风力发电机组传动系统概述
风力发电机ppt课件.pptx
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风力发电机概述
2
风电机组传动系统
3
偏航系统
4
变桨系统
风力机主要部件
风轮
叶片 轮毂
Text in here
塔架
主要部件
机舱
齿轮箱 发电机 偏航系统 制动系统
基础
风力发电机分类
按风轮 结构划分
水平轴风力机 垂直轴风力机
叶片围绕一个水平轴旋转，旋转平面与风向垂直。 风轮围绕一个垂直轴进行旋转。
风力发电机分类
按功率调节方式划分:定桨距与变桨距
定桨距 风力机
叶片固定在轮毂上，桨距角不变，风力机的功率 调节完全依靠叶片的失速性能。当风速超过额定 风速时，在叶片后端将形成边界层分离，使升力 系数下降，阻力系数增加，从而限制了机组功率 的进一步增加。
优点: 缺点:
结构简单
不能保证功率恒定，并且由于阻力增大,导致叶片和 塔架等部件承受的载荷相应增大
变桨系统 功能
保障风机机组安全停机 气动刹车
超过安全风速时或故障停机、 紧急情况下，旋转桨叶到安全 位置，保护风力发电机组，实 现安全停车功能。
变桨系统相关部件
变桨轴承
变桨轴承安装在轮毂上， 通过外圈螺栓把紧。 其内齿圈与变桨驱动 装置啮合运动，并与 叶片联接。
外圈
内圈
变桨驱动装置
变桨齿轮箱
• 变桨驱动装置通过螺柱 与轮毂连接。
结构形式
由于要求的增速比往往很大，风电齿轮箱通 常需要多级齿轮传动。大型风电机组的增速 齿轮箱的典型设计，多采用行星齿轮与定轴 齿轮组成混合轮系的传动方案。
风电机组齿轮箱结构形式
图为一种一级行星+两级定轴齿轮传动的齿轮箱结构，低速轴为行 星齿轮传动后两级为平行轴圆柱齿轮传动，可合理分配传动比，提 高传动效率。
直驱式永磁同步风力发电机概述
直驱式永磁同步风力发电机概述永磁同步发电机是一种以永磁体进行励磁的同步电机，应用于风力发电系统，称为永磁同步风力发电机。
永磁同步风力发电机一般不用齿轮箱，而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接，为“直驱式”，所以称为直驱式永磁同步风力发电机，以下本章除特指外均简称为永磁同步发电机。
一、永磁同步发电机的特点1.与传统电励磁同步发电机比较同步发电机是一种应用广泛的交流电机，其显著特点是转子转速n与定子电流频率f之间具有固定不变的关系，即n=n0=60f/p，其中n为同步转速，p为极对数。
现代社会中使用的交流电能几乎全部由同步发电机产生。
永磁同步发电机是一种结构特殊的同步发电机，它与传统的电励磁同步发电机的主要区别在于：其主磁场由永磁体产生，而不是由励磁绕组产生。
与普通同步发电机相比，永磁同步发电机具有以下特点：（1）省去了励磁绕组、磁极铁芯和电刷-集电环结构，结构简单紧凑，可靠性高，免维护。
（2）不需要励磁电源，没有励磁绕组损耗，效率高。
（3）采用稀土永磁材料励磁，气隙磁密较高，功率密度高，体积小，质量轻。
（4）直轴电枢反应电抗小，因而固有电压调整率比电励磁同步发电机小。
（5）永磁磁场难以调节，因此永磁同步发电机制成后难以通过调节励磁的方法调节输出电压和无功功率（普通同步发电机可以通过调节励磁电流方便地调节输出电压和无功功率）。
（6）永磁同步发电机通常采用钕铁硼或铁氧体永磁，永磁体的温度系数较高，输出电压随环境温度的变化而变化，导致输出电压偏离额定电压，且难以调节。
（7）永磁体存在退磁的可能。
目前，永磁同步发电机的应用领域非常广泛，如航空航天用主发电机、大型火电站用副励磁机、风力发电、余热发电、移动式电源、备用电源、车用发电机等都广泛使用各种类型的永磁同步发电机，永磁同步发电机在很多应用场合有逐步代替电励磁同步发电机的趋势。
2.与非直驱式双馈风力发电机比较虽然双馈风力发电机是目前应用最广泛的机型，但随着风力发电机组单机容量的增大，双馈型风力发电系统中齿轮箱的高速传动部件故障问题日益突出，于是不用齿轮箱而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接的直驱式布局应运而生。
风力发电系统中的传动装置设计与优化
风力发电系统中的传动装置设计与优化风力发电系统是一种环保、可再生的能源系统，利用风能将其转化为电能。
而风力发电系统中的传动装置扮演着重要角色，它将来自风机叶片的旋转运动转化为发电机的转子旋转运动，从而产生电能。
本文将讨论风力发电系统中的传动装置设计与优化的问题。
首先，让我们了解一下风力发电系统的基本原理。
风力发电系统主要由风机叶片、传动装置和发电机等组成。
风机叶片的旋转由风力驱动，传动装置将旋转运动转化为线性运动，并传递给发电机，发电机则将机械能转化为电能输出。
在传动装置的设计过程中，有几个关键因素需要考虑。
首先是传动装置的效率。
传动装置的效率决定了风力的转化效率和电能的转化效率。
因此，在设计过程中，应该尽可能提高传动装置的效率，减少能量损失。
例如，选择高效的齿轮传动系统、使用优质的轴承等，都可以提高传动装置的效率。
其次是传动装置的可靠性和稳定性。
风力发电系统通常运行在较为恶劣的环境中，如高风速、低温等。
因此，传动装置需要能够承受较大的负载和振动，并保持稳定运行。
在设计过程中，应该选择材料强度高、耐磨损、耐腐蚀的零部件，确保传动装置的可靠性和稳定性。
另外，传动装置的体积和重量也是需要考虑的因素。
风力发电系统往往需要建在高海拔或离岸等较为复杂的环境中。
在这些环境下，传动装置需要具备较小的体积和重量，以便于安装和维护。
因此，在设计过程中，应该采用轻量化的结构和材料，以减小传动装置的体积和重量。
除了上述的基本要求外，传动装置的设计还应考虑到动力分配的均匀性和系统的灵活性。
传动装置需要能够平衡不同风速下的功率输出，并适应系统的变化。
因此，在设计过程中，应该合理选择齿轮的参数、采用可调节的软连接等方式，以实现动力的均匀分配和系统的灵活性。
为了优化风力发电系统中的传动装置设计，可以采用多种方法。
首先，可以通过数值模拟和实验测试相结合的方式，对不同的传动装置方案进行评估和比较。
通过模拟分析，可以获得传动装置的动力学特性、能量损失等参数，从而为设计提供依据。
风力发电传动系统现状、特点与未来发展
辉腾锡勒风电场图
南通将建成亚洲最大风电场
国家特许权示范项目——江苏龙源如东100.5兆瓦风力发 电量超过1亿千瓦时。
位于南黄海之滨的如东县环港外滩耸立起风电机组， 实现了江苏作为经济大省风电“零的突破”。记者获悉,如东 风电特许权二期后续49.5兆瓦项目正在小洋口港全面铺开， 全部33台风电机组计划于年底建成发电。同时，100.5兆瓦 项目也将于年底实现吊装33台风电机组的目标。届时，南 通黄海之滨将成为全国乃至亚洲最大、最先进的风电场， 年发电量将达到6亿千瓦时。图为蔚为壮观的如东海滨风 电场。
一.风能资源及其开发利用
5000年前埃及古画上的帆船
古代波斯和中国的垂直轴风车
荷 兰 水 平 轴 风 车
中世场
一.风能资源及其开发利用
1.1.2、风力发电发展简史 起源：世界上第1台用于发电的风力机于1891年在丹
麦建成 。 发展：风电技术经过20年的开发日臻成熟，商业化
风力发电传动系统的现状、特点和未来发展
风力 发电
一.风能资源及其开发利用 二.风力发电基础知识 三.风力发电运行方式 四. 风电开发各国现状
六. 风力发电机主传动系统
一.风能资源及其开发利用
1.1风能开发利用的历史
1.1.1 风能利用 人类在公元前就开始利用风力提水、灌溉、磨面、船舶航行，且我
国是最早使用帆船和风车的国家之一。
• 近两年美国又开始重视风力发电的发展，加大支持 力度，将旧机更新换代，并制定了雄心勃勃的技术 研究发展计划，最终日标是要将风电电价降到2.5美 分/wh。
• 目前联邦政府规定，可再生能源每发1kwh电可减1.5 美分的税。1998年6月，议会提出“可再生能源有价证 券法规”(RP5)，规定新能源必须在电力发电来源中占 有一定比例，使得风力发电在总发电量中所占比重 有可能从1998年的2％提高到2010年的5.5％。
风力发电机组的工作原理及主要组成部分
风力发电机组的工作原理及主要组成部分1.风能捕捉：风力发电机组的核心部分是风轮或风叶，它们负责捕捉风能。
当风流通过风轮或风叶时，由于气流的动能和静压力的作用，会导致旋转力矩的产生。
2.动力传输：风能转化为旋转动能后，需要通过轴承和传动系统传输给发电机。
通常情况下，风轮转子和发电机的转子是相互连接的，通过传动系统将转动动能传递给发电机转子。
3.电能转化：传动系统将机械能转化为发电机的转动，进而通过电磁感应原理将机械能转化为电能。
发电机的转子通过旋转感应电流，再通过电磁感应产生电压，最终输出电能。
1.风轮：风力发电机组的核心部分，用于捕捉风能并转化为机械能。
通常采用多片叶片将风流导向转子，并利用气流的动能产生旋转力矩。
风轮的叶片材料通常采用复合材料或金属材料，以提高其耐久性和轻量化。
2.发电机：发电机负责将机械能转化为电能。
通常采用异步发电机或同步发电机来生成电能。
发电机的转子和风轮的转子相互连接，通过传动系统将旋转动能传递给发电机转子，产生电能输出。
3.传动系统：传动系统用于将风轮的旋转动能传递给发电机的转子。
传动系统通常由齿轮箱、轴承等组成。
齿轮箱用于调节风轮旋转速度，使其适应发电机的工作条件。
轴承则用于支撑风轮和发电机的转子。
4.控制系统：控制系统负责监测风力发电机组的工作状态，并控制风轮的转速和发电机的输出电压。
通过控制系统，可以使风力发电机组根据实际的风速和电网需求进行工作调节。
总结起来，风力发电机组通过捕捉风能、运用传动系统将机械能传递给发电机，并最终通过电磁感应将机械能转化为电能。
风力发电机组的主要部件包括风轮、发电机、传动系统和控制系统。
通过这些部件的协调工作，可以将风能高效地转化为电能，实现清洁能源的利用。
风力发电机组传动系统设计实习报告
目录引言 (2)一、风力发电机组简介 (2)风力发电机原理 (2)风力发电机组结构 (3)二、风力发电机组传动系统 (5)风力发电机组齿轮箱的概况 (5)风力发电机组中的联轴器 (10)三、风力发电机组的分类特点 (11)垂直轴风力发电机组 (11)水平轴风力发电机组 (12)直驱型风力发电机 (12)双馈式风力发电机 (12)四、风力发电控制系统简述 (13)风电控制系统基本功能 (13)五、参考文献 (13)风力发电机组传动系统设计引言随着科技的不断进步，社会的不断发展，能源问题将会成为未来人类必须解决的问题之一，同时可再生能源结构会成为未来能源的倾向之一。
现如今风能作为一种无污染的可再生能源备受人们的关注，在一定程度上，风力发电将会成为未来最具潜力的新能源之一。
风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在大力提倡。
一、风力发电机组简介风力发电机原理风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械。
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。
风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。
每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。
风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。
然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。
风力发电机组结构风力发电机组是由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。
风力发电-ppt概述
德国北方风电项目是全球最大的陆上风电项目之一，位于德国北部沿海地区。该项目由多个风电场组成，总装机 容量超过400兆瓦，每年可提供约1.2太瓦时的清洁能源。该项目采用先进的涡轮发电机技术，提高了能源转换效 率和可靠性。
中国风力发电项目介绍
甘肃酒泉风电基地
甘肃酒泉风电基地是中国最大的风电基地之一，位于甘肃省酒泉市。该基地总装机容量超过1000兆 瓦，拥有数千台风力发电机组，覆盖面积超过200平方公里。该基地的建设推动了当地经济发展和清 洁能源产业的发展。
风能资源的分布不均，主要集中在沿海地区、草原地区和部分山 区，其他地区的风能资源相对较少。
对土地资源的需求
建设风电场需要占用大量的土地资源，可能会对当地生态环境造成 一定影响。
对电网的依赖
风能具有不稳定性，因此需要依赖电网进行调节和平衡，对电网的 运行管理提出了更高的要求。
02
风力发电技术
风力发电机组
01
02
03
04
风力发电机组是风力发电的核 心设备，包括风轮、发电机、
塔筒等部分。
风轮将风能转化为机械能，通 过传动系统传递给发电机，最
终转化为电能。
风力发电机组有水平轴和垂直 轴两种类型，其中水平轴风力
发电机组应用更为广泛。
风力发电机组的功率和转速受 风速影响，需要进行调速和限
幅控制。
风力发电控制系统
清洁环保
风力发电是一种清洁能源，不会 排放有害气体和废弃物，对环境 友好。
风力发电的优势与局限性
节能高效
随着技术的不断进步，风力发电机组的效率和可靠性不断提高，能够满足大规 模能源需求。
地理分布广泛
风能分布广泛，尤其在沿海地区和内陆高原地区，具有较大的开发潜力。
风电机组介绍
的各种交变载荷和冲击。后机架通过螺栓联接到主机架上。
1.1.9 偏航系统
3
偏航装置能够自动解缆，在满足设定条件情况下可保证绕缆后自动解缆并复位，
而且设有绕缆保护功能，一旦自动解缆功能失灵或绕缆到一定程度时，通过绕缆保
护装置发出事故信号使机组紧急停机。 偏航系统由环形外齿圈和滑动轴承组成。偏航系统由四个安装在主机架的电
1.1.11 塔架
风机的塔架为圆筒+圆锥形管结构，通过顶部内螺栓法兰联接而成，具有很 高的维护安全性。塔架内部设置通往机舱的梯子，配备了蹬梯安全保护系统以防止 掉落。同时塔架在法兰联接处设置了工作平台，每段塔架还设置了休息平台，并设 置工作应急灯。塔基部分安装了防盗门。
1.2风电机组概览
2.1 轮毂
1.1.6 发电机
双馈异步发电机冷却效率高，噪音小。 可变转速范围宽，确保机组在低风速下获得较高的发电效率。
1.1.7 机械制动
机械制动装置是一个安装制动钳的制动盘，安装在齿轮箱的高速轴上。液压 解除制动，弹簧弹力恢复制动。
1.1.8 机架
机架分为主机架和后机架。主机架为铸造结构，可有效抵御风机运行过程中
2.4 减振系统
2.4.1 概述
风电机组中，齿轮箱通过其自身箱体固定在主机架上。当齿轮箱转速达到系统固 有频率时，系统即产生剧烈振动， 为减少这种振动对塔筒本身的损坏，需要降低系统 本身的固有频率，一个重要的措施即设置减振元件。
2.4.2 减振系统的组成
为降低各种振动对塔筒的振动冲击， 风电机组在风机的多个部位设置减振 元件。如图 2.11 所示。
传动链典型的组成由前至后依次是风轮，主轴，齿轮箱，联轴器，发电机及附 加在它上面与安全有关的机械制动，过载限制器等。现有的传动链主要可分为直驱 和有齿轮箱的结构，直驱的传动链系统指将风轮与发电机转子直接相连，其优点在于 发电机只承受风轮传递扭矩，不承受其他载荷，设计相对简单，但缺点在于主轴及其相 关的轴承、支座等构件，结构稍复杂，成本增加。有齿轮箱的传动链系统指风轮通过齿 轮箱与发电机相连，其优点在于技术较为成熟，价格较低， 缺点在于机组整体重量较 大。
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传动系统
4、高速轴联轴器 将齿轮箱输出扭矩 及转速传递给发电机输 入端，并具有缓冲、减 振、力矩限制功能。
MY1.5s/se风力发电机组
传动系统
MY1.5s/se风力发电机组
传动系统
4、发电机
MY1.5s/se风力发电机组
传动系统
其它形式发电机
MY1.5s/se风力发电机组
传动系统
５.偏航总成
MY1.5s/se风力发电机组
齿轮箱可靠性要求高， 维护不变。
WINTEC WT1650
传动系统
•
MY1.5s/术不成熟，发电机尺寸大， 吊装不便。
传动系统
•
MY1.5s/se风力发电机组
半直驱式
齿轮箱传动比小，并与发电 机集成，结构紧凑。
传动系统
MY1.5s/se风力发电机组
（浮动）
传动系统
主轴轴承
球面滚子轴承能自动 调心，可以承受较大 的对中误差
MY1.5s/se风力发电机组
球面滚子轴承
传动系统
MY1.5s/se风力发电机组
主轴总成爆炸图
传动系统
２、齿轮箱
MY1.5s/se风力发电机组
传动方式：二级行星+一级平行
传动比i： 额定功率P： 输入转速n:
MY1.5s/se风力发电机组
偏航总成结构图
传动系统
MY1.5s/se风力发电机组
偏航轴承
传动系统
制动器支撑及刹车盘
材料： 低温 球墨铸铁EN-GJS-350-22U-LT 常温 球墨铸铁QT400-AL
MY1.5s/se风力发电机组
传动系统
MY1.5s/se风力发电机组
偏航制动器
传动系统
四.传动链布局形式发展趋势预测
MY1.5MW
传动系统
MY1.5s/se风力发电机组
传动系统
其它的传动链布局形式
• 三点式支撑
单主轴轴承，成本低，传 动链缩短。 齿轮箱前轴承承受转矩和 径向负载，故障率高。
MY1.5s/se风力发电机组
（VESTAS V80-1.65MW）
传动系统
• 主轴齿轮箱集成式
优点： 结构紧凑、重量轻。 缺点：
二. 传动链组成
MY1.5s/se风力发电机组
传动链主要由主轴总成、偏航总成、齿轮箱、联
轴器、发电机和机座组成。
传动系统
１、主轴总成
MY1.5s/se风力发电机组
主轴总成结构图
传动系统
MY1.5s/se风力发电机组
传动系统
MY1.5s/se风力发电机组
主轴锁紧装置
传动系统
主轴
材料： 42CrMo（常温） 34CrNiMo6+QT（寒带）
哪种技术路线将会成为主流？ 双馈
齿轮箱故障 电网支撑 低电压穿越
MY1.5s/se风力发电机组
（目前主流）
混合驱动（半直驱）
直驱
电机体积巨大 吊装运输
SCD 2.5/3MW
风力发电机组 传动系统
传动系统
概要 一.传动链布局形式 二.传动零部件组成
MY1.5s/se风力发电机组
三.传动链布局形式发展趋势预测
传动系统
一. 传动链布局形式
两点支撑
MY1.5s/se风力发电机组
双排独立的滚珠轴承； 只承受扭矩的独立齿轮箱； 于机座相联接的独立的发电机； 发电机座不传递转子负载； 转子负载对齿轮箱只具有很小的 冲击作用。
100.48 1663kW 17.4rpm
传动系统
MY1.5s/se风力发电机组
齿轮箱内部结构图
传动系统
其它类型齿轮箱
MY1.5s/se风力发电机组
传动方式：一级行星+两级平行
传动系统
MY1.5s/se风力发电机组
多级行星差动轮系
传动系统
３、主轴制动 功能：停机和制动。 类型：盘式刹车。
MY1.5s/se风力发电机组
制造：电炉，真空冶炼； 加工方法：铸锭； 锻造比： 最小3.5； 锻造精度：2级； 严格执行GB/T171071997规定，对锻后毛坯进 行热处理。
MY1.5s/se风力发电机组
传动系统
后轴承座 轴承座材料有两种 1）QT400-18AL 2）EN-GJS-350-22U-LT 前轴承座 （推力）