華銳SL1500風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)知識(shí)-齒輪箱

1、SL1500風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱華銳風(fēng)電科技有限公司齒輪箱葉輪發(fā)電機(jī)低轉(zhuǎn)速需要高轉(zhuǎn)速將低轉(zhuǎn)速的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為高轉(zhuǎn)速的動(dòng)能一一. 齒輪箱的概況齒輪箱的概況型號(hào)SL1500/60SL1500/70SL1500/77SL1500/82主要結(jié)構(gòu)二級(jí)行星，一級(jí)平行軸傳動(dòng)比 9090104104額定驅(qū)動(dòng)功率 （kW）1700額定轉(zhuǎn)矩（在額定速度時(shí)）（kNm）810810933933主軸旋轉(zhuǎn)方向（迎向葉輪）順時(shí)針空轉(zhuǎn)（rpm）03潤(rùn)滑方式： 飛濺潤(rùn)滑+壓力潤(rùn)滑 1.1 基本參數(shù) 主軸內(nèi)置于齒輪箱的內(nèi)部。不需要現(xiàn)場(chǎng)主軸對(duì)中;主軸軸承采用稀油潤(rùn)滑,效果更好；大大減小了機(jī)艙的體積。 采用兩極行星、一級(jí)平行軸機(jī)構(gòu)傳動(dòng)。提

2、高了速比，降低了齒輪箱的體積。 采用先進(jìn)的潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)，使每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)都可以得到充分的潤(rùn)滑，確保了齒輪箱的使用壽命。1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.3 齒輪箱的作用及工作過程1.3.1 齒輪箱的作用：1.3.2 齒輪箱的工作過程：1.4 風(fēng)電機(jī)組中齒輪箱的工作概況 環(huán)境條件惡劣： 風(fēng)大、砂塵、鹽霧、潮濕、高溫、嚴(yán)寒 工作條件復(fù)雜： 風(fēng)速風(fēng)向多變、強(qiáng)陣風(fēng)、高空無人值守 要求高可靠性、高效率、高安全性 要求工作壽命長(zhǎng)： 二十年（175200小時(shí)） 輸入輸出速比大 加工制造要求高二二. 齒輪箱的結(jié)構(gòu)原理齒輪箱的結(jié)構(gòu)原理雙臂整體式行星架單臂式行星架漲緊套箱體主軸一級(jí)行星二級(jí)行星平行軸傳動(dòng)軸承空心軸減振減噪裝置葉輪

3、鎖法蘭盤油位2.1 箱體部分箱體： 整個(gè)箱體分為4個(gè)部分。 滿足軸承、軸、外部附件的安裝并提供行星輪傳動(dòng)的外齒圈。1) 通常采用球墨鑄鐵鑄造而成。 2.1.1 風(fēng)電機(jī)組中齒輪箱的載荷 齒輪箱作為傳遞動(dòng)力的部件，在運(yùn)行期間同時(shí)承受動(dòng)、靜載荷。其動(dòng)載荷部分取決于風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)的特性和傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器的質(zhì)量、剛度、阻尼值以及發(fā)電機(jī)的外部工作條件。阻尼：阻尼：在機(jī)械物理學(xué)中，指系統(tǒng)的能量的減小。摩擦阻尼：摩擦阻力生熱使系統(tǒng)的機(jī)械能減小。輻射阻尼：周圍質(zhì)點(diǎn)的震動(dòng)，能量逐漸向四周輻射。剛度剛度：受外力作用的材料、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。2.2 主軸主軸：主軸： 用來支持旋轉(zhuǎn)零件，既承受轉(zhuǎn)矩又承受彎矩。 風(fēng)輪

4、通過法蘭盤與主軸相連，風(fēng)輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榇笈ぞ亍⒌娃D(zhuǎn)速的動(dòng)能，主軸是這一動(dòng)能的承載體。 在設(shè)計(jì)的過程中要著重考慮主軸的受力、彎矩、扭矩、從而考慮其材料要求、選擇合適的軸承。a) 通過對(duì)軸的強(qiáng)度、剛度計(jì)算以及使用壽命的要求得到相應(yīng)的軸的尺寸。 2.3 軸承軸承軸承： 軸承是用來支承軸及軸上零件、保持軸的旋轉(zhuǎn)精度和減少轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。 風(fēng)機(jī)有一軸間角，軸承在承受重力的同時(shí)還受到徑向力的作用。所以選擇合適的軸承至關(guān)重要。2.4 齒輪副齒輪副齒輪副： 齒輪箱增速部分由三級(jí)組成，兩級(jí)行星齒輪和一級(jí)平行軸齒輪。 行星輪系和平行軸齒輪都采用斜齒輪斜齒輪傳動(dòng)：傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，重合度比直齒輪大。 采

5、用內(nèi)嚙合以便充分利用空間，而且輸入軸和輸出軸共線，所以機(jī)構(gòu)尺寸非常緊湊。 輪系中均勻分布的幾個(gè)行星輪共同承受載荷，行星輪公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心慣性力與齒廓嚙合處的徑向力相平衡，使受力狀況較好，效率較高。a) 傳動(dòng)比的合理分配。SL1500風(fēng)機(jī)各級(jí)傳動(dòng)比在3-5之間。2.4.1 齒輪箱齒面點(diǎn)蝕 輪齒受力后，齒面接觸處將產(chǎn)生循環(huán)變化的接觸應(yīng)力，在接觸應(yīng)力反復(fù)作用下，輪齒表層或次表層出現(xiàn)不規(guī)則的細(xì)線狀疲勞裂紋，疲勞裂紋擴(kuò)展的結(jié)果，使齒面金屬脫落而形成麻點(diǎn)狀凹坑，稱為齒面疲勞點(diǎn)蝕，簡(jiǎn)稱為點(diǎn)蝕。 它可分為早期點(diǎn)蝕和破壞性點(diǎn)蝕。提高齒面硬度和潤(rùn)滑油的粘度，采用正角度變位傳動(dòng)等，可減緩或防止點(diǎn)蝕產(chǎn)生。2.4.2 齒

6、輪箱齒面膠合 互相嚙合的輪齒齒面，在一定的溫度或壓力作用下，發(fā)生粘著，隨著齒面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使金屬?gòu)凝X面上撕落而引起嚴(yán)重的粘著磨損現(xiàn)象稱為膠合。 膠合有冷膠合和熱膠合之分。 減小模數(shù)、降低齒高、采用角度變位齒輪以減小滑動(dòng)系數(shù)，提高齒面硬度，采用抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油(極壓油)等，均可減緩或防止齒面膠合。 在齒頂或齒根部位的輕微膠合會(huì)自行脫落消除。2.4.3 齒輪箱齒面磨損 當(dāng)齒面間落入砂粒、鐵屑、非金屬物等磨料性物質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生磨料磨損。齒面磨損后，齒廓形狀破壞，引起沖擊、振動(dòng)和噪聲，且由于齒厚減薄而可能發(fā)生輪齒折斷。 磨料磨損是開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式。 改善密封和潤(rùn)滑條件、在油中加入減摩添加劑

7、、保持油的清潔、提高齒面硬度等，均能提高抗磨料磨損能力。2.5 空心軸空心軸結(jié)構(gòu)空心軸結(jié)構(gòu)： 與輪轂內(nèi) 滑環(huán)相連接 法蘭盤前端加軸承和齒輪箱后方固定的方式，使得各級(jí)傳動(dòng)軸在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中空心軸保持不轉(zhuǎn)動(dòng)。 空心軸中：動(dòng)力電纜和控制電纜。給輪轂中的電機(jī)和控制柜提供電源和控制信號(hào)用以實(shí)現(xiàn)對(duì)變漿系統(tǒng)的控制。2.6 齒輪箱的減噪減振裝置 齒輪箱的重量約占機(jī)艙重量的1/2，而且當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪箱會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。為減小振動(dòng)對(duì)其它部件的不利影響，齒輪箱與主機(jī)架之間增加了減振元件。2.7 減噪減振裝置及齒輪箱的組裝三三. 齒輪箱上的附件齒輪箱上的附件泵單元分配器冷卻器單元 油-空氣冷卻器（油冷風(fēng)扇）管路加熱器溫度

8、控制器Pt100（溫度傳感器）葉輪鎖1). 潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)2). 加熱系加熱系統(tǒng)統(tǒng)3). 其它其它雷電保護(hù)裝置液位傳感器油位指示器 空氣過濾器 排油閥 集油盒視孔蓋 檢查孔電機(jī)油泵過濾網(wǎng)（粗濾、精濾）3.1 潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)介電機(jī)油泵過濾網(wǎng)（粗濾、精濾）泵單元泵單元冷卻器單元分配器以及管路3.1.1 潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)的作用 齒輪箱的潤(rùn)滑十分重要，良好的潤(rùn)滑能夠?qū)X輪和軸承起到足夠的保護(hù)作用。此外還具有如下的性能： 1）減小摩擦和磨損，具有高的承載能力，防止膠合。 2）吸收沖擊和振動(dòng)。 3）防止疲勞點(diǎn)蝕。 4）冷卻、防銹、抗腐蝕。 系統(tǒng)采用Shell HD320合成潤(rùn)滑油，它在極低溫度狀

9、況下具有較好的流動(dòng)性；在高溫時(shí)的化學(xué)穩(wěn)定性好并可抑制黏度降低。3.1.2 潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)的組成溢流閥過濾網(wǎng)壓差繼電器調(diào)速閥壓力繼電器3.1.3 各部件的功能作用壓差繼電器：壓差繼電器：是一種受兩個(gè)壓力之差作為信號(hào)控制的電器開關(guān)，泵 單元中采用24VDC/2bar壓差繼電器 ，當(dāng)粗濾網(wǎng)前端和精濾網(wǎng)后端的壓差超過2bar時(shí)，壓差繼電器閉合使執(zhí)行元件動(dòng)作，從而使得綠綠線管路線管路導(dǎo)通，起到安全保護(hù)的作用，同時(shí)發(fā)送故障信號(hào)。壓力繼電器：壓力繼電器：是利用液體的壓力來啟閉電氣觸點(diǎn)的液壓電氣轉(zhuǎn)換元件。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定值時(shí)，發(fā)出電信號(hào)給系統(tǒng)。溢流閥：溢流閥：一種液壓壓力控制閥。在液壓設(shè)備中主要

10、起定壓溢流作用和安全保護(hù)作用。泵單元中 3bar/10bar/0.2bar溢流閥，分別是在壓力大于3bar和10bar的時(shí)候打開。0.2bar溢流閥防止回流。調(diào)速閥：調(diào)速閥：調(diào)速閥是進(jìn)行了壓力補(bǔ)償?shù)墓?jié)流閥。泵單元中的調(diào)速閥采用機(jī)械結(jié)構(gòu)，熱脹冷縮的原理。油溫油溫，油路流量，油路流量 油溫油溫，油路流量，油路流量。主軸大軸承主軸大軸承 一級(jí)行星架軸承一級(jí)行星架軸承二級(jí)行星架軸承二級(jí)行星架軸承 高速端軸承高速端軸承 高速端軸承高速端軸承3.1.3 齒輪箱油路分配3.1.4 潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)的工作過程 齒輪油溫度范圍-15C至45C之間。當(dāng)齒輪油的溫度：低于低于-15C時(shí)：時(shí)： 風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前開啟加熱系統(tǒng)直

11、至齒輪油的溫度達(dá)到-15C在在-15C至至45C之間時(shí)：之間時(shí)： 通過系統(tǒng)PLC控制，采用低速泵，保證40L/min的油流量。此時(shí)齒輪油不經(jīng)過冷卻器單元。高于高于45C時(shí)：時(shí)： 通過系統(tǒng)PLC控制，啟動(dòng)高速泵，保證80L/min的油流量。此時(shí)齒輪油經(jīng)過冷卻器單元。3.1.4 潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)的工作過程 齒輪油溫度范圍-15C至45C之間狀態(tài)一：狀態(tài)一：剛開機(jī)油溫較低的時(shí)候剛開機(jī)油溫較低的時(shí)候 齒輪油的溫度較低，所以齒輪油的黏度大，造成系統(tǒng)內(nèi)壓力升高。如果此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)壓力高于10bar，那么齒輪油通過溢流閥（安全閥）直接流回齒輪箱，加速齒輪油的循環(huán)，使油溫迅速升高，降低系統(tǒng)的壓力。此時(shí)的回路如左圖紅

12、線所示。3.1.4 潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)的工作過程 齒輪油溫度范圍-15C至45C之間狀態(tài)二：狀態(tài)二： 油壓在油壓在3bar與與 10bar之間之間 隨著齒輪油的循環(huán)，潤(rùn)滑油溫度不斷升高，管路中的油壓逐漸降低。當(dāng)壓力在3bar 與10bar之間的范圍內(nèi)時(shí)。10bar溢流閥自動(dòng)關(guān)閉，3bar溢流閥自動(dòng)打開。齒輪油經(jīng)過粗過濾網(wǎng)（50m）通過調(diào)速閥流回齒輪箱構(gòu)成回路此時(shí)的回路如左圖紅線所示。3.1.4 潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)的工作過程 齒輪油溫度范圍-15C至45C之間狀態(tài)三：狀態(tài)三：油壓在油壓在3bar以下以下 隨著齒輪油的循環(huán)，潤(rùn)滑油溫度進(jìn)一步升高，管路中的壓力降低到3bar以下時(shí)，10bar溢流閥關(guān)閉，3b

13、ar溢流閥也自動(dòng)關(guān)閉。齒輪油經(jīng)過兩層過濾網(wǎng)（50 m和10 m）通過調(diào)速閥流回齒輪箱構(gòu)成回路此時(shí)的回路。如左圖紅線所示。3.1.4 潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)的工作過程 齒輪油溫度范圍大于等大于等于于45C時(shí)時(shí)，系統(tǒng)通過PLC控制并采用高速泵，同時(shí)保證80L/min的油流量。 齒輪油先經(jīng)過兩級(jí)過濾網(wǎng)過濾后，再進(jìn)入冷卻器單元，最后流回齒輪箱構(gòu)成回路，如左圖紅線所示。 油冷風(fēng)扇的啟動(dòng)是通過系統(tǒng)PLC控制的，PLC的設(shè)定值（可變的）通常為60C，當(dāng)系統(tǒng)接收到油溫溫度傳感器的溫度達(dá)到60C時(shí)油冷風(fēng)扇的啟動(dòng)。3.2 加熱系統(tǒng)Pt100溫度傳感器加熱器溫度控制器3.2.1 Pt 100（溫度傳感器）Pt100溫度傳感

14、器加熱器溫度控制器 Pt 100（溫度傳感器）： 數(shù)量：三個(gè) 油溫、高速端軸承各一個(gè)，齒輪箱 主軸一個(gè)(備用) 位置：齒輪箱后部右側(cè)和上方 作用：監(jiān)控油溫和高速端軸承溫度，確保機(jī)組 的安全 控制方式：系統(tǒng)自動(dòng)控制3.2.2 加熱器Pt100溫度傳感器加熱器溫度控制器 加熱器：加熱器： 數(shù)量：六個(gè)（兩組，每組一個(gè)備用） 位置：齒輪箱的前部和后部 作用：當(dāng)齒輪箱工作環(huán)境溫度較低時(shí)，加熱器對(duì)齒輪箱潤(rùn)滑油進(jìn)行加熱，以確保齒輪箱內(nèi)部的潤(rùn)滑油保持在一定的粘度范圍。 控制方式：系統(tǒng)自動(dòng)控制3.2.3 溫度控制器 Pt100溫度傳感器加熱器溫度控制器溫度控制器：溫度控制器： 控制加熱器的加熱溫度。3.3 其它

15、 3.3.1 轉(zhuǎn)子鎖轉(zhuǎn)子鎖（葉輪鎖）：轉(zhuǎn)子鎖（葉輪鎖）： 數(shù)量：一套位置：齒輪箱的前端作用：鎖定風(fēng)輪，確保機(jī)組處于安全狀態(tài)?？刂品绞剑菏謩?dòng)雷電保護(hù)裝置：雷電保護(hù)裝置：數(shù)量：三組位置：齒輪箱前端連接輪轂處作用：將葉輪上的電流傳導(dǎo)到齒輪箱的機(jī)體上，再通過接地線將電流倒入大地，以保護(hù)機(jī)組?？刂品绞剑翰恍杩刂?.3.2 雷電保護(hù)裝置液位傳感器液位傳感器：數(shù)量：一組位置：齒輪箱左后方作用：監(jiān)控對(duì)齒輪箱內(nèi)部潤(rùn)滑油的油位，當(dāng)油位低于系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警。通過觀油窗可以觀察潤(rùn)滑油的狀態(tài)（如顏色、油位高度、油質(zhì)等情況） 。控制方式：不需控制3.3.3 液位傳感器和油位指示器油位指示器：油位指示器： 在液位傳感器的旁邊還設(shè)有一個(gè)觀察器 。 通過它可以潤(rùn)滑的狀態(tài)（如：顏色、油位高度、油質(zhì)情況等）。 空氣過濾器：空氣過濾器：數(shù)量：一個(gè)位置：齒輪箱上部作用：它可以保證齒輪箱內(nèi)部的壓力穩(wěn)定，防止外部雜質(zhì)進(jìn)入齒輪箱內(nèi)部?？刂品绞剑翰恍杩刂?.3.4 空氣過濾器3.3.5 檢查孔檢查孔檢查孔 ： 首先將齒輪箱上部觀察孔的周圍清理干凈,然后用扳手將觀察孔上的螺栓卸掉。將內(nèi)窺鏡深入齒輪箱內(nèi)部觀察齒輪嚙合與齒表面情況。 3.3.6 排油閥排油閥排油