輪箱升速型風力發電機基本結構簡介和風力發電機組對聯軸器的性能要求

　　其一、輪箱升速型風力發電機基本結構簡介

　　風輪、變槳距系統、傳動系統、偏航系統、發電機、控制系統、制動系統、液壓系統、機艙和塔架。

　　(1)風輪

　　風輪是將風能轉化為機械能的關鍵部件，主要由葉片和輪毅組成。

　　(2)變槳系統

　　變槳系統安裝在風輪的輪毅內，主要包括輪毅、變槳距軸承、變槳驅動裝置、變槳控制柜、蓄電池等。

　　(3)傳動系統

　　風機傳動系統的功能是將風輪轉化的機械能傳遞給發電機供其發電，梅花形聯軸器對于齒輪箱升速型的雙饋式機組而言，齒輪箱是傳動系統的關鍵部件，可以用來升速。而對于永磁直驅型的機組，由于其結構為簡單，主要是指傳動軸等部件。

　　(4)偏航系統

　　偏航系統的功能簡單的說就是，驅動風輪追蹤風向，盡量使風向垂直于風輪掃掠面，提升風輪的捕風能力。

　　(5)發電機

　　發電機作用是將旋轉的機械能轉化為電能，主要類型有：同步發電機、異步發電機、永磁直驅型發電機等。

　　(6)控制系統

　　控制系統一般采用PC控制，主要包括監測和控制兩部分。

　　(7)制動系統

　　制動系統的功能是當控制系統發出停機指令時，可以及時使風電機組停機，并且啟動機械閘，控制風電機組軸，防止風電機組在有風時異常啟動。

　　(8)液壓系統

　　風機的液壓系統是通過有壓的液體實現動力傳輸和和運動控制的單元，主要作用為變槳距系統、偏航系統、控制系統、制動系統提供功力。

　　(9)機艙和塔架

　　風機的機艙用來承載風輪、齒輪箱、發電機、控制柜等機械部件，塔架用來支撐整個風機，并于地面基礎構建相連，承載系統工作中的各種載荷。

　　風機的主要故障還是發生在齒輪箱、發電機、葉片上，其中齒輪箱的故障率在逐年加高，故障百分比己超過60%，所以齒輪箱的故障分析對于風電行業的發展很有意義。齒輪箱升速型風力發電機齒輪箱結構

　　由上文分析可知，風機振動故障主要來源于齒輪箱，而齒輪箱又包括齒輪、軸承、軸、箱體、緊固件、密封件等，因此本節針對齒輪箱的結構，分析其常見的振動故障及時頻域特點。

　　風機齒輪箱的種類很多，依據齒輪副的不同可以分為圓柱齒輪箱、行星齒輪箱和二者混合的齒輪箱，比如行星兩級圓柱齒輪傳動和二級行星圓柱齒輪傳動;依據傳動級數可以分成單級齒輪箱和多級齒輪箱，比如行星齒輪箱的單級和多級齒輪箱;依據傳動的布置形式不同，也可以分為展開式、分流式、同軸式和它們的混合式等。

　　常見的齒輪副有直齒和斜齒圓柱齒輪、行星齒輪系，實際應用中風機齒輪系的主要形式是平行軸輪系和行星齒輪系的混合形式。

　　齒輪副安裝在箱體當中，要求箱體具有足夠的剛性去承受力的力矩的作用防止箱體變形。為了方便安裝以及后期對于齒輪的嚙合情況的檢查，箱體設有觀察窗;箱蓋設有透氣孔;其他相應部位設有油位器、放油孔、注油器等。

　　齒輪箱的軸承有調心滾子軸承、圓柱滾子軸承和圓錐滾子軸承等。在這些軸承中，調心滾子軸承的承載力較大，能夠廣泛應用于承受較大負載的部位。齒輪箱各部件發生故障的概率中齒輪的故障率大致達到60%，軸承的故障故障率大致達到20%，軸的故障故障率大致達到10%，剩余箱體、緊固件、密封件等其他部件的故障率合占10%。

　　經過對起升機構的研究，減速器高速軸發生斷軸事故的原因如下：一，由于軸在高速旋轉時，其上的齒輪、聯軸器、制動輪都具有較大的質量，相應的轉動慣量也很大，有可能是由于軸上物體產生大的慣性力而使得軸斷裂；二，電動機軸與減速器軸，或者連接兩者的聯軸器兩部分不對中而引起，因為在進行機構的安裝時，由于安裝工藝、工人技術水平等因素都有可能使得電機軸和減速器軸不對中度超過允許值，這樣就相當于在減速器高速軸上附近一個很大的力，在旋轉過程中就引起較大的振動，就可能使得高速軸斷裂；三，聯軸器、齒輪、制動輪等因制造工藝的原因，導致其偏心，這樣在軸高速旋轉時，將產生一個很大的離心力，軸的撓度增大到程度，軸也會出現斷裂的現象；四，不同類型的聯軸器(剛性聯軸器、柔性聯軸器和撓性聯軸器)由于所具有的剛度不同，當軸的轉速達到一個較高的數值時，就會使軸系失去穩定而出現斷軸；五，由于軸承的類型、軸承的長度以及軸承和底座的剛度等也會對軸的斷裂產生的影響，這種原因對系統的影響相當復雜，迄今為止都缺少很好的研究方法，對于此種原因的分析只能從實際的實驗中結果。以此為基礎，下面將這些因素對高速軸失效的影響進行依次分析，以期對實際生產具有的借鑒意義。

　　其二、風力發電機組對聯軸器的性能要求

　　　(一)工作環境

　　風力發電機在實際工作中的環境都比較惡劣，根據我國風能資源的分布形式來看，在已經風能的地區以及即將要風能的地區都處在沿海地區二但沿海地區經常出現鹽霧，周邊環境都比較潮濕二在該條件下，風機的相關零部件容易產生銹蝕、老化等現象二而且，在一些山區，受不穩定沉降以及氣流上升現象的影響，容易產生較強的氣流。

　　(二)荷載類別

　　荷載類別是根據機組的工作載荷沖擊、振動、制動等原因形成的不同。因為不同的聯軸器存在不同的荷載承受能力，風力發電機組上的聯軸器承受的荷載主要受葉輪、齒輪箱以及的發電機的影響。如果聯軸器受自身質心與慣性卞軸等原因的影響，在運轉期間也會產生離心慣性的不平衡狀態。這些因素的產生不僅影響了鼓形齒式聯軸器的正常運行，還影響了聯軸器的選擇指標。

　　(三)傳動精度

　　風力發電機的聯軸器主要是對動力進行傳遞，但其中對傳動精度就要具有較。在期間，不僅要避免非金屬彈性元件，還要避免可動元件之間的間隙。在該條件下，從而防止了高速旋轉過程，避免聯軸器受到較大損壞。

　　(四)所聯兩軸相對位移

　　聯軸器的兩軸受制造誤差、安裝誤差以及變形等相關因素的影響，都會產生位移現象，特別是部件與部件之間的運動形式。風里發電機在對運行期間，可能會存在較長時間，容易造成彈性支撐不斷失效，從而在風速條件下引起振動現象。還現象的體現與發電機、齒輪箱在其中受到的影響不同，它在軸線上產生的位移現象無法控制二在程度上，兩軸之間的位移是不能避免的，在不同運行條件下，軸系傳動的位移大小等相關因素也會不同。

　　根據以上對相關現象的研究與討論，風力發電機在的運行環境下，容易改變其工作特性，所以在對聯軸器選擇期間，就要考慮一些條件。如：傳動精度的選擇比較高。不僅要將其選擇在合理溫度范圍內，還要選擇具有能力以及抗油能力的，以防止出現打滑現象。

　　根據對聯軸器相關知識的理解，在對風力發電組的聯軸器類型進行選擇期間，以其各種性能，對價格進行綜合性考慮，在失效保護形勢下，能夠不用離合器就能減少其維護的難度與成本。