风轮、齿轮箱、发电机等主要设备的支撑基座。 五.塔架 塔架的高度约为叶轮直径的1至1.5倍。 微型风力机是铁管加拉线； 中小型风力机有采用桁架型的也有采用管柱型； 大型风力机基本采用管柱型的 六. 偏航系统 对于较大的风力发电机的对风，在机舱与塔架间安装偏航系统来实现风力机的对风。 组成：偏航轴承、偏航齿轮、驱动电动机、控制系统装置与测风装置。 七、风力机的变桨距系统 变桨距系统要保证风轮叶片在启动状态、正常运行状态、停机顺桨状态能有良好的变桨距角功能。 1.驱动杆统一变桨驱动机构 1)变桨驱动杆型 变桨距轴承的外圈固定在轮毂上，在变桨距轴承的内圈与外圈间有多个钢球，外圈与内圈组成滚动轴承。 变桨轴承内圈与安装叶片的发兰集成为一体，叶片安装发兰可在变桨轴承外圈内自由旋转。 叶片通过叶片根部的螺栓安装在叶片安装法兰上，法兰也是变桨距轴承的内圈。在法兰上有变桨柄，推动该柄即可转动叶片安装法兰，并带动叶片同步转动。 2）变桨驱动伞型 变桨距轴承的外圈固定在轮毂上，在变桨距轴承的内圈与外圈间有多个钢球，外圈与内圈组成滚动轴承。 变桨轴承内圈与安装叶片的发兰集成为一体，叶片安装发兰可在变桨轴承外圈内自由旋转。 叶片通过叶片根部的螺栓安装在叶片安装法兰上，叶片安装法兰与桨距角伞齿轮同轴固定，当桨距角伞齿轮转动时，叶片同步转动。 2.风力机的独立变桨距系统 1）外齿轮电动变桨距系统 采用外齿轮电动变桨距系统的轮毂，在风力机轮毂安装着3个变桨轴承，轴承的外圈与轮毂固定，轴承外圈集成着变桨大齿轮，齿轮的齿在外圆周上。轴承内圈可在外圈中转动。 变桨驱动电动机安装在叶片根部，电机轴上的小齿轮和变桨齿轮啮合，当电动机转动时推动叶片转动，即可改变桨距角。3个桨叶的变桨距驱动电动机与相关部件相对独立。 2）内齿轮电动变桨距系统 采用内齿轮的电动变桨距系统轮毂，在风轮轮毂圆周安装着3个 变桨轴承，轴承的外圈与轮毂固定，轴承内圈内周集成着变桨齿轮（大齿轮），叶片将安装在轴承的内圈上。 在轮毂内安装有3台变桨驱动电动机，电机轴上的小齿轮和变桨齿轮啮合。当电动机转动时推动变桨齿轮转动，即可改变桨距角。 把3个叶片通过根部螺栓安装在3个轴承的内圈上。 3个桨叶各有一套变桨距电动机与相关部件，可各自独立运行。尽管3个变桨装置独立，但他们的桨距角由机舱计算机控制按规律同步变化。