风电公司风力发电机组整机基础知识培训讲义

SLXXXX系列风力发电机组整机基础知识

SLXXXX风电机组采用先进的变桨变速恒频

双馈发电技术，具有单机容量大、电网友好、

技术先进可靠、性价比优异的技术特点，可以

满足不同气候特点、不同风能资源条件的多种

环境要求。

课程内容

整机机械传动

叶轮和变桨系统

齿轮箱

联轴器制动器

发电机

偏航系统

塔筒辅助系统，例如润滑、显示、照明等控制系统原动机部分执行部分传动部分机器的组成第一章

整机机械传动

SLXXXX风电机组工作原理叶轮，齿轮箱发电机，变频器风能机械能电能变压器升压电网风力发电机组立轴式水平轴式水平轴风力发电机叶片轮毂

一、叶轮

二、机舱三、塔架四、基础

SLXXXX风电机组组成叶轮直径尺寸分类：SLXXXX/60

SLXXXX/70

SLXXXX/77

SLXXXX/82机型环境温度分类：常温型：生存温度：-25℃~+45℃

运行温度：-15℃~+45℃

低温型：生存温度：-45℃~+45℃

运行温度：-30℃~+45℃SLXXXX系列风电机组分类技术参数单位SLXXXX/60SLXXXX/70SLXXXX/77SLXXXX/82额定功率kW1500切入风速m/s3切出风速m/s2520额定风速m/s14121110.5生存风速m/s8070/59.559.5/52.5叶轮直径m6070.477.482.9叶片长度m293437.5/3840.25轮毂高度m656565/70/8065/70/80/100转速范围rpm1000-2000(50Hz)额定转速rpm1800(50Hz)风区类型IECSIECⅠ/ⅡIECⅡ/ⅢSLXXXX系列风力发电机组基本参数

SLXXXX风电机组的机舱承担装载所有的机械部件，承受所有外力（包括静负载及动负载）的作用。SLXXXX风力发电机组机舱内部简图

SLXXXX风电机组由传动系统、偏航系统、液压系统与制动系统、发电机、控制与安全系统等组成。传动系统组成：主传动：（轮毂）主轴齿轮箱联轴器（发电机）制动系统组成：空气动力制动、机械制动吸收风能增加转速减小扭矩产生电能补偿轴向偏差SLXXXX系列风电机组主传动

第二章

叶轮（叶片、轮毂）一、叶片数量：三只作用：风电机组吸收风能的部件主要材料：玻璃钢改变叶片迎角可实现功率调节—变桨来流风

α

入流角

c弦长

c=弦长α现场照片

SLXXXX系列风电机组叶片参数型号SLXXXX/60SLXXXX/70SLXXXX/77SLXXXX/82重量（吨）约5约5.95.7～5.9约6.4长度（米）293437.5/3840.25重心距叶片根部距离（米）约6.6约11.25约11.3约13.55

风电机组对叶片的要求比重轻且具有最佳的疲劳强度和机械性能，能经受暴风等

极端恶劣条件和随机负荷的考验；叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲线都正常，传递给整个发电系统的负荷稳定性好；耐腐蚀、抗紫外线照射和雷击的性能好；发电成本较低，维护费用最低。叶片厂家：上玻院、中复、惠腾保定、中材四种叶片长度：29m、34m、37.5/38m、40.25m叶轮直径：60m、70m、77m、82m重量：轮毂18吨，三个叶片18吨叶片技术发展——数量三叶片外形美观性轮毂所受力和力矩空气动力平衡性噪声振动价格双叶片单叶片二、轮毂

作用：

固定叶片，连接齿轮箱。叶片受力后，带动轮毂顺时针旋转，即将风能转化为机械能。 组成：

轮毂(罩体)和变桨系统轮毂轮毂变桨电机轮毂罩分隔壁导流帽轮毂主要结构轮毂变桨控制柜变桨限位撞块变桨接近开关缓冲器极限工作位置开关极限工作位置撞块三、变浆系统通过调整叶片的角度，使风力发电机组获得理想的能量,当风速变化时，特别时超过额定风速后，调整叶片的角度，控制风力发电机组的转速和功率，维持机组工作在最佳状态。顺桨位置工作位置停机启动满发变桨保护

顺桨位置工作位置

变桨驱动装置由变桨电机、制动器和变桨齿轮箱三部分组成。变桨驱动装置变桨驱动装置1轮毂3变桨轴承30变桨驱动器62垫圈（12）53螺母（M12）安装位置

变桨驱动装置通过螺柱与轮毂联接。变桨齿轮箱前的小齿轮与变桨轴承内圈啮合，并要保证啮合间隙应在0.2～0.5mm之间。间隙由加工精度保证，无法调整。将叶片以精细的变桨角度向顺桨方向转动，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。变桨控制柜

变桨接近撞块和变桨限位撞块安装位置

变桨限位撞块安装在变桨轴承内圈内侧，与缓冲块配合使用。变桨接近撞块安装在变桨限位撞块上，与变桨感光装置配合使用。

工作原理

当叶片变桨趋于最大角度的时候，变桨限位撞块会运行到缓冲块上起到变桨缓冲作用，以保护变桨系统，保证系统正常运行。变桨限位撞块

当叶片变桨趋于顺桨位置时，接近撞块就会运行到感光装置上方，感光装置接受信号后会传递给变桨系统，提示叶片已经处于顺桨位置。变（顺）桨接近撞块极限工作位置撞块和限位开关极限工作位置撞块

安装位置风向顺桨位置变桨驱动装置小齿轮变桨齿轮边缘工作位置86度的调节范围变桨系统：轮毂（铸钢件）楔形盘变桨轴承变桨控制柜变桨驱动装置各种限位开关、撞块等

第三章齿轮箱齿轮箱的作用：作用：将叶轮的动能传递给发电机，并使其得到相应的转速工作过程：

（轮毂）主轴齿轮箱联轴器（发电机）齿轮箱叶轮发电机低转速需要高转速将低转速的动能转化为高转速的动能装配位置一、风电机组中齿轮箱的特点

环境条件恶劣：风大、砂尘、盐雾、潮湿、高温、严寒工作条件复杂：风速风向多变、强阵风、高空无人值守要求高可靠性、高效率、高安全性要求工作寿命长：二十年（175200小时）输入输出速比大加工制造要求高二、风电机组中齿轮箱的结构原理传动比：为获取更多风能希望风轮直径大些，又受叶尖速度过大的制约；为减轻发电机重量又希望发电机转速再高些。

——通常在50～100左右。齿轮：使用寿命长和高可靠性要求；运转平稳、振动小、噪音低的要求

——要采用硬齿面斜齿轮传动。远程监控配置：高空、无人值守

——必须有远程监控配置，如设置转速、油温等传感器。四、齿轮箱上的附件1、转子锁（叶轮锁）：

数量：一套位置：齿轮箱的前端作用：锁定风轮，确保机组处于 安全状态。控制方式：手动2、雷电保护装置：数量：三组位置：齿轮箱前端连接轮毂处作用：将叶轮上的电流传导到齿轮 箱的机体上，再通过接地线 将电流倒入大地，以保护机 组。控制方式：不需控制3、加热器：数量：六个（两组，每组一个备用）位置：齿轮箱的前部和后部作用：当齿轮箱工作环境温度较低 时，加热器对齿轮箱润滑油 进行加热，以确保齿轮箱内 部的润滑油保持在一定的粘 度范围。控制方式：系统自动控制4、Pt100（温度传感器）：数量：三个（油温、轴承各一个，备用一个）位置：齿轮箱后部右侧和上方作用：监控油温和高速端轴承温度， 确保机组的安全控制方式：系统自动控制5、液位传感器：数量：一组位置：齿轮箱左后方作用：监控对齿轮箱内部润滑油的 油位，当油位低于系统设定值时，系统会自动发出报警。 通过观油窗可以观察润滑油的状态（如颜色、油位高度、 油质等情况）。控制方式：不需控制6、空气过滤器：数量：一个位置：齿轮箱上部作用：它可以保证齿轮箱内部的压力稳定，防止外部杂质进入齿轮箱内部控制方式：不需控制五、油冷系统功能：齿轮箱的冷却、润滑

1、为齿轮箱润滑

2、冷却齿轮油

3、加热齿轮油润滑冷却系统对齿轮和轴承的保护作用：减小摩擦和磨损，具有更高的承载能力，防止胶合。吸收冲击和振动。防止疲劳点蚀。冷却、防锈、抗腐蚀。

SLXXXX机组的齿轮箱采用飞溅润滑+加压润滑方式，此种方式可以起到更好的润滑作用。主要部件：齿轮箱油冷泵、过滤器温度传感器油冷却单元、油冷风扇加热器连接管路及单向阀过滤器有两级滤网：精滤和粗滤油冷系统工作原理

油冷泵通过△/Ｙ连接方法的转换，完成低速/高速的转换；当油温继续升高时，启动高速油冷泵的同时，启动油冷风扇，使油温达到更好的冷却效果。

齿轮油温度大于5℃，风机运行

45℃以下，润滑效果大于45℃，小于55℃，油冷泵冷却效果大于55℃油冷风扇启动，小于50℃

油冷风扇停止齿轮油温度高于75℃，则限制功率，高于80℃故障停机

第四章联轴器制动器

联轴器制动器装配位置一、联轴器联轴器作用：

作为一个柔性轴，它补偿齿轮箱输出轴和发电机转子的平行性偏差和角度误差。为了减少传动的振动,联轴器需要有振动和阻尼。阻抗：≥100M承受电压：2kV作用：这将防止寄生电流通过联轴器从发电机转子流向齿轮箱输出轴。制动器作用：

制动器是一个液压动作的盘式制动器，用于机械刹车制动。二、制动器制动器工作原理制动器将作用于制动钳上的夹紧力转换成制动力矩施加在制动盘上，使制动盘停止转动或在停机状态下防止松动(停机制动)。1、空气动力制动

—叶片受力自动停机2、机械制动

—叶轮锁制动

—制动器制动制动系统第五章发电机一、作用：叶片吸收风能，将其转化为机械能传给齿轮箱。发电机将齿轮箱传输到发电机主轴的机械能转化为电能，通过发电机定子、转子输出电能。风力发电机分为同步发电机（传统发电机模式）和异步发电机。传统风力发电机组模式效率可达93.2%,而双馈异步发电机模式可达96.4%。

传统发电机能量流图93.2%电网100%变频器发电机4.0%2.8%功率损耗~~功率损耗双馈感应电机能量流图77.8%~~100%19.4%0.8%能量损耗变频器18.6%96.4%电网2.8%发电机

交流励磁变速恒频风力发电机发电系统结构图如下所示，其中定子接入电网，转子绕组提供频率、相位、幅值都可以调节的三相交流励磁电流。二、双馈风力发电机工作原理

当发电机转速小于定子旋转磁场同步转速时，处于亚同步状态，此时发电机转子消耗电能，定子发出电能给电网；当发电机转速大于旋转磁场的同步转速时，处于超同步运行状态，此时发电机同时由定子和转子发出电能给电网；当发电机转速等于旋转磁场的同步转速时，此时发电机作为同步电机运行，变频器向转子提供直流励磁。

当发电机转速变化时，若控制转子供电频率响应变化，可使电流频率保持恒定不变，与电网频率保持一致，实现了变速恒频控制。三、SLXXXX发电机的技术特点：采用双馈异步发电机发电机转子侧使用相当于发电机容量1/3的变频器风机转速随风速变化得到最优控制采用IGBT变频器，可调节发电机输出功率因数系统损耗小，发电量高并网时冲击小，适合弱电网第六章偏航系统装配位置偏航系统功能：改变机舱朝向以实现对风、解缆保护主要部件：偏航大齿圈侧面轴承滑垫保持装置滑动衬垫偏航驱动装置圆弹簧即调整螺栓偏航计数器风速风向仪偏航驱动装置侧面轴承偏航大齿圈滑垫保持装置偏航大齿圈

通过高强度螺栓与塔架紧固在一起，上下面与滑动衬垫配合。四个偏航小齿轮与偏航大齿圈啮合并围绕着它旋转，从而带动整个机舱旋转。表面经过氮化、淬火处理。侧面轴承塔筒偏航大齿圈侧面轴承主机架滑动衬垫：是特殊材料制作的圆形垫片，具有自润滑的功能，在滑动过程中滑动垫片产生润滑物质，无需加注润滑油。圆弹簧：放在定位销上的，每个定位销共有8个圆弹簧，分两组背靠背放置。侧面轴承：共6个（前侧2个，后侧4个）。有5个沉孔，用于放置定位销、圆形弹簧和压板。偏航驱动装置数量：4个结构：偏航电机：内部有温度传感器，控制绕组温度偏航齿轮箱：行星式减速机偏航小齿轮风速风向仪风电机组对风的测量是由风速风向仪来实现的。凸轮计数器

第七章塔筒1、获得较高且稳定的风速，即让叶轮处于风能最佳的位置。2、为叶轮及机舱提供满足功能要求的、可靠的固定支撑。3、提供安装、维修等工作的平台。

一、塔筒的作