风电机组组成-机舱

风电机组组成-机舱

风力发电机组的传动系统将风轮传递的机械能输送至发电机，再由发电机转换为电能。对于水平轴风力发电机组来说，传动系统和发电机均需要安装在塔筒顶部，所以机舱中容纳了风力发电机组的大多数重要设备。一般包括主轴、主轴承、齿轮箱、高速轴、联轴器、制动器、制动盘、发电机、偏航驱动、偏航轴承、液压站、控制柜、主机架、维修吊车、气象站、机舱导流罩等。

主轴

主轴也称低速轴，起着固定风轮位置、支撑风轮重量、保证风轮旋转将风轮的力矩传递给齿轮箱或发电机的重要作用。主轴通过主轴承固定在机舱内，大中型风力发电机组叶片长、重量大，为了更好地控制叶片的离心力与叶尖的线速度，主轴转速一般小干30r/min。主轴承承受的扭矩较大，需使用强度、塑性、韧性等机械性能较好的合金钢制作。

增速齿轮箱

为了实现主轴和发电机的转速匹配，除直驱式风力电机组外均需使用增速齿轮箱。风力发电机组对齿轮箱的要求非常严格，不仅要体积小、重量轻、效率高、噪声小，而且要承载能力大、起动力矩小、寿命长。齿轮箱大致可以分为两类，即定轴线齿轮传动和行星齿轮传动。定轴线齿轮结构简单，维护容易，造价低廉。行星齿轮传动具有传动比大、体积小质量小、承载能力大、工作平稳和在某些情况下效率高等优点，缺点是结构相对较复杂造价较高。对于兆瓦级风力发电机组，通常采用转速比在 1:100 左右的三级增速齿轮箱齿轮箱的形式为“一级行星+二级平行轴”或者“二级行星+一级平行轴”，对于较小增比的中速双馈式风力发电机组，也有采用“一级行星+一级平行轴”的二级齿轮箱。

机械制动器

机械制动器通常安装在双馈式风力发电机组齿轮箱和发电机之间的高速轴上面，是风力发电机组停机或人员维护期间的轴系锁定设备。直驱式风力发电机组一般在主轴上也安装液压刹车系统，但仅限于人员进入轮毅时的轴系锁定使用，无法在风轮旋转期间提供足够的刹车力矩。常用制动器包括液压和电动盘式制动器。

发电机

同步发电机的定子结构与一般电机类似，转子采用绕线式或永磁体，可设置为外转子或内转子形式，最大额定功率可达 7.5MW。与双馈异步发电机相比，永磁同步发电机具有更高的效率和更高的功率密度。但永磁体造价较高，且永磁同步发电机可能存在退磁问题。

偏航系统

偏航系统的主要功能是将风力机保持在迎风面上，从而最大限度地捕获风能。通常它由多个驱动电机、偏航减速器、偏航齿轮、齿轮轮缘、偏航制动器和偏航轴承组成。风向发生改变时，电机通过减速器带动小齿轮驱动偏航轴承的齿圈，机舱转动一定角度保持与来流风向一致，以捕获最大风能和减小侧向载荷。当风力发电机组处在迎风位置或机组检修维护时，由偏航制动器锁定风力发电机组。偏航减速器通常采用行星轮系结构。所有电动机均执行相同的信号指令，电动机在风力发电机组偏航至设定的位置后即可自锁。为了防止电缆在偏航系统工作时过度扭曲损坏，偏航系统还设有扭缆保护装置，在偏航角度达到限值时自动解缆或停止风机运行。

机座

机座用来支撑塔架上方风力发电机组的所有设备及附属部件。在满足强度和刚度的要求下，力求耐用、紧凑、轻巧。大中型风力发电机组的机座通常以纵梁、横梁为主，再辅以台板、腹板、肋板等焊接而成。