风电齿轮箱

风电齿轮箱目录一.前言二.风能开发的意义三.风电齿轮箱的机构与工作原理四.风力发电机组五.风机的吊装与调试六.风电企业及人才分布前言中国风电从八十年代中期开始研制200kw并网型风电机开始至今已历经20个年头。而真正进入商业化、规模化建设是从九十年代初期开始，到2004年底中国风电实现装机76万千瓦。中国风电发展事实告诉我们风电发展才刚起步，未来任重道远，认识风电、关注风电、发展风电是实现我国能源工业可持续发展的一项重要内容。能源是人类社会存在与发展的物质基础，能源环境问题已经成为全球可持续发展面临的两大主要问题，因而日益引起国际社会的广泛关注。我国能源资源的开发和利用，尤其伴随国民经济近二十年来快速持续的发展，目前面临着能源资源供应和环境影响两方面的严峻的挑战。对于这方面的问题存在着各种各样的回答，但是从我国能源资源构成的实际情况看，各有关研究部门和有关专家的论证表明，能源问题是今后制约我们国民经济发展的硬约束条件。煤炭，在我国一次能源的生产和消费中占70%的份额，在电力构成中占80%的份额。而目前一般我们能看到的是燃煤造成的大气污染问题，高居不下的煤炭价格所给我们带来的市场压力问题，以及铁路煤炭运输不堪重负的压力等。但是从我国已探明的可采储量的1900亿吨这一数字说明，中国煤炭可开发利用的时间大约仅能维持到2050年前后。石油和天然气，石油的生产占一次能源的构成约17%左右，占一次能源的消费23%左右，说明我国石油资源自己供给的能力严重不足，已连续三年进口原油和成品油的数量超过1亿吨，是列美国之后的第二进口大国，中国石油探明可采储量为30几亿吨。所以要维持国内经济持续发展，长期依赖进口石油的局面是无法改变。而从国际上看原油已逐渐成为一个政治名词，因为谁对原油的控制力强，谁的发展前景就光明。当然石油的开采终有资源枯竭的一天，专家预测从全世界的范围看2050年前后将枯竭。天然气在我国一次能源的生产和消费中虽然占有8%左右的比重，而天然气作为工业化工的重要资源，我国不可能期望用天然气来发电。水能，在我国电力构成中约占16%的比重，为可再生资源，国家解放以来组织了三次全国性的资源普查，成果表明我国可利用的水能装机容量约3.86亿千瓦，到2004年9月我国水电装机已超过1亿千瓦，专家预测到2030年我国水能资源开发比重占可开发的约60%以上，届时可能开发的资源也所剩无几。核能，由于我国天然气的铀矿资源严重不足，依赖进口铀资源发展核电的前景暗淡，那么发展核电的比重不可能有较大的提高，按照现在有关的核能规划，专家预计可能的开发也只能维持三十——五十年。风能，风电发展是当今世界可再生能源开发中，除水能资源外技术最成熟，最具有大规模开发和商业开发的发电方式。我国风能资源丰富，经过八十年代和九十年代的两次普查，成果表明陆地可开发的风能资源为2.5亿千瓦，沿海在2—15m水深的区域，作为近海风力资源可开发资源为7.5亿千瓦，另外参照欧洲海上风电场发展规划，在海上水深不超过80米的范围内可以建设海上风电场，我国有18000公里的海岸线。另有海洋岛屿岸线长度14000多公里，未来海上风电场的资源开发前景更为可观，目前这方面还是一个未知数。第二章风能开发的意义风能是一种干净的自然能源，没有常规能源（如煤电，油电）与核电会造成环境污染的问题。平均每装一台单机容量为1兆瓦的风能发电机，每年可以减排2000吨二氧化碳（相当于种植1平方英里的树木）、10吨二氧化硫、6吨二氧化氮。风能产生1兆瓦小时的电量可以减少0.8到0.9吨的温室气体，相当于煤或矿物燃料一年产生的气体量。而且风机不会危害鸟类和其它野生动物。在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为一种高效清洁的新能源有着巨大的发展潜力．第二章风能开发的意义发展风力发电具有什么优势？风电技术日趋成熟，产品质量可靠，可用率已达95%以上，已是一种安全可靠的能源，风力发电的经济性日益提高，发电成本已接近煤电，低于油电与核电，若计及煤电的环境保护与交通运输的间接投资，则风电经济性将优于煤电。风力发电场建设工期短，单台机组安装仅需几周，从土建、安装到投产，只需半年至一年时间，是煤电、核电无可比拟的。投资规模灵活，有多少钱装多少机。对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆来说，可作为解决生产和生活能源的一种有效途径．第二章风能开发的意义什么是风能？风能就是空气的动能,是指风所负载的能量，风能的大小决定于风速和空气的密度。风能来源于何处？风的能量是由太阳辐射能转化来的，太阳每小时辐射地球的能量是174,423,000,000,000千瓦，换句话说，地球每小时接受了1.74x10^17瓦的能量。风能大约占太阳提供总能量的百分之一，二，太阳辐射能量中的一部分被地球上的植物转换成生物能，而被转化的风能总量大约是生物能的50～100倍。第二章风能开发的意义全球风能总量有多大？全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能2×710MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。我国风能总量有多少？我国10米高度层的风能资源总储量为32.26亿千瓦，其中实际可开发利用的风能资源储量为2.53亿千瓦。而据估计，中国近海风能资源约为陆地的3倍，所以，中国可开发风能资源总量约为10亿千瓦。其中青海、甘肃、新疆和内蒙可开发的风能储量分别为1143万千瓦、2421万千瓦、3433万千瓦和6178万千瓦，是中国大陆风能储备最丰富的地区。第三章风电齿轮箱的结构与工作原理64.5600KW齿轮箱1600KW齿轮箱2800KW齿轮箱1800KW齿轮箱21000KW齿轮箱z61Xm41500KW齿轮箱齿轮箱工作原理（以600KW齿轮箱为例）齿轮箱的结构原理图见上图。结构上采用行星—平行轴混合传动的紧凑结构；低速级转速低，扭矩大，采用行星传动，且主要以太阳轮浮动均载为主。第二级、第三级扭矩小得多，采用斜齿传动，能有效的保证叶尖高压油通道。其具体原理为：首先，通过风带动叶片转动，叶片把转速传到输入轴（1）上。通过输入轴（1）上的花键把力矩传到行星架（2）上，行星架通过内齿圈（3）行星轮（4）和太阳轮（5）组成的行星传动传到太阳轮（5）上，太阳轮（5）通过另一端的花键把力矩传到大齿轮（6）上，大齿轮（6）通过齿轮传动把力矩传到齿轮轴（7）上，齿轮轴（7）通过轴上的大齿轮把力矩传到输出轴（8）上。输出轴（8）通过输出轴轴伸端把力矩和转速传到发电机上，供发电机发电。第四章风力发电机组根据风力发电机组的发电机类型分类，可分为两大类：“异步发电机型”“同步发电机型”异步发电机按其转子结构不同又可分为：（1）笼型异步发电机――转子为笼型。由于结构简单可靠、廉价、易于接入电网，而在小、中型机组中得到大量的使用；（2）绕线式双馈异步发电机――转子为线绕型。定子与电网直接连接输送电能，同时绕线式转子也经过变频器控制向电网输送有功或无功功率。同步发电机型按其产生旋转磁场的磁极的类型又可分为：（1）电励磁同步发电机――转子为线绕凸极式磁极，由外接直流电流激磁来产生磁场。（2）永磁同步发电机――转子为铁氧体材料制造的永磁体磁极，通常为低速多极式，不用外界激磁，简化了发电机结构，因而具有多种优势。第四章风力发电机组如根据风机的额定功率化分，一般可分为：微型机：10kW以下小型机：10kW至100kW中型机：100kW至1000kW大型机：1000kW以上（MW级风机）第四章风力发电机组风力机的组成风机是将风能转化为电能的机构。通常是有风轮、变桨系统、主轴、齿轮箱、发电机、液压系统、主控系统、偏航系统、底座、机舱和塔架组成。第四章风力发电机组风力机组的逻辑关系风力机的工作原理风机是通过叶轮捕获风能，把风能转化为机械能，再通过齿轮箱的增速，最后由发电机把机械能转化为电能。风电机组的结构和部件风轮风轮是获取风中能量的关键部件，由叶片和轮毂组成变桨系统介绍作用：叶片在不同的风速时，通过改变叶片的桨距角，使叶片处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。主轴每个风力发电机组都有一个主轴，有时称低速轴或者叶轮轴。主轴是连接叶轮和齿轮箱的联动轴，它从叶轮传递扭矩到其他部件上，同时还支撑着叶轮。它通常由钢材组成。齿轮箱功能：增速通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。齿轮箱是通常是机组中最贵和最重要的部件之一。通常由专业厂商制造。主要的两种分类：平行轴式行星式齿轮箱体采用球铁铸造而成，齿轮箱的负荷及压力通过齿轮箱两侧的支撑传到塔架和基础，该支撑为强力橡胶结构，可以降低风电机组的噪音和震动。在齿轮箱后部的高速轴上安装有刹车盘，其连接方式是采用胀紧式联轴器；液压制动器通过螺栓紧固在齿轮箱体上；齿轮箱高速轴通过柔性连接与发电机轴连接。液压系统主要组成部分：液压系统主要由液压泵站，电磁元件，储能元件，连结管路线组成，用于偏航刹车系统及转子刹车提供动力源。功能介绍：通过提供工作压力和释放压力控制偏航制动器的制动和释放通过提供工作压力和释放压力控制转子制动器的制动和释放偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电效率。提供必要的紧锁力矩，以保障机组安全运行。偏航主要零部件偏航电机及减速机构偏航大齿圈及轴承接近开关风速风向仪偏航系统：为了让叶轮能自然地对准风向,通常风机都会采用调向装置,对大型风力发电机组而言,一般采用的是电动机驱动的风向跟踪系统。偏航系统：整个偏航系统由电动机及减速机构、偏航调节系统和扭缆保护装置等部分组成。偏航调节系统包括风向标和偏航系统调节软件。偏航系统：风向标对应每一个风向都有一个相应的脉冲输出信号,通过偏航系统软件确定其偏航方向和偏航角度,然后将偏航信号放大传送给电动机,通过减速机构转动风力机平台,直到对准风向为止。联轴器连接齿轮箱和发电机转子的在弯曲方向柔性、旋转方向刚性的连接发电机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。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，机组并人电网，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。反之风速减小，发电机转速低于同步转速时，则从电网吸收电能，处于电动机状态，经过适当延时后应脱开电网。控制和安全系统控制系统包括控制和监测两部分，控制部分又分为手动和自动。运行维护人员可在现场根据需要进行手动控制，自动控制应该在无人值守的条件下实施运行人员设置的控制策略，保证机组正常安全运行。监测部分将各种传感器采集到的数据送到控制器，经过处理作为控制参数或作为原始记录储存起来，在机组控制器的显示屏上可以查询，也要送到风电场中央控制室的电脑系统，通过网络或电信系统现场数据还能传输到业主所在城市的办公室。安全系统要保证机组在发生非常情况时立即停机，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。如制动系统的叶尖制动片在运行时是利用液压系统的高压油保持叶尖制动片与叶片外形组合成一个整体，同时保持机械制动器的制动钳处于松开状态，一旦发生液压系统失灵或电网停电，叶尖制动片和制动钳将在弹簧作用下立即使叶尖制动片旋转约90o，制动钳变为夹紧状态，风轮被制动停止旋转。塔筒和基础塔筒一般分为3段塔顶与偏航轴承的固定圈连接，塔底与基础固结塔架的基础必须使机组在最极端设计条件下保持垂直稳定基础由混凝土构成塔筒是用钢板焊接成锥筒形，通过螺栓和法兰连接塔筒的各部分。塔筒是支撑机舱的结构部件，承受来自风电机组各部件的所有载荷，不仅要有一定的高度，使风电机组处于较为理想的位置上运转，而且还应有足够的强度和刚度，以保证在极端风况下，不会使风电机组倾倒。第五章风机的吊装与调试1.吊装步骤：风机的起吊