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风力发电论文题目篇一
海上风力发电项目属于建设工程的范畴，具有一般建设工程风险的特点，风险存在的客观性和普遍性；风险的不确定性，但具有一定的规律性和预测性；风险的潜在性和可变性。除了具有一般建设工程风险的特点外，海上风力发电项目风险管理对各专业工程方面的知识要求较高；海上风力发电项目的风险受自然因素影响较大；风险因素之间的关联度较大；海上风力发电项目的风险具有明显的阶段性。海上风力发电项目风险因素间的关联关系使得现有常用的风险评价方法的应用受到很大的限制，海上风电场区域的表面粗糙度比陆地小的多，源于粗糙表面的湍流少的多，但由于海上风机叶轮的面积一般都远大于陆上，故其造成的尾流对后方风机的影响也比陆地大得多，尽管邻近风机之间的距离也增大许多，但距离的增加对消减这种尾流影响的效果仍不十分清楚。微观选址的结果准确性还与拟选的品牌型号的风机特性有着直接关系。不同品牌型号的风机有着不同类型的功率曲线，对于不同的平均风速情况有着不同的性能表现。进行外推和转换后的结果也应与相关的研究结果进行对比，分析其中的差异，从而对产生的误差进行量化。除了微观选址，还有一些不确定性也影响着发电量预测的准确度，其中包括：海上风机的叶片在运行过程中会逐渐被海上的盐雾腐蚀，表面光洁度降低，影响气动性能，体现为风机性能降低，这种降低比陆上风机要明显。海上台风对中国近海风电场的影响是需要特殊考虑的风险，由于气象资料的时空分辨率和完整性方面具有一定局限性，高分辨率气象模式及有限元分析软件也经常被用到风电场微观选址工作中。目前，最常用的风电场微观选址的软件如下，这些软件也用在风资源评估工作中。
随着陆上风电剩余场址的限制和电能上网受限等因素的影响，我国大规模的商业化海上风电开发将成为风力发电发展的新方向，在未来的五到十年内将会得到快速的增长。海上风力发电项目的开发研发前期，对于风险因素的研究还不够全面深入，对于某些风险因素的研究也存在缺失和不足。
1、风机价格高、设计经验少
虽然各大风机的制造商竞相研发海上风机，但真正能够批量生产的厂商却很少，短期内存在供小于求的情况，开发商压价的余地不大。在风机技术上，国内风机厂家采取部分系统多余设计的原则，以提高海上风力发电机组的可靠性和利用率，但同时有可能增加设备造价。设备的成本还处在较高水平。风电场设计方面，目前有一定海上风力发电设计经验的设计院不多，竞争不充分，设计费用高。在中尺度模拟过程中，对各数据集的来源设备概况、相关性、随时间变化情况进行分析和计算，根据计算结果选择合适可用的数据集进行风电场区域风速的外推和模拟，在这个过程中，往往容易因多种原因产生各种不确定性因素影响模拟结果的准确性。在风资源评价的过程中，对这类不确定性进行定量分析是十分必要的。目前国内对发电量预测所作的研究还很少。海上风机的装机容量和风机的传动方式的选择将对海上风电场的投资成本和运行效益产生明显影响，是不可忽视的潜在风险点。选择容量过大，可能由于技术不成熟导致可靠性不高或供货较慢，选择容量过小，可能造成单位千瓦建设成本高，运行时能量转化效率低。随着我国海上风电场开发的兴起，已有不少科研机构与制造商联合开展海上风机的研制工作，并且已有海上风机产品下线或投入使用。可用于我国海洋石油开发和其他海上施工，完全能在渤海湾、杭州湾和长江口等海域的环境条件下。对于海上风电场的检修维护成本方面的研究，由于海上风电场商业化运行时间很短，研究调查指出，齿轮箱是海上风机最昂贵的部件之一，也是故障率最高的大部件，同时由于海上风电场检修作业的限制，齿轮箱也成为故障维修成本最高的部件。维护设备的可进入性分析尤其重要的结论，认为提高海上风机的可靠性和稳定性是减少维护费用最有效、最直接的方法。
2、风险相对较少，设计经验不足是主要风险
由于国内风机厂家及施工单位缺少海上风力发电建设经验，建设初期，施工进度会较慢，但随着工程的进展，各工种配合日臻成熟，工程进度逐步会加快。但总体上存在承包商延误风险的可能。据了解，国内目前还没有适合海上风机吊装的专用船只。风电场运营维护风险。到达维修点的难易程度主要由天气、海况、距离及交通工具决定。海上风电场距离远，除了风机的质量、系统可靠性要求高以外，必要的维护是必不可少的。目前在国外，海上风电场检修用的交通工具有维修船和直升机。而这两种交通工具受天气、海况影响很大。从风机可利用率角度看，就陆地风机而言，海上风电机组对可靠性要求更高，海上风电机组可利用率普遍较低。沿海地区电网结构较坚强，但涉及海上风电场的局部电网还较弱，潜在由于电网原因造成风电场不能满功率运行的风险。海上风力发电机组塔筒长年受海洋盐雾的侵袭，其腐蚀速度比陆地环境下快，由于风机基础坐落在海底，改变了海底局部形态，在海浪、潮汐及海流的作用，海底地形发生运动，对基础的稳定产生很大影响，有时会危及风机安全。虽然在设计时充分考虑海流、海浪、潮汐对基础的影响，但当风机运行后，应定期对风机基础进行潜水观测及维护。海上风机基础的设计需参考相关的国家、行业以及国际标准、规范、规程等。由于其所处环境与海上石油平台类似，因此，还可借鉴海上石油平台基础设计施工方法。我国由于海上风电开发、海运、海事工程发展相对欧美国家发展比较晚，相应的在过去近海风资源监测和研究工作也不足。但随着海上风电的即将大规模上马，基础的海上测风和研究工作也已在中国近海大规模展开。目前，国内外的各种领先的研究成果在我国已被广泛应用在陆上风电开发的风资源评价之中，多数风资源评价的中尺度模拟都做到的精度范围，能够满足下一步微观选址的要求。
1、安全风险的控制措施
风力发电场建设期的安全问题主要集中在风力发电机组吊装，无论是机械还是人员都存在较高风险。由于存在大型吊车，所以应对特种设备进行严格管理。因此要检验所有上岗的吊车是否有检验合格证，在吊装机舱和塔筒时应严格按照要求进行，操作吊车的司机是否都持证上岗等等。此外还需要加强对人员的培训，因为培训可以降低技术人员的操作失误也可以在很大程对上减少因为失误造成的安全事故的发生。风力发电单位也可以通过购买责任险的方式向保险公司转移自身对员工应承担的责任，或者购买其他人身产品直接保障人身风险。同时应建立安全管理体系，采用与工程项目相适应的施工安全设防标准，完善各种施工安全技术，并建立施工安全应急预案，以应对突发安全事故。制定严格的管理制度和操作规范，设立施工安全监督机构，把安全责任制度落实到个人。
2、质量风险的控制措施
项目质量的风险也是本项目重要的风险控制内容之一。由于风机基础和承台均使用大量混凝土，混凝土质量尤为关键，应严格把控。此外钢筋的绑扎、水泥标号、碎石的洁净度都能够影响承台浇筑的质量，也需要严格控制。另外整个承台浇筑必须保证连续，这些都是风力发电场混凝土工程的关键点。应加强设备到货验收工作，保证到货设备达到合同要求的技术参数和质量，严把设备安装前的第一道关，在设备安装期间要明确安装标准，杜绝让步接受，不把设备问题和安装质量问题遗留至生产期。在风力发电机组运输和吊装的过程中一定要小心作业，同时应该适当采取包装措施保护好大型机组的构件，避免运输和吊装过程中的损坏。
3、经济风险的控制措施
风力发电项目本身因投资大、资金回收、政府电价控制等因素的影响，在资金方面就比较敏感。因此工程造价的控制也是经济风险中最应该控制的一项内容。在项目实施阶段，首先要做好招标标段划分，尽量不要拆分标段，保证各标段有饱满工程量，以降低投标标价，各标段的概算价格在招标前就要计算得出，为招标价格提供参考。针对施工合同要严格控制设计变更和签证，在结算阶段要特别注意技经工作中工程量和单价的结算，最好开展第三方把关。同时要注意抓紧落实项目资本金，要在管理层面上下大力度，保证资金的良好循环和运转，减轻项目因为筹融资而产生的风险。在应对税率风险时，可以采取两个措施。一是根据国家产业政策的宏观调整方向来调整公司的运作和投资方向，二是工程项目公司可以事先同我国政府相关部门签署协议，在税率的浮动幅度超出了某个预定的范围时，此时政府应对承担补偿公司的损失。
4、自然环境风险的控制措施
首先是前期测试数据可能会随着环境的变化而变化，对测风塔的数据进行校验，为风资源评价提供科学的基础数据，为项目立项提供科学依据。可对现有测风塔进行持续观察分析，为后期扩建项目更准确的进行微观选址和发电量测算提供有力依据。再者自然环境对项目的影响不可小觑。风力发电相应范围要积极桌号预防工作，严格按照规范进行操作和施工，做好设备和机械的日常维护，保证风力发电设备的正常工作。还要购买一定的保险，将很大程度的自然风险转移。
目前，风险管理虽已逐步应用到大型项目管理之中，但在风力发电项目领域，项目管理及更深入的风险管理，无论是理论研究还是实践应用都尚未广泛开展，与国外同行和国内其他科学研究和应用现状相比，还有较大差距。项目实施过程中在设备选型、工程实施、发电运行、上网销售等环节，存在较多普遍性问题，使得风力发电项目建设虽然启动较快，但普遍出现收尾拖延、预算超支、达不到财务预期收益等许多现实问题。因此，我们必须要严格控制海上风力发电项目的风险管理，将风险降到最低，使企业利益最大化。
风力发电论文题目篇二
风能是现在世界上发展最快的能源,但这种无污染能源的利用还面临不少问题.比如,它会产生噪音,旋转的'叶轮机会干扰电视信号接收,而在没有风的时候,这些风车就显得大煞风景了.由于风力不够稳定,据统计,风车的发电效率很少能高于三成(实际发电能量与风车全速转动发电能量之比),而如果出现台风和龙卷风,风车往往会夭折.
作者：作者单位：刊名：农村电工英文刊名：ruralelectrician年，卷(期)：16(2)分类号：关键词：风力发电论文题目篇三
风力发电机组齿轮箱在传动系统中的作用是等功率地将风轮获得的低转速的机械能转变成高转速的机械能，传动系统中的齿轮箱是载荷和转速匹配的中心部件。因此齿轮箱的运行状态和技术参数直接影响到整个机组运行的技术状态。正是由于齿轮箱的技术功能特点，在风力发电机组传动系统中的`齿轮箱一般都设计有相应的监控设施，控制系统可以实时地监控其中的轴承温度、润滑油温，润滑系统的油压，润滑油位，并且根据环境条件的不同，配备有润滑油的加热和散热装置，控制系统可以根据润滑油的温度自动地启动散热装置和加热装置，以使齿轮箱尽可能地工作于最佳状态。
1。齿轮箱的监控系统
齿轮箱的监控系统主要由润滑油温度传感器、润滑系统油流传感器、压力表、润滑油位传感器、散热装置、加热器等设施组成。系统的结构原理见下图：
2。齿轮箱监控系统与主控系统的关系
温度传感器将箱体内的润滑油温度以模拟电压信号的形式发送到控制计算机，控制计算机首先将润滑油温信号和环境温度信号进行处理形成数字控制信号，根据控制信号的不同，计算机将触发不同的控制逻辑，控制逻辑输出相应的控制信号驱动继电器或发出报警信号，继电器的状态决定相应接触器的断开和闭合，接触器的状态直接控制相应执行元件的动作，如散热风扇的启动和停止、加热电阻的接通和断开、自动停机等。
油位传感器根据润滑油位的高低发出一个开关信号，开关信号输入到计算机后触发相应的逻辑模块，判断逻辑根据信号的状态发出报警信号，控制机组自动停机或正常运行。
油流传感器发出的也是一个开关信号，开关信号输入到计算机后触发相应的逻辑模块，判断逻辑根据信号的状态发出报警信号，控制机组自动停机或正常运行。
3。齿轮箱监控系统运行技术状态的判别
以某种660kw风力发电机组的齿轮箱监控系统为例，该齿轮箱的润滑系统采用了主动润滑方式，对于齿轮来说，属于飞溅润滑和喷淋润滑相结合的混合润滑，对于轴承来说则是强制性润滑。该润滑系统由齿轮泵、散热风扇、过滤器、油流传感器组成，其中的油流传感器用于检测润滑系统油流的状态，在正常工作状态下，该传感器会向控制计算机发出信号，表明润滑系统工作正常，如果润滑系统中过滤器堵塞或油流量不足而使系统的压力降低到一定值时，该压力传感器会立即中断向中心计算机发出的信号，控制计算机检测到该信号中断后，便立即发出报警信号并使机组停止运行。过滤器是油路系统中的另一个功能部件，在正常工作状态下，油流通过进油口进入滤芯外腔，经滤网过滤后进入滤芯内腔出油口；为了在各种状态下保证润滑油的流量，在过滤器中设置了一个旁路阀，目的是在滤网阻塞或气温较低引起润滑油的粘度增加时，打开旁路阀，一部分润滑油经旁路阀直接到达出油口，保证润滑系统有足够的供油量；另外过滤器上还设计了一个极限开关，当油路和滤芯内腔的压力差超过一定限度时，该极限开关便打开以指示滤网太脏，或润滑油粘度太大。
温度控制是齿轮箱运行状态控制的另一个重要组成部份，以某种660kw风力发电机组的齿轮箱系统为例，控制系统实时地对齿轮箱的润滑油温度进行着监控。该温度控制系统有温度传感器、散热装置、加热装置组成。控制系统连续地读取齿轮箱温度传感器发来的温度信号，若环境温度高于15℃或齿轮箱润滑油温高于60℃，则控制系统使加热电阻断电，停止加热；冷却系统的控制原理是，当齿轮箱的温度高于60℃时，则启动散热器风扇，在此状态下即使齿轮箱的润滑油温降到了60℃时以下，散热器风扇也会继续工作一段时间再停止运行；如果控制系统检测到齿轮箱温度超过85℃，则发出报警信号并使机组停止运行，在此状态下应检查加热系统和散热系统是否工作正常，如果加热系统和散热系统工作正常则需检查齿轮的啮合状态和轴承的润滑状态和振动指标。
齿轮箱的油位是保证齿轮箱正常运行的关键要素之一，在某种660kw的齿轮箱上，除了设计有观察窗外，还设计有一个油位传感器，该传感器在齿轮箱内的油位低于设定值时向控制计算机发出信号，控制系统检测到该信号后立即发出报警信号并使机组停止运行。
4。结论和建议
齿轮箱的润滑油温度信号、油位信号、油流信号都是控制系统的输入信号，控制计算机根据不同的信号触发不同的控制程序，控制程序驱动相关的执行元件执行相关的操作，确保了齿轮箱工作于良好状态。
在实际工作中发现由分配器通向各个轴承的强制润滑管被堵塞而致轴承烧死的现象。究其原因可能是油液过脏或过滤器滤芯损坏致脏物进入润滑管所致。建议：齿轮箱用油要使用符合要求的滤油机加入；滤芯要规定检查周期，以防滤芯破损后使脏物堵塞油路而致轴承烧损。
风力发电论文题目篇四
随着我国经济的迅速发展，我国对于电力的需求量也是急剧增加。如2011年全国全社会用电量达4.69万亿千瓦时，同比增长11.7%，增长迅速[1]。中国的风电市场前景是十分广阔的，正在吸引着越来越多的投资企业。风电场建设项目规模巨大，涉及的方面比较多，具有技术更新快、建设周期比较长、参与建设单位比较多、环境条件复杂等诸多特点，在项目的实施过程中，充满着风险，可以被称为风险性项目。epc作为一种优秀的总承包模式，采用epc模式的风电场建设项目也具有这一特点，而且epc模式下的风电场建设项目集合经济、技术、管理与组织等诸多方面，在这些方面都存在着相当大的不确定性，这就造成其风险的存在。风力发电项目风险管理中不确定因素，如果不能得到有效监管和控制，会造成建设项目实施过程出现各种问题。
项目风险监控是在项目风险发生时，根据风险管理计划中的应对措施采取科学、合理的方法进行应对的一个过程[2]。但是如果项目风险发生变化，应该对项目风险进行再次分析，并根据实际情况制定新的风险应对措施。实际上，项目风险监控是一个持续的、具有反馈性的、实时的过程，能够针对发现的问题采取相应的措施。针对项目风险的实际特点，对项目风险监控主要包括：
（1）及时观测，对项目风险进行密切关注。主要是为了识别新的风险因素，防止无法及时应对，进而导致整个项目工程产生重大损失，根据新的风险因素制定风险应对措施，并将这些措施加入到项目风险计划中去。
（2）对项目方案进行纠正。由于项目进行过程中，项目的情况会由于各种情况发生变动，一些制定的项目风险计划会跟预测的前提条件出现差异，应该随时进行修改、完善。
（3）修改项目风险应对计划。对项目风险应该进行定期评估，以防止项目风险发生变动，对项目风险应对措施进行实时性修改、完善，以保障整个工程项目的顺利实施。
根据以上所述，对epc模式风电场建设项目业主风险监控的步骤如图2所示：
对于epc模式的风电场建设项目而言，项目业主风险的风险监控主要是跟踪监控已识别的风险因素，监视残余风险，识别新的风险因素，完善风险管理计划，保证风险计划的顺利实施，对风险监控结果进行评价[3]。项目风险监控贯穿于整个项目实施的过程之中。从整个项目计划来说，项目风险监控处于风电场建设项目风险管理流程的最末端，但是并不是指项目风险监控仅在项目风险管理末期、且重要性不高。所以，项目风险监控实际上是面向整个项目风险管理全过程的工作。风电场建设项目在工程建设和项目管理实践中形成了一些有效的监控方法，这些常见的监控方法有：
（1）审核检查法
审核检查法能够用于项目全过程，是监控项目风险的有效手段。从项目建议书开始到项目完成，都能够用到核对表法。在对项目建议书、项目设计的标准要求制定、项目招标文件、设计文件、项目建设计划、以及项目运行试验等工作，都需要进行审核，审核通过以后，对审核的结果应该采取措施马上进行解决，而且在问题解决后还需要进行检查验收。检查主要是在项目实施的过程中进行，不是在某一阶段或某一阶段最末是进行。检查的目的是为了把来自各方面的反馈意见立即通知有关人员，一般以已完成的工作成果为对象，包括项目的设计文件、实施计划、实验计划、材料设备等。风险监控作为项目风险管理的一个进程，审核检查法同风险监控工作的要求十分契合，将审核检查法应用于项目风险监控当中是十分不错的选择。
（2）偏差分析法
偏差分析法是一种对某一工作实施结果进行分析的方法，是将实际完成的项目工作同计划的项目工作进行对比，确定项目的实际状况同原先制定的项目计划的要求是否符合。对于风电场建设项目，为了保障项目的顺利进行和建设，加强项目管理人员的风险管理意识成为项目管理必不可少的部分，建立有效的项目风险管理制度与措施，设立强有力的项目建设管理机构更是必要。将偏差分析法应用于风电场建设项目的风险监控当中，将风险监控计划同项目风险实际状况进行比较，分析偏差和出现的不足，从而完善项目风险计划，提高项目风险管理水平，保证项目风险各项指标在预期的范围之内，控制好风险水平与风险损失，保证风电场建设项目的顺利进行。
根据风险的分类、发生概率与风险损失水平的实际情况，采取不同的风险应对措施。一般来说，常用的风险应对策略包括风险避免、风险预防、风险抑制和风险转移。下面根据风险发生的不同情况，对各自的风险应对措施进行介绍。p代表风险发生概率，c代表风险损失后果。
（1）风险避免（回避）
这种策略是在p比较大，c也比较大的情况，一般来说c都大于风险成本。在这种情况下一般采用放弃项目或者放弃方案，或者改变方案，这样p为0，c也变为0。这种情况主要是通过事前风险评价对项目风险进行分析，若是符合p、c都比较大的情况，则采取这样策略，这一策略主要是针对宏观风险，如政治、经济和社会风险等，这种风险对项目的影响太大，需要谨慎对待。
风险回避一般要具备以下两点要求：第一，某种特定风险发生概率和损失程度相当大；第二，应用其他风险处理技术的成本超过其产生的经济效益，采用风险回避措施可使项目受损失的可能性最小。
（2）风险预防
风险预防没有具体的前提条件，这种风险应对策略主要的目的是消除或减少风险因素，控制风险源。采用这种策略，能够降低风险发生概率、减少风险损失水平。这一策略采用的具体方法是通过抑制人为风险因素、对操作程序制度化规范、增加备份等方法对风险水平抑制和预防，这种风险主要适用于企业层面和项目层面，如业主管理人员不尽责风险、设计风险等。这种风险需要持续不断地进行监控，提前做好预防是比较合适的处理方法。风险预防一般采取的具体措施是：将损失摊入经营成本；建立风险基金；借款用以补偿风险损失。
（3）风险抑制
这一策略主要适用的条件是p比较大，而且p在过程中几乎达到100%，风险无法进行避免或转移。这一策略主要适用于项目层面、企业层面的风险。这一策略不能够使c减小到0，但是可以减小c，达到减小风险损失的目的。这一方式主要通过事前准备，做好风险防范和风险监控，并在风险发生时采取有效措施，防止风险损失扩大。按照减轻风险措施执行时间可分为风险发生前、风险发生中和风险发生后三种不同阶段的风险控制方法，应用在风险发生前的方法基本上相当于风险预防，而应用在风险发生时和风险发生后的控制实际上就是损失抑制。风险抑制和风险预防一般都属于风险自留。
（4）风险转移
风险转移是将项目主体面临的风险损失转移给其他相关主体去承担的行为，也可以称为风险合伙分担。这一策略的目的不是减小风险发生概率和风险损失水平，而是通过签订合同或协议等方式，在事故发生时，将风险损失的`全部或者一部分转移到项目合同签订方。这种策略主要适用于那些风险发生概率较小，但是风险损失很大或者项目主体难以控制的项目风险的情况。风险转移通过合同或协议，将风险发生时的法律责任或投资损失转移到合同或协议签订方。是否采取这一策略是由风险发生水平和风险损失水平来决定，当项目的资源有限，无法选择风险减轻和风险预防策略，或者风险发生概率很小，但是风险产生时会造成很大损失时，采取这一策略。对于项目业主方来说，风险转移主要通过与总承包商签订合同或协议，利用合同或协议中的条款进行风险转移。
风险监控和应对是组织通过各种手段或方式尽量减少或分配风险，由于风险不可能消除，只能通过风险回避、预防和转移等策略减小风险发生的概率和风险损失水平。因此，无论是通过自然手段还是程序性措施，识别风险因素及水平，进行风险应对才是风险管理的主要目的。本文在风险计划管理的基础上，对epc模式风电场建设项目的风险因素的应对措施进行具体分析和阐述，提出风险应对建议。
风力发电论文题目篇五
第一节概述
风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件,其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通常风轮的转速很低,远达不到发电机发电所要求的转速,必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现,故也将齿轮箱称之为增速箱。根据机组的总体布置要求,有时将与风轮轮毂直接相连的传动轴(俗称大轴)与齿轮箱合为一体,也有将大轴与齿轮箱分别布置,其间利用涨紧套装置或联轴节连接的结构。为了增加机组的制动能力,常常在齿轮箱的输入端或输出端设置刹车装置,配合叶尖制动(定浆距风轮)或变浆距制动装置共同对机组传动系统进行联合制动。
由于机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处,受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击,常年经受酷暑严寒和极端温差的影响,加之所处自然环境交通不便,齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内,一旦出现故障,修复非常困难,故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。例如对构件材料的要求,除了常规状态下机械性能外,还应该具有低温状态下抗冷脆性等特性;应保证齿轮箱平稳工作,防止振动和冲击;保证充分的润滑条件,等等。对冬夏温差巨大的地区,要配置合适的加热和冷却装置。还要设置监控点,对运转和润滑状态进行遥控。
不同形式的风力发电机组有不一样的要求,齿轮箱的布置形式以及结构也因此而异。在风电界水平轴风力发电机组用固定平行轴齿轮传动和行星齿轮传动最为常见。
如前所述,风力发电受自然条件的影响,一些特殊气象状况的出现,皆可能导致风电机组发生故障,而狭小的机舱不可能像在地面那样具有牢固的机座基础,整个传动系的动力匹配和扭转振动的因素总是集中反映在某个薄弱环节上,大量的实践证明,这个环节常常是机组中的齿轮箱。因此,加强对齿轮箱的研究,重视对其进行维护保养的工作显得尤为重要。
第二节设计要求
设计必须保证在满足可靠性和预期寿命的前提下,使结构简化并且重量最轻。通常应采用cad优化设计,排定最佳传动方案,选用合理的设计参数,选择稳定可靠的构件和具有良好力学特性以及在环境极端温差下仍然保持稳定的材料,等等。
一、设计载荷
齿轮箱作为传递动力的部件,在运行期间同时承受动、静载荷。其动载荷部分取决于风轮、发电机的特性和传动轴、联轴器的质量、刚度、阻尼值以及发电机的外部工作条件。
风力发电机组载荷谱是齿轮箱设计计算的基础。载荷谱可通过实测得到,也可以按照jb/t10300标准计算确定。当按照实测载荷谱计算时,齿轮箱使用系数ka=1。当无法得到载荷谱时,对于三叶片风力发电机组取ka=1.3。
二、设计要求
风力发电机组增速箱的设计参数,除另有规定外,常常采用优化设计的方法,即利用计算机的分析计算,在满足各种限制条件下求得最优设计方案。
(一)效率
齿轮箱的效率可通过功率损失计算或在试验中实测得到。功率损失主要包括齿轮啮合、轴承摩擦、润滑油飞溅和搅拌损失、风阻损失、其它机件阻尼等。齿轮的效率在不同工况下是不一致的。
风力发电齿轮箱的专业标准要求齿轮箱的机械效率应大于97%,是指在标准条件下应达到的指标。
(二)噪声级
风力发电增速箱的噪声标准为85db(a)左右。噪声主要来自各传动件,故应采取相应降低噪声的措施:
1.适当提高齿轮精度,进行齿形修缘,增加啮合重合度;
2.提高轴和轴承的刚度;
3.合理布置轴系和轮系传动,避免发生共振;
4.安装时采取必要的减振措施,将齿轮箱的机械振动控制在gb/t8543规定的c级之内。
(三)可靠性
按照假定寿命最少的要求,视载荷谱所列载荷分布情况进行疲劳分析,对齿轮箱整机及其零件的设计极限状态和使用极限状态进行极限强度分析、疲劳分析、稳定性和变形极限分析、动力学分析等。分析方法除一般推荐的设计计算方法外,可采用模拟主机运行条件下进行零部件试验的.方法。
在方案设计之初必须进行可靠性分析,而在施工设计完成后再次进行详细的可靠性分析计算,其中包括精心选取可靠性好的结构和对重要的零部件以及整机进行可靠性估算。
第三节齿轮箱的构造
一、齿轮箱的类型与特点
风力发电机组齿轮箱的种类很多,按照传统类型可分为圆柱齿轮增速箱、行星增速箱以及它们互相组合起来的齿轮箱;按照传动的级数可分为单级和多级齿轮箱;按照转动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式以及混合式等等。常用齿轮箱形式及其特点和应用见表.20.1-1。
(表20.1-1风力发电齿轮箱的主要类型和特点)。
二、齿轮箱图例
(各种齿轮箱图例如图20.1~20.7所示)。
第四节齿轮箱的主要零部件
箱体结构
箱体是齿轮箱的重要部件,它承受来自风轮的作用力和齿轮传动时产生的反力,必须具有足够的刚性去承受力和力矩的作用,防止变形,保证传动质量。箱体的设计应按照风电机组动力传动的布局安排、加工和装配条件、便于检查和维护等要求来进行。应注意轴承支承和机座支承的不同方向的反力及其相对值,选取合适的支承结构和壁厚,增设必要的加强筋。筋的位置须与引起箱体变形的作用力的方向相一致。
箱体的应力情况十分复杂且分布不匀,只有采用现代计算方法,如有限元、断裂力学等方法辅以摸拟实际工况的光弹实验,才能较为准确地计算出应力分布的状况。利用计算机辅助设计,可以获得与实际应力十分接近的结果。
采用铸铁箱体可发挥其减振性,易于切削加工等特点,适于批量生产。常用的材料有球墨铸铁和其他高强度铸铁。用铝合金或其他轻合金制造的箱体,可使其重量较铸铁轻20%~30%,但从另一角度考虑,轻合金铸造箱体,降低重量的效果并不显着。这是因为轻合金铸件的弹性摸量较小,为了提高刚性,设计时常须加大箱体受力部分的横截面积,在轴承座处加装钢制轴承座套,相应部位的尺寸和重量都要加大。目前除了较小的风电机组尚用铝合金箱体外,大型风力发电齿轮箱应用轻铝合金铸件箱体已不多见。
单件、小批生产时,常采用焊接或焊接与铸造相结合的箱体。为减小机械加工过程和使用中的变形,防止出现裂纹,无论是铸造或是焊接箱体均应进行退火、时效处理,以消除内应力。
为了便于装配和定期检查齿轮的啮合情况,在箱体上应设有观察窗。机座旁一般设有连体吊钩,供起吊整台齿轮箱用。