风电场 机械系统及其维护简介-

1、2.4 机械系统及其维护简介机械系统及其维护简介 纵观风力发电机组的发展历史，从古到今，尽管风力机的外表纵观风力发电机组的发展历史，从古到今，尽管风力机的外表式样差别很大，然而就其工作原理与结构而言还是大同小异的。发式样差别很大，然而就其工作原理与结构而言还是大同小异的。发电用的水平轴风力发电机组为了捕捉更多的风能，通常都是采用高电用的水平轴风力发电机组为了捕捉更多的风能，通常都是采用高位布置，亦即机组的主要装置位布置，亦即机组的主要装置-叶轮、传动装置、调速机构、对叶轮、传动装置、调速机构、对风装置、发电机和附属部件风装置、发电机和附属部件-机舱、机座、回转体、制动器等全机舱、机座、回转体、

2、制动器等全都安放在塔架的上方。都安放在塔架的上方。 机械部分是整个风力发电机组的支撑，就如同人的骨骼一样，机械部分是整个风力发电机组的支撑，就如同人的骨骼一样，是整个机组不可缺少的部分。本次课程就是要为大家介绍一下金风是整个机组不可缺少的部分。本次课程就是要为大家介绍一下金风1.5兆瓦永磁直驱机组的整机的机械结构，并附带一些部件的维护兆瓦永磁直驱机组的整机的机械结构，并附带一些部件的维护常识，使大家对风力发电机组的日常维护有一些了解，明白机组维常识，使大家对风力发电机组的日常维护有一些了解，明白机组维护的重要性。护的重要性。课程内容：课程内容：1、机组的整体机械结构；2、叶轮变桨部分及其维护常

3、识；3、永磁发电机部分及其轴承的维护常识；4、机舱底座偏航部分及其维护常识；5、螺栓的安装使用及其紧固常识；6、废弃油品的处理；7、双馈机组的机械结构；8、风力发电机组的发展趋势。金风1.5MW机组的主体结构整机的侧剖图：整机的侧剖图：叶轮变桨部分叶轮变桨部分永磁发电机部分永磁发电机部分机舱底座偏航部分机舱底座偏航部分机组的机械部件总体可分为三部分：机组的机械部件总体可分为三部分：叶轮变桨部分叶轮变桨部分叶轮导流罩变桨驱动变桨控制系统变桨盘齿形带变桨轴承 变桨控制系统包括三个主要部件，变桨驱动装置，变桨减速器和变桨轴承。当机组出力达到额定功率后，控制系统通过变桨驱动装置将叶片以精确的变桨角度向

4、顺桨方向转动，实现风机的功率控制。如果一个驱动器发生故障，另两个驱动器可以安全地使风机停机。 变桨轴承采用深沟球轴承，深沟球轴承主要承受纯径向载荷，也可承受轴向载荷。承受纯径向载荷时，接触角为零。叶轮变桨部分叶轮变桨部分变桨电机和变桨减速齿轮箱变桨驱动轮涨紧轮齿形带变桨驱动装置变桨驱动装置 变桨驱动装置由变桨电机和变桨减速齿轮箱两部分组成。变桨电机是含有位置反馈和绕组温度检测传感器的伺服电动机。 定期检修时使用张力测量仪测量齿形带的振动频率。齿形带频率:170Hz190Hz，如大于或小于此频率范围，应调节变桨驱动支架上面的调节滑板，以达到设计频率，以防止齿形带的松脱打滑或过紧疲劳损伤。注意：要

5、分别对变桨小齿轮两边的齿形带进行测量，使两边的张紧力保持一致，在调节螺栓松紧时，要同时调节，即先将一个螺栓旋半圈，再将另一个螺栓旋半圈。 滑板固定螺栓的紧固力矩值为175N.m，螺栓紧固顺序为对称紧固，分2次紧固，T1=90N.m，T2=175N.m。 变桨轴承在运行其间必须保持足够的润滑。长时期停止运转的前后也必须加足新的润滑脂，这在冬天来临之前尤为重要。 用手动黄油枪在加油嘴1加注润滑脂，直到有旧油脂从排油嘴2被挤出。 变桨减速器的油位应在油窗的1/2 处，如果不够则需要添加，需加油的变桨减速器的叶尖应朝下,应在油温低于40时进行。 润滑油的化验、送检应按照机组运行维护手册规范要求进行。发

6、电机部分发电机部分发电机定轴发电机定子及绕组线圈发电机外转子及磁钢前轴承后轴承发电机动轴永磁直驱发电机主轴纵剖图永磁直驱发电机主轴纵剖图前轴承前轴承 前轴承是双列圆锥滚子轴承，它具有一个双滚道的外圈和两个内圈，两内圈之间有一隔圈，改变隔圈的厚度可调整游隙。 特点：特点：这类轴承在承受径向载荷的同时可承受双向轴向载荷，可在轴承的轴向游隙范围内限制轴和外壳的轴向位移。主要用于承受以径向载荷为主的径向与轴向联合载荷。具有承载能力大，极限转速低的特点。后轴承后轴承 后轴承是单列圆柱滚子轴承，该轴承是内圈、外圈可分离的结构。使用铜合金制保持架，可以承受一定程度的一个方向轴向负荷。 特点：特点：1. 滚子

7、与滚道为线接触或修下线接触，径向承载能力大，适用于承受重负荷与冲击负荷；2. 摩擦系数小；3. 对轴或座孔的加工要求较高；4. 内圈或外圈可分离，便于安装和拆卸。 轴承的损坏轴承的损坏轴承损坏原因及润滑的目的轴承损坏原因及润滑的目的缺少润滑缺少润滑不良的安装运行不良的安装运行疲劳损坏疲劳损坏杂质的污染杂质的污染轴承润滑的目的：轴承润滑的目的：滚动轴承的润滑目的是减少轴承内部摩擦及摩损，防止烧粘、其润滑效用如下：1、减少摩擦及摩损。在构成轴承的套圈、滚动体及保持器的相互接触部分，防止金属接触，减少摩擦、磨损。2、延长疲劳寿命。轴承的滚动疲劳寿命，在旋转中，滚动接触面润滑良好，则延长。相反地，油粘

8、度低，润滑油膜厚度不好，则缩短。 3、排出摩擦热、冷却。循环给油法等可以用油排出由摩擦发生的热，或由外部传来的热，冷却。防止轴承过热，防止润滑油自身老化。（如齿箱润滑系统等）4、其他。有防止异物侵入轴承内部，或防止生锈、腐蚀之效果。 油脂型号：油脂型号： 偏航轴承润滑油脂采用 Fuchs gleitmo 585k； 发电机轴承润滑油脂采用 SKF LGEP2（常温油脂）； WT460（低温油脂） 变桨轴承润滑油脂采用 Fuchs gleitmo 585k。 润滑油脂的加油量不宜过多或过少，润滑脂过多将导致轴承的散热条件变差，而润滑脂过少则会影响轴承的正常润滑，这两种情况都将使轴承的温升较高，如

9、果温度过高会引起润滑脂的分解，不利于轴承的运行。给机组的轴承加注润滑脂：给机组的轴承加注润滑脂： 滚动轴承应在累计使用2000h时后，更换润滑脂，鉴于风力发电机的运行特点，每隔半年加一次润滑脂。NdFeB永磁体永磁体转子转子定轴定轴线圈线圈铁芯铁芯 永磁体励磁 非满载状态下效率高 结构紧凑、重量轻 被动冷却系统 冷却性能好 一体化轴承概念 不另外需要轴承 外转子、内定子结构 磁通密度大, 不会退磁轴承轴承定子定子输出功率: 1500 kW定子电压: 690 V额定转速: 17.3 rpm;极对数: p=44冷却方式: 被动风冷防护等级: IP 23绝缘等级: F预弯浸漆绕组定子尺寸: D 5

10、m, L 1.5 m磁钢磁钢铁心铁心绕组绕组风风定子定子转子转子冷却风道冷却风道两套3相绕组互差30度电角度;由此带来的优势：可以消去5次、7次谐波电流,提高发电机效率,降低转矩脉动；自然空气冷却方式：冷空气通过风道直接吹到叠片上，风速增加,风机的输出功率增加 ,温度随之升高。而同时风道内冷空气的流速也会增加，冷却效果好。外转子及磁钢定子绕组冷却风道冷风热风冷却风道电机导流罩维护人孔发电机主轴机舱部分机舱部分机舱罩壳测风支架开关柜底座机舱柜偏航驱动偏航轴承及刹车闸机舱底板润滑站液压站偏航闸12345偏航机械系统偏航机械系统1偏航电机 2偏航减速器3偏航轴承4偏航刹车盘 5偏航制动器 主要包括3

11、个偏航驱动机构、一个经特殊设计的带外齿圈的四点接触球式轴承( 即偏航轴承）、偏航保护以及一套偏航刹车机构组成。偏航刹车分为两部分。一为与偏航电机轴直接相连的电磁刹车，另一为偏航制动器。为保证偏航小齿轮与外齿圈的啮合良好，其啮合间隙t 应为0.5mmt0.9mm。这个间隙在组装时已经调整好，在试运转或更换偏航零部件后，应对偏航齿轮啮合间隙进行检查，如果不合适，可通过转动与底座面接触的偏航减速器偏心盘进行调整。 通过碾压铅丝（或保通过碾压铅丝（或保险丝）的方法可以测量啮险丝）的方法可以测量啮合间隙。合间隙。 偏航电机 是多极电机，电压等级为400V，内部绕组接线为星形。电机的轴末端装有一个电磁刹车

12、装置，用于在偏航停止时使电机锁定，从而将偏航传动锁定。附加的电磁刹车手动释放装置，在需要时可将手柄抬起刹车释放。偏航轴承偏航轴承偏航轴承的纵剖图偏航轴承的纵剖图 偏航轴承采用“零游隙”设计的四点接触球轴承，以增加整机的运转平稳性，增强抗冲击载荷能力。偏航液压制动器 为液压盘式压力闸，由液压系统提供约140160bar的压力，使刹车片紧压在刹车盘上，提供足够的制动力。偏航时，液压释放但保持24bar的余压，这样一来，偏航过程中始终保持一定的阻尼力矩，大大减少风机在偏航过程中的冲击载荷。偏航刹车盘是一个固定在偏航轴承上的圆环。摩擦片 偏航制动器在使用后，需定期检查偏航制动器的摩擦片厚度，当摩擦片厚

13、度为2mm 左右时，需要更换新的摩擦片。偏航系统的自动润滑部分偏航系统的自动润滑部分自动加脂器、齿润滑器及递进式分配器自动加脂器、齿润滑器及递进式分配器偏航刹车盘偏航刹车盘 它是一个固定在偏航轴承上的圆环板，风机在运行过程中，有可能液压油滴落到刹车盘上。油的存在会降低摩擦系数使刹摩擦片失去功效，同时由于刹车盘上摩擦片粉末的存在,在偏航过程当中会形成油脂粘力破坏摩擦片造成的风机振动和噪音，对风机有很大的影响；应及时擦除，然后用清洁剂与水的混合液将其擦拭干净。螺栓的安装与使用螺栓的安装与使用螺栓与垫片的配合使用的方式螺栓的紧固螺栓的紧固1、高强度螺栓需要定期进行检查加固。如果没有特别指定，应抽检5

14、%的螺栓（最少一个）。2、如果发现有螺栓松动，应将其紧固到规定力矩；同时需要进一步检查所有螺栓。3、对螺栓进行紧固时，环境温度应大于-5；否则只能紧固额定力矩的80%，在环境温度高于-5时补上剩余的20%力矩。4、扭矩扳手在使用前需要经过校验。（注意：校验是非常重要的事情，不可忽注意：校验是非常重要的事情，不可忽视。视。）5、扭矩扳手使用后复位。机组的倒塌事故（材料的不合格及不良的安装、维护）机组的倒塌事故（材料的不合格及不良的安装、维护）倒塌的风机通过了240小时的现场验收，风机运行时间才两个月左右，运行期间没有按照要求进行塔筒螺栓的力矩检查和维护。据风电内部专家透露，风机倒塌事件的原因主要

15、有如下两个： 1）检测公司对塔筒的法兰材料进行了检测，检验的结果是法兰的低温冲击韧性远远达不到国标的要求。 2）风场现场施工单位对螺栓力矩没有按照施工要求进行，机组的塔筒连接螺栓大部分存在力矩不足的问题，有些螺栓用手就可以拧动。损坏的齿轮箱和发电机底法兰严重损坏主轴套断裂2006年台风过后苍南风电场一台机组的惨象大唐左云风机倒塌事件后，对其它机组进行检查时发现的常用的常用的8.8级的螺栓力矩性能表级的螺栓力矩性能表废弃油品的处理废弃油品的处理 润滑油或液压油中含有对人体有害的成分，应及时清洗粘在您皮肤上的油污。对于沾有油污的布要洗干净或妥善地处理掉。 不要将旧油倒到垃圾桶里、地上、沟里或河流、湖泊等处，这样会严重威胁环境。应将其集中