風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)及選型

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1、風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)及選型第一節(jié)風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)1．外部條件根據(jù)最大抗風(fēng)能力和工作環(huán)境的惡劣程度，按強(qiáng)度變化的程度對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行分級。根據(jù)IEC61400設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，共分為4級。對電網(wǎng)的要求：電壓波動(dòng)為額定值±10%，頻率波動(dòng)為額定值±5%。2．機(jī)械結(jié)構(gòu)2.1總體描述整機(jī)是建立在鋼結(jié)構(gòu)底座上，該結(jié)構(gòu)應(yīng)具有很大的強(qiáng)韌度，底部由堅(jiān)固底法蘭組成，風(fēng)電機(jī)組所有的主要部件都連接于其上。發(fā)電機(jī)固定位置與機(jī)艙軸線偏離,以使得風(fēng)電機(jī)組在滿載運(yùn)行時(shí)，整機(jī)質(zhì)心與塔架和基礎(chǔ)中心相一致。偏航機(jī)構(gòu)直接安裝在機(jī)艙底部，機(jī)艙通過偏航軸承與偏航機(jī)構(gòu)連接，并安裝在塔架上，整個(gè)機(jī)艙底部對葉輪轉(zhuǎn)子到塔架造成的動(dòng)力負(fù)載和疲勞負(fù)荷有很

2、強(qiáng)的吸收作用。機(jī)艙座上覆蓋有機(jī)艙罩，材料是玻璃鋼，具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，有效地密封，以防止外界侵蝕，如雨、潮濕、鹽霧、風(fēng)砂等。機(jī)艙上安裝有散熱器，用于齒輪箱和發(fā)電機(jī)的冷卻；同時(shí)，在機(jī)艙內(nèi)還安裝有加熱器，使得風(fēng)電機(jī)組在冬季寒冷的環(huán)境下，機(jī)艙內(nèi)保持在10℃以上的溫度。2.2載荷情況-啟動(dòng)：從任一靜止位置或空轉(zhuǎn)狀態(tài)到發(fā)電過渡期間，對風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的載荷。-發(fā)電：風(fēng)電機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)，有電負(fù)荷。-正常關(guān)機(jī)：從發(fā)電工況到靜止或空轉(zhuǎn)狀態(tài)的正常過渡期間，對風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的載荷。-緊急關(guān)機(jī)：突發(fā)事件（如故障、電網(wǎng)波動(dòng)等），引起的停機(jī)。-停機(jī)：停機(jī)后的風(fēng)電機(jī)組葉輪處于靜止?fàn)顟B(tài)，采用極端風(fēng)況對其進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3、-運(yùn)輸/安裝/維護(hù)：整體裝配結(jié)構(gòu)便于運(yùn)輸，安裝、維護(hù)易于實(shí)施。2.3葉片葉片根部是一個(gè)法蘭，與回轉(zhuǎn)軸承連接，實(shí)現(xiàn)變槳過程。葉尖配有防雷電系統(tǒng)。2.4變槳軸承/機(jī)構(gòu)目前，國際上常見的有兩種類型，一種是液壓驅(qū)動(dòng)聯(lián)桿機(jī)構(gòu)，推動(dòng)軸承，實(shí)現(xiàn)變槳；一種是電機(jī)經(jīng)減速驅(qū)動(dòng)軸承，實(shí)現(xiàn)變槳；由于高壓油的傳遞需要通過靜止部件向旋轉(zhuǎn)部件（輪轂）傳遞，難以很好地實(shí)現(xiàn)，易發(fā)生漏油；電信號的傳遞較易實(shí)現(xiàn)，兆瓦級風(fēng)電機(jī)組多采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)變槳。出于安全考慮，配置蓄電池，防止電網(wǎng)突然掉電或電信號突然中斷，使得風(fēng)電機(jī)組能夠安全平穩(wěn)地順槳實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。變槳機(jī)構(gòu)組成：軸承，驅(qū)動(dòng)裝置（電機(jī)+減速器），蓄電池，逆變器，變槳速度16

4、°/秒左右。2.5輪轂輪轂為球鐵件，直接安裝在主軸上，葉根法蘭有腰形空，用于在特定的風(fēng)場調(diào)整葉片初始安裝角。2.6主軸/主軸承座/軸承主軸的作用在于將轉(zhuǎn)子葉片上的旋轉(zhuǎn)力矩傳到齒輪箱上，主軸與齒輪箱的連接大多采用脹緊式聯(lián)軸器，這樣可保證主軸與齒輪箱同心，在運(yùn)行中免于維護(hù)。主軸上堅(jiān)固的三點(diǎn)懸掛支撐，能夠很好地吸收彎矩，降低齒輪箱輸入軸的徑向負(fù)載。也有些風(fēng)電機(jī)組采用雙軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，目的在于減少由于風(fēng)作用于葉片而引起的軸向推力，以及消除風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)齒輪箱低速軸側(cè)的俯仰力矩，改善齒輪箱運(yùn)行環(huán)境，避免近年來，世界范圍出現(xiàn)的齒輪箱行星輪系軸斷裂問題。兩個(gè)主軸承選用雙列向心推力滾子軸承，還可

5、以吸收大部分的來自風(fēng)輪的軸向推力，進(jìn)而，降低齒輪箱輸入軸的軸向負(fù)載。2.7齒輪箱600kW以下風(fēng)電機(jī)組多為平行軸結(jié)構(gòu)，大于600kW的風(fēng)電機(jī)組基本是采用行星輪結(jié)構(gòu)或行星輪加平行軸結(jié)構(gòu)。齒輪箱體采用球鐵鑄造而成，齒輪箱的負(fù)荷及壓力通過齒輪箱兩側(cè)的支撐傳到塔架和基礎(chǔ)，該支撐為強(qiáng)力橡膠結(jié)構(gòu)，可以降低風(fēng)電機(jī)組的噪音和震動(dòng)。在齒輪箱后部的高速軸上安裝有剎車盤，其連接方式是采用脹緊式聯(lián)軸器；液壓制動(dòng)器通過螺栓緊固在齒輪箱體上；齒輪箱高速軸通過柔性連接與發(fā)電機(jī)軸連接。2.8發(fā)電機(jī)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)通過四個(gè)橡膠減震器與機(jī)艙底盤連接，這種結(jié)構(gòu)對于降低發(fā)電機(jī)噪音有很強(qiáng)的消減作用；柔性聯(lián)軸器連接齒輪箱高速軸和

6、發(fā)電機(jī)軸。風(fēng)電機(jī)組要求發(fā)電機(jī)在負(fù)荷相對較低的情況下，仍保持有較高的效率，因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的絕大多數(shù)時(shí)間都發(fā)生在較低風(fēng)速下。發(fā)電機(jī)系統(tǒng)組成：發(fā)電機(jī)、循環(huán)變流器、水循環(huán)裝置（電機(jī)、水泵、水箱等）或空冷裝置。2.9偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng)要求簡單而堅(jiān)固，機(jī)艙的偏航是由電動(dòng)偏航齒輪自動(dòng)執(zhí)行的，它是根據(jù)風(fēng)向儀提供的風(fēng)向信號，由控制系統(tǒng)控制，通過驅(qū)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組葉輪與風(fēng)向保持一致，最大效率地吸收風(fēng)能。偏航時(shí)間的長短，是由計(jì)算機(jī)控制的，一旦風(fēng)向儀出現(xiàn)故障，自動(dòng)偏航操作將中止，僅可以從控制柜或機(jī)艙頂部控制盒上人工方式操作偏航。內(nèi)齒型回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)，所有部件都置于內(nèi)部，不會受雨水、砂塵影響，服務(wù)和

7、維護(hù)均可非常容易地進(jìn)行，而不會受天氣的影響。偏航的控制：在風(fēng)速低于3或3.5m/s下，自動(dòng)偏航不會工作，風(fēng)電機(jī)組將不會偏航到與風(fēng)向一致。只有風(fēng)速大于該值后，風(fēng)電機(jī)組才自動(dòng)撲捉風(fēng)向，這樣，可以避免不必要的偏航和電能消耗?，F(xiàn)代風(fēng)電機(jī)組多采用阻尼型偏航系統(tǒng)，偏航剎車系統(tǒng)已經(jīng)很少使用了。2.10機(jī)械制動(dòng)/液壓系統(tǒng)(高速軸)制動(dòng)系統(tǒng)為故障安全系統(tǒng)，要求動(dòng)態(tài)液壓保證風(fēng)電機(jī)組制動(dòng)為靜態(tài)，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組的控制器發(fā)送停機(jī)命令或供電系統(tǒng)掉落，制動(dòng)器液壓站會立即卸壓，使風(fēng)電機(jī)組停機(jī)。變槳變速型風(fēng)電機(jī)組的制