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1、风电备件技术交流,龙源电力集团有限公司 生产运营部 边浩,一、风力发电发展概况,国内风电发展简介,19771988年,并网型风力发电研究示范阶段,1995年至今,国内的并网型风力发电进入了高速发展阶段, 2005年后,龙源集团进入风力发电的高速发展期 2015年,龙源集团装机容量已成为全球第一,国内风电发展简介,国内风电场分布图,1.风场分布广 2.工况差异大、环境各具特色 3.风资源差别大,国内风电机组制造商分布,龙源集团装机情况,二.风电机组结构及原理,13,有齿轮箱的风电机机舱,14,直驱型风电机机舱,Vestas,三叶片,水平轴,上风向 变桨距功率调节 部分或全变速设计,Nordex,
2、三叶片,水平轴,上风向,异步发电机 定桨距失速调节,17,风 轮 叶 片,18,叶片结构、翼型,Ref. Wind Power Plants, R.Gasch, J.Twele,19,轮毂,轮毂是联接叶片与主轴的重要部件,它承受了风力作用在叶片上的推力、扭矩及陀螺力矩。通常轮毂的形状为三通或三角形。 叶轮中轮毂的作用是传递叶轮的力和力矩到后面的机械机构中,由此叶片上的载荷可以传递到机舱或塔筒上。,20,轮毂,三叶片机组的轮毂有两种外形:三叉形和球形。,21,变桨系统,变桨系统由变桨距轴承、驱动机构、原动机及附件组成 原动方式有电动变桨和液压变桨,22,变桨系统,液压变桨,23,变桨系统,液压变
3、桨,24,变桨系统,电动变桨,25,变桨系统,电动变桨,26,传动系统,27,主轴,每台风电机组都有一根主轴,亦称为低速轴或叶轮轴; 非必须部件,可与齿轮箱一体或完全省略,传递扭矩, 主轴安装有主轴承,轴承将载荷传递到机舱底板; 通常采用钢材锻造,其尺寸根据弯扭合成强度及安全系数计算; 承载叶轮重量,避免其他载荷传递至齿轮箱 优化机舱布局,均匀质量分布,28,主轴,29,主轴,30,主轴联接,31,主轴承布置,32,主轴承布置,33,主轴承布置,34,收缩盘,收缩盘:主轴与齿轮箱连接采用了两段式收缩盘,齿轮箱,在风力发电机组中,齿轮箱是重要的部件之一,必须正确使用和维护,以延长其使用寿命。 G
4、E1.5MW sle风机的齿轮箱 是Winergy齿轮箱,功率1660KW, 额定重量14T,输入转速18.33 r/min,输出转速1800r/min。 该齿轮箱是一级行星传动加二级 平行轴传动。采用行星齿轮传动 时,为了提高传动装置的承载能 力和减小尺寸及重量,往往对称 布置多个行星轮。,图17 齿轮箱,图20 GE1.5MWsle风机齿轮箱实物剖视图,齿轮箱,(齿轮油温) 低速冷却: 启动:55C 停止:50C 高速冷却: 启动:65C 停止:60C,图23 齿轮油循环冷却管路,1、齿轮箱冷却系统,2、齿轮油循环管路,图22 齿轮油滤芯出油管路,图21 齿轮油泵的进油管路,高速刹车系统,
5、图27 液压制动器BSAK,图28 机械手动刹车,高速刹车系统有液压制动器和机械手动刹车,安装在齿轮箱高速输出轴后,可以禁止风机主轴的旋转运动。,40,高速刹车系统,41,高速刹车系统,42,高速刹车系统,43,联轴器,柔性联轴器:齿轮箱高速轴与发电机间的连接部件,高弹性联轴器在风电机组中作用非常重要,其性能指标主要有如下几点: 1、允许的轴向、径向、角向偏差补偿能力(越大越好) 2、产生偏差补偿时发生的反作用力的大小(越小越好,保护轴承) 3、在旋转方向是否具有减缓振动和冲击能力(可保护齿轮箱的齿轮) 4、绝缘性(必须,在遭受雷击或发电机漏电时保护所有设备) 5、安装及维护和更换的方便性,联
6、轴器,联轴器,图29 膜片式弹性联轴器,GE1.5MW sle机组,采用膜片式弹性联轴器,可以为二轴对中性较差时提供二轴的联接,更是提供一个弹性环节,该环节可以吸收轴系因外部负载的波动而产生的额外能量。,发电机,发电机是风力发电机组中将机械能转化为电能的装置,它不仅直接影响到输出电能是质量和效率,而且也影响到整个风电转换系统的性能。因此选用适合风能转换、运行可靠、效率高、控制和供电性能良好的发电机是风力发电的重要组成部分,不同的风电机组控制方式,使用不同形式的发电机。 GE1.5MW sle风电机组使用的是Winergy 1.5MW双馈异步发电机,发电机输出是三相交流电,额定电压是690V,频
7、率是50Hz。风机塔筒底部有变频器控制发电机转子的励磁电流,实现对双馈异步发电机的控制。,1、双馈异步发电机工作原理,图32 双馈异步发电机工作原理图 图中:P(rotor)sP(generator) ; sn0n1 滑差率 ; n0发电机同步转速 ; n1发电机实际转速 ; P(rotor)发电机转子功率 ; P(generator)发电机定子功率,2、Winergy1.5MW双馈异步发电机,图33 Winergy 1.5MW双馈异步发电机,图34 发电机转子滑环室,3、发电机编码器,图35 发电机编码器,图36 变频器的MACC卡编码器接线,发电机编码器安装在发电机尾部,与转子轴相连,测量发电机转子转速,并将转速值传递给变频器的CCU,进而对发电机的转子励磁电流进行控制。,图3 GE1.5MEsle风机的机械传动系统 1主轴承 2主轴 3收缩盘 4齿轮油冷却器 5齿轮箱 6发电机冷却器 7发电机 8联轴器 9齿轮箱支撑 10机舱底架,
限制150内