Développement de la technologie de transmission à engrenages pour les grandes éoliennes
La grande éolienne est principalement composée d’une roue éolienne, d’un système de transmission mécanique, d’un dispositif de production d’énergie et d’un système de contrôle. Le système de transmission mécanique est un dispositif intermédiaire qui transmet mécaniquement l'énergie éolienne absorbée par la roue éolienne au générateur, y compris le système d'arbre de transmission et l'arbre d'accouplement. Afin de faciliter la capture de l'énergie éolienne et de s'adapter au contrôle des performances de l'unité, l'unité doit également être équipée d'un entraînement en lacet, d'un entraînement en tangage et de dispositifs auxiliaires tels que l'amortissement et le freinage. La figure 1 montre une grande éolienne typique. Le côté gauche de l'éolienne transmet la puissance via la boîte de vitesses au générateur droit par le biais de l'arbre principal. Les équipements de la nacelle sont montés sur la base et supportés sur la tour par des paliers en lacet. . .
L’environnement et les conditions de fonctionnement particulières des grandes éoliennes imposent au transport des exigences inhabituelles et un grand nombre d’incertitudes,
La charge dynamique externe et la roue éolienne multi-extrémité variable, la charge anormale du réseau électrique, les fortes vibrations causées par une rigidité insuffisante de la salle des machines et le spectre de charge ne pouvant être qu'estimé et simulé.
Et la répartition ultime de la charge, etc., sont tous des problèmes majeurs que la transmission doit prendre en compte.
Le réducteur principal d’une grande éolienne est situé entre l’éolienne et l’alternateur. Il s’agit d’un dispositif de transmission robuste pour augmenter la vitesse des engrenages, qui agit sous l’effet d’une charge variable irrégulière et d’une charge d’impact forte et instantanée. La boîte à engrenages est l’un des composants les plus importants et les plus vulnérables de l’arbre d’entraînement de l’éolienne.
La boîte de vitesses n'a pas de base solide dans la cabine comme le sol. L'adaptation de la puissance et les vibrations de torsion de l'ensemble de la transmission se traduisent toujours par un maillon faible, qui est souvent la boîte de vitesses de l'unité. Bien entendu, l’idéal est de laisser la boîte de vitesses se charger de la transmission du couple et de l’augmentation de la vitesse sans accepter d’autres charges supplémentaires. En fait, cela peut non seulement être réalisé, mais également en raison de la variété des conditions de vent et de la déformation complexe de l'unité, le rôle de nombreuses charges supplémentaires ne peut être évité, ce qui ajoute de nombreux facteurs incertains à la conception de la boîte de vitesses.
De toute évidence, il est important de réduire la taille et le poids des composants dans un petit espace cabine. Par conséquent, la conception de la boîte à engrenages doit faire en sorte que la structure soit simplifiée et que son poids soit le plus léger possible tout en satisfaisant les exigences de fiabilité et de durée de vie. Facile à maintenir les exigences. Selon les paramètres fournis par l’unité, la conception d’optimisation de la CAO, en fonction du schéma de transmission optimal, permet de choisir une structure et des matériaux stables et fiables, avec de bonnes propriétés mécaniques, tout en préservant les différences de température extrêmes, la lubrification, le refroidissement et la surveillance complets. condition préalable à la conception de la boîte de vitesses. .
Par conséquent, la conception de la transmission et le choix des composants doivent être sélectionnés en fonction des besoins de l'hôte, en fonction de différentes conditions d'utilisation, après analyse et comparaison. Les principaux facteurs à considérer sont:
1) les conditions de fonctionnement de l'hôte et les paramètres de performance, les résultats d'analyse dynamique;
2) répartition de la charge et forme structurelle du système de transmission;
3) exigences relatives à la transmission et à sa connexion;
4) les exigences de sécurité et de protection de l'environnement;
5) espérance de vie;
6) analyse économique et avantages;
7) Conditions de fonctionnement et de maintenance. .
La boîte à engrenages principale de l'unité conventionnelle est utilisée pour modifier la vitesse et le couple afin qu'un générateur standard compact puisse être appliqué à l'unité. Les boîtes de vitesses de différentes classes de puissance utilisent différentes formes de transmission.
Dans les années 1980, des engrenages cylindriques à arbre parallèle ont été appliqués à des éoliennes standard de 100 à 500 kW. Dans les années 90, la puissance moyenne des éoliennes est passée de 600 à 800 kW. Afin de gagner de la place et d'obtenir un rapport de vitesse plus élevé, une transmission à engrenages planétaires de forme cylindrique ou une combinaison d'engrenages à arbres planétaires et parallèles a été adoptée pour obtenir de meilleurs résultats. .
