风力发电知多少（3）

从远处看，风力涡轮机就像站在蓝色海岸或绿色草原上的白色优雅的女士，形成美丽的风景线。在细长的扇叶和高耸的风塔的背景下，风塔顶端的机舱似乎没有引起注意。然而，当我们沿着狭窄空间中的陡峭*从风塔内部爬上50-60米并进入安装主要设备的顶部舱室时，你会发现你已经进入了一个比火车车厢更长、比两节车厢更高的精密车间(图1)。

图1风力涡轮机机舱

风扇的三个叶片(图1中的12个)各长约25米，在风的推动下平静地旋转。产生的扭矩通过主轴(图1中的8)传递到增速齿轮箱(图1中的7)。齿轮箱的变速驱动发电机(图1中的4)发电。风力涡轮机的原理看似简单，但要产生稳定、强大、并网的电能，如热能发电，就需要在机械、电力甚至计算机等许多领域综合应用高科技。

为了产生频率稳定的交流电流，输入发电机的转速必须基本稳定。众所周知，自然风有大有小的风力，它的方向可以是正的，也可以是偏的，这是人类无法控制的。为了克服这个困难，风力发电机依靠风向传感器(图1中的1)来自动调节机舱的方向，使得风扇叶片总是处于迎风状态。风扇叶片由液压系统驱动，并且可以沿着它们的纵向轴线(图1中的11)旋转。依靠风力传感器，风叶自动调整迎风角度，改变迎风投影面积，保持应力基本不变，从而保持风叶转速在每分钟121周之间。这确保输入齿轮箱的主轴转速保持在预定范围内。

这还不够。驱动发电机发电的转子的转速必须达到每分钟2000转的高转速，以便产生电网所需的电能。为了实现从每分钟14 ~ 21周到每分钟2000周的增速，必须依靠增速齿轮箱。参见图2。

图2增速齿轮箱外观

在工业机械和设备中使用增速或减速齿轮箱是非常普遍的。然而，实现如此高的传动比(即速度增加或减速的倍数)并不容易。因此，增速齿轮箱是风力发电机组机械部分的关键设备。图3是风扇增速齿轮箱中三级增速的示意图。在图中，1是连接风扇叶片的主轴端。初始转速为每分钟121转。通过行星齿轮2，可以实现最大传动比为10的速度增加。在中间级3和高速级4的正齿轮的三级增速之后，它最终以每分钟2000周的速度以1∶99的增速比输入到发电机的主轴5。

图3风机增速齿轮箱三级变速原理

增速齿轮箱结构复杂。其质量和可靠性决定了整个风力涡轮机的寿命，也反映了一个国家机械制造业的水平。中国自主生产的增速齿轮箱已出口到美国、英国、泰国和印度，力争赶上国际先进水平。

风力发电产业还有很长的路要走！