(2013-07-01)风电机组传动链技术

华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源2013年6月14日内部资料，注意保密风力发电机组传动链设计技术袁炜1华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源1.风电机组传动链概述2.风电机组传动链技术3.风电机组传动链案例分析4.交流风电机组整体设计概述2华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源●三个方面综合考虑气动传动链发电单元（发电方式）1.概述1.1设计总体目标及考虑因素●三大目标高可靠性高发电量高性价比交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述3华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源1.概述1.2常见机组结构概貌交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述4华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源1.概述1.3常见机组传动链方案3.交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述5华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源62.1传动链基本组成●主轴和轴承分类●发电机类型●齿轮箱组成及类型2.2传动链基本方案分类2.3传动链典型方案案例分析●3-1-1：双轴承的三级齿轮箱●3-2-1：单轴承三点支撑的三级齿轮箱●1-1-7：无齿轮箱的双轴承的直驱方案●3-3-1：双列滚子轴承的三级齿轮箱交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源2.1传动链组成●基本要素：主轴、轴承、发电机或齿轮箱交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述7华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源2.1传动链组成●基本要素：主轴、轴承、发电机或齿轮箱交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述8华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源2.1传动链组成●基本要素：主轴、轴承、发电机或齿轮箱中速发电机大直径中速发电机大直径低速永磁发电机中速发电机高速双馈发电机低速发电机交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述9华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源变速比变化的齿轮箱三级一级新型齿轮箱2.1传动链组成●基本要素：主轴、轴承、发电机或齿轮箱交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述10华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源2.1传动链组成●齿轮箱-齿轮类型交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述11华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源BoschRexrothWikovGears.r.o.Renk南高齿中国二重大连华锐重工杭齿WINERGYAGJahnelKestermannEickhoffMaschinenfabrikZollernDorstenerMoventasOyHansenTransmission2.1传动链组成●齿轮箱-供应链交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述12华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源2.1传动链组成●其他组成：主机架、刹车或弹性支承、轴承座、联轴器等交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述13华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源2.2传动链基本方案构成方式（1）每一个基本部件相互独立且有相关的支撑架；（2）部分集成：部分基本单元集成在主机架内或常规的支撑架；（3）所有基本组成部件集成在主机架内。交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述14华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述2.3新的传动链方案15华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源交流机组安装机组组成及工作原理风电发展趋势2.3新的传动链方案16华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述说明：1）双馈风电机组是国际风电市场主流市场，市场份额约80%；2）直驱全功率风电机组约19.5%；3）随着国际上海上风电发展以及海上特殊条件，国际著名风电公司均开始开发直驱或半直驱风电机组。2.4传动链对应的发电系统17华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源1-直驱动2-一级/二级齿轮箱3-三级齿轮箱1-双轴承1-1-12-1-13-1-1(V\R\S\GA等应用）1-1-22-1-23-1-2(GE)1-1-32-1-3(Clipper)3-1-3(WINDTEC)1-1-43-1-41-1-53-1-5(Alstom)1-1-63-1-61-1-7(金风)2-三点支撑2-2-13-2-1(R\S\GE\suzlon\Nordex等应用）3-2-2（EDWIND)3-单轴承1-3-12-3-13-3-1(FL\BARD\Mit)（双列滚子轴承）1-3-22-3-2(Multibrid,5.0MW)3-3-21-3-3(金风)2-3-33-3-3(Vesats)1-3-42-3-43-3-41-3-52-3-51-3-62-3-6(Aerodyn)2-3-7(Gamesa,4.5MW)备注：（1）优点；（2）缺点（3）专利；（4）应用。◆风电机组整机设计必须充分考虑备注中所阐述的4点。2.5传动链基本方案分类（根据轴承数量、有无齿轮箱或齿轮箱的级数）交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述18华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源典型特点：（1）两个单列单轴承集成在轮毂机架中；（2）发电机为外转子且发电机组的外转子直径大；（3）轮毂中心与塔筒中心之间跨距大；（4）轴承直径小。专利应用情况：属于典型设计方案，无专利保护3典型传动链案例分析案例1：双轴承直驱动传动链方案（1-1-7）交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述19华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源优点：（1）进入轮毂方便便捷；（2）通过发电机外转子把主轴载荷传递到支撑架上；缺点：（1）转子轴向弯矩影响发电机组的气隙；(2)发电机的支撑架构几何此尺寸大；(3)全密闭的发电机组制造困难。3典型传动链案例分析案例1：双轴承直驱动传动链方案（1-1-7）交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述20华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源永磁体励磁非满载状态下效率高结构紧凑、重量轻外转子、内定子结构磁通密度大,不会退磁被动冷却系统冷却性能好一体化轴承概念不另外需要轴承定子转子轴承轴销NdFeB永磁体线圈铁芯交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述3典型传动链案例分析案例1：双轴承直驱动传动链方案（1-1-7）21华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述•两套3相绕组互差30度电角度，来的优势：可以消去5次、7次谐波电流；提高发电机效率；降低转矩脉动；•自然空气冷却方式：大的外表面利于散热不必采用强迫风冷。磁钢铁心绕组风定子转子冷却风道3典型传动链案例分析案例1：双轴承直驱动传动链方案（1-1-7）22华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述3典型传动链案例分析案例1：双轴承直驱动传动链方案（1-1-7）23华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述3典型传动链案例分析案例1：双轴承直驱动传动链方案（1-1-7）24华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源3典型传动链案例分析案例3：双轴承的三级齿轮箱方案（3-1-1）典型特点：（1）两个独立的圆锥滚子轴承；（2）齿轮箱只受扭矩载荷；（3）发电独立安装在主机架。专利应用情况：属于典型设计方案，无专利保护。交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述25华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源2.3典型传动链案例分析案例3：双轴承的三级齿轮箱传动链方案（3-1-1）优点：（1）发电机外壳不受转子载荷的影响；（2）齿轮箱轴承几何不受转子载荷的影响；（3）在风场可单独立更换故障齿轮箱和发电机；（4）发电机、齿轮箱和主轴轴承供应链充足。缺点：（1）风电机组主轴长且较重；（2）主机架和发电后座几何尺寸比较长和重。应用：VestasV80,Gamesa2MW,REpower5M,SiemensSWT3.6-107,AccionaAW1500等。交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述26华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源2.3典型传动链案例分析案例3：双轴承三级齿轮箱传动链方案（3-1-1）实物图片交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述27华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源2.3典型传动链案例分析案例4：三级齿轮箱三点支撑的传动链方案（3-2-1）典型特点：（1）一个独立滚子支撑轴承；（2）齿轮箱即受扭矩载荷又受部分弯矩载荷立；（3）独立安装的发电机。专利应用情况：属于典型设计方案，无专利保护。交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述28华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源2.3典型传动链案例分析案例4：三级齿轮箱三点支撑的传动链方案（3-2-1）优点：（1）发电机外壳不受转子载荷的影响；（2）齿轮箱轴承几何不受转子载荷的影响；（3）在风场只能更换故障发电机，更换故障齿轮箱很困难；（4）发电机、齿轮箱和主轴轴承供应链充足。缺点：（1）风电机组主轴长且较重；（2）弯矩载荷对齿轮箱轴承受力有严重的影响。应用：MM82/92,3.3M,FuhrländerMD70/77、NordexS70/77,N80/N90/N100、GE1.5,GE3.6、DeWind,D6,D8、itsubishiMWT1000、SuzlonS821.5MW、Siemens1.3MW/2.3。交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述29华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源2.2.4典型传动链案例分析二3-2-1：三级齿轮箱三点支撑的传动链方案应用机型：REpowerMD70/77、MM82/92,3.3M、FuhrländerMD70/77、NordexS70/77、N80/N90/N100、GE1.5、GE3.6、DeWindD6/D8、itsubishiMWT1000、VestasV82/1.65MW、SuzlonS821.5MWSiemens1.3MW/2.3。V82/1.65MW交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述30华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源312.3典型传动链案例分析案例5：三级齿轮箱三点支撑的传动链方案（3-1-5）交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源优点：（1）发电机机架不承受主轴载荷；（2）主轴短而轻的铸件；（3）短而紧凑的传动链；（4）发电机和齿轮箱更换便捷；（5）主轴载荷对齿轮箱轴承冲击载荷小；（6）发电机和齿轮箱供应链充分。缺点：（1）主轴轴承供应链不充分。专利应用情况：属于典型设计方案，无专利保护应用情况：VestasV90-3MW、BardVM(5MWOffshore)GE2.5/3MW2.3典型传动链案例分析案例6：三级齿轮箱三点支撑的传动链方案（3-3-1）交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述32华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源2.3典型传动链案例分析案例5：三级齿轮箱三点支撑的传动链方案（3-3-1）交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述33华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源3.交流交流传动链案例阐述传动链技术风力发电概述34华润新能源控股有限公司華潤新能源華潤新能源行胜万言35