风力发电机传动系统1 1讲师简介 姓名：赵仕寿姓名：赵仕寿 2001年毕业于南昌大学，年毕业于南昌大学，2008年进入三一年进入三一电气，一直在整体研究院结构室负责风力发电机电气，一直在整体研究院结构室负责风力发电机主轴部件，偏航部件等系统研发工作，今天给大主轴部件，偏航部件等系统研发工作，今天给大家主讲课程风力发电机传动系统家主讲课程风力发电机传动系统2 2课程简介 课程目的：通过本次培训，使学员对常见风力发电机传动课程目的：通过本次培训，使学员对常见风力发电机传动 系统结构、支撑方式、主轴密封方式，增速机系统结构、支撑方式、主轴密封方式，增速机 减振方式，联轴器种类等有一定了解减振方式，联轴器种类等有一定了解内容构成：风力发电机组传动系统简介、主轴，增速机、内容构成：风力发电机组传动系统简介、主轴，增速机、 联轴器、发电机四大部件联轴器、发电机四大部件重重 点：传动系统支撑方式、主轴密封、增速机减振点：传动系统支撑方式、主轴密封、增速机减振培训方式：讲课培训方式：讲课 3 3课程目录第一讲 传动系统简介第二讲 主轴部件 第三讲 增速机、联轴器、发电机4 4传动系统简价传动系统简价传动系统简价传动系统简价第一讲：传动系统的简介第一讲：传动系统的简介o传动系统主要作用： 把风轮传递过来的机械能（通过加速）传递给发电机，使其变成电能，并把风轮传来的载荷传递给底架。o 传动系统构成： 主要由主轴部件、增速机、联轴器、发电机四大部件组成。如下图所示，该传动系统为目前最常用的一种。有些特殊系统也可缺少主轴部件、增速机、联轴器中的某几项。o传动系统影响因素： 传动系统的结构和布置形式应综合考虑风机载荷，传动系统静载和疲劳寿命机舱结构，经济效益，运行维护等。5 5传动系统简介传动系统简介传动系统简介传动系统简介不同流派传动系统的差别直驱：传动系统无齿轮箱，发电机极数较多。半直驱：齿轮箱采用一级或二级传动，发电机极数为6极或8极高速双馈：齿轮箱采用三级传动，发电机一般为4极。电机采用双馈电机永磁同步：电机采用永磁同步电机，其它与高速双馈相同6 6传动系统传动系统传动系统传动系统简介简介简介简介传动系统包括:3、轴承支撑4、主轴6、增速机7、高速轴制动8、发电机12、联轴器7 7传动系统简介传动系统简介传动系统简介传动系统简介传动系统支撑方式 根据从风轮传来的风载（转矩除外）的支撑方式不同，可分为三点支撑、二点支撑和一点支撑三种支撑方式。 三点支撑方式典型机型有：VESTAS的V82-1.65，Repower的MM82(2.0MW), GE1.5MW，上海电气的2.0MW，东汽FD70B1.5MW）风机，浙江运达WD771500等 。 二点支撑方式典型厂家有：VESTAS的V80-2.0MW、V90-2.0MWGamesa的G80-2.0、G87-2.0、G90-2.0，金风1.5MW直驱等 一点支撑方式典型厂家有：VESTAS的V90-3，华锐3.0MW，金风2.5MW（直驱）等 8 8传动系统简介传动系统简介传动系统简介传动系统简介三点支撑一个轴承支撑点两个增速箱扭矩臂支撑点 增速机减振垫特点主轴轴承形式9 9传动系统简介传动系统简介传动系统简介传动系统简介两点支撑两个主轴承支撑增速机减振垫特点主轴轴承形式1010传动系统简介传动系统简介传动系统简介传动系统简介两点支撑双馈机型主轴承油润滑两个主轴承支撑1111传动系统简介传动系统简介传动系统简介传动系统简介两点支撑直驱机型轴承型式圆柱滚子轴承双列圆锥滚子轴承1212传动系统简介传动系统简介传动系统简介传动系统简介一点支撑双馈机型一个主轴承支撑增速机减振垫特点主轴轴承形式双排圆锥滚子轴承1313传动系统简介传动系统简介传动系统简介传动系统简介一点支撑直驱机型一个主轴承支撑主轴轴承形式双排圆锥滚子轴承1414第一讲小结第一讲小结第一讲小结第一讲小结第一讲小结第一讲小结 1.常见传动系统包括主轴部件、增速机、联轴器、发电机四大部件常见传动系统包括主轴部件、增速机、联轴器、发电机四大部件 2.传动系统支撑方式包括三点支撑，两点支撑，一点支撑传动系统支撑方式包括三点支撑，两点支撑，一点支撑1515主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件第二讲第二讲 主轴部件主轴部件 主轴部件主要组成：主轴，主轴支撑座，轴承密封，风轮锁紧机构等几个部分组成。 主轴部件主要作用：把风轮传来的风能传递给增速箱，承受大部分或所有风载（除转矩外）。 1616三点支撑主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件1717主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件2.1主轴 主轴是一般是由优质合金钢锻造而成的阶梯轴，具有较高的强度，刚度和耐疲劳性能。 最近几年国内风场也出现过主轴断裂的事故，主轴断裂位置一般为主轴的前轴承应力集中位置。 故主轴选材，结构设计，对应力集中的处理，及锻造质量对主轴的质量起关键作用。18182.2 主轴支撑座 主轴支撑座主要包括主轴轴承和轴承座，常见配置都是一个主轴轴承配一个轴承座，也有一些特殊机型两个主轴轴承座联在一起或轴承座与机舱做成一体的。见上面主轴简介中的两点支撑和一点支撑方式。 主轴轴承由于受力较大且复杂，一般采用进口轴承，目前常采用的有以下几种轴承：调心滚子轴承，圆柱滚子轴承，双列圆锥滚子轴承，CARB轴承等，如图示。 为了预防轴承损坏，一般在轴承座上还配装有轴承温度传感器和振动传感器，以检测轴承是否工作正常 轴承座一般采用球墨铸铁铸造而成，具有好的抗震性和低温性。 主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件1919调心滚子轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承圆柱滚子轴承CARB轴承各轴承特点和使用位置主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件20202.3密封 主轴轴承一般有两种润滑方式，一种是油润滑，另一种是脂润滑， 主轴密封结构较多，油润滑常见的是油封密封，脂润滑常见的有毛毡、双V形密封圈、迷宫密封+V形密封、迷宫+油封、油封、双油封、双油封+V形密封等，几种典型密封形式如下图示。其中毛毡密封，双V形密封由于密封效果较差，目前使用较少。 V形密封圈和油封常用材料一般为NBR（丁腈橡胶），HNBR（氢化丁腈橡胶），其中HNBR使用温度范围较大，耐磨损。价格较贵。 在国电曾出现主轴轴承由于主轴承密封圈泄漏太多，从而导致轴承内的润滑脂都漏光了，主轴轴承出现干磨，高温的现像，最终导致轴承报废的严重后果。他们原来采用的是双V形密封圈背靠背安装。采用此结构的还有广东明阳等厂家，目前已都更改为油封密封。主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件2121双V形背靠背密封内V形密封圈防止油脂往外泄漏外V形密封圈防止水和灰尘进入轴承内特点：成本低，密封效果差主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件2222主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件油封密封主唇与轴过盈接触，防止油脂泄漏特点：寿命长，密封效果较好，一般用于风场环境清洁的地方2323主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件V形圈+油封密封油封：防止油脂泄漏V形密封圈（副唇）：防止水和灰尘进入轴承内特点：密封和防护效果较好价格稍贵一点2424主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件双油封+V形密封圈双油封：防止油脂泄漏V形密封圈：防止水和灰尘进入轴承内特点：价格贵，密封和防护效果好2525主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件双V形密封+迷宫密封内毛毡+迷宫+外V形密封内部V形密封和迷宫防止油脂泄漏，外部V形密封圈防止水和灰尘进入轴承内特点：价格适中，密封效果优于双V形密封2626主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件迷宫+油封密封迷宫和油封同时防止油脂泄漏特点：密封效果较好，迷宫密封免维护2727主轴部件主轴部件主轴部件主轴部件 综上密封结构分析：1.密封油脂一般用油封，迷宫，V形密封圈和毛毡2.防水和防尘一般用V形密封圈，油封副唇 选用密封结构时，应综合考虑成本，风场环境和机舱防护效果，维护方便和成本。 如风场在沙漠地带且机舱防护效果较差，密封结构就应有V形密封圈或油封副唇 如风场在海上，密封要求高且维护不便，则可采用迷宫+油封或双油封密封的结构。2828风轮锁紧机构风轮锁紧机构 传动系统上一般有两个制动，一个是高速轴液压制动，另一个就低速传动系统上一般有两个制动，一个是高速轴液压制动，另一个就低速轴风轮锁紧机构轴风轮锁紧机构 风轮锁紧机构作用：当维护人员进入风轮时，防止风轮转动的安全风轮锁紧机构作用：当维护人员进入风轮时，防止风轮转动的安全措施。（防止误操作导致高速轴制动器松开或与液压系统一起制动）措施。（防止误操作导致高速轴制动器松开或与液压系统一起制动） 低速轴风轮锁紧机构有很多种，常见的液压式和手动式，固定端一般低速轴风轮锁紧机构有很多种，常见的液压式和手动式，固定端一般安装在机舱底架上或轴承座上，旋转端一般是主轴大法兰端或与主轴相安装在机舱底架上或轴承座上，旋转端一般是主轴大法兰端或与主轴相联的定位盘上。联的定位盘上。2929液压式风轮锁紧机构固定端在轴承座上旋转端在定位盘上3030手动式风轮锁紧机构固定端在轴承座上旋转端在定位盘上3131手动式风轮锁紧机构固定端在机舱底架上旋转端在定位盘上3232第二讲小结第二讲小结第二讲小结第二讲小结第二讲小结第二讲小结1.常用主轴轴承类型常用主轴轴承类型2.轴承的配置形式轴承的配置形式3.轴承座的三种形式：一个轴承对应一个轴承座轴承座的三种形式：一个轴承对应一个轴承座;两个轴承共用一个轴承两个轴承共用一个轴承 座座;轴承座与机舱底架做在一起轴承座与机舱底架做在一起4.常见主轴承密封结构常见主轴承密封结构5.风轮锁紧机构风轮锁紧机构3333增速机、联轴器、发电机 第三讲第三讲 增速机、联轴器、发电机增速机、联轴器、发电机 其它部件主要包括增速机、联轴器和发电机，一般的传动系统都包括这几个部件，但不是绝对的。如直驱型风机就没有增速机。 还有一些特殊结构，为了使机舱更紧凑，成本更低，采用增速机输入轴与轮軗直接相联，或增速机与发电做成一体式的。目前这两种方式使用的厂家都比较少，还不是很成熟。 由于增速机、联轴器和发电机三个部件有专门的课程，我这就只简单介绍一下。 3434增速机、联轴器、发电机增速机与发电一体式示意图特点：结构紧凑，成本低，维护非常困难3535增速机、联轴器、发电机3.1 增速机 增速机一般分三级传动，二级传动，一级传动，三级传动减速比最大，一级最小，采用二级和一级传动的风机也可叫半直驱风机。 增速机与主轴的联接一般采用涨紧套的联接方式 增速机与底架一般采用减振支撑，增速机减振支撑一般有三种，一种是轴瓦式减振支撑，块状减振支撑，液压减振支撑，如下图示3636增速机、联轴器、发电机高速双馈增速机三级增速机轴瓦式减振支撑3737增速机、联轴器、发电机轴瓦式减振支撑减振垫为橡胶内置钢片可承受上下，左右的径向力，一般用于三点支撑传动系统3838增速机、联轴器、发电机块状减振垫可为碟簧或块状橡胶夹钢片只能承受上下的力，一般用于两支撑和一点支撑方式3939增速机、联轴器、发电机液压减振垫利用液压油流过管道产生的阻尼来达到减垫目的只能承受上下的力，一般用于两支撑和一点支撑方式4040增速机、联轴器、发电机3.2 联轴器 联轴器作用：由于齿箱高速轴与发电机输入轴在安装时，不可能调到完全对心，联轴器允许两轴有微小偏心而不会产生较大振动和噪音，其次联轴器还具转矩过载保护和绝缘保护的功能。 联轴器结构:一般中间体采用玻璃钢，两侧有弹性元件，采用涨紧套或键与增速机和发电机轴联接。靠增速机侧设有制动盘，靠发电机侧设有打滑机构。 联轴器种类：目前常用的有两种，一种是膜片式联轴器，另一种是连杆式联轴器4141增速机、联轴器、发电机膜片式联轴器弹性元件膜片的弹性达到角度的目的4242增速机、联轴器、发电机连杆式联轴器连杆轴承的相互活动来达到调整角度目的4343增速机、联轴器、发电机3.3 发电机 发电机的作用：把风轮传来的机械能变成电能 发电机的分类：异步型：笼型异步发电机，绕线式双馈异步发电机同步型：永磁同步发电机，电励磁同步发电机 发电机的支撑：一般采用弹性支撑，以减小发电机的振动。4444增速机、联轴器、发电机风力发电机弹性支撑4545第三讲小结第三讲小结第三讲小结1.常见增速机的分类常见增速机的分类2.常见增速机减支撑类型常见增速机减支撑类型3.常见联轴器类型常见联轴器类型4.常见发电机分类常见发电机分类4646课程总结课程总结课程总结课程总结课程总结课程总结 本课程第一讲介绍了常见传动系统的结构与支撑方式， 第二讲介绍了常用的主轴轴承类型和密封方式， 第三讲介绍了增速机分类方法，增速机减振支撑方式，联轴器类型和 发电机的分类方式。 希望通过本课程的学习！对大家有帮助！