机械设计制造及其自动化在风电领域的应用

机械设计制造及其自动化在风电领域的应用

巩振凯

山东国瑞新能源有限公司 , 山东 济南 250000

摘要：机械设计制造及其自动化作为一门全新的学科，其中包含了很多现代化的科学技术手段，而且它还与机械的相关功能性特征相符，在实际的应用过程中，机械设计制造及其自动化表现出了非常明显的优势。随着我国机械制造及其自动化技术的进步，自动化应用的范围以及水平也得到了显著的提升。特别是在风电领域的应用越来越明显，风电场的风电机组得到了广泛的应用，给风电的发展带来了更大广阔空间。基于此，本文主要对机械设计制造及其自动化在风电领域的应用进行分析探讨。

关键词：机械设计制造；自动化；风电领域；应用

1当前机械设计制造及其自动化特点分析

首先，机械设计制造及其自动化的运用成功的代替了人工操作，减轻了工作人员的工作量，缩短了工作人员的工作周期，有效提高了工作的整体效率。

其次，机械设计制造的自动化应用还很好的实现了整个工程生产过程的自我检测，减少了因人为因素而造成的安全事故。工作环境以及工作的安全性得到了有效的保障。

第三，我们的设计人员在实际的生产操作中引入机械自动化技术，可以简化操作的流程，而且其自动化的相关功能也会随之增强。适应范围也会越来越广泛，进而满足了用户的实际需求。

第四，机械自动化的轻便、小巧等特征也逐渐凸现出来，这对于推进当前节能环保的目标是非常有帮助的。而且这一特征也为我们的生产企业更好的向前发展提供了有利条件。总体来说机械设计制造及其自动化应用是当前社会发展的必然要求，需要我们的机械生产企业不断重视这一内容，更好的提升机械设计制造及其自动化的应用水平。

2机械设计制造及其自动化具体应用

2.1计算机制造系统

这一系统是当前机械制造企业中应用非常广泛的系统之一，它主要是通过将单项的辅助技术进行整合，然后通过整合之后的技术来创建标准的数据模型，进而运用这一模型分享平台来提升实际的生产效率

2.2自动检测技术

这一技术的发展是建立在传统的传感器和仪器的基础上，在机械的制造过程中，自动检测技术的应用并不需要太多的人工参与，只需要自动检测技术执行运转，就可以提高产品的合格率，除此之外，在自动检测系统中，我们的设计人员还采用了微型计算机等技术手段，这样对于保证自动检测技术的安全性和可靠性来说也是非常有帮助的。

2.3柔性生产技术

这一技术手段主要是根据产品的实际生产信息来协调素质加工技术，从而达到提高不同加工生产对象的适应能力。在这一技术手段的运用下，其信息控制的中心是以计算机控制手段为主的，也就是说整个柔性生产技术都是用计算机控制系统来进行实时的监督生产管理，进而实现动态调整生产计划的目的。

3机械设计制造及其自动化在风电领域的应用

3.1在风电机组风轮系统中的应用

根据机械的工作原理、结构、运动方式以及各个零材料和形状大小等进行分析、综合、建立模型和最后的转化为成品的过程就是我们机械设计制造的工作过程。工程材料及其成形技术主要分析了常用工程材料的化学成分、组织结构、工艺方法、性能特点及其相互关系等。风轮系统是由不同的零部件构成的，作为风电机组的重要构成部分，用来吸收获取风能。我们的风轮系统的零部件包括三片桨叶、轮毂、导流罩以及变桨系统。

3.2在风电机组传感器中的应用

风电机组传感器与机械设计制造及其自动化技术的密切相关之处在于机械设计制造及其自动化技术中的测试技术。机械设计制造中的测试技术主要是利用传感器、中间变换电路及记录仪器的工作原理来对信号进行测试、描述其特性。当前风电机组中的风电设备是一个涵盖机械、电子、信息、控制于一身的庞大复杂系统。我们在研发与风电机组相关的其他各个主系统中也需要用到测试技术。因此测试技术在风电机组中也起着重要作用。下面简述一下测试技术在WD2000风电机组中的应用。在WD2000风电机组中常见的传感器为偏航传感器、振动传感器、温度传感器、转速传感器、齿箱油位传感器、压力传感器。

（1）偏航传感器。偏航传感器是测量机组偏航的方向和具体偏航的度数的，同时会将相应的数据传递给控制器，控制器根据相关数据发出相关指令。在偏航传感器上安装着两个探头，当前面有金属物遮挡住探头时传感器会发出“1”的信号，没有东西遮挡时传感器会发出“0”的信号，然后将这两种信号传递给我们的控制器，控制器依照传感器发出的信号做出左偏航还是右偏航的指令。

（2）振动传感器。振动传感器主要是用来测量机组在工作时的振动状况，从水平和垂直两个方向进行测量，测量的频率范围一般在0.2～5.0HZ之间，通过模拟量的形式输出。

（3）温度传感器。在如WD2000风电机组中使用的温度传感器是PT100型，传感器将机组运行的温度通过信号传递给机组主控制模块，主控制模块根据相应信号判断是执行相应动作还是发出警示预报。

（4）转速传感器。WD2000风电机组的高速轴、低速轴传感器各需要一个用于监测主轴和发电机转速。在进行传感器的安装时，应当注意探头的位置，保持在目标附近2～4mm最佳。还需要将转速传感器固定牢靠，防止在机组运行过程中的振动导致掉落。

（5）齿箱油位传感器。齿箱油位传感器是对齿轮箱内油量进行监控，一般安装在齿箱的后端下部。

（6）压力传感器。WD2000风电机组在液压系统和齿箱润滑系统中装配了压力传感器，压力传感器通过信号的形式将压力参数传递给主控制器。在齿箱润滑系统中，装配了齿箱过滤器压力传感器、齿箱润滑油压力传感器、齿箱过滤器压差传感器，在主控制器中进入主控制器菜单中查看齿箱过滤器进口压力值、齿箱润滑油出口压力值。在液压系统中有压力继电器、压力表，另外在调试时通过外接压力表，可以检测偏航溢流阀和减压阀的压力值。

3.3在风电机组液压系统中的应用

机械设计制造及其自动化专业之液压传动技术，主要介绍液压传动基础、液压元件、液压基本回路、现代液压技术、典型液压系统分析、液压系统的使用、维护与故障诊断等，可广泛应用于风电场的液压系统中。

（1）液压站。液压站的功能是给偏航制动器、高速轴制动器以及风轮锁提供动力，从而使各个部件能够正常运转。

（2）风轮锁锁定。风轮锁锁定是风电机组中风轮及主传动链维护安全的一个重要构成部分，是国家质量安全认证标准中规定必须安装的一个结构。锁定装置分为机械式和液压式两种。

（3）偏航制动器。偏航制动器是由两个相对独立存在液压缸体的夹钳组成。制动力由液压系统提供，通过活塞和摩擦片传递到制动盘上。当系统泄压后，制动力消失，当维护、维修偏航制动器或管路时，系统偏航部分压力必须泄压。

（4）高速轴制动器。高速轴制动器安装在齿箱尾部，是一种单缸液压加载盘式制动器。液压油进入夹钳主动部分液压缸后，活塞推动刹车片，主动部分刹车片挤压制动盘，主动部分受到刹车圆盘反作用力使得整个制动夹钳发生移动，这样被动部分摩擦片与刹车圆盘接触并相互挤压。当液压油泄压时，装在摩擦片上的复位弹簧把摩擦片和活塞拉回，摩擦片与制动盘分离，传动链处于自由状态。

结语

机械设计制造及其自动化技术在风电机组的广泛应用，极大的推动了我国风电领域的快速发展，实现了技术的革新，同时也不断要求我国机械制造业更新技术实现更大更高的跨越式发展。

参考文献：

[1]关于发展《机械设计与研究》期刊理事会通知[A].全国印刷、包装机械凸轮、连杆机构学术研讨会（第6届全国凸轮机构学术年会）论文集[C].2015年.

[2]林于一,张颖.基于网络的机械设计教学工具与方法的开发[A].第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C].2014年