Kotak gear dalam turbin angin adalah komponen mekanikal yang penting, dan fungsi utamanya adalah untuk menghantar daya yang dihasilkan oleh roda angin di bawah tindakan angin ke generator dan membuatnya mendapatkan kelajuan yang sesuai.
Pengenalan:
Secara amnya, kelajuan putaran roda angin sangat rendah, jauh lebih sedikit daripada kelajuan putaran yang diperlukan oleh penjana untuk menjana elektrik. Ia mesti disedari oleh kesan peningkatan kelajuan pasangan roda gigi, jadi kotak gear juga disebut kotak peningkatan kecepatan. Mengikut keperluan susun atur umum unit, kadang-kadang poros pemacu (biasanya dikenali sebagai poros besar) yang disambungkan secara langsung ke hab roda angin disepadukan dengan kotak gear, atau poros besar dan kotak gear disusun secara berasingan, di mana lengan pengembangan atau gandingan digunakan Struktur bersambung. Untuk meningkatkan kapasiti pengereman unit, alat brek sering dipasang di hujung input atau output kotak gear, dan digabungkan dengan pengereman ujung bilah (roda angin pitch tetap) atau alat brek nada berubah-ubah untuk bersama-sama mengerem sistem penghantaran unit.
catatan:
Oleh kerana unit ini dipasang di lubang udara seperti gunung, gurun, pantai, pulau, dan lain-lain, ia akan mengalami perubahan arah dan muatan yang tidak teratur dan kesan hembusan angin yang kuat. Ia mengalami perbezaan panas dan sejuk serta suhu yang melampau sepanjang tahun, dan persekitaran semula jadi tidak selesa untuk pengangkutan. Kotak gear dipasang di ruang sempit di bahagian atas menara. Apabila ia gagal, sangat sukar untuk membaikinya. Oleh itu, kebolehpercayaan dan jangka hayatnya jauh lebih tinggi daripada jentera biasa. Sebagai contoh, keperluan untuk bahan komponen, selain sifat mekanik dalam keadaan normal, juga harus mempunyai ciri seperti ketahanan kerapuhan sejuk dalam keadaan suhu rendah; kelancaran operasi kotak gear harus dipastikan untuk mengelakkan getaran dan kejutan; keadaan pelinciran yang mencukupi harus dipastikan, dan sebagainya. Untuk kawasan dengan perbezaan suhu yang besar antara musim sejuk dan musim panas, alat pemanasan dan penyejukan yang sesuai harus dilengkapi. Sediakan juga titik pemantauan untuk mengawal status operasi dan pelinciran dari jauh.
Bentuk turbin angin yang berlainan mempunyai keperluan yang berbeza, dan susun atur serta struktur kotak gear berbeza. Dalam industri tenaga angin, transmisi gear poros selari tetap dan transmisi gear planet adalah yang paling biasa untuk turbin angin paksi mendatar.
Pengaruh keadaan semula jadi:
Penjanaan tenaga angin dipengaruhi oleh keadaan semula jadi. Kemunculan beberapa keadaan meteorologi khas boleh menyebabkan turbin angin tidak berfungsi. Nacelle kecil tidak boleh mempunyai pangkalan yang kukuh seperti di atas tanah. Pencocokan daya dan getaran kilasan dari keseluruhan faktor kereta api pemacu sentiasa tertumpu pada pautan yang lemah. Banyak amalan membuktikan bahawa pautan ini sering menjadi kotak gear di unit. Oleh itu, sangat penting untuk memperkukuhkan penyelidikan pada kotak gear dan memperhatikan penyelenggaraannya.
Melalui pengenalan teknologi canggih dari German RENK, syarikat telah berjaya mengembangkan pelbagai produk kotak gear angin angin laut dan guna tanah mulai dari 1.5MW hingga 5MW. Pada masa ini, prototaip kotak gear kuasa angin 5MW telah disambungkan ke grid untuk penjanaan kuasa, dan pengeluaran besar-besaran telah dicapai, dan operasi di lokasi dalam keadaan baik. Reka bentuk skema keseluruhan kotak gear tenaga angin dapat dirancang dengan struktur nisbah kelajuan yang berbeza sesuai dengan keperluan pengguna, dan juga dapat dirancang dengan prototaip tinggi, suhu tinggi, suhu rendah dan penambah kecepatan jenis kelajuan angin rendah sesuai dengan keperluan pengguna.
Peningkatan kapasiti unit tunggal Unit peningkatan kapasiti unit tenaga angin kondusif untuk meningkatkan kadar penggunaan tenaga angin, mengurangi jejak ladang angin, mengurangkan kos operasi dan penyelenggaraan ladang angin, dan meningkatkan daya saing pasar kuasa angin.
Di satu pihak, semua turbin angin luar pesisir berubah dari turbin angin darat, dan keadaan semula jadi luar pesisir yang kompleks menjadikan kadar kegagalan turbin angin tetap tinggi, seperti ladang angin luar pesisir terbesar di dunia di Ladang Angin Horn Reef Denmark, 80 angin luar pesisir ladang Kadar kegagalan unit melebihi 70%. Sebaliknya, grid tidak akan dapat menahan kekuatan besar yang disediakan oleh tapak kuasa angin luar pesisir berskala besar. Oleh itu, pembangunan tenaga angin luar pesisir secara besar-besaran masih perlu menyelesaikan masalah menjana unit dan kemudahan sokongan untuk Internet.
Teknologi frekuensi tetap-kelajuan berubah-ubah dengan cepat dipromosikan. Pada masa ini, turbin angin yang beroperasi pada kelajuan tetap di pasaran pada amnya menggunakan generator tak segerak dengan struktur berliku dua dan beroperasi pada dua kelajuan. Di bahagian kelajuan angin yang tinggi, penjana berjalan pada kelajuan yang lebih tinggi; di bahagian kelajuan angin rendah, penjana berjalan pada kelajuan yang lebih rendah. Kelebihannya adalah kawalan sederhana dan kebolehpercayaan yang tinggi; kelemahannya adalah bahawa kelajuan putaran pada dasarnya tetap dan kelajuan angin sering berubah, jadi unit ini sering dalam keadaan dengan faktor penggunaan tenaga angin rendah, dan tenaga angin tidak dapat digunakan sepenuhnya.
Dengan kemajuan teknologi tenaga angin, pengembangan turbin angin dan pengeluar mulai menggunakan teknologi frekuensi malar berkelajuan berubah-ubah, dan digabungkan dengan penerapan teknologi nada berubah-ubah untuk mengembangkan turbin angin kecepatan berubah-ubah dan kecepatan berubah-ubah. Berbanding dengan turbin angin yang beroperasi pada kelajuan tetap, turbin angin yang beroperasi pada kelajuan berubah mempunyai kelebihan penjanaan tenaga yang besar, penyesuaian yang baik terhadap perubahan kelajuan angin, kos pengeluaran rendah, dan kecekapan tinggi. Oleh itu, turbin angin berkelajuan berubah-ubah juga merupakan salah satu trend pembangunan masa depan. Syarikat Jerman pada masa ini adalah syarikat yang menghasilkan turbin angin berkelajuan paling berubah-ubah di dunia.
Turbin angin pemacu langsung dan separa langsung Turbin angin pemacu langsung menggunakan motor pelbagai tiang dan pendesak yang disambungkan secara langsung untuk memandu, menghilangkan keperluan kotak gear dengan kadar kegagalan yang tinggi, kecekapan tinggi pada kelajuan angin rendah, kebisingan rendah dan jangka hayat yang panjang , Kelebihan kos operasi dan penyelenggaraan yang rendah. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bahagian kapasiti terpasang turbin angin pemacu langsung telah meningkat dengan ketara, tetapi kerana alasan teknikal dan kos, turbin angin dengan kotak gear yang meningkat dengan pantas masih akan menguasai pasaran untuk masa yang lama di masa depan. Pemacu separa langsung adalah mod pemacu antara pemacu kotak gear dan pemacu langsung. Ia menggunakan kotak gear tahap pertama untuk meningkatkan kelajuan, memiliki struktur padat, dan mempunyai kelajuan yang relatif tinggi dan torsi kecil. Berbanding dengan pemacu kotak gear tradisional, pemacu separa langsung meningkatkan kebolehpercayaan sistem; dan dibandingkan dengan pemacu langsung berdiameter besar, pemacu separa langsung mengurangkan isipadu dan berat sistem melalui susunan kabin yang lebih cekap dan padat.
Gear luaran kotak gear tenaga angin secara amnya menggunakan proses penggilingan gear pemadam karburisasi. Kerana pengenalan sebilangan besar mesin penggilingan gear membentuk CNC dengan kecekapan tinggi dan berketepatan tinggi, tahap penamat kotak gear kuasa angin telah bertambah baik. Saiz gear cincin yang besar dan keperluan ketepatan mesin yang tinggi dari kotak gear tenaga angin harus dicerminkan dalam proses pembuatan gigi dan kawalan ubah bentuk rawatan haba pada gear dalaman heliks.
Ketepatan pemesinan casing, pembawa planet, poros input dan bahagian struktur lain dari kotak gear tenaga angin mempunyai pengaruh yang sangat penting terhadap kualiti penyambungan transmisi gear dan jangka hayat galas. Kualiti pemasangan juga menentukan jangka hayat kotak gear kuasa angin. Tahap kebolehpercayaan. Oleh itu, pemerolehan kotak gear kuasa angin berkualiti tinggi dan boleh dipercayai memerlukan kawalan kualiti yang ketat dalam setiap aspek proses pembuatan, selain teknologi reka bentuk dan sokongan peralatan pembuatan yang diperlukan.
Untuk kotak gear utama turbin angin, apabila minyak tercemar oleh air dan tidak dapat dijumpai dan dirawat pada waktunya, kesannya pasti membawa maut. Ini termasuk mengurangkan kelikatan minyak, menghancurkan filem minyak, mempercepat pengoksidaan minyak, membawa kepada pemendakan bahan tambahan, dan kemudian Menyebabkan kerosakan bahagian.
Untuk memastikan keselamatan minyak di kotak gear utama kipas, mencegah air masuk ke dalam sistem adalah cara yang berkesan untuk menangani pencemaran air, seperti penggantian dan pemasangan alat pernafasan tahan kelembapan secara berkala, tetapi ketika sistem tercemar oleh air, kaedah rawatan yang sesuai juga harus diambil.
Pasang tiub sedutan di sistem penapis pintasan kotak gear turbin angin, polimer penyerap super terbina dalam, kecekapan penyerapan air setinggi 95%. Minyak dipanaskan, dan air menguap di pengering tanpa menyebabkan minyak teroksidasi pada suhu yang terlalu tinggi. Mesin dehidrasi vakum tinggi dapat mengeluarkan 80% hingga 90% air terlarut.
Sebilangan besar kegagalan kotak gear kuasa angin disebabkan oleh gear. Persekitaran operasi gear lebih rumit, beban jangka panjang, pelinciran yang buruk, pemasangan galas atau gear yang tidak betul, dan pemasangan gear yang tidak betul akan menyebabkan kerosakan gear dan jangka hayat yang lebih pendek. .
Pengesanan getaran kini merupakan kaedah pengesanan yang komprehensif dan berkesan untuk mengesan kegagalan kotak gear kuasa angin. Selagi penggunaan peralatan pengesanan getaran yang sesuai untuk mengumpulkan data dan menganalisis dapat menentukan operasi gear, pembaikan tepat pada masanya dan penggantian bahagian yang rosak untuk memastikan operasi normal peralatan, bahkan Mencegah kegagalan awal untuk memperpanjang umur komponen.
Apabila gear kotak gear angin bertenaga, amplitud jalur sisi frekuensi meshing akan meningkat dengan ketara. Dalam kes yang teruk, frekuensi semula jadi gigi akan muncul dan akan ada modulasi frekuensi. Secara amnya, apabila beban tinggi, frekuensi jalinan yang sangat tinggi dan frekuensi harmoniknya akan muncul. Frekuensi pemasangan gear dan harmoniknya dimodulasi oleh frekuensi putaran, dan getaran frekuensi semula jadi berlaku; apabila gear tidak sejajar, harmonik yang lebih tinggi pada frekuensi meshing gear umumnya dihasilkan, dan amplitud frekuensi pertama lebih rendah dan amplitud dua kali dan tiga kali lebih tinggi.
Setelah data getaran dikumpulkan, frekuensi pemasangan gear dapat dihitung sesuai dengan data seperti jumlah gigi dan kecepatan kotak gear tenaga angin, dan ciri-ciri dalam domain waktu atau spektrum frekuensi dapat digunakan untuk mendiagnosis kesalahan kotak gear. Walau bagaimanapun, dalam aplikasi praktikal, kerana terdapat banyak set roda gigi dan galas di kotak gear, kecepatannya tidak statik. Analisis spektrum sering mempunyai pelbagai frekuensi, beberapa di antaranya sangat dekat, sehingga sukar untuk dikenalpasti.
Pada masa ini, kita perlu menggabungkan analisis amplitud berdasarkan kedudukan titik pengukuran. Untuk setiap kotak gear, ketika berada dalam keadaan baik, kumpulkan spektrum frekuensi rujukan, dan bandingkan dengan spektrum frekuensi rujukan dalam pemantauan keadaan dan diagnosis kesalahan. masalah.
Penjanaan tenaga angin menggunakan angin untuk mendorong putaran bilah kincir angin, dan kemudian meningkatkan kelajuan putaran melalui penambah kelajuan untuk mempromosikan penjana untuk menghasilkan elektrik. Mengikut teknologi kincir angin semasa, penjanaan kuasa dapat bermula dengan kecepatan angin kira-kira tiga meter sesaat.
Turbin angin terdiri daripada hidung, badan berputar, ekor dan bilah. Setiap bahagian itu penting. Pisau digunakan untuk menerima angin dan bertukar menjadi elektrik melalui hidung; ekor menjaga bilah sentiasa menghadap ke arah angin masuk untuk mendapatkan tenaga angin yang besar; badan yang berpusing dapat membuat hidung berpusing secara fleksibel untuk merealisasikan fungsi menyesuaikan arah ekor; Rotor kepala mesin adalah magnet kekal, dan penggulungan stator memotong garis kekuatan magnet untuk menghasilkan elektrik.
Nacelle mengandungi peralatan utama turbin angin, termasuk kotak gear dan penjana. Anggota penyelenggaraan boleh memasuki nacelle melalui menara turbin angin. Hujung kiri nacelle adalah rotor turbin angin, iaitu bilah rotor dan poros. Bilah rotor digunakan untuk menangkap angin dan menyebarkannya ke paksi pemutar.
Poros berkelajuan rendah penjanaan tenaga angin menghubungkan poros rotor dengan kotak gear. Poros berkelajuan rendah berada di sebelah kiri kotak gear, yang dapat meningkatkan kecepatan poros berkelajuan tinggi hingga 50 kali ganda dari poros berkelajuan rendah. Poros berkelajuan tinggi dan brek mekanikalnya: Poros berkelajuan tinggi berjalan pada 1500 putaran seminit dan menggerakkan penjana. Ia dilengkapi dengan rem mekanikal kecemasan, yang digunakan ketika brek aerodinamik gagal atau ketika turbin angin sedang diperbaiki.
Pengawal elektronik penjanaan tenaga angin merangkumi komputer yang sentiasa memantau status penjana kuasa angin dan mengawal peranti yaw. Untuk mengelakkan sebarang kerosakan, pengawal dapat menghentikan putaran turbin angin secara automatik dan memanggil operator turbin angin melalui modem telefon.
Sistem hidraulik tenaga angin digunakan untuk menetapkan semula brek aerodinamik penjana angin; elemen penyejuk mengandungi kipas untuk menyejukkan penjana. Selain itu, ia mengandungi elemen penyejuk minyak untuk menyejukkan minyak di kotak gear. Beberapa turbin angin mempunyai penjana yang disejukkan dengan air.
