风力发电机齿轮箱结构及其主要故障类型的处理方法.doc

风力发电机齿轮箱结构及其主要故障类型的处理方法
第一章绪论



第二章齿轮箱结构


第三章风力发电机组齿轮箱故障类型



第四章风力发电的发展存在问题和主要趋势


致谢
参考文献
中文摘要
摘要:风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣,风电齿轮箱作为风电机组的核心部件,倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚,技术薄弱,特别是兆瓦级风电齿
轮箱,主要依靠引进国外技术。因此,急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究,真正掌握风电齿轮箱设计制造技术,以实现风机国产化目标。
本文以兆瓦级风力发电机齿轮箱为对象,通过方案选取,齿轮参数确定等对其配套的齿轮箱进行阐述。
首先,介绍全球风力发电产业高速发展和国内外风电设备制造业概况,阐述我国风力发电齿轮箱的现状及齿轮箱的研究。
其次,确定齿轮箱的机械结构。选取两级行星派生型传动方案,通过计算,确定各级传动的齿轮参数。对行星齿轮传动进行受力分析,得出各级齿轮受力结果。依据标准进行静强度校核,结果符合安全要求。
然后,论述了风力发电机组齿轮箱故障诊断的主要类型,深入探究风电机组齿轮箱振动故障机理,研究了油温高的故障机理,分析了传动齿轮温度场和热变形的情况。
最后,阐述我国风力发电存在的主要问题和发展前景。
关键词:风电齿轮箱;结构;故障类型;存在问题
ABSTRACT
第一章绪论
论文的目的、意义
面对当前不可再生能源短缺的境况,许多国家都发展清洁能源,主要有风能、太阳能等,但规模最大的是风力发电。现在风力发电技术已日趋成熟,市场正逐步扩大,风力发电已成为增长最快的可再生能源之一,并具备了与常规能源竞争的能力。
本论文就是建立在对引进的兆瓦级风力发电增速齿轮箱结构技术消化吸收的基础上,对增速齿轮箱在转矩、齿数和分度圆等量的论述,计算轮齿进行接触应力分析和齿根的弯曲强度校核。我国风力发电机组故障中齿轮箱的损坏率在机组部件中最高,达到40%~50%,风力发电机组建在风电场,而风力机传动件的核心部件就是齿轮箱,由于安装环境条件很差,随着载荷的增加,齿轮箱的拆装越发不容易,若出现故障,对发电机组带来的影响很大,维修也非常困难。随着设备的不断升级,例如风力发电机容量的增大,齿轮箱故障所带来的损失越来越大,齿轮箱故障诊断的研究是非常必要的。转动中的齿轮受弯曲载荷、振动等载荷作用,所以发生故障是不可避免的。目前,主要有三种风力发电机,一种依靠齿轮箱增速,一种是直驱风力发电机组,第三种是半直驱风力发电机,第一种的生产技术较为成熟,而且在风电场中,该种风力发电机是主流机型,使用的较多。双馈感应发电机所加装的电力电子变流器的功率占风力机组的30%,虽然没有了齿轮箱,风力机的故障发生率以及维护成本都大幅下降,但为了将直驱风力发电机组联接电网,要给它加装一个全功率的电力电子变流
器,而变流器的价格非常高,增加了发电成本。由于以上两个原因,就目前来说,风电机组齿轮箱故障研究有重要现实意义。
由于我国风电场的齿轮箱受变载荷、强阵风的冲击,环境温度变化较大,齿轮箱故障占到风力发电机组故障总数的12%,所占比重较大,应高度重视,尽可能降低故障发生率。由于风力发电机组齿轮箱故障发生频繁,齿轮箱的维修费用也相当高,通过故障机理分析,我们在一定程度上了解齿轮箱的故障特性、故障原因,加强齿轮箱的故障诊断研究对提高风力机工作效率、保证齿轮箱的正常运行,具有十分重要的实践意义。齿轮箱的故障分析,有助于在日常监测中及时发现、正确判断故障,当出现故障后,在故障早期及时采取有效措施避免故障继续发展。
综上所述,只有高度重视并不断提高风力发电机组齿轮箱的结构设计和运行维护能力,才能保证风力发电机组齿轮箱及机组的良好运行。
风力发电国内外发展现状
风能是一种清洁的永续能源,与传统能源相比,风力发电不依赖外部能源,没有燃料价格风险,发电成本稳定,也没有碳排放等环境成本;此外,可利用的风能在全球范围内分布都很广泛。正是因为有这些独特的优势,风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分,发展迅速。根据全球风能理事会的统计,全球的风力发电产业正以惊人的速度增长,在过去10年平均年增长率达到28%,2007年年底,全球装机总量达到了9400万千瓦,每年新增2000万