1.5MW风力发电机
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发电机对中1、对中的目的风机是通过叶轮借助风力通过齿轮箱、联轴器最后带动发电机转动的,所以说发电机是从动机。
如果主动机和从动机的中心轴线存在偏差的话(即所谓的轴不对中)那么在风机的长期运行中,就会存在很多问题。
几乎50%的停机故障都是由轴不对中引起的,不对中可以导致:轴承失效、轴弯曲、密封失效、联轴器磨损、能量损失、振动变大等。
而良好的对中则可以带来→增加设备运转时间、减少轴承和密封的磨损、减少联轴器磨损、减小振动、降低维修费用等。
2、对中前的准备2.1对中所用的工器具工装一套、激光对中仪一套、液压千斤顶一个、卷尺一把、500NM 力矩扳手一把、200NM力矩扳手一把、套筒3个、活板一把。
2.2对中的条件(1)对中过程中需至少三人进行。
(2)风速超过6m/s,不得进行此项工作。
(3)确认叶片是否处于顺桨状态,测试能否手动盘车,然后手动给液压站打压使高速轴刹车,确保高速轴处于静止状态。
(4)确认联轴器两端面之间的距离971mm,如果距离不对,然后确定是否是联轴器的制作问题。
2.3对中仪器的介绍在我们对中之前,我们要熟知我们所使用的对中仪。
对中仪就是一种可以找到中间、中点等用来确定位置的某些参照物的仪器。
我们这次使用的是EASY-LASER系列激光对中仪,因为激光不同于其它光束,它拥有很强的穿透力,被广泛用于进行对中操作。
它的组成如下:2.3.1对中仪的组成一个测量单元S、一个测量单元M、一显示单元、2条2m电缆、2套轴固定器、2条延长链条、2个磁吸座、2个偏移支架、1套探杆、2个蓝牙单元。
2.3.2一些对中的专业术语(1)平行偏差(位移偏差):两个轴的中心线不同心但平行。
(2)角度偏差(张口):两个轴的中心线不平行。
(3)M-端设备:调整设备,可移动设备。
(4)M-测量单元:安装、固定在M端设备上的测量单元。
(5)S-端设备:基准设备,静止不动的设备,在调整过程中不可移动。
(6)S-测量单元:安装、固定在S端设备上的测量单元。
酒泉职业技术学院毕业设计(论文)12 级风能与动力技术专业题目:1.5MW永磁直驱风力发电机组发电机的分析毕业时间:二O一五年六月学生姓名:孙其军指导教师:甄亮班级:12级风电(2)班2014 年6月20日酒泉职业技术学院2015 届各专业毕业论文(设计)成绩评定表目录摘要: (4)一、绪论 (4)(一)风能的储备 (4)(二)我国风能的利用 (5)二、发电机的介绍 (7)(一)直驱发电机的介绍 (7)(二)直驱式风力发电机原理及发电机组概述 (8)三、 1.5MW永磁直驱风力发电机结构 (9)(一)永磁直驱风力发电机结构 (9)(二)转子特点: (10)(三)风力发电机磁路结构 (11)(四)满足冷却与散热条件 (13)(五)永磁直驱风力发电机的优点 (13)四、永磁直驱风力发电机组变速恒频并网运行 (14)(一)运行控制 (14)(二)并网控制 (16)五、总结 (16)参考文献: (18)致谢 (19)1.5MW永磁直驱风力发电机组发电机的分析摘要:由于永磁风力发电机在国内的应用还并不多见,仅有一些发达国家掌握主要的技术,对永磁发电机系统特性的研究具有广泛的理论意义和实用价值。
直驱型风力发电机组在运行时,风机不接增速齿轮箱,直接与发电机耦合;发电机的定子为三相或多相绕组,转子采用永磁体或电励磁结构;定子发出非工频的电能,电压也随转速变化;系统中有整流逆变装置,发电机发出的电能是电压和频率都在变化的交流电,经整流逆变后变成恒压恒频的电能输入电网;通过调节逆变装置的控制信号可以改变系统输出的有功功率和无功功率,实时满足电网的功率需要。
在变速恒频直驱风力发电机组中,整流逆变装置的容量需要与发电机容量相等。
关键词:风力发电;直驱;永磁同步发电机。
一、绪论(一)风能的储备风能跟太阳能一样属于一种可再生资源, 具有清洁、丰富、一次性等特点, 在社会与经济的发展过程中, 它已经越来越成为一种被广泛重视的能源。
1.5MW风电机组说明书编制:校对:审核:批准:目录一、机组简介 (4)1.1总体技术参数介绍 (4)二、机组部件介绍 (8)2.1叶片介绍 (8)2.2轮毂及变桨系统简介 (8)2.3传动链系统 (9)2.4偏航系统 (10)2.5液压系统简介 (11)2.6齿轮箱系统 (14)2.7发电机系统 (16)2.8滑环系统 (18)2.9电气控制系统 (19)2.10变流器简介 (24)2.11 监控系统 (25)2.12风况检测装置 (26)2.13防雷系统 (26)三、机组运行状态说明 (27)3.1待机状态 (28)3.2启动状态 (29)3.3运行状态 (30)3.4并网发电状态 (31)3.5停机状态 (32)3.6维护状态 (34)3.7机组运行及注意事项 (35)一、机组简介1.5MW风力发电机组是由国电联合动力技术有限公司与德国Aerodyn公司联合设计,它采用三叶片、上风向、水平轴、双馈异步发电机、主动电变桨矩、变速恒频逆变器并网技术,具有通用性强、功率曲线先进、结构成熟、运行可靠等优点,同时在发电机、齿轮箱、轴承等关键部件上采用了最新设计,单机容量最适合中国目前的环境及安装使用条件。
国电联合动力技术有限公司在设计之初就提出了‘差异化,系列化’的设计思路,充分考虑中国实际风资源状况,在德方设计的防风沙机型基础上,发挥联合设计优势,进行产品系列化设计。
根据中国不同风场类型,设计了分别适用于IEC2A,IEC3A和IEC2A+,IEC3A+等的冷态,常温,防风沙的系列风机,根据机组叶轮直径不同分为:UP77、UP82、UP86三种类型。
1.1总体技术参数介绍续前表:二、机组部件介绍2.1叶片介绍1.5MW风电机组所用的叶片基体材料是有高性能的低粘度环氧树脂加热固化而成,具有粘接强度高、韧性好、耐腐蚀、耐疲劳性好,断裂延伸率高的特点,能够与增强材料良好的匹配,满足叶片的耐疲劳性能要求。
15MW风力发电机组参数风力发电机组是一种利用风能转化为电能的设备。
它由风力发电机、塔架、转子、发电机、变频器、变压器、控制系统等组成。
以下是1.5MW风力发电机组的主要参数。
1.风力发电机:1.5MW风力发电机一般采用水平轴的三叶片风力发电机。
它具有高效率、低噪音、抗风性强等特点。
其直径通常在80-90米左右,风轮重约40吨。
2.塔架:塔架是支撑风力发电机组的重要部分。
一般采用钢结构塔架,高度通常在70-100米之间,以适应地面的风能资源。
3.转子:转子是1.5MW风力发电机组中的关键部件,它由三个叶片组成,用于接收和转换风能。
叶片一般采用复合材料制造,具有轻质、高强度的特点。
4.发电机:发电机是将风能转化为电能的装置。
1.5MW风力发电机组一般采用多极永磁直驱发电机,具有高效率、低噪音、快速响应等特点。
5.变频器:变频器是将发电机产生的交流电转化为稳定的电网频率的装置。
它能实现风电机组的无级变速,并且能适应不同的风速。
6.变压器:变压器是将风力发电机产生的电能升压至适合输送给电网的电压。
它通常采用油浸式变压器,具有良好的绝缘性能和热稳定性。
7.控制系统:控制系统是对风力发电机组的运行状态进行监测和控制的设备。
它可以实时监测风速、叶片角度和发电机负载等参数,并根据系统的优化算法进行自动调节。
1.5MW风力发电机组的参数说明了其具有一定的发电能力,适用于中等风速的环境。
其优点包括高效率、低噪音、抗风性强等特点,能够有效转化风能为电能,为可再生能源的利用做出了重要贡献。
I1.5MW风力发电机总体设计摘要风是一种永不枯竭的清洁能源,随着传统能源的日渐枯竭,人们对风能的利用也越来越重视。
特别是随着控制技术和制造技术的发展,风力发电机组的规模不断扩大,兆瓦级以上的风力发电机的研制已成为目前风电产业的主要发展方向。
本次设计对 1.5MW 的风力发电机机组结构的总体布局,总体参数的规划以及各组成部件的选型原则和设计要求进行阐述。
关键词:MW级风力发电机,总体设计II The overall Design of 1.5MW Wind Power GeneratorAbstractThe wind is an inexhaustible clean energy, Along with the traditional energy sources dried up with each passing day, people are paying more and more attention to the use of wind energy.Especially with the control technology and the development of production technology, expanding the scale of wind power generating unit,MW above the level of the development of wind turbines has become the main direction of the development of wind power industry.The design of1.5MW wind generator structure of the overall layout, the overall planning and the parameters of each component selection principles and design requirements .KEY WORDS: The MW class wind generator, Overall designIII目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 国外风力发电机发展现状 (1)1.3 国内风力发电机的研制情况 (2)1.3.1我国风力发电机发展历史 (2)1.3.2 我国风电发展存在问题 (5)1.4 本课题研究的意义 (7)2 1.5mw风力发电机组总体方案的设计 (8)2.1 风电机组功能的设计 (8)2.1.1 风电机组功率的调节方式设计 (8)2.2.2风力发电机组的系统选型设计 (9)2.2 风力发电机组总体布局 (10)3 风电机组的各组成部分的设计计算 (13)3.1风轮的设计估算................................. 错误!未定义书签。
一、FD70A/B型风机性能优越的FD70型1500KW风力发电机组拥有直径70米的风轮。
可变速发电机变频装置组合系统,以及单只叶片电动调节系统,是本系列产品技术的基本设计。
有3850平方米扫风面积和65至114.5米轮毂高度的FD70发电机组,非常适合用于几乎所有地区。
FD70A/B技术参数FD77A/B型风机性能优越的FD77型1500KW风力发电机组拥有直径77米的风轮。
可变速发电机变频装置组合系统,以及单只叶片电动调节系统,是本系列产品技术的基本设计。
有4657平方米扫风面积和61.5至111.5米轮毂高度的FD77发电机组,非常适合在风速水平中等或偏低的地区使用FD77A/B技术参数风轮轴承装置和风轮轴□ 高质量的摆动滚动轴承配有理想的轴承罩,并且采用持久润滑,增长使用寿命;□ 调质钢的风轮轴造型符合外力传导原理。
2、齿轮箱□ 1级行星斜齿轮和2级正齿轮,或者选择带1级正齿轮的多级行星斜齿齿轮箱;□ 符合REpower公司的齿轮箱规定,确保使用寿命和运转稳定性达到最高要求;□ 优化工作效率;□ 以转矩臂的弹性体支架有效阻止固体声传播;□ 通过高效的冷却油系统确保低的温度水平;□ 带旁路过滤器的两级滤油系统保证油液质量。
3、止动刹车装置□ 特别宽敞的刹车盘使风轮的止动稳定安全;□ 软刹车的功能使齿轮箱不易损坏。
4、发电机/变频装置□ 转速范围灵活可变,有利于生产;□ 变频功率最多只需要百分之二十的总功率,即可减少变频装置的损耗和提高总效率;□ 全封闭的发电机装配有空气和空气热交换器;□ 即使外部温度升高,发电机仍保持理想的温度水平。
5、方位系统□ 采用外啮合的四支点轴承,由四台大型齿轮电机驱动;□ 带有故障保护功能的止动刹车装置,通过液压蓄压器消除驱动装置在静止状态下受到的负荷,并发挥稳定机器间的作用;□ 由极少数的四支点轴承和导向时刹车装置的通风,来减少驱动装置的负荷。
6、闪电保护装置□ 避雷装置的设计符合IEC的规定,有内外避雷保护;□ 外部避雷保护是通过叶片接收器和气象架上的避雷针;□ 在确定的导电距离,确保轴承;□ 由玻璃纤维增强塑料制成的联轴器可以切断发电机系统和齿轮箱之间的电流传输;□ 过压防护放电器用于保护电气系统;□ 有绝缘作用的轴承套用于保护发电机。
1.5MW双馈、恒频、变桨风力发电机国电联合动力技术有限公司培训中心1.5MW风力发电机一、风力发电机由叶轮、机舱、塔筒三大部分组成,1.5MW风力发电机满发时1小时可以向电网输送1500度电量。
一群风力发电机,组成风力发电场(一般5万千瓦以下风电场可由地方发改委审批,即可建风力发电场,即33台1。
5MW 49.5MW )国内风电场厂每年满发电为2000-3000小时(每年8760小时)按平均2300小时计算每度电0.56元,一个4.95万千瓦风电场年售电收入为6375.6万元风场建设费约4亿元,收回成本的6—8年风力发电场。
二、风力发电机整机主要包括:1.机座2.传动链(主轴、齿轮箱)3. 偏航组件(偏航驱动、偏航刹车钳、偏航轴承)4.踏板5.电缆线槽6.发电机7.联轴器8.液压站9.冷却泵(风冷型无) 10.滑环组件11.自动润滑12.吊车13.机舱柜14.机舱罩15.机舱加热器16.轮毂1、机座:机座是风力发电整机的主要设备安装的基础,风电机的关键设备都安装在机座上。
(包括传动链(主轴、齿轮箱)、偏航组件(偏航驱动、偏航刹车钳、偏航轴承)、踏板和棒、电缆线槽、发电机、联轴器、液压站、冷却泵(风冷型无)、滑环组件、自动润滑、吊车、机舱柜、机舱罩、机舱加热器等。
机座与现场的塔筒连接,人员可以通过风电机塔进入机座。
机座前端是风电机转子,即转子叶片和轴。
2、偏航装置:自然界的风,方向和速度经常变化,为了使风力机能有效地捕捉风能,就相应设置了对风装置以跟踪风向的变化,保证风轮基本上始终处于迎风状况。
风力发电机的偏航系统也称为对风装置,其主要作用在于当风向变化时,能够快速平稳地对准风向,以便风轮获得最大的风能。
另外、当风机对风相同一个方向旋转几圈之后,向塔筒底部输送电力的线缆也会扭转,为了保护电缆,系统会控制风机向相反的方向旋转,既解缆。
为了使风机的桨叶转子工作始终朝向某个方向,在风机内安设了偏航系统,风力机的偏航系统即对风装置。
其作用在于当风速矢量的方向变化时,精密的测风仪器将检测信号传输给电脑的软件,经过分析后驱动偏航系统的电机和齿轮箱使风机尽可能的减少风能损失,快速平稳地对准风向,以便风轮获得最大的风能。
借助偏航驱动电机转动机座,以使转子叶片调整风向的最佳切入角度。
偏航装置由电子控制器操作,电子控制器可以通过风向标来探知风向。
通常,在风改变其方向时,风电机一次只会偏转几度。
风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机的控制回路的处理器里,经过比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令,为了增大偏航时的力矩,电机转速将通过同轴联接的减速器减速后,将偏航力矩作用在偏航轴承上,带动风轮偏航对风,当对风完成后,风向标失去电信号,电机停止工作,偏航的驱动机构几乎所有水平轴的风电机都会强迫偏航。
即使用一个带有电动机及齿轮箱的机构来保持风电机对着风偏转。
1.5兆瓦风电机上的偏航机构上可以看到环绕内圈的偏航轴承,当系统接到偏航指令时,偏航电机开始运转,通过偏航驱动减速齿轮箱减速之后驱动偏航轴承来实现偏航。
偏航轴承解缆电缆用来将电流从风电机运载到塔下。
但是当风电机偶然沿一个方向偏转太长时间时,电缆将越来越扭曲。
此时我们的风机上安装有一个偏航计数器,当风机同一个方向转动一定的圈数之后,计数器给系统一个指令,系统控制风机往回转动,偏航刹车主机室的转动按照指令的方向,偏航电机转动,液压刹车系统处于释放状态,当偏航电机停止转动时,液压刹车系统处于刹车状态,将主机室固定在相应的位置上,实现解缆。
偏航的组成部件整个偏航组件包括有偏航驱动电机、偏航驱动齿轮箱、偏航轴承、偏航刹车盘、偏航刹车钳、液压管路、回油管路、润滑系统等。
部分部件如下图所示:偏航刹车:风机的转动方向应该是按照指令的方向转动的。
当偏航电机转动的时候,液压刹车系统处于释放状态,这时偏航刹车钳还会有一定的抱紧量,以保证偏航的速度恒定,保护风机。
当偏航电机停止转动时,液压刹车系统处于刹车状态,将风机固定在相应的位置上。
偏航刹车钳:它固定在风机机座上。
我们使用的偏航刹车钳有两个油缸,其大致结构如下图所示:当液压油通过液压油管和进入液压管道后,液压油推动活塞,然后活塞再推动刹车片,上下刹车片抱紧刹车盘实现刹车。
刹车盘:刹车盘和塔筒相连,当风机需要刹车,刹车钳就抱紧它的内缘。
偏航轴承:偏航轴承总成是风机及时追踪风向变化的保证。
采用“零游隙”设计的四点接触球轴承,沟道进行特别设计及加工,要承受大的轴向载荷和力矩载荷。
采取有针对性的热处理措施,提高齿面强度,以保证轴承具有良好的耐磨性和耐冲击性。
同时风机暴露在野外,轴承良好的密封性也是风机使用寿命的保障。
偏航电机、偏航齿轮箱:我公司目前使用的偏航驱动电机是电磁制动三项异步电动机,该机采用全封闭、自扇冷、鼠笼型、具有附加直流电磁制动器的三项异步电坳动,制动迅速、定位准确等优点。
偏航齿轮箱为四级行星齿轮箱、继承了行星齿轮传动的一贯优点。
润滑系统、偏航编码器:偏航轴承在使用过程中需要不断地补充润滑油,主要润滑部位有轴承滚道和轴承内齿两部分。
润滑系统主要部件如下、一个主油箱、两个分配器、两个润滑小齿轮、润滑管若干,各式接头若干。
偏航编码器由一个尼龙小齿轮与偏航驱动齿箱齿轮啮合,可以计算出偏航圈数。
调整偏航齿隙用塞尺测偏航驱动器齿与偏航轴承标准齿啮合后未接触到一面的相应齿隙,并在驱动器端面与机架对应位置上做的标记。
测量时在驱动器端面上记录相应位置的齿隙值,不能达到相应要求,转动驱动器,调整驱动器的定位孔位置,再次测量,最终调整啮合齿间隙在适合范围内(0.54-0.70mm)为止。
3、传动轴链:主要包括主轴、齿轮箱、高速刹车钳、浮动轴承及轴承座、止推轴承及轴承座等。
风力发电机的低速轴将转子轴心与变速齿轮箱连接在一起。
在一般的风电机上,转子转速相当慢,大约为0至20转每分钟。
4、齿轮箱:使用齿轮箱,你可以将风电机转子上的较低转速、较高转矩,转换为用于发电机上的较高转速、较低转矩。
风电机上的齿轮箱,通常在转子及发电机转速之间具有单一的齿轮比。
齿轮箱作为风力发电机组中一个重要的机械部件,其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。
通常风轮的转速很低,远达不到发电机发电所要求的转速,必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现,故也将齿轮箱称之为增速箱。
1.5MW风机使用的齿轮箱为两级行星齿轮传动一级平行轴齿轮传动。
4.1行星轮齿轮传动4.1.1行星轮传动齿轮箱的优点:1)体积小、质量小,结构紧凑,承载能力大一般在承受相同的载荷条件下,行星齿轮传动的外廓尺寸和质量约为普通齿轮传动的1/2~1/5。
2)传动效率高由于行星齿轮传动结构的对称性,使得作用于太阳轮和转臂轴承中的反作用力能互相平衡,从而有利于达到提高传动效率的作用。
一般其效率值可达0.97~0.99。
3)传动比较大,在仅作为传递运动的行星齿轮传动中,其传动比可达到几千。
而且行星齿轮传动在其传动比很大时,仍然可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。
4)运动平稳、抗冲击和振动的能力较强由于采用了数个结构相同的行星轮,均匀地分布于太阳轮的周围,从而可使行星轮与转臂的受力平衡。
同时,也使参与啮合的齿数增多,故行星齿轮传动的运动平稳,抵抗冲击和振动的能力较强,工作较可靠。
4.1.2行星齿轮传动的缺点是:1)材料优质;2)结构复杂;3)制造和安装较困难。
4.1.3行星齿轮工作原理齿圈固定,行星架主动,太阳轮被动。
4.2平行轴齿轮传动为了方便线缆通过低速轴传递到轮毂内,必须将高速轴与低速轴分开,所以齿轮箱的第三级采用平行轴齿轮传动。
4.3齿轮箱与转子轴联结锁紧套结构及原理:转子轴传入轴套后锁紧螺栓,外环移动对内环产生压力,内环和轴套变形从而使轴套与转子轴间产生预紧压力,安全可靠的传递动力 锁紧套连接的特点:1. 定心精度高。
2. 安装简单,无需加热、冷却或加压设备。
3. 可传动重载,适合动载荷。
连接件没有键槽削弱,靠摩擦力传动,没有相对运动。
4. 有安全保护作用。
过载后转子轴与轴套相对滑动,从而保护齿轮箱、发电机等免受损坏。
齿轮箱除传动部件外还包括检测系统、润滑系统、控制系统、加热系统、冷却系统等。
齿轮箱的润滑对润滑油的要求应考虑:1)减小摩擦和磨损,具有高的承载能力,防止胶合;2)吸收冲击和振动;3)防止疲劳点蚀;4)冷却,防锈,抗腐蚀。
风力发电齿轮箱属于闭式齿轮传动类型,其主要的失效形式是胶合与点蚀,故在选择润滑油时,重点是保证有足够的油膜厚度和边界膜强度。
5、连轴器作用:传递扭距;补偿同轴度的误差,通过联轴器的柔性来消除其中的误差的影响;并保护发电机。
6、滑环单元作用:为轮毂内供电,实现动静态的用电传导,避免电缆扭曲打结。
7、液压系统作用:控制高速刹车及偏航刹车的开闭。
8、冷却系统作用:风冷和水冷,主要是针对齿轮箱在运转时需要冷却。
9、发电机风电机可以使用同步或异步发电机,并直接或非直接地将发电机连接在电网上。
直接电网连接指的是将发电机直接连接在交流电网上。
非直接电网连接指的是风电机的电流通过一系列电力设备,经调节与电网匹配。
采用异步发电机,这个调节过程自动完成。
发电机对中最终调整的位置尺寸:上下、前后、左右的尺寸在技术要求范围内即可。
10、吊车用来在为现场从塔筒底部向塔顶提升物品。
11、机舱柜机座设备的控制箱。
12、机舱加热器为机舱内加热。
三、塔筒内电缆缚设示意图1、与发电机定子回路连接的电缆,采用工业柔性电缆(低温-40度) 1×240mm²发电机U、V、W相(A、B、C三相)每相三根1×240mm²额定电流:1118APE采用一根2×120mm²电缆2、与发电机转子回路连接的电缆,采用工业柔性电缆(低温-40度) 1×120mm²发电机转子K、L、M相(A、B、C三相)每相二根1×120mm²额定电流:368APE采用一根1×120mm²电缆3、动力电缆沿机舱座下部电缆槽至上部塔筒入口,并用电缆吊网将每根电缆吊褂在机舱底部(下图)四、风力发电机电控系统国电联合动力UP1500-77/82风机介绍一、概述国电联合动力技术有限公司联合德国aerodyn公司首批设计的1.5兆瓦风机UP77/82 是3叶片、上风向、变浆距、主动偏航、叶轮直径为77/82米、额定功率为1500kW的变桨变速恒频风力发电机组。
基于中国实际风资源状况,根据风场类型设计了两种机型:UP77型与UP82型。
根据南北方气候条件,UP77和UP82均有常态机组、冷态机组、冷态防风沙机组三种类型。
UP77适用于IEC/GL TC2A+风场(适用于IEC Ⅱ类风场,抗Ⅰ类极限风速,即抗50年一遇极限风速70m/s),UP82适用于IEC/GL TC3A+风场(适用于IEC Ⅲ类风场,抗Ⅱ类极限风速,即抗50年一遇极限风速59.5m/s)。