机械设计制造及其自动化在风电领域的应用李旭

机械设计制造及其自动化在风电领域的应用李旭

李旭

（中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司山东济南250102）

摘要：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广阔的空间。

关键词：机械设计制造；自动化；风电领域

1、前言

机械设计制造及其自动化是在传统的机械制造技术基础上演变而来的，把机械技术、计算机技术、电力技术、微电子技术、信息技术和软件编程等多种先进的技术融合在一起，最大程度地实现性能高、能耗低、可靠性大等目标，从而使整个系统的功能最优化。机械设计制造及其自动化与传统的机械制造相比，最大的特点就是实现了生产过程的智能化和自动化，就是把多种先进的技术有机地结合起来融为一体，使系统的协调性更强，而不是简单地把各种技术进行叠加。其核心就是为了满足功能需要，从而实现产品设计及制造的自动化和智能化。

2、机械设计制造及其自动化的相关概念

自动化技术是以计算机技术、信息技术为主要内容，并且融合其他学科来渗透和发展的，是一门综合性学科专业。自动化技术的应用，对于传统机械设计制造行业造成了深远的影响，并且赋予机械设计制造行业了很多新的内容与定义。例如，在机械制造行业生产过程中，需要对于制造过程的工艺进行严格的控制，并且有着高度的变量精确性要求。自动化技术的应用，通过电子信息技术，达到了对工艺变量的精确控制，实现了高效的无人化管理，降低生产成本，提高生产效率。机械设计制造及其自动化的出现和发展，对社会生产生活起到了巨大的推进作用，具体表现在:首先，将自动化技术和机械设计制造结合在一起，加强了机械设备本身的控制水平可以促使机械设备完成精准高效的自动化操作，避免了人力的输出，节省了资源，提高了生产效率。并且机械自动化控制更加精确科学，能够自动进行及时的诊断和维护，保证了生产质量，降低了安全隐患的发生概率。其次，传统的机械设计制造一旦发生故障，就需要工作人员进行必要的检修，而机械设计制造的自动化能够必须反复检修，自动化控制系统的建立，能够进行自我检查发现问题，使得机械设备具有了更高的稳定性和可靠性，有利于实现全过程的精细化管理。

3、机械设计制适及其目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、轮毅、导流罩以及变桨系统。由此可见，在风电机组风轮系统的设计、制造、装配以及应用中都离不开我们的机械设计制造及其自动化技术的运用和指导。

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、中问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WD200C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.OHZ之问，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，防比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。

4、结束语

机械设计制造及其自动化涉及到计算机、网络通信、数控、电气等多项技术，是一门新兴的综合技术学科。通过运用先进的设计制造技术，能够实现产品智能化、自动化生产，提高生产质量和效率，为企业带来更多的经济效益。如今，机械设计制造及其自动化正不断地改进生产方式，不断地创新进步，向着智能化、数字化、虚拟化、模块化、微型化和绿色化方向发展。

参考文献

[1]于家.自动化技术在机械设计制造中的应用[J].山东工业技术,2019(06）:24+33.

[2]邵会超.机械设计制造及其自动化的特点与优势[J].山东工业技术,2019(05）:56.

[3]李嫚.信息技术背景下机械设计制造及其自动化研究[J].数字技术与应用,2018,36(12）:69+71.

[4]王伟.浅析机械设计制造及其自动化的特征及发展趋势[J].技术与市场,2019,26(02）:157.