Cutia de viteze dintr-o turbină eoliană este o componentă mecanică importantă, iar funcția sa principală este de a transmite puterea generată de roata vântului sub acțiunea vântului către generator și de a-i face să obțină viteza corespunzătoare.
Introducere:
În general, viteza de rotație a roții eoliene este foarte mică, mult mai mică decât viteza de rotație necesară de către generator pentru a genera electricitate. Trebuie realizat prin efectul de creștere a vitezei perechii de viteze a cutiei de viteze, astfel încât cutia de viteze este numită și cutia de creștere a vitezei. Conform cerințelor generale de dispunere ale unității, uneori arborele de antrenare (cunoscut sub numele de arborele mare) conectat direct la butucul roții eoliene este integrat cu cutia de viteze sau arborele mare și cutia de viteze sunt aranjate separat, timp în care se folosesc manșoane de expansiune sau cuplaje Structură conectată. Pentru a crește capacitatea de frânare a unității, un dispozitiv de frânare este adesea instalat la capătul de intrare sau de ieșire al cutiei de viteze și este combinat cu frânarea vârfului lamei (roată de vânt cu pas fix) sau dispozitiv de frânare cu pas variabil pentru a frâna în comun sistemul de transmisie al unității.
Note:
Deoarece unitatea este instalată în orificii de ventilare precum munți, sălbăticie, plaje, insule etc., este supusă unor modificări neregulate în direcție și încărcare și impactului rafalelor puternice. Este supus unor călduri și friguri severe și diferențe extreme de temperatură pe tot parcursul anului, iar mediul natural este incomod pentru transport. Cutia de viteze este instalată în spațiul îngust din partea de sus a turnului. Odată ce eșuează, este foarte dificil să îl reparați. Prin urmare, fiabilitatea și durata de viață sunt mult mai mari decât cele ale mașinilor obișnuite. De exemplu, cerințele pentru materialele componente, pe lângă proprietățile mecanice în condiții normale, ar trebui să aibă și caracteristici precum rezistența la fragilitate la rece în condiții de temperatură scăzută; buna funcționare a cutiei de viteze ar trebui asigurată pentru a preveni vibrațiile și șocurile; trebuie asigurate condiții adecvate de lubrifiere și așa mai departe. Pentru zonele cu diferențe uriașe de temperatură între iarnă și vară, ar trebui echipate dispozitive adecvate de încălzire și răcire. De asemenea, configurați puncte de monitorizare pentru a controla de la distanță funcționarea și starea de lubrifiere.
Diferite forme de turbine eoliene au cerințe diferite, iar structura și structura cutiilor de viteze sunt, prin urmare, diferite. În industria energiei eoliene, transmisia cu angrenaj cu arbore paralel fix și transmisia cu angrenaje planetare sunt cele mai frecvente pentru turbinele eoliene cu axă orizontală.
Influența condițiilor naturale:
Generarea energiei eoliene este afectată de condițiile naturale. Apariția unor condiții meteorologice speciale poate cauza defectarea turbinei eoliene. Nacila mică nu poate avea o bază solidă ca pe sol. Potrivirea puterii și vibrația torsională a întregului tren de transmisie Factorii sunt întotdeauna concentrați pe o verigă slabă. O mulțime de practici au dovedit că această legătură este adesea cutia de viteze din unitate. Prin urmare, este deosebit de important să consolidați cercetarea asupra cutiei de viteze și să acordați atenție întreținerii acesteia.
Prin introducerea tehnologiei avansate de la RENK din Germania, compania a dezvoltat cu succes diverse produse din seria de cutii de viteze eoliene marine și terestre, de la 1.5 MW până la 5 MW. În prezent, prototipurile cutiei de viteze eoliene de 5 MW au fost conectate la rețea pentru generarea de energie electrică, iar producția de masă a fost realizată, iar funcționarea la fața locului este în stare bună. Proiectarea schemei generale a cutiilor de viteze eoliene poate fi proiectată cu structuri de raport de viteză diferite în funcție de cerințele utilizatorului și poate fi proiectată, de asemenea, cu prototipuri ridicate, temperatură ridicată, temperatură scăzută și creștere a vitezei de viteză redusă a vântului în funcție de cerințele utilizatorului.
Creșterea capacității unitare a unității unice Creșterea capacității unitare a unității eoliene este favorabilă îmbunătățirii ratei de utilizare a energiei eoliene, reducerea amprentei parcului eolian, reducerea costurilor de funcționare și întreținere a parcului eolian și îmbunătățirea competitivității pieței de energie eoliană.
Pe de o parte, toate turbinele eoliene offshore sunt transformate din turbine eoliene offshore, iar condițiile naturale complexe offshore fac ca rata de eșec a turbinelor eoliene să rămână ridicată, cum ar fi cea mai mare fermă eoliană offshore din ferma eoliană Horn Reef din Danemarca, 80 offshore ferme Rata de eșec unitar depășește 70%. Pe de altă parte, rețeaua nu va putea rezista la puterea uriașă furnizată de amplasamentele eoliene offshore la scară largă. Prin urmare, dezvoltarea pe scară largă a energiei eoliene offshore încă trebuie să rezolve problemele generării unităților și facilităților de sprijin pentru Internet.
Tehnologia cu frecvență constantă cu viteză variabilă este promovată rapid. În prezent, turbinele eoliene care funcționează la viteză constantă pe piață adoptă, în general, generatoare asincrone cu o structură cu două înfășurări și funcționează la două viteze. În secțiunea de viteză mare a vântului, generatorul funcționează la o viteză mai mare; în secțiunea de viteză mică a vântului, generatorul funcționează la o viteză mai mică. Avantajele sale sunt controlul simplu și fiabilitatea ridicată; dezavantajul este că viteza de rotație este practic constantă și viteza vântului se schimbă adesea, astfel încât unitatea este adesea într-o stare cu un factor de utilizare a energiei eoliene scăzut, iar energia eoliană nu poate fi utilizată pe deplin.
Odată cu avansarea tehnologiei energiei eoliene, dezvoltarea turbinei eoliene și producătorii au început să utilizeze tehnologia cu frecvență constantă cu viteză variabilă și combinată cu aplicarea tehnologiei cu pas variabil pentru a dezvolta turbine eoliene cu pas variabil și cu viteză variabilă. Comparativ cu turbinele eoliene care funcționează la viteze constante, turbinele eoliene care funcționează la viteze variabile au avantajele unei generări mari de energie, o bună adaptabilitate la schimbările de viteză a vântului, costuri reduse de producție și eficiență ridicată. Prin urmare, turbinele eoliene cu viteză variabilă sunt, de asemenea, una dintre tendințele viitoare de dezvoltare. Companiile germane sunt în prezent compania care produce cele mai multe turbine eoliene cu viteză variabilă din lume.
Turbine eoliene cu acționare directă și semi-acționate Turbinele eoliene cu acționare directă utilizează motoare multipolare și rotoare conectate direct pentru a conduce, eliminând necesitatea de cutii de viteze cu rate de defecțiune ridicate, eficiență ridicată la viteze reduse ale vântului, zgomot redus și durată lungă de viață , Avantajele costurilor reduse de operare și întreținere. În ultimii ani, cota capacității instalate a turbinelor eoliene cu acționare directă a crescut semnificativ, dar din motive tehnice și de cost, turbinele eoliene cu cutii de viteze care cresc viteza vor domina în continuare piața mult timp în viitor. Unitatea semi-directă este un mod de acționare între acționarea cutiei de viteze și acționarea directă. Folosește o cutie de viteze în prima etapă pentru a crește viteza, are o structură compactă și are o viteză relativ mare și un cuplu mic. În comparație cu unitatea tradițională a cutiei de viteze, unitatea semi-directă crește fiabilitatea sistemului; și în comparație cu acționarea directă cu diametru mare, acționarea semi-directă reduce volumul și greutatea sistemului printr-un aranjament mai eficient și mai compact al cabinei.
Angrenajele exterioare ale cutiilor de viteze eoliene adoptă în general procesul de măcinare a angrenajului de stingere a carburării. Datorită introducerii unui număr mare de mașini de rectificat cu angrenaje de înaltă eficiență și de înaltă precizie, nivelul de finisare al cutiilor de viteze eoliene a fost îmbunătățit semnificativ. Dimensiunea mare a angrenajului inelar și cerințele ridicate de precizie de prelucrare a cutiilor de viteze eoliene ar trebui să se reflecte în procesul de fabricare a dinților și în controlul deformării tratamentului termic al angrenajului elicoidal intern.
Acuratețea de prelucrare a carcasei, a suportului planetei, a arborelui de intrare și a altor părți structurale ale cutiei de viteze eoliene are o influență foarte importantă asupra calității ochiurilor de viteză a transmisiei și a duratei de viață a rulmentului. Calitatea ansamblului determină, de asemenea, durata de viață a cutiei de viteze eoliene. Nivelul de fiabilitate. Prin urmare, achiziționarea de cutii de viteze eoliene de înaltă calitate și fiabilitate necesită un control strict al calității în fiecare aspect al procesului de fabricație, pe lângă tehnologia de proiectare și suportul necesar pentru echipamentele de fabricație.
Pentru cutia de viteze principală a unei turbine eoliene, odată ce uleiul este poluat de apă și nu poate fi găsit și tratat la timp, impactul este, fără îndoială, fatal. Aceasta include reducerea vâscozității uleiului, distrugerea peliculei de ulei, accelerarea oxidării uleiului, conducând la precipitarea aditivilor și apoi cauzarea deteriorării părților.
Pentru a asigura siguranța uleiului din cutia de viteze principală a ventilatorului, împiedicarea pătrunderii apei în sistem este o modalitate eficientă de a face față poluării apei, cum ar fi înlocuirea regulată și instalarea aparatelor de protecție rezistente la umiditate, dar atunci când sistemul este poluate de apă, ar trebui luate și metode de tratament corespunzătoare.
Instalați un tub de aspirație în sistemul de filtrare bypass al cutiei de viteze a turbinei eoliene, polimer încorporat super absorbant, eficiența absorbției apei este de până la 95%. Uleiul este încălzit, iar apa se evaporă în uscător fără a provoca oxidarea uleiului la temperaturi excesiv de ridicate. Mașina de deshidratare cu vid ridicat poate elimina 80% până la 90% din apa dizolvată.
O mare parte a defecțiunilor cutiilor de viteze eoliene sunt cauzate de angrenaje. Mediul de funcționare a angrenajului este mai complicat, supraîncărcarea pe termen lung, ungerea slabă, instalarea incorectă a rulmenților sau a angrenajelor și o angrenare deficitară a angrenajelor în sine vor provoca defecțiuni ale angrenajului și scurtarea duratei de viață. .
Detectarea vibrațiilor este în prezent o metodă de detectare cuprinzătoare și eficientă pentru detectarea defecțiunilor cutiei de viteze eoliene. Atâta timp cât utilizarea echipamentelor adecvate de detectare a vibrațiilor pentru a colecta date și analiza poate determina funcționarea angrenajului, repararea în timp util și înlocuirea pieselor defecte pentru a asigura funcționarea normală a echipamentului, chiar Prevenirea defecțiunilor timpurii pentru a prelungi durata de viață a componentelor.
Când angrenajul unei cutii de viteze eoliene se uzează, amplitudinea benzii laterale a frecvenței de plasare va crește semnificativ. În cazurile severe, va apărea frecvența naturală a angrenajului și va exista modularea frecvenței. În general, când încărcătura este mare, va apărea o frecvență de îngrășare foarte mare și frecvența sa armonică. Frecvența de angrenare a angrenajului și armonicile sale sunt modulate de frecvența de rotație și se produce vibrația naturală a frecvenței; când angrenajul este nealiniat, se generează în general armonici mai mari ale frecvenței de angrenare a angrenajului, iar amplitudinea primei frecvențe este mai mică, iar amplitudinea de două ori și de trei ori este mai mare.
După colectarea datelor despre vibrații, frecvența de împletire a angrenajului poate fi calculată în funcție de date, cum ar fi numărul de dinți și viteza cutiei de viteze eoliene, iar caracteristicile din domeniul timpului sau spectrul de frecvență pot fi utilizate pentru a diagnostica vina cutiei de viteze. Cu toate acestea, în aplicații practice, deoarece există mai multe seturi de angrenaje și rulmenți în cutia de viteze, viteza nu este statică. Analiza spectrului are adesea diverse frecvențe, dintre care unele sunt foarte apropiate, ceea ce face dificilă identificarea.
În acest moment, trebuie să combinăm analiza amplitudinii pe baza poziției punctului de măsurare. Pentru fiecare cutie de viteze, atunci când este în stare bună de funcționare, colectați spectrul de frecvență de referință și comparați-l cu spectrul de frecvență de referință în monitorizarea stării și diagnosticarea defecțiunilor. problemă.
Generarea energiei eoliene folosește vântul pentru a acționa rotația palelor morii de vânt, apoi crește viteza de rotație printr-un crescător de viteză pentru a promova generatorul de energie electrică. Conform tehnologiei actuale a morii de vânt, generarea de energie poate începe cu o viteză de briză de aproximativ trei metri pe secundă.
Turbina eoliană este compusă dintr-un nas, un corp rotativ, o coadă și lame. Fiecare parte este importantă. Lamele sunt folosite pentru a primi vântul și a se transforma în electricitate prin nas; coada menține lamele întotdeauna orientate spre direcția vântului de intrare pentru a obține energie eoliană mare; corpul rotativ poate face nasul să se rotească flexibil pentru a realiza funcția de reglare a direcției cozii; Rotorul capului mașinii este un magnet permanent, iar înfășurarea statorului tăie liniile magnetice de forță pentru a genera electricitate.
Nacela conține echipamentul cheie al turbinei eoliene, inclusiv cutii de viteze și generatoare. Personalul de întreținere poate intra în nacelă prin turnul turbinei eoliene. Capătul stâng al nacelei este rotorul turbinei eoliene, respectiv palele și arborele rotorului. Lamele rotorului sunt folosite pentru a prinde vântul și a-l transmite pe axa rotorului.
Arborele cu viteză redusă de generare a energiei eoliene conectează arborele rotorului cu cutia de viteze. Arborele de viteză mică se află pe partea stângă a cutiei de viteze, ceea ce poate mări viteza arborelui de mare viteză până la 50 de ori mai mare decât arborele de viteză mică. Arborele de mare viteză și frâna sa mecanică: Arborele de mare viteză rulează la 1500 de rotații pe minut și acționează generatorul. Este echipat cu o frână mecanică de urgență, care este utilizată atunci când frâna aerodinamică cedează sau când turbina eoliană este reparată.
Controlerul electronic de generare a energiei eoliene include un computer care monitorizează în permanență starea generatorului de energie eoliană și controlează dispozitivul de fală. Pentru a preveni orice defecțiune, controlerul poate opri automat rotația turbinei eoliene și poate apela operatorul turbinei eoliene prin modemul telefonic.
Sistemul hidraulic de energie eoliană este utilizat pentru resetarea frânei aerodinamice a generatorului eolian; elementul de răcire conține un ventilator pentru răcirea generatorului. În plus, conține un element de răcire a uleiului pentru răcirea uleiului din cutia de viteze. Unele turbine eoliene au generatoare răcite cu apă.
