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1、风力发电机传动系统,讲师简介,姓名：赵仕寿 2001年毕业于南昌大学，2008年进入三一电气，一直在整体研究院结构室负责风力发电机主轴部件，偏航部件等系统研发工作，今天给大家主讲课程风力发电机传动系统,课程简介,课程目的：通过本次培训，使学员对常见风力发电机传动 系统结构、支撑方式、主轴密封方式，增速机 减振方式，联轴器种类等有一定了解内容构成：风力发电机组传动系统简介、主轴，增速机、联轴器、发电机四大部件重 点：传动系统支撑方式、主轴密封、增速机减振培训方式：讲课,课程目录第一讲 传动系统简介第二讲 主轴部件 第三讲 增速机、联轴器、发电机,传动系统简价,第一讲：传动系统的简介传动系统主要作
2、用：把风轮传递过来的机械能（通过加速）传递给发电机，使其变成电能，并把风轮传来的载荷传递给底架。传动系统构成：主要由主轴部件、增速机、联轴器、发电机四大部件组成。如下图所示，该传动系统为目前最常用的一种。有些特殊系统也可缺少主轴部件、增速机、联轴器中的某几项。传动系统影响因素：传动系统的结构和布置形式应综合考虑风机载荷，传动系统静载和疲劳寿命机舱结构，经济效益，运行维护等。,传动系统简介,不同流派传动系统的差别直驱：传动系统无齿轮箱，发电机极数较多。半直驱：齿轮箱采用一级或二级传动，发电机极数为6极或8极高速双馈：齿轮箱采用三级传动，发电机一般为4极。电机采用双馈电机永磁同步：电机采用永磁同步
3、电机，其它与高速双馈相同,传动系统简介,传动系统包括:3、轴承支撑4、主轴6、增速机7、高速轴制动8、发电机12、联轴器,传动系统简介,传动系统支撑方式 根据从风轮传来的风载（转矩除外）的支撑方式不同，可分为三点支撑、二点支撑和一点支撑三种支撑方式。三点支撑方式典型机型有：VESTAS的V82-1.65，Repower的MM82(2.0MW),GE1.5MW，上海电气的2.0MW，东汽FD70B1.5MW）风机，浙江运达WD771500等。二点支撑方式典型厂家有：VESTAS的V80-2.0MW、V90-2.0MWGamesa的G80-2.0、G87-2.0、G90-2.0，金风1.5MW直驱
4、等 一点支撑方式典型厂家有：VESTAS的V90-3，华锐3.0MW，金风2.5MW（直驱）等,传动系统简介,三点支撑,一个轴承支撑点两个增速箱扭矩臂支撑点,增速机减振垫特点,主轴轴承形式,传动系统简介,两点支撑,两个主轴承支撑,增速机减振垫特点,主轴轴承形式,传动系统简介,两点支撑双馈机型主轴承油润滑,两个主轴承支撑,传动系统简介,两点支撑直驱机型轴承型式圆柱滚子轴承双列圆锥滚子轴承,传动系统简介,一点支撑双馈机型,一个主轴承支撑,增速机减振垫特点,主轴轴承形式双排圆锥滚子轴承,传动系统简介,一点支撑直驱机型,一个主轴承支撑,主轴轴承形式双排圆锥滚子轴承,第一讲小结,第一讲小结 1.常见传动
5、系统包括主轴部件、增速机、联轴器、发电机四大部件 2.传动系统支撑方式包括三点支撑，两点支撑，一点支撑,主轴部件,第二讲 主轴部件 主轴部件主要组成：主轴，主轴支撑座，轴承密封，风轮锁紧机构等几个部分组成。主轴部件主要作用：把风轮传来的风能传递给增速箱，承受大部分或所有风载（除转矩外）。,三点支撑主轴部件,主轴部件,主轴部件,2.1主轴 主轴是一般是由优质合金钢锻造而成的阶梯轴，具有较高的强度，刚度和耐疲劳性能。最近几年国内风场也出现过主轴断裂的事故，主轴断裂位置一般为主轴的前轴承应力集中位置。故主轴选材，结构设计，对应力集中的处理，及锻造质量对主轴的质量起关键作用。,2.2 主轴支撑座 主轴
6、支撑座主要包括主轴轴承和轴承座，常见配置都是一个主轴轴承配一个轴承座，也有一些特殊机型两个主轴轴承座联在一起或轴承座与机舱做成一体的。见上面主轴简介中的两点支撑和一点支撑方式。主轴轴承由于受力较大且复杂，一般采用进口轴承，目前常采用的有以下几种轴承：调心滚子轴承，圆柱滚子轴承，双列圆锥滚子轴承，CARB轴承等，如图示。为了预防轴承损坏，一般在轴承座上还配装有轴承温度传感器和振动传感器，以检测轴承是否工作正常 轴承座一般采用球墨铸铁铸造而成，具有好的抗震性和低温性。,主轴部件,调心滚子轴承,圆锥滚子轴承,圆锥滚子轴承,圆柱滚子轴承,CARB轴承,各轴承特点和使用位置,主轴部件,2.3密封 主轴轴
7、承一般有两种润滑方式，一种是油润滑，另一种是脂润滑，主轴密封结构较多，油润滑常见的是油封密封，脂润滑常见的有毛毡、双V形密封圈、迷宫密封+V形密封、迷宫+油封、油封、双油封、双油封+V形密封等，几种典型密封形式如下图示。其中毛毡密封，双V形密封由于密封效果较差，目前使用较少。V形密封圈和油封常用材料一般为NBR（丁腈橡胶），HNBR（氢化丁腈橡胶），其中HNBR使用温度范围较大，耐磨损。价格较贵。在国电曾出现主轴轴承由于主轴承密封圈泄漏太多，从而导致轴承内的润滑脂都漏光了，主轴轴承出现干磨，高温的现像，最终导致轴承报废的严重后果。他们原来采用的是双V形密封圈背靠背安装。采用此结构的还有广东明阳
8、等厂家，目前已都更改为油封密封。,主轴部件,双V形背靠背密封内V形密封圈防止油脂往外泄漏外V形密封圈防止水和灰尘进入轴承内特点：成本低，密封效果差,主轴部件,主轴部件,油封密封主唇与轴过盈接触，防止油脂泄漏特点：寿命长，密封效果较好，一般用于风场环境清洁的地方,主轴部件,V形圈+油封密封,油封：防止油脂泄漏,V形密封圈（副唇）：防止水和灰尘进入轴承内,特点：密封和防护效果较好价格稍贵一点,主轴部件,双油封+V形密封圈,双油封：防止油脂泄漏V形密封圈：防止水和灰尘进入轴承内,特点：价格贵，密封和防护效果好,主轴部件,双V形密封+迷宫密封内毛毡+迷宫+外V形密封,内部V形密封和迷宫防止油脂泄漏，外
9、部V形密封圈防止水和灰尘进入轴承内,特点：价格适中，密封效果优于双V形密封,主轴部件,迷宫+油封密封,迷宫和油封同时防止油脂泄漏,特点：密封效果较好，迷宫密封免维护,主轴部件,综上密封结构分析：1.密封油脂一般用油封，迷宫，V形密封圈和毛毡2.防水和防尘一般用V形密封圈，油封副唇 选用密封结构时，应综合考虑成本，风场环境和机舱防护效果，维护方便和成本。如风场在沙漠地带且机舱防护效果较差，密封结构就应有V形密封圈或油封副唇 如风场在海上，密封要求高且维护不便，则可采用迷宫+油封或双油封密封的结构。,风轮锁紧机构 传动系统上一般有两个制动，一个是高速轴液压制动，另一个就低速轴风轮锁紧机构 风轮锁紧
10、机构作用：当维护人员进入风轮时，防止风轮转动的安全措施。（防止误操作导致高速轴制动器松开或与液压系统一起制动）低速轴风轮锁紧机构有很多种，常见的液压式和手动式，固定端一般安装在机舱底架上或轴承座上，旋转端一般是主轴大法兰端或与主轴相联的定位盘上。,液压式风轮锁紧机构固定端在轴承座上旋转端在定位盘上,手动式风轮锁紧机构固定端在轴承座上旋转端在定位盘上,手动式风轮锁紧机构固定端在机舱底架上旋转端在定位盘上,第二讲小结,第二讲小结1.常用主轴轴承类型2.轴承的配置形式3.轴承座的三种形式：一个轴承对应一个轴承座;两个轴承共用一个轴承 座;轴承座与机舱底架做在一起4.常见主轴承密封结构5.风轮锁紧机构
11、,增速机、联轴器、发电机,第三讲 增速机、联轴器、发电机,其它部件主要包括增速机、联轴器和发电机，一般的传动系统都包括这几个部件，但不是绝对的。如直驱型风机就没有增速机。还有一些特殊结构，为了使机舱更紧凑，成本更低，采用增速机输入轴与轮軗直接相联，或增速机与发电做成一体式的。目前这两种方式使用的厂家都比较少，还不是很成熟。由于增速机、联轴器和发电机三个部件有专门的课程，我这就只简单介绍一下。,增速机、联轴器、发电机,增速机与发电一体式示意图,特点：结构紧凑，成本低，维护非常困难,增速机、联轴器、发电机,3.1 增速机 增速机一般分三级传动，二级传动，一级传动，三级传动减速比最大，一级最小，采用
12、二级和一级传动的风机也可叫半直驱风机。增速机与主轴的联接一般采用涨紧套的联接方式 增速机与底架一般采用减振支撑，增速机减振支撑一般有三种，一种是轴瓦式减振支撑，块状减振支撑，液压减振支撑，如下图示,增速机、联轴器、发电机,高速双馈增速机三级增速机轴瓦式减振支撑,增速机、联轴器、发电机,轴瓦式减振支撑减振垫为橡胶内置钢片,可承受上下，左右的径向力，一般用于三点支撑传动系统,增速机、联轴器、发电机,块状减振垫,可为碟簧或块状橡胶夹钢片,只能承受上下的力，一般用于两支撑和一点支撑方式,增速机、联轴器、发电机,液压减振垫,利用液压油流过管道产生的阻尼来达到减垫目的,只能承受上下的力，一般用于两支撑和一
13、点支撑方式,增速机、联轴器、发电机,3.2 联轴器 联轴器作用：由于齿箱高速轴与发电机输入轴在安装时，不可能调到完全对心，联轴器允许两轴有微小偏心而不会产生较大振动和噪音，其次联轴器还具转矩过载保护和绝缘保护的功能。联轴器结构:一般中间体采用玻璃钢，两侧有弹性元件，采用涨紧套或键与增速机和发电机轴联接。靠增速机侧设有制动盘，靠发电机侧设有打滑机构。联轴器种类：目前常用的有两种，一种是膜片式联轴器，另一种是连杆式联轴器,增速机、联轴器、发电机,膜片式联轴器,弹性元件膜片的弹性达到角度的目的,增速机、联轴器、发电机,连杆式联轴器,连杆轴承的相互活动来达到调整角度目的,增速机、联轴器、发电机,3.3 发电机 发电机的作用：把风轮传来的机械能变成电能 发电机的分类：异步型：笼型异步发电机，绕线式双馈异步发电机同步型：永磁同步发电机，电励磁同步发电机 发电机的支撑：一般采用弹性支撑，以减小发电机的振动。,增速机、联轴器、发电机,风力发电机,弹性支撑,第三讲小结,第三讲小结1.常见增速机的分类2.常见增速机减支撑类型3.常见联轴器类型4.常见发电机分类,课程总结,课程总结 本课程第一讲介绍了常见传动系统的结构与支撑方式，第二讲介绍了常用的主轴轴承类型和密封方式，第三讲介绍了增速机分类方法，增速机减振支撑方式，联轴器类型和 发电机的分类方式。希望通过本课程的学习！对大家有帮助！,
