La caixa de canvis d’un aerogenerador és un component mecànic important i la seva funció principal és transmetre al generador la potència generada per la roda del vent sota l’acció del vent i aconseguir que obtingui la velocitat corresponent.
Introducció:
En general, la velocitat de rotació de la roda de vent és molt baixa, molt inferior a la velocitat de rotació requerida pel generador per generar electricitat. S'ha de realitzar mitjançant l'efecte d'augment de la velocitat del parell d'engranatges de la caixa de canvis, de manera que la caixa de canvis també s'anomena caixa d'augment de la velocitat. Segons els requisits generals de distribució de la unitat, de vegades l’eix motriu (comunament conegut com a eix gran) directament connectat al cub de la roda del vent s’integra amb la caixa de canvis o l’eix gran i la caixa de canvis es disposen per separat s’utilitzen mànigues o acoblaments d’expansió Estructura connectada. Per augmentar la capacitat de frenada de la unitat, sovint s’instal·la un dispositiu de fre a l’extrem d’entrada o sortida de la caixa de canvis, i es combina amb un fre de punta de la fulla (roda de vent de pas fix) o un dispositiu de frenat de pas variable per frenar conjuntament el sistema de transmissió de la unitat.
notes:
Com que la unitat s’instal·la en reixetes de ventilació com muntanyes, zones salvatges, platges, illes, etc., està sotmesa a canvis irregulars de direcció i càrrega i a l’impacte de fortes ratxes. Està sotmès a fortes tempestes de calor i fred i a diferències de temperatura extremes durant tot l’any, i el medi natural és incòmode per al transport. La caixa de canvis s’instal·la a l’espai estret situat a la part superior de la torre. Un cop falla, és molt difícil reparar-lo. Per tant, la seva fiabilitat i vida útil són molt superiors a les de la maquinària normal. Per exemple, els requisits per als materials components, a més de les propietats mecàniques en condicions normals, també han de tenir característiques com la resistència a la fragilitat en fred en condicions de baixa temperatura; s'ha d'assegurar el bon funcionament de la caixa de canvis per evitar vibracions i xocs; s’han d’assegurar les condicions de lubricació adequades, etc. Per a zones amb grans diferències de temperatura entre l’hivern i l’estiu, s’haurien de disposar de dispositius de calefacció i refrigeració adequats. També configureu punts de control per controlar de forma remota l’estat de funcionament i lubricació.
Les diferents formes d’aerogeneradors tenen requisits diferents i, per tant, la distribució i l’estructura de les caixes de canvis són diferents. A la indústria eòlica, la transmissió d'engranatges d'eix paral·lel fix i la transmissió d'engranatges planetaris són els més comuns per als aerogeneradors d'eix horitzontal.
Influència de les condicions naturals:
La generació d’energia eòlica es veu afectada per les condicions naturals. L’aparició d’algunes condicions meteorològiques especials pot provocar un mal funcionament de l’aerogenerador. La petita góndola no pot tenir una base sòlida com a terra. La concordança de potència i la vibració torsional de tot el tren motriu Els factors sempre es concentren en un enllaç feble. Molta pràctica ha demostrat que aquest enllaç sovint és la caixa de canvis de la unitat. Per tant, és particularment important reforçar la investigació sobre la caixa de canvis i prestar atenció al seu manteniment.
Mitjançant la introducció de tecnologia avançada de l’alemanya RENK, l’empresa ha desenvolupat amb èxit diversos productes de la sèrie de caixes d’engranatges eòlics marins i d’ús terrestre que van des d’1.5 MW fins a 5 MW. En l'actualitat, els prototips de caixa de canvis d'energia eòlica de 5 MW s'han connectat a la xarxa per a la generació d'energia i s'ha aconseguit la producció en massa i el funcionament in situ es troba en bon estat. El disseny de l’esquema general de les caixes d’engranatges de potència eòlica es pot dissenyar amb diferents estructures de relació de velocitat segons els requisits de l’usuari i també es pot dissenyar amb prototips d’alta, alta temperatura, baixa temperatura i baixa velocitat del vent, segons els requeriments de l’usuari.
Augment de la capacitat unitària d’unitat única L’increment de la capacitat unitària de la unitat eòlica és propici per millorar la taxa d’utilització de l’energia eòlica, reduir la petjada del parc eòlic, reduir el cost d’operació i manteniment del parc eòlic i millorar la competitivitat del mercat d'energia eòlica.
D’una banda, totes les turbines eòliques marines es transformen en turbines eòliques terrestres, i les complexes condicions naturals marines fan que la taxa de fracàs de les turbines eòliques es mantingui elevada, com ara el parc eòlic marítim més gran del món al parc eòlic Horn Reef de Dinamarca, 80 eòlics marins. granges La taxa de fracàs unitari supera el 70%. D'altra banda, la xarxa no serà capaç de suportar l'enorme potència que proporcionen els centres eòlics marins a gran escala. Per tant, el desenvolupament a gran escala de l’energia eòlica marina encara ha de resoldre els problemes de generació d’unitats i instal·lacions de suport a Internet.
Es promou ràpidament la tecnologia de freqüència constant de velocitat variable. Actualment, els aerogeneradors que funcionen a velocitat constant al mercat adopten generalment generadors asíncrons amb una estructura de doble bobinatge i funcionen a dues velocitats. A la secció d'alta velocitat del vent, el generador funciona a una velocitat més alta; a la secció de baixa velocitat del vent, el generador funciona a una velocitat inferior. Els seus avantatges són el control senzill i l’alta fiabilitat; el desavantatge és que la velocitat de rotació és bàsicament constant i la velocitat del vent sovint canvia, de manera que la unitat sovint es troba en un estat amb un factor d’utilització d’energia eòlica baix i no es pot aprofitar completament l’energia eòlica.
Amb l’avenç de la tecnologia de l’energia eòlica, el desenvolupament d’aerogeneradors i els fabricants van començar a utilitzar tecnologia de freqüència constant de velocitat variable i es van combinar amb l’aplicació de tecnologia de pas variable per desenvolupar aerogeneradors de pas variable i velocitat variable. En comparació amb els aerogeneradors que funcionen a velocitat constant, els aerogeneradors que funcionen a velocitat variable tenen els avantatges d’una gran generació d’energia, una bona adaptabilitat als canvis de velocitat del vent, baixos costos de producció i alta eficiència. Per tant, els aerogeneradors de velocitat variable també són una de les tendències de desenvolupament futures. Actualment, les empreses alemanyes són l’empresa que produeix més aerogeneradors de velocitat variable al món.
Aerogeneradors de tracció directa i semi-directa Els aerogeneradors de tracció directa fan servir motors i impulsors multipolars connectats directament per conduir, eliminant la necessitat de caixes de canvis amb altes taxes de fallada, alta eficiència a baixes velocitats de vent, baix soroll i llarga vida útil , Els avantatges de baixos costos d’operació i manteniment. En els darrers anys, la proporció de la capacitat instal·lada dels aerogeneradors de tracció directa ha augmentat significativament, però per motius tècnics i de costos, els aerogeneradors amb caixes de canvis que augmentin la velocitat encara dominaran el mercat durant molt de temps en el futur. La unitat semi-directa és un mode de conducció entre la transmissió de la caixa de canvis i la transmissió directa. Utilitza una caixa de canvis de primera etapa per augmentar la velocitat, té una estructura compacta i una velocitat relativament alta i un parell reduït. En comparació amb la transmissió tradicional de la caixa de canvis, la transmissió semi-directa augmenta la fiabilitat del sistema; i en comparació amb l'accionament directe de gran diàmetre, l'accionament semidirecte redueix el volum i el pes del sistema mitjançant una disposició de cabina més eficient i compacta.
Els engranatges externs de les caixes d’engranatges eòlics adopten generalment el procés de trituració d’engranatges d’apagat de carburació. A causa de la introducció d’un gran nombre de rectificadores d’engranatges de formació CNC d’alta eficiència i precisió, el nivell d’acabat de les caixes d’engranatges d’energia eòlica s’ha millorat significativament. La gran mida de l’engranatge anell i els requisits d’alta precisió de mecanitzat de les caixes d’engranatges eòlics s’han de reflectir en el procés de fabricació de dents i el control de deformació del tractament tèrmic de l’engranatge intern helicoïdal.
La precisió de mecanitzat de la caixa, el portador de planetes, l’eix d’entrada i altres parts estructurals de la caixa de canvis d’energia eòlica té una influència molt important sobre la qualitat de la transmissió de la transmissió i la vida útil del rodament. La qualitat del muntatge també determina la vida útil de la caixa de canvis d'energia eòlica. El nivell de fiabilitat. Per tant, l’adquisició de caixes d’engranatges eòlics d’alta qualitat i alta fiabilitat requereix un estricte control de qualitat en tots els aspectes del procés de fabricació, a més de la tecnologia de disseny i el suport necessari dels equips de fabricació.
Per a la caixa de canvis principal d’un aerogenerador, un cop l’oli és contaminat per l’aigua i no es pot trobar i tractar a temps, l’impacte és, sens dubte, fatal. Això inclou reduir la viscositat de l'oli, destruir la pel·lícula d'oli, accelerar l'oxidació de l'oli, conduir a la precipitació d'additius i causar danys a les parts.
Per tal de garantir la seguretat de l’oli a la caixa de canvis principal del ventilador, evitar l’entrada d’aigua al sistema és una manera eficaç de combatre la contaminació de l’aigua, com ara la substitució regular i la instal·lació de respiradors a prova d’humitat, però quan el sistema està contaminats per aigua, també s’han de prendre els mètodes de tractament corresponents.
Instal·leu un tub d’aspiració al sistema de filtre de derivació de la caixa d’engranatges del aerogenerador, incorporat en un polímer súper absorbent, amb una eficiència d’absorció d’aigua del 95%. L’oli s’escalfa i l’aigua s’evapora a l’assecador sense fer que l’oli s’oxidi a temperatures excessivament altes. La màquina de deshidratació amb alt buit pot eliminar del 80% al 90% de l'aigua dissolta.
Una gran part de les falles de les caixes de canvis d’energia eòlica són causades per engranatges. L’entorn de funcionament de l’engranatge és més complicat, la sobrecàrrega a llarg termini, la mala lubricació, la instal·lació incorrecta de coixinets o engranatges i el mal engranatge dels mateixos engranatges provocaran fallades de l’engranatge i una vida útil més curta. .
La detecció de vibracions és actualment un mètode de detecció complet i eficaç per detectar falles de caixa de canvis d’energia eòlica. Sempre que l’ús d’equips adequats de detecció de vibracions per recollir dades i analitzar-los pugui determinar el funcionament de l’engranatge, la reparació oportuna i la substitució de peces defectuoses per garantir el funcionament normal de l’equip, fins i tot evitar fallades primerenques per allargar la vida útil dels components.
Quan l’engranatge d’una caixa de canvis d’energia eòlica es desgasta, l’amplitud de la banda lateral de la freqüència de mallada augmentarà significativament. En casos greus, apareixerà la freqüència natural de l’engranatge i hi haurà modulació de freqüència. Generalment, quan la càrrega és elevada, apareixerà una freqüència de mallada molt alta i la seva freqüència harmònica. La freqüència de engranatge dels engranatges i els seus harmònics estan modulats per la freqüència de rotació i es produeix una vibració de freqüència natural; quan l’engranatge està desalineat, generalment es generen harmònics més alts de la freqüència de engranatge de l’engranatge i l’amplitud de la primera freqüència és menor i l’amplitud de les dues i tres vegades és més gran.
Després de recollir les dades de vibracions, es pot calcular la freqüència d’engranatge de l’engranatge segons dades com el nombre de dents i la velocitat de la caixa d’engranatges de potència eòlica, i es poden utilitzar les característiques del domini temporal o de l’espectre de freqüència per diagnosticar la falla de la caixa de canvis. No obstant això, en aplicacions pràctiques, ja que hi ha múltiples jocs d'engranatges i coixinets a la caixa de canvis, la velocitat no és estàtica. L’anàlisi de l’espectre sol tenir diverses freqüències, algunes de les quals són molt properes, cosa que dificulta la seva identificació.
En aquest moment, hem de combinar l’anàlisi d’amplitud en funció de la posició del punt de mesura. Per a cada caixa de canvis, quan estigui en bon estat de funcionament, recopileu l’espectre de freqüència de referència i compareu-lo amb l’espectre de freqüència de referència en la supervisió de l’estat i el diagnòstic d’errors. problema.
La generació d'energia eòlica utilitza el vent per impulsar la rotació de les pales del molí de vent i, a continuació, augmentar la velocitat de rotació a través d'un augmentador de velocitat per promoure que el generador generi electricitat. Segons la tecnologia actual del molí de vent, la generació d’energia pot començar a una velocitat brisa d’uns tres metres per segon.
L’aerogenerador es compon d’un morro, un cos giratori, una cua i unes pales. Cada part és important. Les pales s’utilitzen per rebre el vent i convertir-se en electricitat pel nas; la cua manté les aspes sempre orientades a la direcció del vent entrant per obtenir una gran energia eòlica; el cos que gira pot fer que el nas giri de manera flexible per realitzar la funció d’ajustar la direcció de la cua; El rotor del capçal de la màquina és un imant permanent i el bobinatge de l’estator talla les línies magnètiques de força per generar electricitat.
La góndola conté els equips clau del aerogenerador, incloses les caixes de canvis i els generadors. El personal de manteniment pot entrar a la góndola a través de la torre dels aerogeneradors. L'extrem esquerre de la góndola és el rotor de l'aerogenerador, és a dir, les pales i l'eix del rotor. Les pales del rotor s’utilitzen per captar el vent i transmetre’l a l’eix del rotor.
L’eix de baixa velocitat de generació d’energia eòlica connecta l’eix del rotor amb la caixa de canvis. L’eix de baixa velocitat es troba al costat esquerre de la caixa de canvis, cosa que pot augmentar la velocitat de l’eix d’alta velocitat fins a 50 vegades la de l’eix de baixa velocitat. Eix d'alta velocitat i el seu fre mecànic: l'eix d'alta velocitat funciona a 1500 revolucions per minut i acciona el generador. Està equipat amb un fre mecànic d’emergència, que s’utilitza quan falla el fre aerodinàmic o quan es repara l’aerogenerador.
El controlador electrònic de generació d’energia eòlica inclou un ordinador que controla constantment l’estat del generador d’energia eòlica i controla el dispositiu de gualada. Per evitar qualsevol mal funcionament, el controlador pot aturar automàticament la rotació del aerogenerador i trucar a l'operador de l'aerogenerador a través del mòdem telefònic.
El sistema hidràulic d’energia eòlica s’utilitza per restablir el fre aerodinàmic del generador eòlic; l'element de refrigeració conté un ventilador per refredar el generador. A més, conté un element de refrigeració d’oli per refredar l’oli de la caixa de canvis. Alguns aerogeneradors tenen generadors refrigerats per aigua.
