La boîte de vitesses d'une éolienne est un composant mécanique important, et sa fonction principale est de transmettre la puissance générée par la roue éolienne sous l'action du vent au générateur et de lui faire obtenir la vitesse correspondante.
Introduction:
Généralement, la vitesse de rotation de la roue éolienne est très faible, bien inférieure à la vitesse de rotation requise par le générateur pour produire de l'électricité. Il doit être réalisé par l'effet d'augmentation de vitesse de la paire d'engrenages de la boîte de vitesses, de sorte que la boîte de vitesses est également appelée boîte d'augmentation de vitesse. Selon les exigences générales de disposition de l'unité, parfois l'arbre d'entraînement (communément appelé le grand arbre) directement connecté au moyeu de la roue éolienne est intégré à la boîte de vitesses, ou le grand arbre et la boîte de vitesses sont disposés séparément, au cours de laquelle des manchons d'expansion ou des raccords sont utilisés Structure connectée. Afin d'augmenter la capacité de freinage de l'unité, un dispositif de freinage est souvent installé à l'entrée ou à la sortie de la boîte de vitesses, et combiné avec un freinage en bout de pale (roue éolienne à pas fixe) ou un dispositif de freinage à pas variable pour freiner conjointement le système de transmission de l'unité.
Notes:
Comme l'unité est installée dans des évents tels que les montagnes, la nature, les plages, les îles, etc., elle est sujette à des changements irréguliers de direction et de charge et à l'impact de fortes rafales. Il est soumis à une chaleur et un froid sévères et à des différences de température extrêmes tout au long de l'année, et l'environnement naturel n'est pas pratique pour le transport. La boîte de vitesses est installée dans l'espace étroit au sommet de la tour. Une fois qu'il échoue, il est très difficile de le réparer. Par conséquent, sa fiabilité et sa durée de vie sont bien supérieures à celles des machines ordinaires. Par exemple, les exigences pour les matériaux des composants, en plus des propriétés mécaniques dans des conditions normales, devraient également avoir des caractéristiques telles que la résistance à la fragilité à froid dans des conditions de basse température; le bon fonctionnement de la boîte de vitesses doit être assuré pour éviter les vibrations et les chocs; des conditions de lubrification adéquates doivent être assurées, et ainsi de suite. Pour les zones présentant d'énormes différences de température entre l'hiver et l'été, des appareils de chauffage et de refroidissement appropriés doivent être équipés. Configurez également des points de surveillance pour contrôler à distance le fonctionnement et l'état de la lubrification.
Différentes formes d'éoliennes ont des exigences différentes, et la disposition et la structure des réducteurs sont donc différentes. Dans l'industrie de l'énergie éolienne, la transmission par engrenage à arbre parallèle fixe et la transmission par engrenage planétaire sont les plus courantes pour les éoliennes à axe horizontal.
Influence des conditions naturelles:
La production d'énergie éolienne est affectée par les conditions naturelles. L'apparition de certaines conditions météorologiques particulières peut entraîner un dysfonctionnement de l'éolienne. La petite nacelle ne peut pas avoir une base solide comme au sol. L'adaptation de puissance et la vibration de torsion de l'ensemble de la chaîne cinématique Les facteurs sont toujours concentrés sur un maillon faible. Beaucoup de pratique a prouvé que ce lien est souvent la boîte de vitesses de l'unité. Par conséquent, il est particulièrement important de renforcer les recherches sur la boîte de vitesses et de faire attention à son entretien.
Grâce à l'introduction de la technologie de pointe de l'allemand RENK, la société a développé avec succès divers produits de la série de réducteurs d'énergie éolienne marine et terrestre allant de 1.5 MW à 5 MW. À l'heure actuelle, des prototypes de boîtes de vitesses éoliennes de 5 MW ont été connectés au réseau pour la production d'électricité, la production de masse a été réalisée et le fonctionnement sur site est en bon état. La conception globale des réducteurs d'énergie éolienne peut être conçue avec différentes structures de rapport de vitesse en fonction des besoins de l'utilisateur, et peut également être conçue avec des multiplicateurs de vitesse de type prototype à haute température, haute température, basse température et faible vitesse du vent en fonction des besoins de l'utilisateur.
Augmentation de la capacité unitaire de l'unité unique L'augmentation de la capacité unitaire de l'unité éolienne est propice à l'amélioration du taux d'utilisation de l'énergie éolienne, à la réduction de l'empreinte du parc éolien, à la réduction des coûts d'exploitation et de maintenance du parc éolien et à l'amélioration de la compétitivité du marché de l'énergie éolienne.
D'une part, toutes les éoliennes offshore sont transformées à partir d'éoliennes terrestres, et les conditions naturelles complexes en mer font que le taux de défaillance des éoliennes reste élevé, comme le plus grand parc éolien offshore du monde dans le parc éolien Horn Reef au Danemark, 80 éoliennes offshore fermes Le taux d'échec de l'unité dépasse 70%. En revanche, le réseau ne pourra pas résister à l'énorme puissance fournie par les grands sites éoliens offshore. Par conséquent, le développement à grande échelle de l'énergie éolienne offshore doit encore résoudre les problèmes des unités de production et des installations de soutien pour Internet.
La technologie à fréquence constante à vitesse variable est rapidement promue. Actuellement, les éoliennes fonctionnant à vitesse constante sur le marché adoptent généralement des générateurs asynchrones à structure à double enroulement et fonctionnent à deux vitesses. Dans la section à vitesse de vent élevée, le générateur fonctionne à une vitesse plus élevée; dans la section à faible vitesse du vent, le générateur fonctionne à une vitesse inférieure. Ses avantages sont un contrôle simple et une grande fiabilité; l'inconvénient est que la vitesse de rotation est fondamentalement constante et que la vitesse du vent change souvent, si bien que l'unité est souvent dans un état avec un faible facteur d'utilisation de l'énergie éolienne, et l'énergie éolienne ne peut pas être pleinement utilisée.
Avec l'avancement de la technologie de l'énergie éolienne, le développement et les fabricants d'éoliennes ont commencé à utiliser la technologie à fréquence constante à vitesse variable, et combiné à l'application de la technologie à pas variable pour développer des éoliennes à pas variable et à vitesse variable. Par rapport aux éoliennes fonctionnant à vitesse constante, les éoliennes fonctionnant à vitesse variable présentent les avantages d'une grande production d'électricité, d'une bonne adaptabilité aux changements de vitesse du vent, de faibles coûts de production et d'un rendement élevé. Par conséquent, les éoliennes à vitesse variable sont également l'une des futures tendances de développement. Les entreprises allemandes sont actuellement la société qui produit les éoliennes à vitesse variable les plus variables au monde.
Éoliennes à entraînement direct et semi-direct Les éoliennes à entraînement direct utilisent des moteurs multipolaires et des turbines directement connectés pour la conduite, éliminant ainsi le besoin de boîtes de vitesses avec des taux de défaillance élevés, un rendement élevé à de faibles vitesses de vent, un faible bruit et une longue durée de vie , Les avantages de faibles coûts d'exploitation et de maintenance. Au cours des dernières années, la part de la capacité installée des éoliennes à entraînement direct a considérablement augmenté, mais pour des raisons techniques et de coût, les éoliennes dotées de boîtes de vitesses augmentant la vitesse domineront encore longtemps le marché à l'avenir. L'entraînement semi-direct est un mode d'entraînement entre l'entraînement par boîte de vitesses et l'entraînement direct. Il utilise une boîte de vitesses de premier étage pour augmenter la vitesse, a une structure compacte et a une vitesse relativement élevée et un petit couple. Par rapport à la transmission par boîte de vitesses traditionnelle, la transmission semi-directe augmente la fiabilité du système; et comparé à l'entraînement direct de grand diamètre, l'entraînement semi-direct réduit le volume et le poids du système grâce à un agencement de cabine plus efficace et plus compact.
Les engrenages externes des réducteurs d'énergie éolienne adoptent généralement le processus de meulage des engrenages de trempe à carburation. En raison de l'introduction d'un grand nombre de rectifieuses d'engrenages de formage CNC à haut rendement et haute précision, le niveau de finition des réducteurs éoliens a été considérablement amélioré. La grande taille de la couronne dentée et les exigences de précision d'usinage élevées des réducteurs d'énergie éolienne doivent être reflétées dans le processus de fabrication des dents et le contrôle de la déformation par traitement thermique de l'engrenage interne hélicoïdal.
La précision d'usinage du carter, du porte-satellites, de l'arbre d'entrée et des autres pièces structurelles du réducteur éolien a une influence très importante sur la qualité d'engrènement de la transmission par engrenage et la durée de vie du roulement. La qualité de l'assemblage conditionne également la durée de vie du réducteur éolien. Le niveau de fiabilité. Par conséquent, l'acquisition de réducteurs éoliens de haute qualité et de haute fiabilité nécessite un contrôle de qualité strict dans tous les aspects du processus de fabrication, en plus de la technologie de conception et du soutien nécessaire de l'équipement de fabrication.
Pour la boîte de vitesses principale d'une éolienne, une fois que l'huile est polluée par l'eau et ne peut être trouvée et traitée à temps, l'impact est sans aucun doute mortel. Cela comprend la réduction de la viscosité de l'huile, la destruction du film d'huile, l'accélération de l'oxydation de l'huile, la précipitation d'additifs, puis l'endommagement des pièces.
Afin d'assurer la sécurité de l'huile dans la boîte de vitesses principale du ventilateur, empêcher l'eau de pénétrer dans le système est un moyen efficace de traiter la pollution de l'eau, comme le remplacement régulier et l'installation de respirateurs étanches à l'humidité, mais lorsque le système est pollué par l'eau, les méthodes de traitement correspondantes doivent également être adoptées.
Installez un tube d'aspiration dans le système de filtre de dérivation de la boîte de vitesses de l'éolienne, polymère super absorbant intégré, l'efficacité d'absorption d'eau est aussi élevée que 95%. L'huile est chauffée et l'eau s'évapore dans le sécheur sans provoquer l'oxydation de l'huile à des températures excessivement élevées. La machine de déshydratation à vide poussé peut éliminer 80% à 90% de l'eau dissoute.
Une grande partie des pannes des boîtes de vitesses éoliennes sont causées par des engrenages. L'environnement de fonctionnement des engrenages est plus compliqué, une surcharge à long terme, une mauvaise lubrification, une installation incorrecte des roulements ou des engrenages et un mauvais engrènement des engrenages eux-mêmes entraîneront des défaillances des engrenages et une durée de vie réduite. .
La détection des vibrations est actuellement une méthode de détection complète et efficace pour détecter les pannes des réducteurs éoliens. Tant que l'utilisation d'un équipement de détection des vibrations approprié pour collecter des données et analyser peut déterminer le fonctionnement de l'engrenage, la réparation et le remplacement en temps opportun des pièces défectueuses pour assurer le fonctionnement normal de l'équipement, voire prévenir les pannes précoces pour prolonger la durée de vie des composants.
Lorsque l'engrenage d'une boîte de vitesses éolienne s'use, l'amplitude de la bande latérale de la fréquence d'engrènement augmente considérablement. Dans les cas graves, la fréquence naturelle de l'engin apparaîtra et il y aura modulation de fréquence. Généralement, lorsque la charge est élevée, une fréquence de maillage très élevée et sa fréquence harmonique apparaissent. La fréquence d'engrènement de l'engrenage et ses harmoniques sont modulées par la fréquence de rotation et une vibration de fréquence propre se produit; lorsque l'engrenage est désaligné, des harmoniques plus élevées de la fréquence d'engrènement de l'engrenage sont généralement générées, et l'amplitude de la première fréquence est inférieure et l'amplitude des deux fois et trois fois est plus élevée.
Une fois les données de vibration collectées, la fréquence d'engrènement de l'engrenage peut être calculée en fonction des données telles que le nombre de dents et la vitesse de la boîte de vitesses éolienne, et les caractéristiques dans le domaine temporel ou le spectre de fréquences peuvent être utilisées pour diagnostiquer la faute de la boîte de vitesses. Cependant, dans les applications pratiques, comme il existe plusieurs ensembles d'engrenages et de roulements dans la boîte de vitesses, la vitesse n'est pas statique. L'analyse du spectre a souvent différentes fréquences, dont certaines sont très proches, ce qui la rend difficile à identifier.
À ce stade, nous devons combiner l'analyse d'amplitude basée sur la position du point de mesure. Pour chaque réducteur, lorsqu'il est en bon état de fonctionnement, collectez le spectre de fréquence de référence et comparez-le au spectre de fréquence de référence dans la surveillance de l'état et le diagnostic des défauts. problème.
La production d'énergie éolienne utilise le vent pour entraîner la rotation des pales d'éoliennes, puis augmente la vitesse de rotation grâce à un multiplicateur de vitesse pour favoriser la production d'électricité par le générateur. Selon la technologie actuelle des éoliennes, la production d'électricité peut démarrer à une vitesse de brise d'environ trois mètres par seconde.
L'éolienne est composée d'un nez, d'un corps rotatif, d'une queue et de pales. Chaque partie est importante. Les pales sont utilisées pour recevoir le vent et se transformer en électricité par le nez; la queue maintient les pales toujours face à la direction du vent entrant pour obtenir une énergie éolienne importante; le corps rotatif peut faire tourner le nez de manière flexible pour réaliser la fonction d'ajustement de la direction de la queue; Le rotor de la tête de la machine est un aimant permanent et l'enroulement du stator coupe les lignes de force magnétiques pour générer de l'électricité.
La nacelle contient les principaux équipements de l'éolienne, notamment les réducteurs et les générateurs. Le personnel de maintenance peut pénétrer dans la nacelle par la tour de l'éolienne. L'extrémité gauche de la nacelle est le rotor de l'éolienne, à savoir les pales et l'arbre du rotor. Les pales du rotor sont utilisées pour capter le vent et le transmettre à l'axe du rotor.
L'arbre à basse vitesse de la production d'énergie éolienne relie l'arbre du rotor à la boîte de vitesses. L'arbre à basse vitesse se trouve sur le côté gauche de la boîte de vitesses, ce qui peut augmenter la vitesse de l'arbre à grande vitesse jusqu'à 50 fois celle de l'arbre à basse vitesse. Arbre à grande vitesse et son frein mécanique: L'arbre à grande vitesse tourne à 1500 tours par minute et entraîne le générateur. Il est équipé d'un frein mécanique d'urgence, qui est utilisé lorsque le frein aérodynamique tombe en panne ou lorsque l'éolienne est en réparation.
Le contrôleur électronique de la production d'énergie éolienne comprend un ordinateur qui surveille en permanence l'état du générateur d'énergie éolienne et contrôle le dispositif de lacet. Afin d'éviter tout dysfonctionnement, le contrôleur peut automatiquement arrêter la rotation de l'éolienne et appeler l'opérateur de l'éolienne via le modem téléphonique.
Le système hydraulique de l'énergie éolienne est utilisé pour réinitialiser le frein aérodynamique de l'éolienne; l'élément de refroidissement contient un ventilateur pour refroidir le générateur. De plus, il contient un élément de refroidissement d'huile pour refroidir l'huile dans la boîte de vitesses. Certaines éoliennes ont des générateurs refroidis à l'eau.
