永磁直驱发电机组要点.pdf
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1、酒 泉 职 业 技 术 学 院 毕业设计(论文) 11 级风能与动力技术专业 题目:1.5MW 永磁直驱风力发电机组 底座安装工艺 毕业时间:二一四年六月 学生姓名:吕鹏 指导教师:方占萍 班级:11级风能与动力技术( 3)班 2013 年 10月 26 日 酒泉职业技术学院14 届各专业 毕业论文(设计)成绩评定表 姓名吕鹏班级11 风电 3 班专业风能与动力技术 指 导 教 师 第 一 次 指 导 意见 年月日 指 导 教 师 第 二 次 指 导 意见 年月日 指 导 教 师 第 三 次 指 导 意见 年月日 指 导 教 师 评 语 及评分 成绩:签字(盖章)年月日 答 辩 小 组 评 价
2、 意 见 及 评分 成绩:签字(盖章)年月日 教 学 系 毕 业 实 践 环 节 指 导 小 组意见 签字(盖章)年月日 学 院 毕 业 实 践 环 节 指 导 委 员 会 审 核 意见 签字(盖章)年月日 说明: 1、以上各栏必须按要求逐项填写.。2、此表附于毕业论文(设计 )封面之后。 目 录 摘要 1 关键词 1 一、风力发电机组分类简介 2 二、风力发电的优缺点 2 (一)优点 2 (二)缺点 2 三、金风 1.5MW 永磁直驱风力发电机组结构 . 3 (一)叶轮的结构组成 3 (二)发电机的结构组成 3 (三)机舱的结构组成 4 (四)塔筒的结构组成 4 四、底座偏航轴承、刹车盘、制
3、动器安装 4 (一)偏航轴承的安装 4 (二)偏航刹车盘的安装 8 (三)偏航制动器的安装 11 五、总结 15 六、参考文献 16 致谢 16 1 1.5MW 永磁直驱风力发电机组底座安装 摘要:目前,风电技术日渐成熟,单机容量不断增大,有着广阔的市场前景。 而国内主流的风力风力发电机组主要有两种(永磁直驱,双馈异步),金风科技所使 用的机型正是其中之一,本文所探讨金风1.5MW 永磁直驱风力发电机组。对于金风 1.5MW 永磁直驱风力发电机组的偏航轴承、刹车盘、制动器,是风力发电机组的重 要组成部分,并且其安装过程也是关键工序。偏航轴承是风力发电机组偏航系统的 重要组成部分,可与偏航电机配
4、合驱动风机偏航,金风科技所使用的偏航轴承为外 啮合驱动形式。刹车盘与制动器是风力发电机组停机制动时不可或缺的重要组成部 分,与液压系统配合保障风力发电机组正常运行,对于不同的机型,所使用的制动 器个数也不相同。 关键词:风力发电机组;偏航轴承、制动器; 2 一、风力发电机组分类简介 尽管风力发电机多种多样,但归纳起来可分为两类:水平轴风力发电机,风轮 的旋转轴与风向平行;垂直轴风力发电机,风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。 水平轴风力发电机水平轴风力发电机可分为升力型和阻力型两类。升力型风力发电 机旋转速度快,阻力型旋转速度慢。对于风力发电,多采用升力型水平轴风力发电 机。大多数水平轴风力发
5、电机具有对风装置,能随风向改变而转动。对于小型风力 发电机,这种对风装置采用尾舵,而对于大型的风力发电机,则利用风向传感元件 以及伺服电机组成的传动机构。风力机的风轮在塔架前面的称为上风向风力机,风 轮在塔架后面的则成为下风向风机。 水平轴风力发电机的式样很多,有的具有反转叶片的风轮,有的再一个塔架上 安装多个风轮,以便在输出功率一定的条件下减少塔架的成本,还有的水平轴风力 发电机在风轮周围产生漩涡,集中气流,增加气流速度。垂直轴风力发电机垂直轴 风力发电机在风向改变的时候无需对风,在这点上相对于水平轴风力发电机是一大 优势,它不仅使结构设计简化,而且也减少了风轮对风时的陀螺力。利用阻力旋转
6、的垂直轴风力发电机有几种类型,其中有利用平板和被子做成的风轮,这是一种纯 阻力装置; S型风车,具有部分升力,但主要还是阻力装置。这些装置有较大的启动 力矩,但尖速比低,在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下,提供的功率输出低。 二、风力发电的优缺点 优点: 1清洁,环境效益好; 2可再生,永不枯竭; 3基建周期短; 4装机规模灵活。 缺点: 1噪声,视觉污染; 2占用大片土地; 3不稳定,不可控; 4目前成本仍然很高。 3 5影响鸟类 三、金风 1.5MW 永磁直驱风力发电机组结构 风力发电机组结构图 (一)叶轮的结构组成 1轮毂:连接风力发电机与叶片,是将风力动能转换成机械能的重要组成部分。同
7、 时轮毂也是控制叶变桨所在,设计时保证足够的强度。 2变桨轴承:为双排四点接触球轴承,但有一I 定的阻尼力矩,外圈与叶片链接 带动叶片转动。 3叶片:设计时考虑了环境和气动原理,具有强度冗余及气动性能,保证最大限度 的吸收风功率。 4变桨驱动:变桨驱动经变桨齿形带与变桨轴承连接,控制叶片的攻角,实现风机 变桨。 5变桨控制柜:具有优越控制算法的控制系统。 6导流罩:保护叶轮中组件不受环境影响,减小风对风机的作用力。 (二)发电机的结构组成 1定子:永磁发电机的结构与一般电机类似。给类发电机的电负荷比较大,发电机 铜耗较大。因此,应保证齿、轭磁通密度及机械强度的前提下,尽量加大线槽面积, 增加绕
8、组线径,减少铜耗,提高效率。 2转子:对于 1.5MW 永磁直驱发电机组发电机外转子直径很大,径向式结构的永磁 体直接粘接在转子磁轭上。一对的两块永磁体串联,永磁体仅有一个截面提供每机 磁通。所以,气隙磁密度小,发电机的体积大。永磁体站接在转子表面,受到转子 4 周长的限制,这在多极电机中格外明显。 (三)机舱的结构组成 1底座:连接这机舱与塔筒,具备足够的机械强度。 2偏航轴承:连接底座与塔筒,承载着叶轮、发电机、底座等附件的所有质量。同 时起到偏航跟踪风向的作用。 3制动器:一般来讲有十副,保证风力机偏航完成后能及时刹车,风机稳定运行。 偏航减速器:主要作用是为偏航系提供动力源。 4上平台
9、:安装有发电机开关箱、顶舱控制柜、滤波器、电缆架等。 5下平台:为风力发电机组提供有效的维护空间。 6内平台液压站及润滑站:提供制动器刹车压力和偏航轴承润滑。 7机舱罩:保护机舱中组件不受环境影响,减小风对风机的作用力 8测风系统:由测风支架和风速仪、风向传感器组成。 9控制系统:由发电机开关柜1、发电机开关柜 2、顶舱控制柜及其线路组成。 (四)塔筒的结构组成 塔筒一般有三节组成,分别是:塔筒下段、塔筒中段、塔筒上段。塔筒支撑着 整个风机的质量,同时还要受径向风的作用力,塔筒受力比较复杂,需要足够的机 械强度和强大的地基来稳固。 四、底座偏航轴承、刹车盘、制动器安装 (一)偏航轴承的安装 1
10、清理 用清洗剂和大布将偏航轴承上下内外清理干净。分别用M16、M20、M30 的丝 锥通过相应的螺纹孔,用压缩空气将孔内污物清理干净,再用吸尘器将清出的污物 吸净,如图 1 和 2 所示; 2检查油嘴 逐个检查并紧固直通式压注油嘴; 3软带的位置 偏航轴承安装时内圈内凹子口面朝上(既外圈上带有8-M16 孔的一面朝上)。 偏航轴承内圈堵塞孔软带的位置要与以底座最前端的偏航轴承安装螺纹孔为基准顺 5 时针数的第13 螺纹孔对正,见图3 和图 4; 4吊装 将 3 个 M20 的吊环螺钉紧固到偏航轴承的3 个吊装螺纹孔内。用3 个 1t 卸扣 将 1 根特制三腿吊带( 3 根:1t-2m)和 3
11、个 M20 的吊环螺钉连接,然后将偏航轴 承平稳起吊提升至1.8m 的高度,见图 5; 5安装 将偏航轴承平稳地移到底座偏航轴承安装面的正上方,平稳下降,然后缓慢下 降吊钩使偏航轴承的安装孔与底座螺纹孔对正,确保偏航轴承内圈堵塞孔软带的位 置正确,见图 6,直至偏航轴承能平稳地放置到底座的偏航轴承的安装面上,取下特 制三腿吊带及吊环螺钉。用75 个 M30190-10.9 螺栓和 75 个30 垫圈将偏航轴 承固定到底座上,螺栓螺纹旋合部分及螺栓头与平垫圈接触面涂固体润滑膏,每个 螺栓耗量约0.8g,合计约 70g; 6打力矩方法 如用气动扳手和液压扳手打力矩,分三次打力矩,第一次打到紧固力矩
12、值的 50%,第二次打到紧固力矩值的75%,第三次打到紧固力矩值的100%。用力矩扳 手检验力矩值; 7紧固 75 个螺栓M30190-10.9 的紧固顺序为“十”字对称紧固,力矩值为 1200N.m,分三次打力矩,力矩值分别为:T1 =600N.m, T2 =900N.m, T3 =1200N.m。 打力矩前将空气压缩机的压力值调整到145psi(10bar) ,按照气动扳手上的 压力值与扭矩值对照表,将气动调压单元的压力值调节到相应的压力值。调整好气 动调压单元的压力值后,试打一个螺栓的力矩。检验气动扳手打的力矩值。打力矩 过程中必须轮流使用三个气动扳手,每打15 个螺栓的力矩后就必须更换
13、另一把气 动扳手。使用气动扳手时应对气动扳手的反作用力臂做好防护,不能伤及偏航轴承 软带。 (也可以使用相应力矩值的电动冲击扳手和液压扳手打力矩); 8力矩检查 调整 2000N.m 的扭力扳手扭力值至1200N.m,依次对75 个 M30190-10.9 螺栓的力矩值进行检查,若有螺栓的力矩值不合格,必须重新对此螺栓打力矩,再 检查,直至力矩值合格为止,见图7; 6 9后处理 螺栓的力矩值检查合格后,在螺栓头的侧面与偏航轴承面上用漆油笔做防松标 记,见图 8,位于偏航轴承内侧。待防松标记完全干后,用油漆刷在每个螺栓和垫圈 的裸露表面均匀地涂抹MD-硬膜防锈油,每个螺栓耗量约0.5g,合计约
14、40g,必须 做到清洁、均匀、无气泡。 图 1 (底座的清理)图 2(螺纹孔的清理) 图 3(软带的安装位置)图 4(轴承软带) 7 图 5(轴承的吊装)图 6(轴承的软带) 图 7(轴承校监力矩)图 8(防松的做法) 10零部件、标准件及工器具 零部件及标准件 偏航轴承(1159kg)1 个 螺栓 M30190-10.9 75 个 垫圈 30-300HV 75 个 清洗剂500mL 大布0.5 匹 丝锥 M16 (二锥)1 个 丝锥 M20 (二锥)1 个 丝锥 M30(三锥)1 个 8 固体润滑膏( 70g) 红色漆油笔1 支 MD- 硬膜防锈油40g 油漆刷( 1)2 把 排笔1 支 工
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