选用TOLLOK锁紧装置的1.5MW变速恒频发电机组传动系统设计报告

作者：网管　来源：TOLLOK　日期：2015-6-14 0:54:32　点击：3347　属于：TOLLOK锁紧装置

􀁺 风轮：将捕获的风能转变为机械能。

􀁺 传动系统：将风轮捕获的机械能传递到发电机。

􀁺 发电机：将机械能转变为电能。

􀁺 机舱：机舱内安装有传动系统、发电机、偏航、主控系统等，是风力机塔架以上部位的主要承力装置。

􀁺 偏航系统：偏航系统根据风向标接受的信息，由控制系统自动执行机舱的偏转，使风轮始终处于迎风状态。

􀁺 塔架：塔架是支撑机舱的结构部件，塔架的高度设计选择风力发电场风速较为理想、年获取能量较大的高度，也是安装维护人员上下机舱的通道。

􀁺 液压系统：为高速轴嵌盘刹车、偏航刹车系统提供液压控制。

􀁺 变桨距系统：一对一的电动变桨距，实现了每支叶片0-90 度的变桨距控制，气动刹车安全性比同步盘变桨距提高了3 倍。

􀁺 电控系统：完成机组的智能化自动控制、监测和远程通讯等控制功能。

图1、1.5MW风力发电机组

       传动系统在风轮和发电机之间用于转速匹配和传递扭矩，受力复杂，承载大，是风力发电机组中一个非常重要的系统，是机舱内主要的部件。它的工作性能、可靠性、重量和成本对机组有重大影响。

1.01 传动系统组成

       传动系统主要由6 个大部件组成：主轴轴承、主轴、低速轴联轴器、增速机、刹车机构、高速轴联轴器（见下图）。

1.02 传动系统结构设计
􀁺 传动结构类型：选择目前国内外风力发电机组常用的典型的传动类型，即主轴、增速器形成三点支撑结构，辅助刹车机构。通过联轴器将各个部件串联起来，把风轮捕获的能量传递给发电机。
􀁺 刹车机构：传动系统高速轴上布置有由电气控制的液压刹车机构，是风力发电机组安全保护的一个重要环节。在正常工作时自带的弹簧把刹车机构打开，需要刹车时靠电气控制的液压刹车机构保持在刹车状态。因为采用的是主动式控制程序，实现了软刹车，以减缓刹车片的磨损，减小刹车引起的对整机的机械冲击。

图2、传动系统结构（方框内为TOLLOK锁紧盘）

1.03 主轴的支承：
       参照了目前国内外较普遍采用的成熟形式，即一端调心滚子轴承支承，是定位轴承。该轴承耐振动、抗冲击性好，内外圈允许倾斜角可补偿安装误差，内圈用紧定套与轴固定，外圈安装在轴承座内，轴承座固定在机舱底座上。轴承承受风轮载荷、惯性力、重力和偏航引起的哥氏力。轴承温度实时监控。主轴通过胀套与增速机的空心输入轴刚性相连，不承受轴向力。由于增速机安装形式为弹性支承，相当于轴向可自由移动的“游动轴承”，可补偿轴在使用中因温度变化而引起的轴向伸缩和安装轴承的间距误差。为减轻重量，外形设计根据受力分析，采用变截面空心轴（轴心通孔作为电线管路的通道）。

图3、主轴的支撑

    􀁺 低速轴联轴器：采用TOLLOK胀紧连接套，意大利TOLLOK是当今国际上广泛应用于重型载荷下机械联接的一种先进基础部件。它是靠拧紧高强度螺栓使包容面产生压力和摩擦力来传递负载的一种无键联接方式，可传递扭矩、轴向力或两者的复合载荷，承载能力高，定心性好，装拆或调整轴与毂的相对位置方便，可避免零件因键联接而削弱强度，提高了零件的疲劳强度和可靠性。
      􀁺 高速轴：主要考虑传扭、转速、振动、安装误差，同时还应考虑安装、维修性和可靠性。我们选择膜片和GFRP 材料联轴器作为高速轴，这也是国内外风力发电机组高速轴常用的一种形式。这种连轴器可切断发电机转子电流，相对来说，高速轴转速高、扭矩小，万向轴的使用要求比较低，适应性好，尤其是耐振动和抗冲击性及安装误差要求方面优势明显。
       􀁺 在机舱底架前端设有手动定位滑动销，以便在设备检修或故障情况下需确保风轮停止转动时，可机械锁紧风轮，确保风力发电
机组检修时安全。
       􀁺 万向轴后端的法兰与发电机输入轴的固定，采用意大利TOLLOK胀套联接，传扭大、尺寸小、疲劳性好、可靠性高。

图4、主轴

1.04 系统参数
主要参数
   􀁺 高速轴额定转速： 1800r/min
   􀁺 低速轴额定转速： 19.8 r/min
   􀁺 增速器传动比： 90
   􀁺 关桨时间 ： 12s
   􀁺 噪声： ≤80dB
   􀁺 寿命： 20 年

图5、高速联轴器（KTR RADEX-N膜片联轴器）

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