Редуктор в ветряной турбине является важным механическим компонентом, и его основная функция заключается в передаче энергии, вырабатываемой ветровым колесом под действием ветра, генератору и достижению соответствующей скорости.
Введение:
Как правило, скорость вращения ветряного колеса очень мала, намного меньше скорости вращения, необходимой генератору для выработки электроэнергии. Это должно быть реализовано за счет эффекта увеличения скорости зубчатой пары коробки передач, поэтому коробку передач также называют коробкой увеличения скорости. В соответствии с общими требованиями к компоновке агрегата, иногда приводной вал (обычно известный как большой вал), непосредственно связанный со ступицей ветряного колеса, объединяется с коробкой передач, или большой вал и коробка передач располагаются отдельно, при этом Используются распорные втулки или муфты Соединенная конструкция. Чтобы увеличить тормозную способность агрегата, тормозное устройство часто устанавливается на входном или выходном конце коробки передач и в сочетании с торможением концом лопасти (ветряное колесо фиксированного шага) или тормозным устройством переменного шага для совместного торможения система передачи агрегата.
записки:
Поскольку агрегат устанавливается в вентиляционных отверстиях, таких как горы, пустыня, пляжи, острова и т. Д., Он подвержен нерегулярным изменениям направления и нагрузки, а также воздействию сильных порывов ветра. Он круглый год подвергается сильным холодам и жаре, резким перепадам температур, а окружающая среда неудобна для транспортировки. Коробка передач установлена в узком пространстве наверху башни. Если он вышел из строя, его очень сложно отремонтировать. Поэтому его надежность и срок службы намного выше, чем у обычной техники. Например, требования к материалам компонентов, помимо механических свойств при нормальных условиях, должны также иметь такие характеристики, как сопротивление хладноломкости в условиях низких температур; должна быть обеспечена бесперебойная работа коробки передач для предотвращения вибрации и ударов; должны быть обеспечены адекватные условия смазки и т. д. Для районов с огромной разницей температур между зимой и летом следует оборудовать соответствующие устройства для обогрева и охлаждения. Также настройте точки мониторинга для удаленного контроля работы и состояния смазки.
Различные формы ветряных турбин предъявляют разные требования, поэтому различаются компоновка и конструкция редукторов. В ветроэнергетике наиболее распространены зубчатые передачи с фиксированным параллельным валом и планетарные передачи для ветряных турбин с горизонтальной осью.
Влияние природных условий:
На выработку энергии ветра влияют природные условия. Возникновение особых метеорологических условий может привести к неисправности ветряной турбины. Маленькая гондола не может иметь прочного основания, как на земле. Согласование мощности и крутильные колебания всей трансмиссии Факторы всегда сосредоточены на слабом звене. Практика показала, что часто этим звеном является редуктор в агрегате. Поэтому особенно важно усилить исследования коробки передач и обратить внимание на ее обслуживание.
Благодаря внедрению передовых технологий немецкого RENK, компания успешно разработала различные серии редукторов для морских и наземных ветроэнергетических установок мощностью от 1.5 до 5 МВт. В настоящее время прототипы ветроэнергетических редукторов мощностью 5 МВт подключены к сети для выработки электроэнергии, их серийное производство достигнуто, а эксплуатация на месте находится в хорошем состоянии. Конструкция общей схемы ветроэнергетических редукторов может быть спроектирована с различными структурами передаточного числа в соответствии с требованиями пользователя, а также может быть разработана с использованием высокотемпературных прототипов, высокотемпературных, низкотемпературных и низкотемпературных устройств повышения скорости в соответствии с требованиями пользователя.
Увеличение единичной мощности единичной установки Увеличение единичной мощности ветряной электростанции способствует повышению степени использования энергии ветра, уменьшению занимаемой площади ветряной электростанцией, снижению затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание ветряной электростанции и повышению конкурентоспособности на рынке энергии ветра.
С одной стороны, все морские ветряные турбины преобразованы из наземных ветряных турбин, а сложные морские природные условия приводят к тому, что частота отказов ветряных турбин остается высокой, например, крупнейшая в мире оффшорная ветряная электростанция в Датской ветряной электростанции Horn Reef Wind Farm, 80 морских ветроэнергетических установок фермы Частота отказов агрегатов превышает 70%. С другой стороны, сеть не сможет выдержать огромную мощность, обеспечиваемую крупными оффшорными ветряными электростанциями. Поэтому для масштабного развития морской ветроэнергетики все еще необходимо решить проблемы генерирующих агрегатов и вспомогательных средств для Интернета.
Быстро продвигается технология переменной скорости и постоянной частоты. В настоящее время на рынке ветряные турбины, работающие с постоянной скоростью, обычно используют асинхронные генераторы с двойной обмоткой и работают на двух скоростях. В секции с высокой скоростью ветра генератор работает с большей скоростью; в секции с низкой скоростью ветра генератор работает с меньшей скоростью. Его преимущества - простота управления и высокая надежность; недостатком является то, что скорость вращения в основном постоянна, а скорость ветра часто меняется, поэтому установка часто находится в состоянии с низким коэффициентом использования энергии ветра, и энергия ветра не может быть использована полностью.
С развитием технологии ветроэнергетики при разработке и изготовлении ветряных турбин начали использовать технологию регулируемой скорости и постоянной частоты в сочетании с применением технологии переменного шага для разработки ветряных турбин с регулируемым шагом и переменной скоростью. По сравнению с ветряными турбинами, работающими с постоянной скоростью, ветровые турбины, работающие с переменной скоростью, обладают преимуществами большой выработки электроэнергии, хорошей адаптируемостью к изменениям скорости ветра, низкими производственными затратами и высокой эффективностью. Таким образом, ветряные турбины с регулируемой частотой вращения также являются одним из направлений будущего развития. Немецкие компании в настоящее время являются компанией, которая производит самые регулируемые ветряные турбины в мире.
Ветровые турбины с прямым и полупрямым приводом Ветровые турбины с прямым приводом используют многополюсные двигатели и рабочие колеса, напрямую подключенные для привода, что устраняет необходимость в редукторах с высокой частотой отказов, высокой эффективностью при низких скоростях ветра, низким уровнем шума и длительным сроком службы , Преимущества низких затрат на эксплуатацию и обслуживание. В последние годы доля установленной мощности ветряных турбин с прямым приводом значительно увеличилась, но по техническим и экономическим причинам ветровые турбины с увеличивающими редукторами будут по-прежнему доминировать на рынке в течение длительного времени в будущем. Полупрямой привод - это режим привода между коробкой передач и прямым приводом. В нем используется коробка передач первой ступени для увеличения скорости, он имеет компактную конструкцию, относительно высокую скорость и небольшой крутящий момент. По сравнению с традиционным редукторным приводом полупрямой привод увеличивает надежность системы; По сравнению с прямым приводом большого диаметра, полупрямой привод уменьшает объем и вес системы за счет более эффективной и компактной компоновки кабины.
Наружные шестерни редукторов ветроэнергетики обычно используют процесс шлифования закалочных шестерен науглероживания. Благодаря внедрению большого количества высокопроизводительных и высокоточных зубошлифовальных станков с ЧПУ, уровень чистовой обработки ветроэнергетических редукторов был значительно улучшен. Большой размер коронной шестерни и требования к высокой точности обработки ветроэнергетических редукторов должны быть отражены в процессе изготовления зубьев и контроле деформации термообработки косозубой шестерни с внутренним зацеплением.
Точность обработки корпуса, водила планетарной передачи, входного вала и других конструктивных деталей ветроэнергетического редуктора имеет очень важное влияние на качество зацепления зубчатой передачи и срок службы подшипника. Качество сборки также определяет срок службы ветроэнергетического редуктора. Уровень надежности. Таким образом, приобретение высококачественных и высоконадежных редукторов ветроэнергетики требует строгого контроля качества на всех этапах производственного процесса, а также технологии проектирования и поддержки необходимого производственного оборудования.
Для главного редуктора ветряной турбины, если масло загрязнено водой и не может быть обнаружено и обработано вовремя, удар, несомненно, будет фатальным. Это включает снижение вязкости масла, разрушение масляной пленки, ускорение окисления масла, что приводит к осаждению присадок, а затем вызывает повреждение деталей.
Чтобы обеспечить безопасность масла в главном редукторе вентилятора, предотвращение попадания воды в систему является эффективным способом борьбы с загрязнением воды, например, регулярная замена и установка влагонепроницаемых респираторов, но когда система загрязненных водой, также следует принять соответствующие методы очистки.
Установите всасывающую трубку в систему байпасного фильтра коробки передач ветряной турбины, встроенный суперпоглощающий полимер, эффективность водопоглощения достигает 95%. Масло нагревается, и вода испаряется в сушилке, не вызывая окисления масла при чрезмерно высоких температурах. Машина для обезвоживания под высоким вакуумом может удалить от 80% до 90% растворенной воды.
Большая часть отказов ветроэнергетических редукторов вызвана шестернями. Условия эксплуатации редуктора более сложны, длительная перегрузка, плохая смазка, неправильная установка подшипников или шестерен, а также плохое зацепление самих шестерен могут привести к поломке шестерен и сокращению срока их службы. .
Обнаружение вибрации в настоящее время является комплексным и эффективным методом обнаружения отказов редукторов ветроэнергетики. Поскольку использование подходящего оборудования для обнаружения вибрации для сбора данных и анализа может определять работу механизма, своевременный ремонт и замена неисправных деталей для обеспечения нормальной работы оборудования, даже предотвращение ранних отказов для продления срока службы компонентов.
Когда шестерня ветроэнергетического редуктора изнашивается, амплитуда боковой полосы частоты зацепления значительно увеличивается. В тяжелых случаях появится собственная частота передачи и будет частотная модуляция. Как правило, при высокой нагрузке появляется очень высокая частота зацепления и частота ее гармоник. Частота зацепления шестерни и ее гармоники модулируются частотой вращения, и возникает вибрация собственной частоты; когда шестерня смещена, обычно генерируются более высокие гармоники частоты зацепления шестерни, и амплитуда первой частоты ниже, а амплитуда в два и три раза выше.
После сбора данных о вибрации частота зацепления шестерни может быть рассчитана в соответствии с такими данными, как количество зубьев и скорость ветроэнергетического редуктора, а характеристики во временной области или частотном спектре могут использоваться для диагностики. неисправность коробки передач. Однако на практике, поскольку в коробке передач имеется несколько комплектов шестерен и подшипников, скорость не является статической. Спектральный анализ часто имеет разные частоты, некоторые из которых очень близки, что затрудняет идентификацию.
В это время нам нужно объединить анализ амплитуды на основе положения точки измерения. Для каждого редуктора, когда он находится в хорошем рабочем состоянии, соберите спектр опорных частот и сравните его со спектром опорных частот при мониторинге состояния и диагностике неисправностей. проблема.
В производстве энергии ветра ветер используется для вращения лопастей ветряных мельниц, а затем увеличивается скорость вращения с помощью устройства увеличения скорости, чтобы генератор вырабатывал электричество. В соответствии с современной технологией ветряных мельниц, выработка электроэнергии может начинаться со скоростью около трех метров в секунду.
Ветряк состоит из носовой части, вращающегося тела, хвоста и лопастей. Каждая часть важна. Лопасти используются для приема ветра и превращения через нос в электричество; хвост удерживает лопасти всегда обращенными к направлению набегающего ветра для получения большой энергии ветра; вращающееся тело может гибко вращать нос, чтобы реализовать функцию регулировки направления хвоста; Ротор головки машины представляет собой постоянный магнит, а обмотка статора разрезает магнитные силовые линии для выработки электричества.
В гондоле находится основное оборудование ветряной турбины, включая редукторы и генераторы. Обслуживающий персонал может войти в гондолу через башню ветряной турбины. Левый конец гондолы - это ротор ветряной турбины, а именно лопасти и вал ротора. Лопасти ротора используются для улавливания ветра и передачи его на ось ротора.
Тихоходный вал ветроэнергетики соединяет вал ротора с коробкой передач. Низкоскоростной вал находится на левой стороне коробки передач, что позволяет увеличить скорость высокоскоростного вала в 50 раз по сравнению с низкоскоростным валом. Высокоскоростной вал и его механический тормоз: Высокоскоростной вал вращается со скоростью 1500 оборотов в минуту и приводит в движение генератор. Он оборудован аварийным механическим тормозом, который используется при выходе из строя аэродинамического тормоза или при ремонте ветряной турбины.
Электронный контроллер ветроэнергетики включает в себя компьютер, который постоянно контролирует состояние ветроэнергетического генератора и управляет устройством отклонения от курса. Чтобы предотвратить любую неисправность, контроллер может автоматически останавливать вращение ветряной турбины и вызывать оператора ветряной турбины через телефонный модем.
Гидравлическая система ветроэнергетики используется для сброса аэродинамического тормоза ветрогенератора; охлаждающий элемент содержит вентилятор для охлаждения генератора. Кроме того, он содержит охлаждающий элемент для охлаждения масла в коробке передач. Некоторые ветряные турбины имеют генераторы с водяным охлаждением.
