风力发电齿轮箱设计制造技术的发展与展望

如题,家少风能齿轮箱的设计与制造技术,涉及齿轮箱结构设计,材料选择,比速等。

第30卷　第6期　　　　　　　　　　　风力发电齿轮箱设计制造技术的发展与展望

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文章编号:1004-2539(2006)06-0001-06

风力发电齿轮箱设计制造技术的发展与展望

刘忠明1　段守敏2　王长路1

(1郑州机械研究所,　河南郑州　450052)(2河南工业大学,　河南郑州　450052)

摘要　概括描述了世界风力发电的现状及发展趋势;阐述了大型风电增速齿轮箱的设计制造关键技术,介绍了ANSI6006标准的主要内容;分析了我国大型风力发电增速齿轮箱设计制造技术的现状、存

在问题及发展前景。

关键词　风力发电　齿轮箱　设计制造技术　发展与展望

Wind”,A/AWEA921-A97,并

　　引言

随着能源短缺和生态环境的日益恶化,洁净的可再生能源;趋成熟、风电产品质量的不断提高以及风电成本的逐渐降低,风电已具备了大规模开发的条件。目前,世界各国对风能的开发和利用越来越重视,已有48个国家颁布了支持可再生能源发展的相关法律法规《中华人,民共和国可再生能源法》已从2006年1月1日开始实施,这些都对风电发展起到了至关重要的作用。

风电增速齿轮箱是风力发电机组的关键部件,它位于叶轮和发电机之间,将叶轮受风力作用旋转而产生的动力传递给发电机发电,同时将叶轮输入的较低转速(兆瓦级机组一般低于20r/min)转变为满足发电机所需的转速。因此,风力发电齿轮箱是一种受无规律变向载荷的风力作用及强阵风冲击的变载荷条件下工作的低速、重载、增速齿轮传动装置。风力发电机组一般安装在荒郊、野外、山口、海边等风能较大且周围无遮挡物之处,发电机、齿轮箱等安装在机组塔架之上狭小的机舱内,距地面几十米甚至一百多米高。常年经受酷暑严寒和极端温差的影响,自然环境恶劣,交通不便,修复十分困难,而且故障期一般出现在发电的高峰期,齿轮箱一旦出现故障,将严重影响到风场的经济效益,因此,对齿轮箱的可靠性和工作寿命提出了很高的要求。

我国于2003年9月颁布了GB/T19073-2003风力发电机组—齿轮箱标准(以下简称19073标准),对风轮扫掠面积大于等于40m2的风电齿轮箱的技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和储存提出了概括性要求;美国风能协会(AWEA)和齿轮协会(AGMA)于2003年10月制定了新的风力机齿轮箱标准“StandardforDesignandSpecificationofGearboxfor

于,即ANSI/AGMA/

(6006标准)。该标准对的风力发电齿轮箱的设计、制造、使用等作了详尽的规定。6006标准被世界上许多国家采用,是风电齿轮箱领域影响最大的一个标准。国际标准化组织2005年采用快速程序,直接采用该标准作为国际标准ISO81400-4:2005。本文结合我国齿轮箱设计制造的具体情况和19073标准及6006标准的相关规定,谈谈对大型风电齿轮箱设计制造技术的一些看法,供从事风电齿轮箱设计制造的相关人员参考。

1　世界风力发电现状及趋势

1.1　世界风力发电现状

近几年来,世界风电发展迅速。根据全球风能委员会的资料[1],2005年全世界新增风电装机容量11769MW,比上年增加3562MW,增长43%;新增风电总投资140亿美元。截至2005年底,世界风电装机总容量为59322MW,同比增长25%。至2005年底,世界风电装机累计装机量最多的国家,依次为德国18428MW、西班牙10027MW、美国9149MW、印度4430MW、丹麦3122MW和意大利1717MW,中国排在第八位;按当年新增量计算,中国排在第六位。图1为1997年至2005年世界风电当年装机量和累计装机量。

据中国风能协会的统计,2005年中国除台湾省外新增风电机组592台,装机容量502MW。与2004年的新增装机197MW相比,新增装机增长率为155%。2005年中国除台湾省外累计风电机组1864台,装机容量1266MW,与2004年累计装机764MW相比,累计装机量增长了65.7%。市场方面,2005年新增机组中国产机组占29.4%,累计国产机组占22.7%。另外台湾省2005年新增风电机组55台,装机容量91MW,累计风电机组71台,装机容量104MW,风电场9个。图2为1997年至2005年中国(不包括台湾数据)风电当年