Investigación sobre diseño de aerogeneradores de alta potencia.

- Oct 24, 2018-

Discusión sobre la tendencia del diseño de aerogeneradores de alta potencia.

En la actualidad, el diseño del aerogenerador común se puede dividir aproximadamente en cuatro categorías: motor tradicional de alta velocidad, motor de baja velocidad de transmisión directa, motor de media velocidad de transmisión semi-directa y tipo multigenerador (consulte la Figura 1). Independientemente del tipo de diseño de turbina eólica, una mayor confiabilidad, menor consumo de materia prima y una calidad de cabezal más liviana siempre han sido el foco de optimización del diseño de la turbina eólica. La generación de energía / calidad del cabezal (kW / kg), uno de los indicadores para medir el diseño avanzado de unidades, es un factor determinante en la optimización continua de los diseños de turbinas eólicas de alta potencia, ayudando a lograr una generación de energía más eficiente con turbinas eólicas más livianas.

En la actualidad, hay muchas opiniones sobre la tendencia de diseño de los aerogeneradores de alta potencia. Un punto de vista es que las turbinas eólicas de potencia pequeña a mediana pueden adoptar el diseño tradicional con motores de alta velocidad, mientras que las turbinas eólicas de potencia media a grande pueden usar unidades de transmisión directa. El diseño es más grande y los aerogeneradores más grandes son adecuados para diseños de transmisión semi-directos. El rango de potencia para estos diseños de aerogeneradores no está estrictamente definido. Pero independientemente del diseño, el rodamiento siempre es una parte importante en la cadena de transmisión, y su optimización mejorará la cadena de transmisión.

Dado que los cojinetes del husillo están sujetos a fuerzas externas variables, momentos de flexión y cargas de impacto, esto impone grandes exigencias en el diseño, selección e instalación de los cojinetes. En los diseños existentes, los aerogeneradores pequeños de baja potencia, como menos de 1 MW o 1,5 MW, tienen más rodamientos de rodillos esféricos y más aerogeneradores de potencia media a alta. Un cojinete de rodillos cónicos se utiliza como el cojinete de husillo. Si el rodamiento del husillo utiliza rodamientos de rodillos esféricos, ya sea un diseño de rodamiento de 3 puntos de un rodamiento de husillo de un solo rodillo o un diseño de rodamiento de 4 puntos de dos rodamientos de husillo de rodillos esféricos, debido al principio de diseño del rodamiento de rodillos esféricos sometido a una gran fuerza axial, puede ocurrir una sola carga de columna, y debido a la presencia de juego radial y axial (como se muestra en la Figura 2), cuando la turbina eólica es frenada o se alternan otras cargas axiales cuando se cambia la dirección de trabajo El eje principal y el transportador planetario conectados detrás de él pueden inclinarse en la dirección axial, lo que puede causar un impacto en el portador que soporta el rodamiento, y dado que el engranaje anular interno y la caja de la caja de engranajes están conectados integralmente, el engranaje planetario y el porta planetas se inclina axialmente entre sí, haciendo que los dientes del engranaje planetario se desgasten.

La solución del husillo incluye: montaje de una hilera de cojinetes de rodillos cónicos de una hilera, cojinetes de rodillos cónicos súper grandes de un solo anillo exterior doble, cojinetes de rodillos cónicos de un anillo interior doble más combinación de cojinetes de rodillos cilíndricos (como se muestra en la Figura 3). Las tres soluciones pueden resolver el problema de la fuerza de una hilera ajustando previamente los rodamientos de rodillos cónicos, eliminando la influencia de la turbulencia axial y radial del eje principal, optimizando el área de rodamientos de los rodamientos de rodillos cónicos prensados y reduciendo la tensión de la pista de rodadura. En última instancia, mejorar la rigidez del sistema. Entre ellos, el esquema de combinación de rodamiento de rodillos cónicos de doble gabinete y rodamiento de rodillos cilíndricos combina la capacidad de rodamiento compuesto superior del rodamiento de rodillos cónicos y la capacidad de rodamiento radial superior del rodamiento de rodillos cilíndricos; el esquema de rodamientos de rodillos cónicos súper grandes de un solo anillo exterior doble Gran diseño de ángulo cónico grande para optimizar la capacidad de carga de la carga compuesta y la capacidad de soporte efectiva, mejorar la capacidad de resistir los momentos de vuelco y hacer que el diseño estructural de toda la máquina sea más compacto; y el esquema de montaje transversal de rodamientos de rodillos cónicos de una hilera reduce el tamaño del rodamiento de fábrica, reduciendo los costos. Las tres soluciones se han aplicado a husillos de aerogeneradores de alta potencia.

Solución de caja de cambios

El diseño optimizado de la caja de engranajes principal para turbinas eólicas de alta potencia requiere el uso de múltiples divisiones planetarias. El conjunto de engranajes planetarios con pasadores flexibles integrados de Timken (que se muestra en la Figura 4) es una de las mejores soluciones para mejorar la confiabilidad de la línea. El diseño integrado del engranaje y el anillo exterior del rodamiento elimina la posibilidad de hacer funcionar el anillo exterior, al tiempo que proporciona más espacio interno, diseñando más rodillos y más grandes para mejorar la capacidad de carga. Al apretar previamente las dos filas de rodillos cónicos, no solo se puede optimizar el área de apoyo, se puede reducir la tensión y la probabilidad de deslizamiento del rodillo, y la carga se puede distribuir de manera más uniforme en dos columnas. El diseño del pasador flexible permite que el conjunto de la rueda planetaria produzca un desplazamiento flexible, lo que garantiza un alto grado de engrane de las caras de los dientes y un contacto uniforme.


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