Brinkmann齒輪箱Brinkmann齒輪箱
直交齒輪箱
齒輪箱在風力發電機組當中就經常用到，而且是1個重要的機械部件，其主要功用是將風輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發電機并使其得到相應的轉速。通常風輪的轉速很低，遠達不到發電機發電所要求的轉速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實現，故也將齒輪箱稱之為增速箱。 其次齒輪箱還有如下的作用： 1、加速的作用，通常也說的是變速齒輪箱。 2、改變轉動力矩。同等功率條件下，速度轉的越快的齒輪,軸所受的力矩越小，反之越大。 它是將葉輪的低速大轉矩轉換到發電機的高速軸的高速低轉矩。 3、離合功能：通過分開兩個原本嚙合的齒輪,達到把發動機的高速軸與低速軸分開的目的。 4、分配動力。例如我們可以用1臺發動機，通過齒輪箱主軸帶動多個從軸，從而實現1臺發動機帶動多個負載的功能。 3、齒輪箱特點: 1. 齒輪箱采用通用設計方案，可按客戶需求變型為行業的齒輪箱。 2.實現平行軸、直交軸、立式、臥式通用箱體，0部件種類減少，規格型號增加。 3.采用吸音箱體結構、較大的箱體表面積和大風扇、圓柱齒輪和螺旋錐齒輪均采用的磨齒工藝，使整機的溫升、噪聲降低、運轉的可靠性得到提高，傳遞功率增大。 4.輸入方式：電機聯接法蘭、軸輸入。 5.輸出方式：帶平鍵的實心軸、帶平鍵的空心軸、脹緊盤聯結的空心軸、花鍵聯結的空心軸、花鍵聯結的實心軸和法蘭聯結的實心軸。 6.齒輪箱安裝方式：臥式、立式、擺動底座式、扭力臂式。 7.齒輪箱系列產品有3～26型規格，減速傳動級數有1～4級，速比1.25～450;和R、K、S系列組合得到更大的速比。 4、齒輪箱潤滑方式 常用的齒輪箱潤滑方式有齒輪油潤滑，半流體潤滑脂潤滑，固體潤滑劑潤滑幾種方式。對于密封比較好，轉速較高，負荷大，封閉性能好的可以使用齒輪油潤滑；對于密封性不好，轉速較低的可以使用半流體潤滑脂潤滑；對于禁油場合或高溫場合可以使用2硫化鉬超微粉潤滑。
l 變槳距控制原理 變速變槳距風力發電機組的控制主要通過兩個階段來實現：在額定風速以下時，保持槳距角不變，采用zui大功率跟蹤法(MPPT)，通過變流器調節發電機電磁轉矩使風輪轉速跟隨風速變化，使風能利用系數保持zui大，風機1直運行在zui大功率點；在額定風速以上時，通過變槳距系統改變槳距角來限制風輪獲取能量，使風力發電機組保持在額定功率發電。而對于定槳距風力發電機組，當風速高于額定風速時，由于其槳距角不能改變，只能通過風機的失速特性來降低風能的吸收，因此在風速高于額定風速時不能維持額定功率輸出，輸出功率反而會下降。 下面的公式是風速為V1時風輪捕獲的風能P，其中P為空氣密度，S為風輪掃掠面面積，CP為風能利用系數，它是葉尖速比λ和槳距角β的函數。 由以上幾個式子可以得到變槳距風力機的(CP1β)特性曲線，見圖1。 從圖中可得出以下兩點： (1)對于某1固定槳距角β，存在的風能利用系數zui大值Cpmax，對應1個葉尖速比λopt； (2)對于任意的尖速比λ，槳距角β=0°下的風能利用系數CP相對zui大。槳葉節距角增大，風能利用系數CP明顯減小。 以上兩點即為變速恒頻變槳距控制的理論依據：在風速低于額定風速時，槳葉節距角β=0°，通過變速恒頻裝置，風速變化時改變發電機轉子轉速，使風能利用系數恒定在Cpmax，捕獲zui大風能；在風速高于額定風速時，調節槳葉節距角從而減少發電機輸出功率，使輸出功率穩定在額定功率。
變槳距風電機組的運行過程可以劃分為以下4個階段： (1)風速小于切入風速； (2)風速在切入風速和額定風速之間； (3)風速在額定風速和切出風速之間； (4)風速大于切出風速。 在風速小于切入風速時，機組不產生電能，槳距角保持在90°；在風速高于切入風速后，槳距角轉到0°，機組開始并網發電，并通過控制變流器調節發電機電磁轉矩使風輪轉速跟隨風速變化，使風能利用系數保持zui大，捕獲zui大風能；在風速超過額定值后，變槳機構開始動作，增大槳距角，減小風能利用系數，減少風輪的風能捕獲，使發電機的輸出功率穩定在額定值；在風速大于切除風速時，風力機組抱閘停機，槳距角變到90。以保護機組不被大風損壞。 圖2表示了4個階段各個參數的變化情況。 2 變槳控制策略 變槳距風力機組的槳距角參考值可由風速、電機轉速和發電機輸出功率3個參數來獨立控制，但由于風速難于精確測量，而且在整個風輪掃掠面上的風速并不相等，所以本文不用風速作為變槳控制量，而選擇電機輸出功率作為控制槳距角的變量。其控制策略如圖3所示。
功率反饋信號和功率給定值之間的誤差作為PI控制器的輸入，PI控制器給出槳距角參考值βref，但是由于槳距角的變化對于風速而言是非線性的，當風速在額定值附近時，較小的風速變化也需要槳距角改變1個較大的角度才能使輸出功率穩定，所以在風速超過額定不多的風速階段，需要較大的PI控制器增益；而在超過額定風速較多的高風速段，較大的風速變化只需要1個較小的槳距角改變量就可以使輸出功率穩定，所以在此風速段PI控制器的增益可以較小。所以控制器所需的增益大小和所需的槳距角基本成線性反比關系，由此提出1種由槳距角大小來調節控制器增益的控制策略，即在原有控制系統中加入1個增益調度控制器，使PI控制器的在所需槳距角較小時有較大的增益，在所需槳距角較大時有較小的增益，此增益控制器由1個多項式實現。帶增益調度控制器的變槳控制框圖如圖4所示。 圖5為變槳執行機構模型，其中由控制器給出槳矩角參考值βref，并與實際β比較得出△β，通過變矩驅動機構改變槳距角。由于大容量的風機槳葉重達數噸，考慮到調節器疲勞，槳矩角的變化速率要有限制，且其角度也有限制，即其動態特性是在槳矩角和槳矩速率上都有飽和限制的非線性動態，當槳矩角和槳矩速率小于飽和限度時，槳矩動態呈線性。 變槳執行機構的數學模型可以描述如下： 帶增益調度控制器的控制策略有更好的控制效果。在風速高于額定較多的較大風速階段，兩種控制策略的控制效果相差不大；但在風速更接近額定，所需槳距角較小的階段，帶增益調度的控制策略使槳距角變化更加靈敏，可以輸出更大功率，并且輸出功率更加平穩。
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