Skrzynia biegów w turbinie wiatrowej jest ważnym elementem mechanicznym, a jej główną funkcją jest przekazywanie mocy generowanej przez koło wiatrowe pod działaniem wiatru do generatora i doprowadzenie do uzyskania odpowiedniej prędkości.
Wstęp:
Ogólnie rzecz biorąc, prędkość obrotowa koła wiatrowego jest bardzo niska, znacznie mniejsza niż prędkość obrotowa wymagana przez generator do wytwarzania energii elektrycznej. Musi to być realizowane przez efekt zwiększania prędkości pary przekładni skrzyni biegów, więc skrzynia biegów jest również nazywana skrzynią zwiększającą prędkość. Zgodnie z ogólnymi wymaganiami dotyczącymi układu jednostki, czasami wał napędowy (powszechnie znany jako duży wał) bezpośrednio połączony z piastą koła wiatrowego jest zintegrowany ze skrzynią biegów lub duży wał i skrzynia biegów są rozmieszczone oddzielnie, podczas których stosowane są tuleje rozporowe lub łączniki Połączona konstrukcja. Aby zwiększyć zdolność hamowania jednostki, często na wejściowym lub wyjściowym końcu skrzyni biegów instaluje się urządzenie hamujące, które łączy się z hamowaniem końcówką łopatki (koło wiatrowe o stałym skoku) lub urządzeniem hamującym o zmiennym skoku w celu wspólnego hamowania system transmisji jednostki.
Uwagi:
Ponieważ urządzenie jest instalowane w otworach wentylacyjnych, takich jak góry, dzika przyroda, plaże, wyspy itp., Podlega nieregularnym zmianom kierunku i obciążenia oraz oddziaływaniu silnych podmuchów. Przez cały rok narażony jest na silne upały i zimno oraz na ekstremalne różnice temperatur, a środowisko naturalne jest uciążliwe w transporcie. Skrzynia biegów jest zainstalowana w wąskiej przestrzeni na szczycie wieży. Gdy już się nie powiedzie, bardzo trudno go naprawić. Dlatego jego niezawodność i żywotność są znacznie wyższe niż w przypadku zwykłych maszyn. Na przykład wymagania dotyczące materiałów składowych, oprócz właściwości mechanicznych w normalnych warunkach, powinny również mieć takie cechy, jak odporność na kruchość na zimno w warunkach niskiej temperatury; należy zapewnić płynne działanie skrzyni biegów, aby zapobiec wibracjom i wstrząsom; należy zapewnić odpowiednie warunki smarowania i tak dalej. Na obszarach o dużych różnicach temperatur między zimą a latem należy wyposażyć w odpowiednie urządzenia grzewcze i chłodzące. Skonfiguruj również punkty monitorowania, aby zdalnie sterować działaniem i stanem smarowania.
Różne formy turbin wiatrowych mają różne wymagania, dlatego układ i konstrukcja skrzyń biegów są różne. W energetyce wiatrowej, stała równoległa przekładnia zębata i przekładnia planetarna są najbardziej powszechne w przypadku turbin wiatrowych o osi poziomej.
Wpływ warunków naturalnych:
Na wytwarzanie energii wiatrowej wpływają warunki naturalne. Pojawienie się pewnych szczególnych warunków meteorologicznych może spowodować awarię turbiny wiatrowej. Mała gondola nie może mieć solidnej podstawy jak na ziemi. Dopasowanie mocy i drgania skrętne całego układu napędowego. Czynniki zawsze koncentrują się na słabym ogniwie. Wiele ćwiczeń dowiodło, że to ogniwo jest często skrzynią biegów w urządzeniu. Dlatego szczególnie ważne jest wzmocnienie badań skrzyni biegów i zwrócenie uwagi na jej konserwację.
Dzięki wprowadzeniu zaawansowanej technologii niemieckiej firmy RENK, firma z powodzeniem opracowała różne serie przekładni wiatrowych do zastosowań morskich i lądowych o mocy od 1.5 MW do 5 MW. Obecnie prototypy przekładni wiatrowych o mocy 5 MW zostały podłączone do sieci w celu wytwarzania energii i osiągnięto masową produkcję, a praca na miejscu jest w dobrym stanie. Ogólny projekt schematu przekładni wiatrowych może być zaprojektowany z różnymi strukturami współczynnika prędkości zgodnie z wymaganiami użytkownika, a także może być zaprojektowany z wysokoprototypowymi, wysokotemperaturowymi, niskotemperaturowymi i niskimi prędkościami wiatru, zgodnie z wymaganiami użytkownika.
Zwiększenie mocy jednostkowej pojedynczego bloku Zwiększenie mocy jednostkowej bloku wiatrowego sprzyja poprawie stopnia wykorzystania energii wiatrowej, zmniejszeniu powierzchni farmy wiatrowej, obniżeniu kosztów eksploatacji i utrzymania farmy wiatrowej oraz poprawie konkurencyjności rynkowej energii wiatru.
Z jednej strony wszystkie morskie turbiny wiatrowe są przekształcane z lądowych turbin wiatrowych, a złożone morskie warunki naturalne powodują, że wskaźnik awaryjności turbin wiatrowych pozostaje wysoki, jak na przykład największa na świecie morska farma wiatrowa w duńskiej farmie wiatrowej Horn Reef, 80 offshore wind. farmy Wskaźnik awaryjności jednostkowej przekracza 70%. Z drugiej strony, sieć nie będzie w stanie wytrzymać ogromnej mocy dostarczanej przez duże farmy wiatrowe na morzu. Dlatego też rozwój morskiej energetyki wiatrowej na dużą skalę wciąż wymaga rozwiązania problemów jednostek wytwórczych i obiektów obsługujących Internet.
Technologia o zmiennej prędkości i stałej częstotliwości jest szybko promowana. Obecnie turbiny wiatrowe pracujące na rynku ze stałą prędkością generalnie przyjmują generatory asynchroniczne o konstrukcji dwuuzwojeniowej i pracują z dwoma prędkościami. W sekcji o dużej prędkości wiatru generator pracuje z większą prędkością; w sekcji o niskiej prędkości wiatru generator pracuje z mniejszą prędkością. Jego zalety to prosta kontrola i wysoka niezawodność; Wadą jest to, że prędkość obrotowa jest zasadniczo stała, a prędkość wiatru często się zmienia, więc jednostka często znajduje się w stanie o niskim współczynniku wykorzystania energii wiatru, a energia wiatru nie może być w pełni wykorzystana.
Wraz z rozwojem technologii energii wiatrowej, rozwój turbin wiatrowych i producenci zaczęli stosować technologię o zmiennej prędkości i stałej częstotliwości, w połączeniu z zastosowaniem technologii o zmiennym skoku do opracowywania turbin wiatrowych o zmiennym skoku i zmiennej prędkości. W porównaniu z turbinami wiatrowymi pracującymi ze stałą prędkością, turbiny wiatrowe pracujące ze zmiennymi prędkościami mają zalety dużej generacji mocy, dobrej zdolności adaptacji do zmian prędkości wiatru, niskich kosztów produkcji i wysokiej wydajności. Dlatego turbiny wiatrowe o zmiennej prędkości są również jednym z przyszłych trendów rozwojowych. Niemieckie firmy to obecnie firmy produkujące turbiny wiatrowe o największej zmiennej prędkości na świecie.
Turbiny wiatrowe z napędem bezpośrednim i pół-bezpośrednim Turbiny wiatrowe z napędem bezpośrednim wykorzystują wielobiegunowe silniki i wirniki bezpośrednio połączone do napędu, co eliminuje potrzebę stosowania przekładni o dużej awaryjności, wysokiej sprawności przy małych prędkościach wiatru, niskim poziomie hałasu i długiej żywotności , Zalety niskich kosztów eksploatacji i utrzymania. W ostatnich latach udział mocy zainstalowanej turbin wiatrowych z napędem bezpośrednim znacznie wzrósł, ale ze względów technicznych i kosztowych turbiny wiatrowe z przekładniami zwiększającymi prędkość nadal będą dominować na rynku przez długi czas w przyszłości. Napęd semi-direct to tryb jazdy pomiędzy napędem skrzyni biegów a napędem bezpośrednim. Wykorzystuje skrzynię biegów pierwszego stopnia w celu zwiększenia prędkości, ma zwartą konstrukcję i ma stosunkowo dużą prędkość i mały moment obrotowy. W porównaniu z tradycyjnym napędem skrzyni biegów, napęd pół-bezpośredni zwiększa niezawodność systemu; W porównaniu z napędem bezpośrednim o dużej średnicy, napęd pół-bezpośredni zmniejsza objętość i wagę systemu dzięki bardziej wydajnemu i kompaktowemu układowi kabiny.
Zewnętrzne koła zębate przekładni wiatrowych generalnie przyjmują proces szlifowania przekładni nawęglającej. Dzięki wprowadzeniu dużej liczby wysokowydajnych i precyzyjnych szlifierek CNC do formowania kół zębatych, poziom wykończenia przekładni wiatrowych został znacznie poprawiony. Duży rozmiar koła koronowego i wymagania dotyczące wysokiej dokładności obróbki w przekładniach wiatrowych powinny znaleźć odzwierciedlenie w procesie wytwarzania zębów i kontroli odkształceń podczas obróbki cieplnej śrubowego koła zębatego wewnętrznego.
Dokładność obróbki obudowy, zabieraka planetarnego, wału wejściowego i innych elementów konstrukcyjnych przekładni wiatrowej ma bardzo istotny wpływ na jakość zazębienia przekładni zębatej i żywotność łożyska. Jakość montażu determinuje również żywotność przekładni wiatrowej. Poziom niezawodności. Dlatego nabycie wysokiej jakości i niezawodnych przekładni wiatrowych wymaga ścisłej kontroli jakości w każdym aspekcie procesu produkcyjnego, oprócz technologii projektowania i niezbędnego wsparcia sprzętu produkcyjnego.
W przypadku głównej skrzyni biegów turbiny wiatrowej, gdy olej zostanie zanieczyszczony wodą i nie można go znaleźć i oczyścić na czas, uderzenie jest bez wątpienia śmiertelne. Obejmuje to zmniejszenie lepkości oleju, zniszczenie filmu olejowego, przyspieszenie utleniania oleju, co prowadzi do wytrącania się dodatków, a następnie powoduje uszkodzenie części.
Aby zapewnić bezpieczeństwo oleju w głównej skrzyni biegów wentylatora, zapobieganie przedostawaniu się wody do układu jest skutecznym sposobem radzenia sobie z zanieczyszczeniem wody, np. Regularna wymiana i montaż półmasek przeciwwilgociowych, ale gdy system jest zanieczyszczonych wodą, należy również zastosować odpowiednie metody oczyszczania.
Zainstaluj rurkę ssącą w układzie filtrów obejściowych przekładni turbiny wiatrowej, wbudowany superchłonny polimer, sprawność absorpcji wody wynosi aż 95%. Olej jest podgrzewany, a woda odparowuje w suszarce, nie powodując utleniania oleju w zbyt wysokich temperaturach. Suszarka wysokopróżniowa może usunąć od 80% do 90% rozpuszczonej wody.
Duża część awarii przekładni wiatrowych jest spowodowana przez koła zębate. Środowisko pracy przekładni jest bardziej skomplikowane, długotrwałe przeciążenie, słabe smarowanie, niewłaściwa instalacja łożysk lub kół zębatych oraz słabe zazębienie samych przekładni spowoduje awarie przekładni i skrócenie żywotności. .
Wykrywanie wibracji jest obecnie kompleksową i skuteczną metodą wykrywania uszkodzeń przekładni wiatrowych. O ile użycie odpowiedniego sprzętu do wykrywania drgań do gromadzenia danych i analizy może określić działanie przekładni, terminową naprawę i wymianę wadliwych części, aby zapewnić normalne działanie sprzętu, a nawet zapobiegać wczesnym awariom, aby przedłużyć żywotność komponentów.
Kiedy bieg przekładni wiatrowej zużywa się, amplituda wstęgi bocznej częstotliwości zazębienia znacznie wzrośnie. W ciężkich przypadkach pojawi się naturalna częstotliwość biegu i nastąpi modulacja częstotliwości. Generalnie, gdy obciążenie jest duże, pojawia się bardzo wysoka częstotliwość zazębienia i jej częstotliwość harmoniczna. Częstotliwość zazębienia przekładni i jej harmoniczne są modulowane przez częstotliwość obrotową i występują drgania o częstotliwości własnej; gdy bieg jest niewspółosiowy, generowane są generalnie wyższe harmoniczne częstotliwości zazębienia przekładni, a amplituda pierwszej częstotliwości jest niższa, a amplituda dwóch i trzech razy większa.
Po zebraniu danych dotyczących drgań częstotliwość zazębienia przekładni można obliczyć na podstawie danych, takich jak liczba zębów i prędkość przekładni wiatrowej, a do zdiagnozowania można wykorzystać charakterystykę w dziedzinie czasu lub widmie częstotliwości. usterka skrzyni biegów. Jednak w praktycznych zastosowaniach, ponieważ w skrzyni biegów znajduje się wiele zestawów kół zębatych i łożysk, prędkość nie jest statyczna. Analiza widma często ma różne częstotliwości, z których niektóre są bardzo bliskie, co utrudnia ich identyfikację.
W tym momencie musimy połączyć analizę amplitudy w oparciu o położenie punktu pomiarowego. Dla każdej skrzyni biegów, gdy jest w dobrym stanie roboczym, zbierz widmo częstotliwości odniesienia i porównaj je z widmem częstotliwości odniesienia podczas monitorowania stanu i diagnostyki usterek. problem.
Generowanie energii wiatrowej wykorzystuje wiatr do napędzania obrotów łopat wiatraka, a następnie zwiększa prędkość obrotową za pomocą urządzenia zwiększającego prędkość, aby pobudzić generator do wytwarzania energii elektrycznej. Zgodnie z obecną technologią wiatraków, wytwarzanie energii może rozpocząć się z prędkością około trzech metrów na sekundę.
Turbina wiatrowa składa się z nosa, obracającego się korpusu, ogona i łopat. Każda część jest ważna. Ostrza służą do odbierania wiatru i zamiany w elektryczność przez nos; ogon utrzymuje łopaty zawsze skierowane w kierunku nadchodzącego wiatru, aby uzyskać dużą energię wiatru; obracający się korpus może sprawić, że nos będzie się obracał elastycznie, aby zrealizować funkcję regulacji kierunku ogona; Wirnik głowicy maszyny jest magnesem trwałym, a uzwojenie stojana przecina magnetyczne linie siły w celu wytworzenia elektryczności.
Gondola zawiera kluczowe wyposażenie turbiny wiatrowej, w tym przekładnie i generatory. Personel konserwacyjny może wejść do gondoli przez wieżę turbiny wiatrowej. Lewy koniec gondoli to wirnik turbiny wiatrowej, czyli łopaty i wał wirnika. Łopaty wirnika służą do łapania wiatru i przenoszenia go na oś wirnika.
Wolnobieżny wał generatora energii wiatrowej łączy wał wirnika ze skrzynią biegów. Wał wolnoobrotowy znajduje się po lewej stronie skrzyni biegów, co może zwiększyć prędkość wału szybkoobrotowego do 50 razy większej niż wału wolnoobrotowego. Szybki wał i jego hamulec mechaniczny: Szybki wał obraca się z prędkością 1500 obrotów na minutę i napędza generator. Wyposażony jest w awaryjny hamulec mechaniczny, który jest używany w przypadku awarii hamulca aerodynamicznego lub podczas naprawy turbiny wiatrowej.
Elektroniczny sterownik wytwarzania energii wiatrowej zawiera komputer, który stale monitoruje stan generatora wiatrowego i steruje odchyleniem. Aby zapobiec wszelkim awariom, sterownik może automatycznie zatrzymać obroty turbiny wiatrowej i zadzwonić do operatora turbiny wiatrowej przez modem telefoniczny.
Hydrauliczny układ siły wiatru służy do resetowania hamulca aerodynamicznego generatora wiatrowego; element chłodzący zawiera wentylator do chłodzenia generatora. Dodatkowo zawiera element chłodzący olej do chłodzenia oleju w skrzyni biegów. Niektóre turbiny wiatrowe mają generatory chłodzone wodą.
