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2013 年 1 月 14 日

内部资料，注意保密. 风电机组整体设计概述. 袁 炜. 2013 年 1 月 14 日. 风电机组整体设计概述. 1 风力发电机组设计流程和内容. 1.1 设计阶段 概述 1.2 概念阶段 设计 1.3 详细设计阶段 1.3.1 详细设计阶段 ● 详细设计阶段一 ● 详细设计阶段二 1.3.2 关键 流程和 内容. 1 风力发电机组设计流程和内容. 1.1 风力发电机组设计阶段概述. 时间. 概念设计. 详细设计第一阶段. 详细设计第二阶段. 采 购. 制 造.

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2013 年 1 月 14 日

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Presentation Transcript

  1. 内部资料，注意保密 风电机组整体设计概述 袁 炜 2013年1月14日

  2. 风电机组整体设计概述

  3. 1 风力发电机组设计流程和内容 1.1设计阶段概述 1.2概念阶段设计 1.3 详细设计阶段 1.3.1 详细设计阶段 ● 详细设计阶段一 ● 详细设计阶段二 1.3.2 关键流程和内容

  4. 1 风力发电机组设计流程和内容 1.1 风力发电机组设计阶段概述 时间 概念设计 详细设计第一阶段 详细设计第二阶段 采 购 制 造 原 型 机 认 证

  5. 1 风力发电机组设计流程和内容 1.2 概念阶段设计内容 风机额定功率 风轮直径 叶片数量选择 正常转速 发电机概念 功率控制概念 安全链概念 运行方式 额定风速 主要技术参数

  6. 1 风力发电机组设计流程和内容 1.3 详细设计阶段一工作内容 技术参数 叶片数量 部件详细设计 载荷计算 设计理念或 概念 采 购 部件技术规范 订单或市场 合同 部件设计图纸和BOM 设计第一阶段

  7. 1 风力发电机组设计流程和内容 1.4 详细设计阶段一工作内容 第一阶段详细 设计内容及概念 最终图纸 主要部件供应链 产品技术参数 最终部件清单 最后载荷计算 最终技术规范 载荷计算1 辅助部件 叶片结构 部件分析及计算 叶片材料测试 技术文件

  8. 1 风力发电机组设计流程和内容 1.5 详细设计阶段关键流程和内容 叶片初步设计 安全和控制电控系统 1. 载荷计算 轮毂 传动链 支撑部件 变桨系统 偏航系统 塔筒设计 机舱罩和轮毂罩类型 防雷保护

  9. 1 风力发电机组设计流程和内容 1.5 详细设计阶段关键流程和内容 叶片设计 安全和控制电控系统 优化 控制器、传感器、 原理图 2. 载荷计算 传动链 (功率系统设计) 轮毂 支撑部件 平台、配件、小部件 变桨系统 偏航系统 防雷保护 塔筒设计 机舱罩和轮毂罩设计

  10. 1 风力发电机组设计流程和内容 1.5 详细设计阶段关键流程和内容 控制参数 ◆影响载荷计算的因素 叶片设计 安全设计 载荷计算 控制策略 部件设计 塔筒设计 基础刚度

  11. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.1 概述 2.2 传动链概念 2.2.1 传动链基本组成 ● 主轴和轴承分类 ● 发电机类型 ● 齿轮箱组成及类型 2.2.2 传动链基本构成方式 2.2.3 传动链基本方案分类 2.2.4 传动链典型方案案例分析 ● 3-1-1：双轴承的三级齿轮箱 ● 3-2-1 ：单轴承三点支撑的三级齿轮箱 ● 1-1-7 ：无齿轮箱的双轴承的直驱方案 ● 3-3-1：双列滚子轴承的三级齿轮箱 2.3 传动链方案评估

  12. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.1 概述一 ●三个方面综合考虑： 气动 传动链 发电单元（发电方式） 风电机组设计总体目标 ● 三大目标 高可靠性 大发电量 高性价比 技术创新或技术优势 产品实现或成本风险

  13. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.1 概述二---常见机组概貌

  14. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2 传动链概念 ●基本要素：主轴、轴承、发电机或齿轮箱

  15. 2 风电机组传动链概念设计及评估 Planetary Bearings Roller bearing without cage Double tapered roller bearing Roller bearing with cage Ball bearing Roller bearing without outer ring Spherical roller bearing Tapered roller bearing

  16. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2 传动链概念 ●基本要素：主轴、轴承、发电机或齿轮箱

  17. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2 传动链概念 ●基本要素：主轴、轴承、发电机或齿轮箱 中速发电机 大直径低速发电机 低速发电机 大直径中速发电机

  18. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2 传动链概念 ●基本要素：主轴、轴承、发电机或齿轮箱 高速发电机

  19. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.1 传动链基本组成 ● 齿轮箱-------齿轮类型

  20. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.1 传动链基本组成 ● 齿轮箱-------类型 三级 新型齿轮箱 一级 变速比变化的齿轮箱

  21. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.1 传动链基本组成 ● 齿轮箱-------供应链情况 WINERGY AG JahnelKestermann Eickhoff Maschinenfabrik ZollernDorstener MoventasOy Hansen Transmission Bosch Rexroth Wikov Gear s.r.o. Renk 南高齿 中国二重 大连华锐重工 杭齿

  22. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.1 传动链基本组成 ●其他辅助部分

  23. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.2 传动链基本构成方式 （1）每一个基本单元独立、且有相关的支撑架； （2）部分集成：一些基本单元集成在主机架内或常规的支撑架； （3）所有基本单元集成在主机架内。

  24. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.3 传动链基本方案类型及说明（36/13/14） 备注：（1）优点；（2）缺点 （3）专利；（4）应用。 ◆风电机组整机设计必须充分考虑备注中所阐述的4点。

  25. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.4 典型传动链案例分析一 3-1-1：双轴承的三级齿轮箱方案 • 典型特点： • （1）两个独立的圆锥滚子轴承； • （2）齿轮箱只受扭矩载荷； • （3）发电独立安装在主机架。 • 专利应用情况： • 属于典型设计方案，无专利保护。

  26. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.4 典型传动链案例分析一 3-1-1：双轴承的三级齿轮箱传动链方案 优点：（1）发电机外壳不受转子载荷的影响； （2）齿轮箱轴承几何不受转子载荷的影响； • （3）在风场可单独立更换故障齿轮箱和发电机； • （4）发电机、齿轮箱和主轴轴承供应链充足。 • 缺点：（1）风电机组主轴长且较重； • （2）主机架和发电后座几何尺寸比较长和重。 • 应用：Vestas V80, Gamesa 2MW, REpower 5M, Siemens SWT 3.6-107, • Acciona AW 1500等。

  27. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.4 典型传动链案例分析一 3-1-1：双轴承的三级齿轮箱传动链方案应用机型：Vestas V80, Gamesa 2MW, REpower 5M, Siemens SWT 3.6-107, Acciona AW 1500等。 Acciona AW 1500 Vestas V80-2.0MW REpower 5M Siemens SWT 3.6-107

  28. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.4 典型传动链案例分析二 3-2-1 ：采用三级齿轮箱三点支撑的传动链方案 • 典型特点： • （1）一个独立滚子支撑轴承； • （2）齿轮箱即受扭矩载荷又受部分弯矩载荷立； • （3）独立安装的发电机。 • 专利应用情况： • 属于典型设计方案，无专利保护

  29. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.4 典型传动链案例分析二 3-2-1 ：三级齿轮箱三点支撑的传动链方案 优点：（1）发电机外壳不受转子载荷的影响； （2）齿轮箱轴承几何不受转子载荷的影响； • （3）在风场只能更换故障发电机，更换故障齿轮箱很困难； • （4）发电机、齿轮箱和主轴轴承供应链充足。 • 缺点：（1）风电机组主轴长且较重； • （2）弯矩载荷对齿轮箱轴承受力有严重的影响。 • 应用： • REpowerMD 70/77、 MM82/92, 3.3M, • Fuhrländer MD 70/77、Nordex S70/77, • N80/N90/N100、 GE 1.5, GE 3.6 • DeWind, D6, D8、itsubishi MWT 1000 • Vestas V82/1.65MW 、Suzlon S821.5MW • Siemens 1.3MW /2.3 。

  30. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.4 典型传动链案例分析二 • 3-2-1 ：三级齿轮箱三点支撑的传动链方案应用机型：REpower MD 70/77、 MM82/92, 3.3M、Fuhrländer MD 70/77、Nordex S70/77、N80/N90/N100、 GE 1.5、 GE 3.6、DeWind D6/ D8、itsubishi MWT 1000、Vestas V82/1.65MW 、Suzlon S821.5MW • Siemens 1.3MW /2.3 。 • V82/1.65MW

  31. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.4 传动链典型方案案例分析三 1-1-7 ：采用双轴承的直驱传动链 • 典型特点： • （1）两个单列单轴承集成在轮毂机架中； • （2）发电机为外转子且发电机组的外转子直径大； • （3）轮毂中心与塔筒中心之间跨距大； • （4）轴承直径小。 • 专利应用情况： • 属于典型设计方案，无专利保护

  32. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.4 传动链典型方案案例分析三 1-1-7 ：采用双轴承的直驱传动链 优点： （1）进入轮毂方便便捷； • （2）通过发电机外转子把主轴载荷传递到支撑架上； • 缺点： • （1）转子轴向弯矩影响发电机组的气隙； • (2)发电机的支撑架构几何此尺寸大； • (3)全密闭的发电机组制造困难。

  33. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.2.4 传动链典型方案案例分析四 3-3-1：采用双列滚子轴承的三级齿轮箱传动链方案 优点： （1）发电机机架不承受主轴载荷 ； （2）主轴短而轻的铸件； （3）短而紧凑的传动链； （4）故障发电机和齿轮箱更换便捷； （5） 主轴载荷对齿轮箱轴承冲击载荷小； （6） 发电机和齿轮箱供应链充分。 缺点： （1）主轴轴承供应链不充分。 应用情况： Vestas V90- 3MW Bard VM (5MW Offshore) GE 2.5/3MW

  34. 2 风电机组传动链概念设计及评估 2.3 传动链方案评估

  35. 3 风电机组发电方案概述 说明： 1）双馈风电机组是国际风电市场主流市场，市场份额约80%； 2）直驱全功率风电机组约19.5%； 3）随着国际上海上风电发展以及海上特殊条件，国际著名风电公司均开始开发直驱或半直驱风电机组。

  36. 3 风电机组发电方案概述

  37. 3.交流

  38. 行胜万言

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