第一節(jié)概述

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱是一個重要的機(jī)械部件，其主要功用是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機(jī)并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。通常風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機(jī)發(fā)電所要求的轉(zhuǎn)速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實(shí)現(xiàn)，故也將齒輪箱稱之為增速箱。根據(jù)機(jī)組的總體布置要求，有時將與風(fēng)輪輪轂直接相連的傳動軸（俗稱大軸）與齒輪箱合為一體，也有將大軸與齒輪箱分別布置，其間利用漲緊套裝置或聯(lián)軸節(jié)連接的結(jié)構(gòu)。為了增加機(jī)組的制動能力，常常在齒輪箱的輸入端或輸出端設(shè)置剎車裝置，配合葉尖制動（定漿距風(fēng)輪）或變漿距制動裝置共同對機(jī)組傳動系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合制動。

由于機(jī)組安裝在高山、荒野、海灘、海島等風(fēng)口處，受無規(guī)律的變向變負(fù)荷的風(fēng)力作用以及強(qiáng)陣風(fēng)的沖擊，常年經(jīng)受酷暑嚴(yán)寒和極端溫差的影響，加之所處自然環(huán)境交通不便，齒輪箱安裝在塔頂?shù)莫M小空間內(nèi)，一旦出現(xiàn)故障，修復(fù)非常困難，故對其可靠性和使用壽命都提出了比一般機(jī)械高得多的要求。例如對構(gòu)件材料的要求，除了常規(guī)狀態(tài)下機(jī)械性能外，還應(yīng)該具有低溫狀態(tài)下抗冷脆性等特性；應(yīng)保證齒輪箱平穩(wěn)工作，防止振動和沖擊；保證充分的潤滑條件，等等。對冬夏溫差巨大的地區(qū)，要配置合適的加熱和冷卻裝置。還要設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，對運(yùn)轉(zhuǎn)和潤滑狀態(tài)進(jìn)行遙控。

不同形式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有不一樣的要求，齒輪箱的布置形式以及結(jié)構(gòu)也因此而異。在風(fēng)電界水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用固定平行軸齒輪傳動和行星齒輪傳動最為常見。

如前所述，風(fēng)力發(fā)電受自然條件的影響，一些特殊氣象狀況的出現(xiàn)，皆可能導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組發(fā)生故障，而狹小的機(jī)艙不可能像在地面那樣具有牢固的機(jī)座基礎(chǔ)，整個傳動系的動力匹配和扭轉(zhuǎn)振動的因素總是集中反映在某個薄弱環(huán)節(jié)上，大量的實(shí)踐證明，這個環(huán)節(jié)常常是機(jī)組中的齒輪箱。因此，加強(qiáng)對齒輪箱的研究，重視對其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)的工作顯得尤為重要。第二節(jié)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)必須保證在滿足可靠性和預(yù)期壽命的前提下，使結(jié)構(gòu)簡化并且重量最輕。通常應(yīng)采用CAD優(yōu)化設(shè)計(jì)，排定最佳傳動方案，選用合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇穩(wěn)定可靠的構(gòu)件和具有良好力學(xué)特性以及在環(huán)境極端溫差下仍然保持穩(wěn)定的材料，等等。

一、設(shè)計(jì)載荷

第一節(jié)概述

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱是一個重要的機(jī)械部件，其主要功用是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機(jī)并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。通常風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機(jī)發(fā)電所要求的轉(zhuǎn)速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實(shí)現(xiàn)，故也將齒輪箱稱之為增速箱。根據(jù)機(jī)組的總體布置要求，有時將與風(fēng)輪輪轂直接相連的傳動軸（俗稱大軸）與齒輪箱合為一體，也有將大軸與齒輪箱分別布置，其間利用漲緊套裝置或聯(lián)軸節(jié)連接的結(jié)構(gòu)。為了增加機(jī)組的制動能力，常常在齒輪箱的輸入端或輸出端設(shè)置剎車裝置，配合葉尖制動（定漿距風(fēng)輪）或變漿距制動裝置共同對機(jī)組傳動系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合制動。

由于機(jī)組安裝在高山、荒野、海灘、海島等風(fēng)口處，受無規(guī)律的變向變負(fù)荷的風(fēng)力作用以及強(qiáng)陣風(fēng)的沖擊，常年經(jīng)受酷暑嚴(yán)寒和極端溫差的影響，加之所處自然環(huán)境交通不便，齒輪箱安裝在塔頂?shù)莫M小空間內(nèi)，一旦出現(xiàn)故障，修復(fù)非常困難，故對其可靠性和使用壽命都提出了比一般機(jī)械高得多的要求。例如對構(gòu)件材料的要求，除了常規(guī)狀態(tài)下機(jī)械性能外，還應(yīng)該具有低溫狀態(tài)下抗冷脆性等特性；應(yīng)保證齒輪箱平穩(wěn)工作，防止振動和沖擊；保證充分的潤滑條件，等等。對冬夏溫差巨大的地區(qū)，要配置合適的加熱和冷卻裝置。還要設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，對運(yùn)轉(zhuǎn)和潤滑狀態(tài)進(jìn)行遙控。

不同形式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有不一樣的要求，齒輪箱的布置形式以及結(jié)構(gòu)也因此而異。在風(fēng)電界水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用固定平行軸齒輪傳動和行星齒輪傳動最為常見。

如前所述，風(fēng)力發(fā)電受自然條件的影響，一些特殊氣象狀況的出現(xiàn)，皆可能導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組發(fā)生故障，而狹小的機(jī)艙不可能像在地面那樣具有牢固的機(jī)座基礎(chǔ)，整個傳動系的動力匹配和扭轉(zhuǎn)振動的因素總是集中反映在某個薄弱環(huán)節(jié)上，大量的實(shí)踐證明，這個環(huán)節(jié)常常是機(jī)組中的齒輪箱。因此，加強(qiáng)對齒輪箱的研究，重視對其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)的工作顯得尤為重要。第二節(jié)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)必須保證在滿足可靠性和預(yù)期壽命的前提下，使結(jié)構(gòu)簡化并且重量最輕。通常應(yīng)采用CAD優(yōu)化設(shè)計(jì)，排定最佳傳動方案，選用合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇穩(wěn)定可靠的構(gòu)件和具有良好力學(xué)特性以及在環(huán)境極端溫差下仍然保持穩(wěn)定的材料，等等。

一、設(shè)計(jì)載荷

本文作者：胡明旭王維華工作單位：哈電集團(tuán)現(xiàn)代制造服務(wù)產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司

1風(fēng)電設(shè)備型式的演化

齒輪箱存在的主要問題是噪聲、磨損、功率損耗、維修、油污等,特別是在高達(dá)百米的高塔上作業(yè),頻繁地進(jìn)行維修、更換部件,使廠家不堪承受,目前尚無保證其壽命的成熟技術(shù)。然而,為了達(dá)到更高的速比,使用多級齒輪箱更適宜。單級齒輪箱的速比選為6,齒輪箱功率損耗與速度成比例,三級齒輪箱損耗功率是額定功率的3%,單級是額定功率的1.5%。從1991年開始,推出無齒輪箱發(fā)電機(jī)系統(tǒng),即所謂的直驅(qū)式發(fā)電機(jī),主要是為了避免齒輪箱故障和減少維護(hù)量。為了和電網(wǎng)聯(lián)接,這種風(fēng)電設(shè)備還需要一個全功率電力電子變流器。然而配套的低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩發(fā)電機(jī)和全功率變流器是相當(dāng)貴的,因此,那時大多數(shù)采用直驅(qū)式直流或交流電勵磁的發(fā)電機(jī),后來推出永磁鋼勵磁,從而消除了勵磁損耗。為了增加功率和降低轉(zhuǎn)速,直驅(qū)式發(fā)電機(jī)變得越來越大和更加昂貴,為此提出了采用一個單級齒輪箱(速比為6或者更高)的裝置,這一系統(tǒng)雖然仍有帶齒輪箱、直驅(qū)式系統(tǒng)昂貴的發(fā)電機(jī)及全功率變流器等缺點(diǎn),但與直驅(qū)式系統(tǒng)相比,它可以使發(fā)電機(jī)成本降低,效率提高。這個系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩仍然相當(dāng)高,轉(zhuǎn)速相當(dāng)?shù)?擁有一個大的直徑和氣隙,就有大的勵磁電流和高的損耗。然而,變流器的額定容量可以降到30%,從成本和效率方面占有優(yōu)勢。這種單級齒輪箱的使用,使得整機(jī)外形尺寸顯著縮小。

2風(fēng)輪機(jī)特性

2.1功率P=(1/2)QCr2v3(1)式中:P為功率,MW;Q為空氣密度,kg/m3;r為轉(zhuǎn)輪半徑,m;v為風(fēng)速,m/s;C為功率系數(shù),即空氣動力效率,%;d為葉尖速比,葉尖周速/風(fēng)速;a為槳葉節(jié)距角。2.2主要參數(shù)以P=3MW,額定轉(zhuǎn)速為15r/min,額定風(fēng)速v=12m/s,平均風(fēng)速…v=7m/s,轉(zhuǎn)輪直徑為90m,最優(yōu)葉尖速比8,最大空氣動力效率(轉(zhuǎn)輪)為48%,空氣密度Q=1.225kg/m3為例進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置方案對比。

3結(jié)構(gòu)布置方案對比

1、風(fēng)力發(fā)電齒輪箱功能以及技術(shù)現(xiàn)狀

1.1齒輪箱的功能

常規(guī)的普通發(fā)電機(jī)組都需要達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速才能試運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，但是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由于風(fēng)力原因顯然不高，所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪軸需要經(jīng)過增速箱增速才能達(dá)到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速要求，而齒輪箱就是傳遞風(fēng)輪動力并且使轉(zhuǎn)速明顯提升的關(guān)鍵設(shè)備。風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速越低，齒輪箱的增速比要求也就越高，相應(yīng)的復(fù)雜性、造價都會有很大的提升。所以齒輪箱是希望風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速越高越好的。但是現(xiàn)在國際上風(fēng)力發(fā)電的基本趨勢是風(fēng)輪為三葉片，而且葉越來越長，風(fēng)輪的半徑越來越大，這就要求了齒輪箱的技術(shù)越來越復(fù)雜與精密。

1.2齒輪箱技術(shù)現(xiàn)狀

我國的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的相關(guān)技術(shù)是從國外引進(jìn)并發(fā)展的，但是從國外引進(jìn)的相關(guān)技術(shù)中并沒有風(fēng)力發(fā)電齒輪箱的相關(guān)制造技術(shù)，所以我國的風(fēng)力發(fā)電齒輪箱制造技術(shù)沒有實(shí)際的技術(shù)借鑒，全靠研究人員按照電機(jī)組的技術(shù)規(guī)范自行研究和制造，所以齒輪箱制造技術(shù)不算很高。另一個尷尬的現(xiàn)實(shí)是，我國對風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)研究起步很晚，國內(nèi)缺少對于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)特別精通的相關(guān)專業(yè)人才，相關(guān)的教育基礎(chǔ)也比較低，種種原因都限制了我國的風(fēng)力發(fā)電齒輪箱制造技術(shù)的快速發(fā)展?，F(xiàn)在的齒輪箱產(chǎn)品離滿足市場需求還有很長的路要走。

2、齒輪箱生產(chǎn)工藝

第一篇

1動力頭設(shè)計(jì)

1.1技術(shù)參數(shù)

TR180旋挖鉆機(jī)動力頭采用力士樂液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速通過減速機(jī)減速增扭后傳遞到齒輪箱，齒輪箱內(nèi)的減速齒輪進(jìn)行二次減速，輸出的大扭矩和低轉(zhuǎn)速驅(qū)動鉆桿和鉆頭回轉(zhuǎn)，并提供鉆孔所需的加壓力、提升力實(shí)現(xiàn)鉆孔作業(yè)。

1.2外形結(jié)構(gòu)

TR180旋挖鉆機(jī)動力頭主要由齒輪箱傳動系統(tǒng)、滑動支架總成和緩沖裝置組成。

摘要:橋式葉輪給料機(jī)常常用于發(fā)電廠給煤，我單位兩臺橋式葉輪給料機(jī)主要用于石灰石的輸送，它是一種沿石灰石卸料坑道縱向軸道行走或停在一處將石灰石均勻連續(xù)地?fù)艿捷斔推系脑O(shè)備，由于受物料粒度和環(huán)境因素的影響，故障比較頻繁，針對一直以來出現(xiàn)的故障，我們制定了一系列解決方案，并予以實(shí)施，本文主要就如何處理此設(shè)備常見故障，闡述個人的一些觀點(diǎn)和做法。

關(guān)鍵詞:橋式葉輪給料機(jī);常見故障;分析;處理

1常見的故障及原因分析

(1)葉輪給料裝置主要部件傘齒輪箱特別容易損壞:原傘齒輪箱立軸上端軸承為水平方向安裝，無儲油裝置，運(yùn)轉(zhuǎn)時，潤滑油、脂容易下落，造成軸承缺油損壞;且僅有密封環(huán)一道密封裝置，而立軸上端蓋是直接接觸物料，物料和粉塵常由密封蓋環(huán)經(jīng)上端軸承進(jìn)入齒輪箱內(nèi)，引起上端軸承缺油和油品污染而導(dǎo)致傘齒輪箱損壞;另外橫軸兩只原使用軸承的型號為32220圓錐滾子軸承，運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的軸向力較大，且兩只軸承分布的間距較短，僅為190mm，導(dǎo)致聯(lián)軸器至橫軸前端軸承間距為588mm;由于以上結(jié)構(gòu)，橫軸軸承極易損壞，軸向力過大極易擠壞端蓋，橫軸也常因扭力過大而變形、彎曲，從而導(dǎo)致傘齒輪箱損壞。(2)動力電源易斷相、缺相:設(shè)備原有供電方式是滑觸線，其動力電源及控制電源均是利用集電器從滑觸線上取得，由于滑觸線裸露，地坑潮濕且粉塵較大，加上行車軌道不平、彎曲等因素，導(dǎo)致集電器觸頭與滑觸線接觸不良，而且集電器容易脫落，經(jīng)常造成給料機(jī)動力電源缺相、斷相;另外，由于操作柜安裝在給料機(jī)機(jī)架上，受現(xiàn)場潮濕環(huán)境和粉塵的影響，電氣元件容易積灰、失效，均會導(dǎo)致電機(jī)或控制線路燒壞。(3)電機(jī)易壞，且調(diào)速和保護(hù)不可靠:原設(shè)備使用的滑差電機(jī)是由交流三相異步電動機(jī)、無滑環(huán)滑差離合器和測速發(fā)電機(jī)組成，測速發(fā)電機(jī)與滑差離合器輸出軸共軸。同樣由于卸料地坑工作環(huán)境差，粉塵較大，加之滑差電機(jī)外密封不好，粉塵直接進(jìn)入滑差離合器內(nèi)，經(jīng)常造成軸承和滑差部分卡死甚至損壞;而且，滑差電動機(jī)離合器的勵磁電源，是采用可控硅整流電源供電，使之實(shí)現(xiàn)寬幅無級調(diào)速，也因?yàn)榉蹓m較大，粉塵從接線盒進(jìn)入測速發(fā)電機(jī)，造成測速反饋電路的反饋信號失真，從而直接影響了升、降速的準(zhǔn)確性和可靠性，極易造成葉輪部分在因物料粒度大，遇到較大阻力時，無法及時對機(jī)械部分和電氣部分形成保護(hù)跳停，而造成傳動減速機(jī)或傘齒輪箱等損壞。

2整改方案及措施

(1)由于葉輪傳動部分傘齒輪箱設(shè)計(jì)上存在諸多缺點(diǎn)，因而我們著重針對以上故障原因制定解決方案，主要包括以下三個方面:①為解決立軸端蓋防灰密封不好以及上端軸承潤滑不好而導(dǎo)致立軸軸承損壞等問題，我們對傘齒輪箱圖紙做了較大修改，要求制造廠家按修改后的圖紙技術(shù)要求重新制作傘齒輪箱。首先，對立軸上端軸承下部加裝儲油盤，防止?jié)櫥诹⑤S轉(zhuǎn)動時掉落而引起軸承缺油，儲油盤立邊上端同殼體上蓋保持約3mm間隙，確保不摩擦殼體，殼體軸承外圈位置對應(yīng)加工兩孔，攻絲并安裝注油嘴，分別用于潤滑脂的添加和多余潤滑脂的排出，使軸承得到有效潤滑，不因缺油而損壞軸承;其次，將迷宮密封端蓋的溝槽加深，較大物料顆粒進(jìn)入，另外在端蓋迷宮槽的內(nèi)側(cè)再安裝兩道骨架油封，防止細(xì)小粉塵由迷宮密封端蓋經(jīng)立軸上端軸承進(jìn)入箱體，污染潤滑油品而引起齒輪箱損壞。②同樣，為解決橫軸因軸承型號使用不當(dāng)，且軸承分布尺寸不對，導(dǎo)致橫軸聯(lián)軸器端因扭力過大而彎曲等故障，在保持傘齒輪箱體高度、殼體直徑不變的情況下，將傘齒輪箱殼體橫軸安裝軸承位置加長，使橫軸軸承間距由原來190mm增加到283mm，并且將原有兩只32220圓錐滾子軸承改為23220調(diào)心滾子軸承，另外在靠聯(lián)軸器端加裝一只32220圓錐滾子軸承，以增大橫軸的抗負(fù)荷能力和降低大、小傘齒輪嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)時對端蓋產(chǎn)生的軸向力，防止軸承及端蓋損壞;由于橫軸軸承端位置加大，從而使聯(lián)軸器到橫軸前端軸承間距由580mm相應(yīng)減少到415mm，達(dá)到有效防止橫軸因不能承受足夠扭力而變形的目的。③橫軸端蓋的密封裝置也改用上述立軸端蓋同樣的密封方式，防止粉塵進(jìn)入橫軸軸承箱體內(nèi)。(2)為提高供電和電氣控制可靠性，將動力供電電路改為隨行電纜供電，采取將動力電纜和視頻監(jiān)控線纜固定在導(dǎo)軌上滑行的12只小滑車上，隨著葉輪給料機(jī)滑行，動力電源由地面操作室內(nèi)變頻控制柜直接送到電機(jī);原控制系統(tǒng)改為變頻控制并移至地面操作室，變頻控制柜和操作柜由現(xiàn)場改為遠(yuǎn)程，通過增設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在地面操作室內(nèi)操作臺對現(xiàn)場給料機(jī)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，從根本上消除了因集電器與滑觸線接觸不良、地坑潮濕、粉塵大以及集電器脫落帶來的電源缺相、斷相和控制柜電氣元件失效等原因而造成的電機(jī)燒壞事故。(3)由于滑差電機(jī)在運(yùn)行中存在啟動電流大、不能長時間低速運(yùn)轉(zhuǎn)、滑差離合器和測速發(fā)電機(jī)部分易壞，影響調(diào)速及對機(jī)械部件保護(hù)的可靠性等缺點(diǎn)，而且滑差電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大，維修起來比較困難，因而改用調(diào)速范圍廣、運(yùn)行比較穩(wěn)定、維修操作方便的YVF2系列變頻調(diào)速電機(jī)替代滑差調(diào)速電機(jī)。通過變頻調(diào)速控制，降低電機(jī)啟動和運(yùn)行電流，有效保護(hù)傘齒輪箱、減速機(jī)等傳動機(jī)械和電機(jī)，達(dá)到節(jié)能、降耗、提高設(shè)備穩(wěn)定性的目的。目前我們使用的變頻控制柜為廣州寶米勒電氣有限公司生產(chǎn)的MC200G系列，設(shè)定保護(hù)電流比正常取料運(yùn)行時最大電流高10－15A。

摘要：本文簡要介紹了船用齒輪箱減速比自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，由此提出了船槳應(yīng)用機(jī)制，繼而探索了減速比控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案：主控制器、液壓動力裝置、其他問題調(diào)節(jié)等，以此提升自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的減速比控制能力，提升船用齒輪箱的應(yīng)用性能。

關(guān)鍵詞：齒輪箱；柴油機(jī)；自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)

船只整體具有能量運(yùn)作的平衡性，船舶主控系統(tǒng)，在油料燃燒狀態(tài)下，將會產(chǎn)生扭矩，在傳動裝置、螺旋槳共同作用下，將扭矩轉(zhuǎn)化為推力，借助推力消除船體自身形成阻力，以此提升船舶運(yùn)行速度。在船舶航行期間，船只、船槳之間存在相互作用，如若工況發(fā)生浮動，將會難以維持系統(tǒng)原有平衡性，由此造成其它方面的工況變化。

1船用齒輪箱減速比自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡述

1.1傳動裝置設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性需求

柴油機(jī)在實(shí)際運(yùn)行期間，含有特定的工況運(yùn)行范圍。在標(biāo)準(zhǔn)工況情況下，柴油機(jī)運(yùn)行效率較高，同時產(chǎn)生的耗油問題較低，由此能夠最大化彰顯柴油機(jī)功率運(yùn)行價值。同理，螺旋槳含有運(yùn)行的最佳工況，在此條件下，能夠高效完成能量轉(zhuǎn)換。由此發(fā)現(xiàn)：螺旋槳與柴油機(jī)兩者在運(yùn)行期間，如若能夠形成最佳組合狀態(tài)，能夠提升燃料使用的最大化價值，為船舶經(jīng)濟(jì)獲取帶來更多可能性。螺旋槳、柴油機(jī)的協(xié)作運(yùn)行，作為航運(yùn)部門較為關(guān)心的話題。螺旋槳設(shè)計(jì)期間，應(yīng)完成主機(jī)信號選擇與設(shè)計(jì)，保障傳動裝置的設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性。

1機(jī)型基本參數(shù)對比分析

小龍水電站最大水頭6．31m，額定水頭5．0m，最小水頭3．0m，根據(jù)運(yùn)行水頭適合的機(jī)型有豎井貫流式和燈泡貫流式，但是，豎井貫流機(jī)組與燈泡貫流機(jī)組各具有其特點(diǎn)。小龍水電站工程在初步設(shè)計(jì)中推薦采用燈泡貫流式機(jī)組。但在施工設(shè)計(jì)階段，遇到了諸多困收稿日期:2015-03-16難，比如:水輪發(fā)電機(jī)組采購時，由于機(jī)組運(yùn)行水頭超低、轉(zhuǎn)速低、發(fā)電機(jī)尺寸大、生產(chǎn)周期長、制造難度大、交貨時間不能滿足電站的施工工期要求，同時大件運(yùn)輸也較困難等。于是對豎井貫流式和燈泡貫流式兩種機(jī)型主要性能參數(shù)進(jìn)行比較。由表1參數(shù)可知，在超低水頭、相同同出力條件下，燈泡貫流式轉(zhuǎn)輪直徑比豎井貫流式大0．3m，轉(zhuǎn)速低15%，水輪機(jī)重量多12%，水輪機(jī)流道尺寸也略大。水輪機(jī)最大起吊重量多12%，廠房起吊高度增加5%。而豎井貫流式發(fā)電機(jī)增加了一套變速系統(tǒng)，但發(fā)電機(jī)的重量僅是燈泡機(jī)的1/4，故機(jī)組重量輕。對發(fā)電機(jī)而言，若選用燈泡貫流式機(jī)型，按照水輪機(jī)參數(shù)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為65．22r/min，轉(zhuǎn)子磁極數(shù)為92個。根據(jù)電磁計(jì)算，發(fā)電機(jī)定子需選擇450槽，發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸相對而言較大，其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)明顯下降，隨之帶來的是運(yùn)輸難度增大，發(fā)電機(jī)無法整體運(yùn)輸，燈泡頭、錐體、定子機(jī)座等部件均需分瓣才能完成。同時，定子還需要在工地完成疊片、下線等工作，轉(zhuǎn)子要采用疊片磁軛結(jié)構(gòu)，也需在工地現(xiàn)場進(jìn)行組裝。從表中可以看出豎井貫流式機(jī)型，通過增設(shè)一個增速齒輪箱將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速提高到750r/min，發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸大為減小，定子槽數(shù)減為了108槽，轉(zhuǎn)子磁極數(shù)僅為8個，發(fā)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)在制造廠總裝配后整體運(yùn)至工地。顯然，給制造和運(yùn)輸都帶來極大的方便。

2機(jī)型安裝調(diào)試、周期的對比分析

由于燈泡貫流式機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，故安裝工作要在狹小的空間里進(jìn)行。而總體上這種機(jī)型，特別是對于尺寸較大的機(jī)組，其大部件剛性又相對較弱，這樣，要滿足機(jī)組重要部位設(shè)計(jì)精度的需要，其安裝難度、調(diào)整工作量大、工作周期長是顯而易見。但對豎井貫流式發(fā)電機(jī)組而言，情況則完全不一樣，豎井貫流機(jī)組的發(fā)電機(jī)部分可在制造廠內(nèi)進(jìn)行總裝，并在完成轉(zhuǎn)動部件的靜、動平衡試驗(yàn)后，如齒輪箱一樣，整體運(yùn)至工地可直接吊入豎井內(nèi)就位后安裝。另外，直錐尾水管的里襯在第一階段安裝，并作為后續(xù)工程的基準(zhǔn)和支持面，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在安裝場預(yù)組裝，待廠房土建工作結(jié)束后整體吊裝就位，接著是安裝主軸、轉(zhuǎn)子、增速器和發(fā)電機(jī)，仔細(xì)地對中調(diào)直，使其在一條直線上，這樣可大大減小安裝場地，縮短安裝周期。

3機(jī)型維護(hù)檢修的對比分析

一般豎井外形除了迎水面做成圓弧形外，沿水面均為平面。燈泡貫流式機(jī)組發(fā)電機(jī)部分的維護(hù)工作較少，但維護(hù)操作則較為困難，發(fā)電機(jī)大修時流道需要進(jìn)行排水，所需維修所需的時間較多。豎井貫流式機(jī)組發(fā)電機(jī)部分的維修操作則較為方便，不需要對流道部分實(shí)行排水。當(dāng)然，增加了一個齒輪箱的維護(hù)，增速器一般指齒輪傳動，需要我們對齒輪箱的選擇給予足夠重視，選用可靠的、高質(zhì)量的產(chǎn)品，就完全可以將齒輪箱的故障率和機(jī)組總體噪音降到很低程度。由此看來，豎井機(jī)組也可以提高設(shè)備的運(yùn)行可靠性和安全性，減少維護(hù)工作和費(fèi)用。

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會各領(lǐng)域?qū)﹄娔艿男枨蟛粩嗉哟?，形成電能緊張的局勢。在生態(tài)環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展理念深入人心的情況下，傳統(tǒng)的發(fā)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐漸失去了繼續(xù)開發(fā)的市場，新能源在市場經(jīng)濟(jì)中表現(xiàn)得異?；钴S。風(fēng)能是一種經(jīng)濟(jì)能源，可以應(yīng)用于風(fēng)電場的發(fā)電，對緩解電力供應(yīng)緊張局面具有重要的戰(zhàn)略意義。但是，由于風(fēng)電場在運(yùn)營管理環(huán)節(jié)存在各種各樣的問題，實(shí)際的生產(chǎn)效率受到很大的影響，必須采取相應(yīng)的措施加以解決。而監(jiān)測診斷技術(shù)的應(yīng)用，為解決風(fēng)電場運(yùn)營管理中存在的問題提供了技術(shù)支撐。

1風(fēng)電場運(yùn)營管理的重要意義

在風(fēng)電場的運(yùn)營管理過程中，監(jiān)測診斷技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)注意四個方面的問題：（1）保證設(shè)備的運(yùn)行安全，防止突發(fā)事件的發(fā)生；（2）保證設(shè)備的工作精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量；（3）實(shí)施狀態(tài)維修，及時消除安全隱患；（4）減少設(shè)備事故帶來的環(huán)境污染。風(fēng)電場監(jiān)測診斷技術(shù)若能得到科學(xué)合理的應(yīng)用將具有重要意義：（1）加強(qiáng)風(fēng)電場的運(yùn)營管理，可以及時發(fā)現(xiàn)運(yùn)營管理中的問題，并及時采取有效措施加以解決，有利于保證風(fēng)電場生產(chǎn)工作的正常運(yùn)行；（2）加強(qiáng)風(fēng)電場的運(yùn)營管理，能夠在實(shí)踐過程中不斷克服運(yùn)營管理的不足，提高運(yùn)營管理水平；（3）加強(qiáng)風(fēng)電場的運(yùn)營管理，能夠改善運(yùn)營管理的各個環(huán)節(jié)，提高風(fēng)電場的生產(chǎn)水平和綜合效益。

2風(fēng)電場運(yùn)營管理存在的問題

2.1風(fēng)力資源的預(yù)測技術(shù)低。風(fēng)力資源是一種自然資源，具有“取之不盡，用之不竭”的特點(diǎn)。與此同時，風(fēng)力的變化很快，預(yù)測起來比較困難。對風(fēng)電場而言，如果能在生產(chǎn)的過程中對風(fēng)力資源進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確的預(yù)測，將會給企業(yè)的運(yùn)營管理帶來巨大的幫助。但是從當(dāng)前我國風(fēng)電場對風(fēng)力資源的預(yù)測來看，預(yù)測技術(shù)不足的短板體現(xiàn)得非常明顯，存在許多不足之處。2.2設(shè)備故障維修能力不足。風(fēng)電場的正常運(yùn)行，離不開發(fā)電設(shè)備的保證。如果在發(fā)電設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，則整個風(fēng)力生產(chǎn)作業(yè)都會受到不同程度的影響。在日常的生產(chǎn)運(yùn)行過程中，風(fēng)電場設(shè)備管理人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的觀察，一旦有發(fā)生故障的跡象，立即采取相應(yīng)措施加以防治。受專業(yè)水平、故障維修能力等因素的影響，風(fēng)電場設(shè)備的故障預(yù)防及處理存在很多問題。比如，在線振動監(jiān)測設(shè)備、防火監(jiān)測設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，但是工作人員卻沒有及時察覺，設(shè)備的正常運(yùn)行受到很大影響。2.3管理制度方面不完善。任何管理活動的順利開展，都離不開完善的管理制度，管理制度的完善與否，直接關(guān)系到管理的效率和質(zhì)量。不可否認(rèn)的是，我國風(fēng)電場的運(yùn)營管理制度在近年來的發(fā)展過程中得到了不斷的完善，為運(yùn)營管理工作的實(shí)施提供了科學(xué)的制度保障。但是，隨著新情況、新問題的不斷出現(xiàn)，運(yùn)營管理制度難以做到與時俱進(jìn)，導(dǎo)致運(yùn)營管理的效率和質(zhì)量受到影響。

3監(jiān)測診斷技術(shù)在風(fēng)電場運(yùn)營管理中的應(yīng)用

摘要:風(fēng)力發(fā)電作為我國可再生能源的核心組成部分，在國家大力倡導(dǎo)下取得迅速發(fā)展及應(yīng)用。風(fēng)力發(fā)電涉及材料學(xué)、空氣動力學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等學(xué)科，屬于集成化的新能源開發(fā)技術(shù)。由于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣且體量較大，需定期對設(shè)備進(jìn)行無損檢測，評估設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。本文以風(fēng)力發(fā)電設(shè)備無損檢測技術(shù)為切入點(diǎn)，研討塔筒、電機(jī)設(shè)備、電力電子構(gòu)件、齒輪箱、風(fēng)電系統(tǒng)等的無損檢測技術(shù)及技術(shù)應(yīng)用方式。結(jié)合風(fēng)電機(jī)葉片缺陷評估，引入紅外熱像無損檢測，分析葉片無損檢測方式，降低葉片過度維護(hù)，以及事后維護(hù)帶來的高昂運(yùn)維成本，確保風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞:發(fā)電設(shè)備;風(fēng)力發(fā)電;無損檢測技術(shù);紅外熱像無損檢測

各國大力發(fā)展新能源事業(yè)，聯(lián)合國將全球可再生清潔能源認(rèn)定為重點(diǎn)投資方向。基于此，我國將風(fēng)能作為未來經(jīng)濟(jì)增長的主要能源來源之一，并大力建設(shè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。目前，我國風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得了一定成就，研究重點(diǎn)將朝向運(yùn)維發(fā)展，即穩(wěn)固系統(tǒng)運(yùn)行，加強(qiáng)安全性評估及可靠性評價。因此，需大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電設(shè)備無損檢測技術(shù)，延長風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)使用壽命，減少故障損失，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1風(fēng)力發(fā)電設(shè)備無損檢測技術(shù)及應(yīng)用

1．1監(jiān)測發(fā)電機(jī)與電力電子設(shè)備

風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括電力電子與電磁兩部分，此類構(gòu)件可靠性是評估風(fēng)電設(shè)備檢測水平的重要指標(biāo)。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行過程中，受振動、濕度、溫度、封裝形式等影響都會對內(nèi)部構(gòu)件造成影響，嚴(yán)重者導(dǎo)致零件損壞。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備收集的風(fēng)能先經(jīng)過葉輪，再經(jīng)過主軸與齒輪箱，經(jīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換后變成電能。風(fēng)力機(jī)葉片是一種彈性體，在風(fēng)力作用下葉片結(jié)構(gòu)可形成向上的空氣動力與慣性力，其交變性無法確定，并且隨機(jī)性較強(qiáng)。在力的耦合作用下，發(fā)電機(jī)因不可抗力的振動而產(chǎn)生自激共振，即顫振。如果顫振處于發(fā)散狀態(tài)，將導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電設(shè)備損壞。除此之外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中會因諸多原因而產(chǎn)生較大振動，振幅與振動頻率超過風(fēng)機(jī)荷載將影響風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。目前，應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的無損檢測方式包括:熱成像技術(shù)、電磁傳感技術(shù)、掃地雷達(dá)技術(shù)等，同時還可通過模態(tài)分析法對系統(tǒng)穩(wěn)定性與壽命進(jìn)行評估，以此提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障檢測科學(xué)性。除風(fēng)電機(jī)機(jī)械部分易造成設(shè)備損壞之外，風(fēng)力、溫差、潮濕條件也會導(dǎo)致線路絕緣耐壓、腐蝕及接觸電阻的失效。風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電力電子元件的電子類故障涉及定子線圈絕緣故障、轉(zhuǎn)子故障、激勵線圈絕緣故障等。轉(zhuǎn)子與頂?shù)纂娐饭收习ň€圈斷裂、線路短路、線圈匝間短路或相位對位短路等，同時焊接點(diǎn)松動也會導(dǎo)致線路故障。傳統(tǒng)電動機(jī)電流信號分析法無法適用于發(fā)電機(jī)工作時，僅能進(jìn)行線下測試或設(shè)備停運(yùn)時檢修。從電力電子方面分析，電流通過半導(dǎo)體器件時功率損失引起的發(fā)熱是導(dǎo)致發(fā)電機(jī)元件損壞的主要原因之一，在工作電壓與載流能力持續(xù)增加的背景下，溫度與檢測系統(tǒng)對電力電子設(shè)備可靠性評估具有非常顯著的意義。所以，目前對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)時監(jiān)測技術(shù)與方法仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，有必要加大無損檢測技術(shù)研究力度，對電力電子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。