กระปุกเกียร์ในกังหันลมเป็นส่วนประกอบเชิงกลที่สำคัญและหน้าที่หลักของมันคือส่งพลังงานที่เกิดจากล้อลมภายใต้การกระทำของลมไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและทำให้ได้ความเร็วที่สอดคล้องกัน
บทนำ:
โดยทั่วไปความเร็วในการหมุนของล้อลมจะต่ำมากน้อยกว่าความเร็วในการหมุนที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าต้องการเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ต้องตระหนักถึงผลของการเพิ่มความเร็วของคู่เกียร์ของกล่องเกียร์ดังนั้นกล่องเกียร์จึงเรียกอีกอย่างว่ากล่องเพิ่มความเร็ว ตามข้อกำหนดรูปแบบทั่วไปของหน่วยบางครั้งเพลาขับ (เรียกว่าเพลาขนาดใหญ่) ที่เชื่อมต่อโดยตรงกับดุมล้อลมจะรวมเข้ากับกล่องเกียร์หรือเพลาขนาดใหญ่และกล่องเกียร์จะถูกจัดเรียงแยกกันในระหว่างนั้น ใช้แขนขยายหรือข้อต่อโครงสร้างเชื่อมต่อ เพื่อเพิ่มความสามารถในการเบรกของชุดอุปกรณ์มักจะติดตั้งอุปกรณ์เบรกที่ปลายอินพุตหรือเอาต์พุตของกระปุกเกียร์และรวมกับการเบรกปลายใบมีด (ล้อลมระยะพิทคงที่) หรืออุปกรณ์เบรกแบบแปรผันเพื่อร่วมกันเบรก ระบบส่งกำลังของหน่วย
บันทึกย่อ:
เนื่องจากหน่วยติดตั้งในช่องระบายอากาศเช่นภูเขาที่รกร้างว่างเปล่าชายหาดเกาะ ฯลฯ อาจมีการเปลี่ยนแปลงทิศทางและน้ำหนักบรรทุกที่ไม่สม่ำเสมอและผลกระทบจากลมกระโชกแรง ต้องเผชิญกับความร้อนและความเย็นและความแตกต่างของอุณหภูมิที่รุนแรงตลอดทั้งปีและสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติไม่สะดวกในการขนส่ง กระปุกเกียร์ถูกติดตั้งในพื้นที่แคบด้านบนของหอคอย เมื่อล้มเหลวแล้วการซ่อมแซมมันเป็นเรื่องยากมาก ดังนั้นความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานจึงสูงกว่าเครื่องจักรทั่วไปมาก ตัวอย่างเช่นข้อกำหนดสำหรับวัสดุส่วนประกอบนอกเหนือจากคุณสมบัติทางกลภายใต้สภาวะปกติแล้วควรมีลักษณะเช่นความต้านทานการเปราะเย็นภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ ควรตรวจสอบการทำงานที่ราบรื่นของกระปุกเกียร์เพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนและการกระแทก ควรมั่นใจในสภาพการหล่อลื่นที่เพียงพอและอื่น ๆ สำหรับพื้นที่ที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันมากระหว่างฤดูหนาวและฤดูร้อนควรติดตั้งอุปกรณ์ทำความร้อนและความเย็นที่เหมาะสม ตั้งค่าจุดตรวจสอบเพื่อควบคุมการทำงานและสถานะการหล่อลื่นจากระยะไกล
กังหันลมรูปแบบต่างๆมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันดังนั้นรูปแบบและโครงสร้างของกระปุกเกียร์จึงแตกต่างกัน ในอุตสาหกรรมพลังงานลมการส่งผ่านเฟืองเพลาคู่ขนานคงที่และการส่งเกียร์ของดาวเคราะห์เป็นสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุดสำหรับกังหันลมในแนวนอน
อิทธิพลของสภาพธรรมชาติ:
การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลมได้รับผลกระทบจากสภาพธรรมชาติ การเกิดขึ้นของสภาพอากาศพิเศษบางอย่างอาจทำให้กังหันลมทำงานผิดปกติ นาเซลล์ขนาดเล็กไม่สามารถมีฐานที่มั่นคงเหมือนบนพื้นดิน การจับคู่กำลังและแรงสั่นสะเทือนของทั้งชุดขับเคลื่อนปัจจัยมักจะเน้นไปที่การเชื่อมโยงที่อ่อนแอ การฝึกฝนจำนวนมากได้พิสูจน์แล้วว่าลิงก์นี้มักเป็นกระปุกเกียร์ในหน่วย ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องเสริมสร้างการวิจัยเกี่ยวกับกระปุกเกียร์และให้ความสำคัญกับการบำรุงรักษา
ด้วยการนำเทคโนโลยีขั้นสูงจาก RENK ของเยอรมัน บริษัท ประสบความสำเร็จในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ชุดกระปุกเกียร์พลังงานลมสำหรับใช้ในทะเลและทางบกที่หลากหลายตั้งแต่ 1.5MW ถึง 5MW ปัจจุบันต้นแบบกระปุกเกียร์พลังงานลม 5MW ได้ถูกเชื่อมต่อกับกริดสำหรับการผลิตไฟฟ้าและได้รับการผลิตจำนวนมากและการทำงานในสถานที่อยู่ในสภาพดี การออกแบบโครงร่างโดยรวมของกระปุกเกียร์พลังงานลมสามารถออกแบบให้มีโครงสร้างอัตราส่วนความเร็วที่แตกต่างกันตามความต้องการของผู้ใช้และยังสามารถออกแบบโดยใช้ต้นแบบที่สูงอุณหภูมิสูงอุณหภูมิต่ำและตัวเพิ่มความเร็วประเภทความเร็วลมต่ำตามความต้องการของผู้ใช้
ความจุหน่วยที่เพิ่มขึ้นของหน่วยเดียวการเพิ่มขึ้นของความจุหน่วยของหน่วยพลังงานลมนั้นเอื้อต่อการปรับปรุงอัตราการใช้พลังงานลมลดการปล่อยกังหันลมลดต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษาของฟาร์มกังหันลมและปรับปรุงความสามารถในการแข่งขันในตลาด ของพลังงานลม
ในแง่หนึ่งกังหันลมนอกชายฝั่งทั้งหมดเปลี่ยนรูปแบบมาจากกังหันลมบนบกและสภาพธรรมชาตินอกชายฝั่งที่ซับซ้อนทำให้อัตราความล้มเหลวของกังหันลมยังคงอยู่ในระดับสูงเช่นฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งที่ใหญ่ที่สุดในโลกใน Horn Reef Wind Farm ของเดนมาร์ก 80 ลมนอกชายฝั่ง ฟาร์มอัตราการล้มเหลวของหน่วยเกิน 70% ในทางกลับกันกริดจะไม่สามารถทนต่อพลังงานมหาศาลจากแหล่งพลังงานลมนอกชายฝั่งขนาดใหญ่ได้ ดังนั้นการพัฒนาพลังงานลมนอกชายฝั่งขนาดใหญ่จึงยังคงต้องแก้ปัญหาในการสร้างหน่วยและสิ่งอำนวยความสะดวกสนับสนุนสำหรับอินเทอร์เน็ต
เทคโนโลยีความถี่คงที่ความเร็วตัวแปรได้รับการส่งเสริมอย่างรวดเร็ว ในปัจจุบันกังหันลมที่ทำงานด้วยความเร็วคงที่ในท้องตลาดโดยทั่วไปใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสที่มีโครงสร้างขดลวดคู่และทำงานด้วยความเร็วสองระดับ ในส่วนความเร็วลมสูงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะทำงานด้วยความเร็วที่สูงขึ้น ในส่วนความเร็วลมต่ำเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะทำงานด้วยความเร็วต่ำกว่า ข้อดีคือควบคุมง่ายและมีความน่าเชื่อถือสูง ข้อเสียคือความเร็วในการหมุนนั้นคงที่โดยทั่วไปและความเร็วลมมักจะเปลี่ยนแปลงดังนั้นหน่วยมักจะอยู่ในสถานะที่มีปัจจัยการใช้พลังงานลมต่ำและพลังงานลมไม่สามารถใช้ประโยชน์ได้เต็มที่
ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีพลังงานลมการพัฒนากังหันลมและผู้ผลิตเริ่มใช้เทคโนโลยีความถี่คงที่ความเร็วตัวแปรและรวมกับการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีพิทช์แปรผันเพื่อพัฒนากังหันลมแบบแปรผันระยะพิทช์และความเร็วตัวแปร เมื่อเปรียบเทียบกับกังหันลมที่ทำงานด้วยความเร็วคงที่แล้วกังหันลมที่ทำงานด้วยความเร็วตัวแปรมีข้อดีของการผลิตไฟฟ้าขนาดใหญ่การปรับตัวที่ดีต่อการเปลี่ยนแปลงของความเร็วลมต้นทุนการผลิตต่ำและประสิทธิภาพสูง ดังนั้นกังหันลมความเร็วแปรผันจึงเป็นหนึ่งในแนวโน้มการพัฒนาในอนาคต ปัจจุบัน บริษัท เยอรมันเป็น บริษัท ที่ผลิตกังหันลมที่มีความเร็วรอบมากที่สุดในโลก
กังหันลมแบบขับตรงและกึ่งขับตรงกังหันลมแบบไดรฟ์ตรงใช้มอเตอร์และใบพัดแบบหลายขั้วที่เชื่อมต่อโดยตรงสำหรับการขับขี่ไม่จำเป็นต้องใช้กระปุกเกียร์ที่มีอัตราความล้มเหลวสูงประสิทธิภาพสูงที่ความเร็วลมต่ำเสียงรบกวนต่ำและอายุการใช้งานยาวนาน ข้อดีของการดำเนินการและค่าบำรุงรักษาต่ำ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาส่วนแบ่งของกำลังการผลิตติดตั้งของกังหันลมขับเคลื่อนโดยตรงได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก แต่เนื่องจากเหตุผลทางเทคนิคและต้นทุนกังหันลมที่มีกระปุกเกียร์เพิ่มความเร็วจะยังคงครองตลาดไปอีกนานในอนาคต ไดรฟ์กึ่งตรงคือโหมดขับเคลื่อนระหว่างไดรฟ์กระปุกและไดรฟ์โดยตรง ใช้กระปุกเกียร์ขั้นแรกเพื่อเพิ่มความเร็วมีโครงสร้างที่กะทัดรัดและมีความเร็วค่อนข้างสูงและมีแรงบิดเล็กน้อย เมื่อเทียบกับไดรฟ์กระปุกเกียร์แบบเดิมไดรฟ์กึ่งตรงช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ และเมื่อเทียบกับไดรฟ์ตรงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ไดรฟ์กึ่งตรงจะช่วยลดปริมาตรและน้ำหนักของระบบผ่านการจัดห้องโดยสารที่มีประสิทธิภาพและกะทัดรัดกว่า
เกียร์ภายนอกของกระปุกเกียร์พลังงานลมโดยทั่วไปใช้กระบวนการเจียรเกียร์ดับคาร์บูไรซิ่ง เนื่องจากการเปิดตัวเครื่องเจียรเฟืองขึ้นรูป CNC ที่มีประสิทธิภาพสูงและมีความแม่นยำสูงจำนวนมากทำให้ระดับการตกแต่งของกระปุกเกียร์พลังงานลมได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ขนาดเฟืองวงแหวนขนาดใหญ่และความต้องการความแม่นยำในการตัดเฉือนที่สูงของกระปุกเกียร์พลังงานลมควรสะท้อนให้เห็นในกระบวนการทำฟันและการควบคุมการเปลี่ยนรูปด้วยความร้อนของเฟืองภายในแบบขดลวด
ความแม่นยำในการตัดเฉือนของตัวเรือนตัวยึดดาวเคราะห์เพลาป้อนข้อมูลและชิ้นส่วนโครงสร้างอื่น ๆ ของกระปุกเกียร์พลังงานลมมีอิทธิพลสำคัญอย่างยิ่งต่อคุณภาพการตัดเย็บของเกียร์และอายุการใช้งานของตลับลูกปืน คุณภาพของชุดประกอบยังกำหนดอายุการใช้งานของกระปุกเกียร์พลังงานลม ระดับความน่าเชื่อถือ ดังนั้นการได้มาซึ่งกระปุกเกียร์พลังงานลมคุณภาพสูงและมีความน่าเชื่อถือสูงจึงต้องมีการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวดในทุกแง่มุมของกระบวนการผลิตนอกเหนือจากเทคโนโลยีการออกแบบและการสนับสนุนอุปกรณ์การผลิตที่จำเป็น
สำหรับกระปุกเกียร์หลักของกังหันลมเมื่อน้ำมันถูกปนเปื้อนจากน้ำและไม่สามารถหาและบำบัดได้ทันเวลาผลกระทบจะถึงแก่ชีวิตอย่างไม่ต้องสงสัย ซึ่งรวมถึงการลดความหนืดของน้ำมันทำลายฟิล์มน้ำมันเร่งการเกิดออกซิเดชั่นของน้ำมันนำไปสู่การตกตะกอนของสารเติมแต่งและทำให้ชิ้นส่วนเสียหาย
เพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยของน้ำมันในกระปุกเกียร์หลักของพัดลมการป้องกันไม่ให้น้ำเข้าสู่ระบบเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการจัดการกับมลพิษทางน้ำเช่นการเปลี่ยนและติดตั้งเครื่องช่วยหายใจแบบกันความชื้นเป็นประจำ แต่เมื่อระบบมี ปนเปื้อนจากน้ำควรใช้วิธีการบำบัดที่สอดคล้องกัน
ติดตั้งท่อดูดในระบบกรองบายพาสของกระปุกกังหันลมโพลีเมอร์ดูดซับในตัวประสิทธิภาพการดูดซึมน้ำสูงถึง 95% น้ำมันถูกทำให้ร้อนและน้ำจะระเหยในเครื่องอบโดยไม่ทำให้น้ำมันถูกออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูงเกินไป เครื่องขจัดน้ำสูญญากาศสูงสามารถกำจัดน้ำที่ละลายได้ 80% ถึง 90%
ความล้มเหลวส่วนใหญ่ของกระปุกเกียร์พลังงานลมเกิดจากเกียร์ สภาพแวดล้อมการทำงานของเกียร์มีความซับซ้อนมากขึ้นการโอเวอร์โหลดในระยะยาวการหล่อลื่นที่ไม่ดีการติดตั้งแบริ่งหรือเกียร์ที่ไม่ถูกต้องและการเข้ากันไม่ดีของเกียร์จะทำให้เกียร์ล้มเหลวและอายุการใช้งานสั้น .
ปัจจุบันการตรวจจับการสั่นสะเทือนเป็นวิธีการตรวจจับที่ครอบคลุมและมีประสิทธิภาพในการตรวจจับความล้มเหลวของกระปุกเกียร์พลังงานลม ตราบเท่าที่การใช้อุปกรณ์ตรวจจับการสั่นสะเทือนที่เหมาะสมในการรวบรวมข้อมูลและวิเคราะห์สามารถกำหนดการทำงานของเกียร์การซ่อมแซมและเปลี่ยนชิ้นส่วนที่ผิดพลาดอย่างทันท่วงทีเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของอุปกรณ์เป็นปกติแม้กระทั่งการป้องกันความล้มเหลวในช่วงต้นเพื่อยืดอายุของส่วนประกอบ
เมื่อเกียร์ของกระปุกเกียร์พลังงานลมสึกหรอความกว้างของแถบด้านข้างของความถี่ในการเชื่อมจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในกรณีที่รุนแรงความถี่ธรรมชาติของเกียร์จะปรากฏขึ้นและจะมีการมอดูเลตความถี่ โดยทั่วไปเมื่อโหลดสูงความถี่การเชื่อมต่อที่สูงมากและความถี่ฮาร์มอนิกจะปรากฏขึ้น ความถี่ในการประกบเกียร์และฮาร์มอนิกของมันถูกปรับโดยความถี่ในการหมุนและการสั่นสะเทือนของความถี่ธรรมชาติจะเกิดขึ้น เมื่อเกียร์ไม่ตรงแนวฮาร์มอนิกที่สูงขึ้นของความถี่ในการเชื่อมต่อเกียร์จะถูกสร้างขึ้นและแอมพลิจูดของความถี่แรกจะต่ำกว่าและแอมพลิจูดของสองครั้งและสามครั้งจะสูงกว่า
หลังจากรวบรวมข้อมูลการสั่นสะเทือนแล้วสามารถคำนวณความถี่ในการประกบของเฟืองตามข้อมูลเช่นจำนวนฟันและความเร็วของกระปุกพลังงานลมและสามารถใช้ลักษณะเฉพาะในโดเมนเวลาหรือสเปกตรัมความถี่เพื่อวินิจฉัย ความผิดปกติของกระปุกเกียร์ อย่างไรก็ตามในการใช้งานจริงเนื่องจากมีชุดเกียร์และแบริ่งหลายชุดในกระปุกเกียร์ความเร็วจึงไม่คงที่ การวิเคราะห์สเปกตรัมมักมีความถี่ต่างๆซึ่งบางความถี่อยู่ใกล้กันมากทำให้ยากต่อการระบุ
ในเวลานี้เราจำเป็นต้องรวมการวิเคราะห์แอมพลิจูดตามตำแหน่งของจุดวัด สำหรับกระปุกเกียร์แต่ละตัวเมื่ออยู่ในสภาพการทำงานที่ดีให้รวบรวมสเปกตรัมความถี่อ้างอิงและเปรียบเทียบกับสเปกตรัมความถี่อ้างอิงในการตรวจสอบสภาพและการวินิจฉัยข้อบกพร่อง ปัญหา.
การผลิตพลังงานลมใช้ลมเพื่อขับเคลื่อนการหมุนของใบพัดกังหันลมจากนั้นเพิ่มความเร็วในการหมุนผ่านตัวเพิ่มความเร็วเพื่อส่งเสริมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ตามเทคโนโลยีกังหันลมในปัจจุบันการผลิตไฟฟ้าสามารถเริ่มต้นด้วยความเร็วลมประมาณสามเมตรต่อวินาที
กังหันลมประกอบด้วยจมูกตัวหมุนหางและใบพัด แต่ละส่วนมีความสำคัญ ใบมีดใช้เพื่อรับลมและเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าทางจมูก หางช่วยให้ใบพัดหันไปทางทิศทางของลมที่เข้ามาเพื่อให้ได้พลังงานลมมาก ร่างกายที่หมุนสามารถทำให้จมูกหมุนได้อย่างยืดหยุ่นเพื่อให้ทราบถึงหน้าที่ในการปรับทิศทางของหาง โรเตอร์ของหัวเครื่องเป็นแม่เหล็กถาวรและขดลวดสเตเตอร์จะตัดเส้นแรงแม่เหล็กเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า
กังหันลมประกอบด้วยอุปกรณ์สำคัญของกังหันลมรวมทั้งกระปุกเกียร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุงสามารถเข้าไปใน nacelle ผ่านหอคอยกังหันลม ปลายด้านซ้ายของ nacelle คือใบพัดของกังหันลมคือใบพัดและเพลา ใบพัดใช้เพื่อจับลมและส่งไปยังแกนโรเตอร์
เพลาความเร็วต่ำของการสร้างพลังงานลมจะเชื่อมต่อเพลาโรเตอร์กับกล่องเกียร์ เพลาความเร็วต่ำอยู่ทางด้านซ้ายของกล่องเกียร์ซึ่งสามารถเพิ่มความเร็วของเพลาความเร็วสูงเป็น 50 เท่าของเพลาความเร็วต่ำ เพลาความเร็วสูงและเบรกเชิงกล: เพลาความเร็วสูงทำงานที่ 1500 รอบต่อนาทีและขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ติดตั้งเบรกเชิงกลฉุกเฉินซึ่งใช้เมื่อเบรกอากาศพลศาสตร์ล้มเหลวหรือเมื่อกังหันลมกำลังซ่อมแซม
ตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของการสร้างพลังงานลมประกอบด้วยคอมพิวเตอร์ที่คอยตรวจสอบสถานะของเครื่องกำเนิดพลังงานลมและควบคุมอุปกรณ์หันเห เพื่อป้องกันความผิดปกติใด ๆ ตัวควบคุมสามารถหยุดการหมุนของกังหันลมโดยอัตโนมัติและโทรหาผู้ควบคุมกังหันลมผ่านโมเด็มโทรศัพท์
ระบบไฮดรอลิกของพลังงานลมใช้เพื่อรีเซ็ตเบรกอากาศพลศาสตร์ของเครื่องกำเนิดลม องค์ประกอบระบายความร้อนประกอบด้วยพัดลมเพื่อทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเย็นลง นอกจากนี้ยังมีส่วนประกอบของน้ำมันหล่อเย็นสำหรับระบายความร้อนของน้ำมันในกระปุกเกียร์ กังหันลมบางรุ่นมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าระบายความร้อนด้วยน้ำ
