风力发电机转子装配毕业设计.docx
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风力发电机转子装配毕业设计
1风力发电机概述
1.1风力发电机的工作原理
图1-1风力发电机应用实物图
现代风力发电机采用空气动力学原理，就像飞机的机翼一样。
风并非"推"动风轮叶片，而是吹过叶片形成叶片正反面的压差，这种压差会产生升力，令旋转并不断横切风流。
风力发机主要包含三部分∶风轮、机舱和塔杆。
风力发电机的风轮并不能提取风的有功率。
根据Betz，理论上风电机能够提取最大功，是风的功率的59.6%。
大多数风电机只能提取风的功率的40%或者更少。
1.2风的功率
风的能指的是风的动能。
特定质量的空气的动能可以用下列公式计算。
能量=1/2X质量X（速度）^2吹过特定面积风的的功率以用下列公式计算。
功率=1/2X空气密度X面积X（速度）^3
其中，功率单位为瓦特，空密单位为千克/立方米面积指气流横截面积，单位为平方米，速度单位米/秒。
1.3风力发电机的主要种类
根据叶片固定轴的方位，风力发电机可以分为横轴和竖轴两类。
横轴式风电机在世逆风风电机是一种风轮面向来风的横轴式风电机。
大多数的风力发电机是逆风式的。
1.4风力发电机结构
机舱：
机舱包括齿轮箱、发电机。
机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。
转子叶片：
捉获风，并将风力传送到转子轴心。
现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米。
轴心：
转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。
低速轴：
风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。
在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。
轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。
齿轮箱：
齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。
高速轴及其机械闸：
高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。
它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。
发电机：
通常被称为感应电机或异步发电机。
在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。
偏航装置：
借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。
偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。
通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。
电子控制器：
包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。
为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。
液压系统：
用于重置风力发电机的空气动力闸。
冷却元件：
包含一个风扇，用于冷却发电机。
此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。
一些风力发电机具有水冷发电机。
塔：
风力发电机塔载有机舱及转子。
通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。
现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。
它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。
管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。
格状的塔的优点在于它比较便宜。
风速计及风向标用于测量风速及风向。
风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。
每一部分都很重要，各部分功能为，叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能，转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能，机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电。
2.风力发电机装配
图2-1风力发电机实物图
2.1风力发电机转子装配
1、嵌线准备
将待嵌转子用磨光机、锉等工具去毛刺，再用气枪去掉转子上的铁屑，然后检查转子是否合格。
将转子支撑部铜牌用氧气焊焊接。
对支撑部铜牌先用云母带半迭包两次，再用无碱带对其半迭包一次。
在槽楔中安放绝缘垫条，最后将绝缘玻布板衬在槽中。
图2-2风力发电机转子轴图
图2-3磨光机
2、嵌线
按照次序将1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、8号铜牌嵌在相对应的转子线槽中。
首先用扳手和橡胶锤将下层的5、6和3、4号线嵌在槽楔中，再用两个留有不同余量的扳手对下层线圈整形。
然后把1、2号线嵌在上层，最后用扳手将上层线圈整形。
用嵌子和橡胶锤把工子形镶块嵌在上下层线圈中。
3、风力发电机转子槽楔装配
方案一，裁剪槽楔并检查尺寸精度，引用垫条，用专用工具将槽楔敲进槽里并封好，线圈检验。
方案二，裁剪槽楔并检查尺寸精度，用胶黏剂粘住垫条，用手将槽楔推进槽里，用垫条封槽。
方案最终确立：
第一种方案，操作需两个人，需要装槽楔的专用工具；第二种方案，只需一人就可操作，无需专用工具，方便，轻松。
综上所诉，选择第二种方案为宜。
整形扳手的改良，整形扳手，用于转子铜牌整形。
在整形铜牌时，需留有40和50毫米或其他的空缺余量以供铜牌进行整形。
第一种方案，用木块嵌在扳手中，并用胶布固定。
第二种方案，用木块嵌在扳手中，用螺丝固定。
第三种方案，用铁条嵌在扳手中，用螺丝固定。
第四种方案，在铁条中上多打些眼（以备多种型号风机转子选用），用螺丝固定。
4、绑扎
转子入烘炉内加热120摄氏度。
保温4-6小时烘干潮气后被出炉冷却至80摄氏度，将转子吊运到机床上夹紧固定好，无纬带拉紧装置张力调节保证拉力在50kg左右，机床转数控制在25-45r/min，线圈两端斜边部位用木锤加垫木板或尼龙板均匀敲击，使所有线圈端部紧靠在支架绝缘上按图纸及技术要求的宽度、厚度及圈数扎制，过程中在张力控制轮上涂刷丙酮，以防无纬带粘结纠缠在张力轮上，损伤无纬带。
扎后无纬带表面应光滑平整且无凹凸现象，表面不得高于铁心表面。
压盖和辅助轴都是用于绑扎轴套无纬带。
图2-4无为纬带绑扎机
图2-5压盖
图2-6辅助轴
5、焊接
转子绕组上下层线圈焊接。
用工字型镶块，将上下层线圈连接起来。
再用扳手和钳子将镶块敲平，以保证下一部焊接牢固。
焊接时，中频焊机应端平，以保证电器柜不会跳闸。
银焊条应先填补在镶块的两端，在焊接完后，银焊条离开时，将它在转子铜牌端面圈点一下，以保证焊接牢固。
操作方式，开机为先开操作面板上的开关,再开电器柜开关旋钮；关机为先关电器柜开关旋钮，再关操作面板上的开关。
工作压力为5MPa，功率为8.3千瓦，最大工作功率25千瓦。
图2-7中频焊机
6、安装引线
剥除引线绝缘层，压制引线，焊牢引线，对引线绝缘，固定引线，向上捆扎引线。
对引线进行绝缘，先用云母带半迭包，再用无碱带进行包扎。
7、包绝缘：
在两端支撑板及轴上引出线位置包绝缘。
在转子铜牌两端用云母带半迭包，再用绝缘套套上，最后用电动热风枪熔融、紧固。
表2-1参数表
序号
工序参数名称
参数值
1
最大输入功率
2000（瓦）
2
气流量
150、300、500
【公升/每分钟】
3
吹风管管口温度
50-630（摄氏）
4
重量
9（千克）
5
车机噪音分贝A值
70dB（A）
6
功用
弯曲、熔融、焊接、镀锡
图2-8电动热风枪
8、热套风扇：
用感应加热器将风扇加热到80摄氏度，将风扇快速套在轴。
感应加热器置于坚固平坦的地面或台面，环境温度为0-40摄氏度。
相对温度为百分之三十五到百分之六十五。
图2-9感应加热器图
9、耐压试验：
将风力发电机转子绕组线圈按照Y型连接与匝间-对地耐压冲击测试仪上。
进行绕组绝缘测试，如果能经过1分种4000伏电压冲击，则风力发电机转子绕组间的绝缘合格。
图2-10匝间耐压-对地冲击组合试验仪
2．2风力发电机转子技术要求
1．槽数48，接线方式Y形，裸铜线（21.5*5）转子开路电压1894V转子额定电流422A
2.转子线圈嵌线后浸漆前对地耐压4000V/min
3.线圈并头处用云母带半迭包一次，再套上绝缘套
4.转子垂直浸漆，真空压力整浸T1168漆一次，浸漆时非传动端朝上，传动端朝下，注意浸渍漆的最高液面，最低液面
5.浸渍时保护好配合面和螺纹
6.转子外圆喷TJ1366漆，所有配合面涂C06-1醇酸底漆一次
总结
风力发电机转子嵌线工序主要由嵌线，打槽楔，整形，并头，包绝缘，焊接，绑扎七步骤完成。
在嵌线时，一定要注意线号的位置嵌放。
在嵌上层线圈时，一定要确保下层线平整。
用扳手扳铜牌时，用力应适中，避免将铜牌的绝缘层破坏了。
在打槽楔时，用胶粘槽楔的位置一定要正确，否则，很难将槽楔打进去，并且还会破坏转子槽楔和转子槽。
在并头时，一定要确保镶块将上下层线圈连接牢，尽量减少间隙，以确保后面焊接牢固。
包绝缘时，一定不要将铜牌包漏，否则，耐压试验时会击穿转子线圈。
在焊接时，一定要将中频焊机端平，不要接触到转子铜牌，否则会使电器柜跳闸。
在绑扎无纬带时，要按照绑扎无纬带守则进行操作。
在进行转子嵌线工序操作时，一定要细心。
一定要按照转子嵌线工艺流程卡片上的步骤进行操作。
无论做任何事都要仔细对待。
细节是成功的必要条件。
致谢
本文是在论文指导老师精心指导和大力支持下完成的。
老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风对我产生重要影响。
在此次毕业设计过程中我也学到了许多有关设计方面的知识，对其现状和未来发展趋势有了很大的了解。
通过这次风机转子制造设计，本人在多方面能力都得到了提高。
通过这次毕业设计，综合运用了本专业所学课程的理论知识和结合生产实际知识进行一次机械制造设计，通过工作的实际训练从而培养和提高了自己的独立工作能力，巩固与扩充机械基础，电机与电气控制等课程所学的内容，掌握机械制造流程的方法和步骤，懂得了从分析加工流程，确定加工方案，了解风机转子的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了相应规范和标准，同时对各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。
并提高了查阅资料和手册的能力，熟悉了设计中的标准和规范等。
通过对风机转子加工流程的设计，更进一步地提高了工艺编制能力。
在这次设计过程中，体现出自己单独设计能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
感谢对我帮助过的老师与同学们。
参考文献
[1]李澄.机械制图．高等教育出版社
[2]游叶英，叶俊．机电一体化专业必备知识与技能手册.华中科技大学出版社.07年11月出版
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