風(fēng)力發(fā)電機的齒輪箱
Gearbox of Wind Turbine
風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱

在《圓柱齒輪增速箱》與《行星齒輪增速箱》課件中已介紹風(fēng)力機齒輪箱的主要傳動形式,在本課件介紹具體齒輪箱的結(jié)構(gòu)與外觀,以及齒輪箱的潤滑與散熱。

由于齒輪箱增速比大,一般采用行星齒輪圓柱齒輪傳動的結(jié)構(gòu)形式。圖1是一級行星齒輪加二級圓柱齒輪形式的結(jié)構(gòu)圖。原圖來自網(wǎng)絡(luò),添加零件名稱文字標(biāo)注。

一級行星齒輪加二級圓柱齒輪-1
1-低速軸?????? 2、17-行星架軸承?????? 3-行星架 ????4-齒圈?    5、9-二級圓柱小齒輪軸承( 高速軸軸承) ??6-二級圓柱小齒輪     7-二級圓柱大齒輪 ???    8-高速軸?????? 10、15-二級圓柱大齒輪軸承    
         11-一級圓柱小齒輪??  ??? 12、16-太陽輪、一級圓柱大齒輪軸承     13-二級圓柱大齒輪              14-一級圓柱大齒輪???   18、19-行星輪?     20-太陽輪??   ?? 21-行星輪軸承
圖1? 一級行星齒輪加二級圓柱齒輪結(jié)構(gòu)示意圖
 

圖2是該類齒輪箱內(nèi)部齒輪布置照片,沒有顯示齒圈。原圖來自網(wǎng)絡(luò),添加零件名稱文字標(biāo)注。

一級行星齒輪加二級圓柱齒輪-2
圖2? 一級行星齒輪加二級圓柱齒輪結(jié)構(gòu)圖
 

圖3是一個2MW的齒輪箱,已打開箱蓋。是一級行星齒輪加二級圓柱齒輪結(jié)構(gòu)。潤滑油裝置有油泵、過濾器、控制閥門等,并配了3個散熱風(fēng)扇。原圖來自網(wǎng)絡(luò),添加零件名稱文字標(biāo)注。

 一級行星齒輪加二級圓柱齒輪齒輪箱
圖3? 一級行星齒輪加二級圓柱齒輪齒輪箱(2MW)
 
圖4是二級行星齒輪加一級圓柱齒輪結(jié)構(gòu)示意圖,原圖來自網(wǎng)絡(luò),添加零件名稱文字標(biāo)注。
二級行星齒輪加一級圓柱齒輪
       1、5-一級行星架軸承??    ?? 2-一級行星架?? ?   ? 3、22-一級行星輪?     ? 4-一級齒圈              6、17-二級行星架軸承??  ? 7-二級齒圈??? ?? 8、19-二級行星輪    9、11-圓柱小齒輪( 高速軸)軸承 ????10-圓柱小齒輪??   ? 12-高速軸      13-通孔??? ? 14、16-二級太陽輪(圓柱大齒輪)軸承
15-圓柱大齒輪??? 18-二級行星輪軸承???? 20-二級行星架      21-一級行星輪軸承??? 23-低速軸
圖4? 二級行星齒輪加一級圓柱齒輪結(jié)構(gòu)示意圖

二級行星齒輪加一級圓柱齒輪的傳動方式是用得較多的方式。一級行星齒輪的行星架(2)的軸(23)就是低速輸入軸;一級行星齒輪的太陽輪軸就是二級行星齒輪的行星架(20)的軸;二級行星齒輪的太陽輪軸就是圓柱大齒輪(15)的軸;小圓柱齒輪(10)的軸就是高速輸出軸(12)。一級行星齒輪的太陽輪軸是空心的,二級行星齒輪的太陽輪軸也是空心的,二個軸在同一軸線上,控制變槳的電纜與管道從孔(13)穿過二個空心軸再從低速軸口出來,然后通過風(fēng)力機主軸到輪轂。在機械設(shè)計時,也可以將低速軸穿過二級行星齒輪的太陽輪的軸,一管直接通前后二端。

 
圖5是一個1.5MW的齒輪箱。 潤滑油裝置有油泵過濾器控制閥門等,散熱風(fēng)扇直接安裝在齒輪箱體上。齒輪箱通過扭力臂上的支撐軸安裝在風(fēng)力機機架上。原圖來自網(wǎng)絡(luò),添加零件名稱文字標(biāo)注。
1.5MW風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱
圖5? 1.5MW風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱
 
大型風(fēng)力發(fā)電機多采用直驅(qū)形式,但造價貴,目前流行半直驅(qū)形式,低速軸通過2級或3級行星齒輪增速帶動發(fā)電機。齒輪箱低速軸與高速軸在同一軸線上,風(fēng)力機輪轂直接安裝在齒輪箱低速端法蘭上,沒有單獨的主軸。圖6是2臺半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱照片,原圖來自網(wǎng)絡(luò),添加零件名稱文字標(biāo)注。
半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱
1-高速端     ??2-扭力臂 ?? ??3-低速端法蘭 ? ???4-低速端法蘭      5-潤滑油系統(tǒng)   ???6-扭力臂
圖6? 半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱
 
圖7是一臺18MW特大半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱。原圖來自網(wǎng)絡(luò),添加零件名稱文字標(biāo)注。
18MW半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱
圖7? 18MW半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱
 
風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱的潤滑
齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機最貴與最重的設(shè)備之一,為保證齒輪箱的正常運轉(zhuǎn),延長使用壽命,齒輪與軸承的潤滑與散熱非常重要。齒輪箱中有潤滑油,需要一套裝置來對潤滑油散熱與清潔,圖8是齒輪箱潤滑系統(tǒng)框圖,該圖僅顯示潤滑油的主要回路,維修與非正常狀態(tài)時的支路不顯示。齒輪箱潤滑系統(tǒng)由副油箱油泵過濾器溫控閥熱交換器(風(fēng)冷)、傳感器管路組成。
風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱潤滑系統(tǒng)
圖8? 風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱潤滑系統(tǒng)框圖
 

齒輪箱潤滑系統(tǒng)的工作過程:

齒輪箱根據(jù)需要安裝有溫度傳感器與電加熱器,防止停運時低溫造成潤滑油凍結(jié)

副油箱是存儲潤滑油的容器,根據(jù)需要設(shè)置,在副油箱有溫度傳感器與電加熱器,防止低溫造成潤滑油凍結(jié)。從齒輪箱出來的潤滑油進(jìn)入副油箱,沒有副油箱的直接進(jìn)入油泵。

潤滑油泵一般使用齒輪油泵,由電動機驅(qū)動。從油泵出來的油送到過濾器。

過濾器可濾除潤滑油中的雜質(zhì),殼內(nèi)中裝有可更換的濾芯,經(jīng)過濾的潤滑油到溫控閥

溫控閥是一個三通閥,可根據(jù)進(jìn)入的油溫切換。油溫不高(例如低于50度)時把油直接送到齒輪箱,如果油溫高(例如高于55度)時把油切換到熱交換器。

熱交換器采用風(fēng)冷,電動機帶動風(fēng)扇散熱。從熱交換器出來的油送回齒輪箱。熱交換器可直接安裝在齒輪箱上,通過機艙內(nèi)的空氣散熱;熱交換器也可安裝在機艙外殼上,通過專門的窗口排出熱空氣。

圖9是風(fēng)電齒輪箱潤滑系統(tǒng)主要設(shè)備,適用于3MW以下的風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱使用。原圖來自網(wǎng)絡(luò),添加零件名稱文字標(biāo)注。

MW風(fēng)電齒輪箱潤滑裝置
圖9? 3MW風(fēng)電齒輪箱潤滑系統(tǒng)
 
圖10是風(fēng)電齒輪箱潤滑系統(tǒng)主要設(shè)備,適用于5MW以上的風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱使用。原圖來自網(wǎng)絡(luò),添加零件名稱文字標(biāo)注。
6MW風(fēng)電齒輪箱潤滑裝置
圖10? 6MW風(fēng)電齒輪箱潤滑系統(tǒng)
 
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