風力渦輪機軸對正系統的工作原理

風力渦輪機軸對正系統（Shaft Alignment System）的核心作用是確保風力發電機中各轉動部件（如主軸、齒輪箱軸、發電機軸）的軸線精確對齊，以減少振動、磨損和能量損耗，延長設備壽命。其工作原理主要基于 測量偏差-分析調整-反饋校正 的閉環控制邏輯，具體步驟如下：

一、系統組成與核心部件

 軸對正系統通常包括以下關鍵組件：

 傳感器模塊：用于實時監測軸的位置和角度偏差，常見類型包括：

 激光發射器與接收器：通過激光束測量兩軸的徑向（平行度）和軸向（角度）偏差。

 應變儀或加速度傳感器：檢測振動信號，輔助判斷軸對中狀態。

 編碼器：記錄軸的旋轉位置，用于動態對中分析。

 控制系統：處理傳感器數據，計算偏差值并生成調整指令。

 調整機構：如液壓千斤頂、螺栓調整裝置、伺服電機等，用于物理調整軸的位置。

二、核心工作原理（以激光對中法為例）

 1. 初始測量：獲取偏差數據

 安裝傳感器：在待對正的兩軸（如齒輪箱輸出軸與發電機輸入軸）上分別安裝激光發射器（安裝于主動軸）和接收器（安裝于從動軸），或在兩軸上固定測量靶片。

 旋轉軸并采集數據：手動或低速旋轉兩軸，傳感器在多個角度（如0°、90°、180°、270°）采集兩軸的徑向距離（反映平行度偏差，即“偏移量”）和軸向間隙（反映角度偏差，即“張口值”）。

 數據示例：若兩軸不對中，接收器會檢測到激光束在垂直或水平方向的偏移，換算為毫米級的徑向偏差（如±0.1mm）和角度偏差（如±0.1°）。

2.偏差分析：計算調整量

控制系統根據幾何關系（如“雙平面法”或“三平面法”），結合軸的長度、聯軸器類型（剛性或彈性）及允許的公差范圍（通常徑向偏差≤0.05mm/m，角度偏差≤0.05°），計算出從動軸需要調整的方向（上下、左右平移或傾斜）和具體位移量。

 例如：若檢測到發電機軸相對于齒輪箱軸向上偏移0.5mm、前傾0.2°，系統會計算出需要下調發電機前腳、上調后腳的具體高度差。

 3. 機械調整：執行對正操作

 調整機構根據指令動作：

 平移調整：通過液壓千斤頂或螺栓頂推裝置，微調設備底座的水平或垂直位置（精度可達±0.01mm）。

 角度調整：通過增減墊片（靜態調整）或伺服電機驅動的傾斜機構，修正軸的俯仰或偏轉角度。調整過程中需多次重復測量-調整步驟，直至偏差值落入允許范圍。

 4. 動態驗證與反饋

 對于大型風力渦輪機，可能在低負載運行時進行動態對中驗證：通過振動傳感器監測軸系振動幅值（如允許振動速度≤2.3mm/s），若振動異常，系統會提示進一步微調。

 部分系統具備自動閉環控制功能，可在設備運行中實時監測并補償微小熱膨脹或形變引起的偏差。