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风力发电机组发展形势解读

2013-11-07 16:00
野明月
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  风电场设备主要包括以下几部分:变速箱(升速箱)、发电机组、叶片、塔基和变电站等。目前,风力发电逐渐向大功率机组发展,要求高可靠性、寿命周期长,因此零部件的精度、功能要求很高。

  随着风电技术的发展,风电机组的原理和结构也在发生变化,未来的风电机组在向结构简单化、体积减小的方向发展。目前,我国正在开发无齿轮箱风力发电机组。如哈尔滨发电设备集团的发电设备工程研究中心开发了无齿轮箱变速变桨永磁风力发电机组,正在研制“变速恒频风力发电机组”和“直驱型变速风力发电机组”等,可代替带齿轮箱传动的异步发电机组,具有制造成本低、运行可靠、维修简便等优点,并具有自主知识产权。

  目前,生产最多的是有齿轮箱风力发电机组,由于结构比较复杂,完成其各种部件的制造需要不同机床设备进行加工。

  风机的变速箱主要由箱体、行星轮系和变速机构等组成。风机变速箱体属于大型箱体,根据发电量的不同,直径约2~3m,大部分为分体结构。加工需要镗杆直径约160-250mm的数控落地铣镗床和大型卧式加工中心、龙门加工中心等,加工精度要求较高,目前主要使用的是进口设备。

  变速箱内的齿轮加工量很大,需要对大型内齿圈、圆柱直齿轮和斜齿轮等进行成批生产。主要加工设备为大型数控立式滚齿机、数控插齿机、数控磨齿机等。这些齿轮加工机床中,大规格数控齿轮机床普遍要求具有高效、重载、重切、刚性好的特点,主要依靠进口,中小型采用国产设备。其中大规格、大模数齿轮和齿圈采用数控成型铣齿机和数控成型磨齿机,数控成型铣齿机要求大切深、大进给、滚速高。数控成型磨齿机要求精度达到5级以上,自动化程度高、自动调心、自动测量、自动修形、稳定性高。目前,国内制造风电用变速箱的企业主要有南京高精齿轮有限公司。该厂生产任务非常忙,长期三班倒,还是不能完全满足市场需求,因此要求加工设备稳定、可靠,目前该厂使用的齿轮加工机床基本上是进口设备。

  风电用发电机的原理和结构与火电等其他发电机基本一样。风电大都使用千瓦级发电机,比较火电使用的万千瓦级发电机,属于不同级别的机组。从制造角度上看没有太大难度,能制造火电发电机组的企业,一般都能满足制造风电发电机组的要求。但是,风电发电机要求使用寿命达到20年以上,对其稳定性和可靠性要求更高。

  风机的叶片大多采用环氧玻璃纤维或碳纤维等复合材料制作。叶片设计主要采用全三维气动仿真和结构有限元仿真,使用真空灌注工艺进行叶片生产。机械加工较少,部分需要冲切成型。

  叶片的变桨机构主要有变桨电机、减速器和变桨控制器等。对制造设备没有特殊要求,国内机床可以满足需求。

  偏航机构主要部件是带内外齿的大型轴承和4个小齿轮及变速装置等。该种大型轴承目前国内还不能制造,主要依靠进口。国内天马股份将进行偏航机构用的大型轴承开发制造。其加工设备主要是一些要求较高的专用机床装备,如CCMT2008展览会上,齐重数控装备股份有限公司展出的3台大型数控专用机床,就是为加工制造风电大型齿轮的设备。

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