机舱及罩的设计要求与优化

（一）机舱内的设备

图34为机舱布置图，机舱内的装置是风力发电机最重要的设备。

图34　机舱布置图

1—叶片；2—叶片轴承；3—轮毂；4—变桨距装置；5—曲轴；6—连杆；7—传动轴；8—支座；9—主轴；10—主轴箱；11—齿轮箱；12—齿轮箱润滑站；13—制动盘；14—联轴器；15—分控制器；16—机舱罩；17—油冷却器；18—电气柜；19—伺服油缸；20—底座；21—塔架；22—偏航轴承；23—偏航驱动装置；24—液压站；25—轴系安全装置；26—发电机

机舱内布置的传动系统，由主轴、齿轮箱、联轴器和发电机等构成。传动轴系位置确定后，便可布置机组的偏航系统和制动装置。其他需要布置的部件主要有润滑油站及冷却系统、液压系统、发电机控制器（变流器）、机舱控制柜、机舱吊具及其他装置等。它们的布置应遵循下列原则：

（1）操作和维修方便。如用于运输维修物品的吊车一般放在机舱后部，机舱后部一般离塔架较远，物品不易与塔架碰撞。

（2）功能效率要求高。如冷却器要放在换热效率高的地方，有的换热器放在机舱罩外顶部。

（3）尽量保持机舱静平衡，使机舱的重心位于机舱的对称面内，在塔架与风轮之间偏塔架轴线一方。这样便于吊具设计、机舱吊装，并有利于偏航回转装置负载均匀。

与上述传统的双馈发电机组相比，直驱式机组机舱布置则简单得多。风轮轮毂直接与发电机内转子相连，电机定子紧固在底座支架上。机舱内除了少量电气设备和偏航装置外，没有别的装备，十分简洁。

（二）机舱底座

机舱底座的结构如图35所示，它是机组主驱动链和偏航机构固定的基础，并能将载荷传递到塔架上去。底座结构与风力发电机组的类型和设计方案有关。机舱底座要有足够的刚度、强度和稳定性，并且要在合理安排机舱内部空间前提下，尽量减小尺寸，减轻重量，降低成本。

图35　塔架的结构形式

（a）桁架式塔架；（b）圆筒式塔架(www.xing528.com)

有些机型不设置主轴而将风轮直接安装在齿轮箱的低速轴上，齿轮箱壳体与底座合二为一。若发电机在主轴的垂直对称面内，底座一般采用箱梁结构，即贯穿底座前后的空心矩形截面梁是主承载构件，主传动链都安装于此梁上，梁的下面与偏航系统连接，其优点是结构稳定、刚度大，大型机组大多采用这种结构。

若主传动链与发电机为非对称布置，则可能是平面或非平面的结构。底座设计时要按照轴系的布置方式进行，除了满足结构和强度要求外，还要求进行有限元静、动态分析。

常用的底座采用焊接构件或铸件。

焊接机舱底座一般采用Q345板材，在高寒地区采用Q345D板材。焊接结构具有强度高、重量轻、生产周期短和施工简便等优点，但其尺寸稳定性往往由于热处理不当受到影响。

（三）机舱罩与整流罩

1.机舱罩

机舱罩用于舱内设备的保护，也是维修人员高空作业的安全屏障。机舱罩应该具有较好的空气动力外形和合理方便的舱口；为便于更换部件，顶部能够方便打开。

机舱罩由蒙皮（壳）和骨架组成。蒙皮由耐腐蚀、抗疲劳、保温、防噪声、强度高易成形的玻璃纤维复合材料制成，外层胶衣有密封、耐腐蚀和抗紫外线的作用。骨架通常有金属骨架和玻璃钢骨架两种。金属骨架强度高、刚性好，能够承受和传递较大载荷，成形相对容易，但与蒙皮的组装比较复杂，一般采用机械连接，还必须采取密封措施。玻璃钢骨架正好相反，不能直接承受较大的集中载荷，需要增加金属加强件，成形需要使用工装（胎模），但与蒙皮组装方便，在蒙皮成形模中通过胶结即可完成，不需要密封。

2.整流罩

整流罩是置于轮毅前面的罩子，其作用是整流，减小轮毂的阻力和保护轮毂中的设备。

流线型的整流罩美观，视觉效果好。整流罩的制作类似机舱罩。当整流罩内不需要安装设备时，也可选用平的圆形盖板，可以减小成本和重量。