风电机组机械传动技术进展原版ppt课件.ppt

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1、风电机组机械传动技术进展杭州前进风电齿轮箱有限公司宣安光－风轮直径已从80年代的15米增大到现在的126米，－塔架高度从15米到100米，－功率从30kW到5MW。风电技术高速发展－用于变换速度和扭矩，使紧凑的标准发电机能够在机组上应用。－上世纪八十年代，平行轴齿轮传动装置在风电机组上应用。－为取得高功率密度和大速比，应用了行星齿轮和平行轴齿轮组合传动结构。－行星架将动力多分路传递到多个行星轮，再将动力汇合在太阳轮上输出。平行轴齿轮传动，用于500kW以下兆瓦级机组采用行星和平行轴齿轮组合传动或差动组合传动1.主传动齿轮箱技术发展一级行星和两级平行轴

2、齿轮传动－应用较多的典型传动结构，功率可达2.5MW。－齿轮箱结构随机组传动轴系的布置方式而定。－与主轴一起适用于“两点式”或“三点式”支撑。－账紧套联接主轴和齿轮箱输入轴（行星架）。－固定端设在主轴上，行星架轴承(或箱体）应能轴向浮动。－双支撑行星架提高结构刚度。－常用三个行星轮，太阳轮浮动均载；采用斜齿轮，传动平稳，降低噪声。两级行星和一级平行轴齿轮传动－也是典型结构，最大功率可到5kW。－应用情况与前例相同。行星差动和定轴齿轮组合传动－可能达到的速比：200：1－行星/差动级：35：1－平行轴：6：1－应用实例：－一级速比：4.85：1－二级速

3、比：3.15：1－三级速比：6：1－功率分流：－内齿圈差动至末级主动轮：72.1％－行星轮、太阳轮至末级主动轮：27.9％－多行星轮（4-5个以上）－采用柔性行星销轴结构均载－需提高制造精度－体积重量比传统结构减小25％以上－柔性销轴受力变形呈拉长的“S”型。－轴线偏移会在行星轮上产生弯矩，使承载点回到齿宽中心位置上去。行星齿轮传动中的柔性销轴技术理论上可能获得的速比：第一到第三级：～40：1平行轴级（末级）：～5：1总增速比200：1以上应用实例的总速比：～100：1功率分流：来自第一级太阳轮：61.8％来自行星架和内齿圈：38.2％-体积和重量比

4、传统结构减小～20％。-增加一级传动，效率降低～1％。-需提高传动件的精度，确保均匀分流。-零件数增多和多个箱体增加误差累积。行星差动四级齿轮传动2.液力变速传动加装可调式液力变矩器；与行星传动相配合；利用差动和功率分流原理；变化的风轮转速到同步发电机转速能恒定输入；保证发电机输出电压与频率稳定；不必配置大功率的逆变装置。－通过同步发电机获得更好的电网输电品质。－在较宽速度范围内获得大功率输出。－隔离衰减扭振，均衡峰值负载。－与同级传统机组相比，减轻重量约20％。－机舱体积减小约10％。3.液压传动－风轮驱动径向柱塞泵－系统通过阀组增压－液压马达驱动

5、发电机－机构简单、紧凑－液压系统的效率较低多油泵传动创意方案：－数个风轮分别带动油泵再汇集到总管路驱动马达。4.风电场设备故障率统计－统计数据表明，电气和控制的故障率占有较大比例，但多数可现场处理，停机时间较少。－齿轮箱的故障率所占比例较小，可是一旦出现故障，现场较难处理，停机时间较长，直接和间接损失较大故障名称百分比电气系统23%风场控制系统18%传感器10%液压系统9%偏航系统8%叶片7%机械刹车6%轮毂5%发电机4%底座结构件4%齿轮箱4%传动链2%5.机组轴系“两点式”布置－传统方式，有多年的运行经验，比较可靠。－为承受风轮载荷，主轴尽量加强

6、，让齿轮箱仅传递扭矩和升速。－“静不定”问题的处理：主轴与齿轮箱柔性联接（应用高弹、液力联轴器）。－因重量引起轴线下垂，增加了高速轴损坏的几率，需改善扭力臂的支撑结构。6.“三点式”布置：－主轴省去后轴承，简化了机构，但使齿轮箱的载荷复杂化；－箱体下垂现象比“两点式”严重，必须增强扭力臂；－高速端采用的高弹联轴节要减少对高速轴轴承的脉动应力7.轴系对中－直接影响传动链的传动质量。－动、静对中定期进行。－避免高速轴轴承过早损坏。8.采用扭力轴，力的传递更为合理－风轮轮毂通过两个轴承支撑在与塔架相连的主支架上，仅以一根扭力轴将风轮扭矩传给齿轮箱。－齿轮箱

7、与支撑结构分离，风轮产生的附加负荷通过支架直接传到塔架上。9.齿轮箱设计应关注的问题－恶劣的环境条件（极端温度、湿度、沙尘、……）－多变的风况（风向、风速、风暴、湍流……）－频繁的启动和制动－停机和紧急停机－前风轮和后电机突变载荷冲击－传动链动态设计和载荷分配－高功率密度、大速比增速传动－设计、材料、精度高要求－冷却、润滑条件－抗点蚀、抗疲劳损坏要求－噪声和振动－长寿命要求－监控－建立简化的传动系统模型－模拟实际工况－分析载荷与各组成件的刚度的关系－运用有限元、断裂力学等工具计算动态特性并分析各阶模态振型和频率－改进传动链布置－采取措施减少齿轮传动误

8、差－减少啮合力，优化的齿形参数－避开系统共振响应点10.传动系统模态化设计11.四轴（或更多轴）功率分流机组