摘要：本文主要针对大型双馈风力发电机结构设计及工作原理进行详细的论述，并根据其整体运行特点和应用功能，分析了其具体制造工艺，以便为有关单位作为参考。
关键词：大型双馈风力发电机；设计分析；制造工艺
在现代风力发电机组中，发电机是其最为重要的组成元件，其运行质量的好坏，可直接影响到整个发电机组的正常运行，尤其是对于现下一些大型的双馈风力发电机组而言，一旦发电机出现故障，则势必会增加维修成本，影响发电机组的运行效益，因此，要想避免这种问题的发生，首要任务就是要对大型双馈风力发电机设计以及制造工艺进行全面的分析，了解其具体工作原理以及运行特点，这样就可以及时的解决所存在的故障问题，保证整个风电机组的安全性和稳定性。
1. 双馈风力发电机的结构设计及工作原理分析
1.1结构设计
通常双馈风力发电机也被称作为绕线式感应发电机，其包括两个绕线组，即定子绕组和转子绕组，其中，定子绕组可与电网进行直接连接，而转子绕组则无法直接连接电网，其必须先按照发电机的运行规律来调节电源频率、幅值以及相位后，才能与电网连接。一般情况下，当外界风速可以满足双馈发电机的运行要求时，发电机组的运行情况都可以保持恒频、恒压、同相位的发电状态。双馈发电机的输出功率主要包括定子部分输出功率和转子部分输出功率，其励磁方式也要区别于直流电机和同步电机，大多都是采用交流励磁方式，且该励磁方式可以根据发电机的转动频率、定子电流以及电网电压来进行随时的调整，进而可以协调电网和发电机之间的合作关系，使两者可以达到一种柔性的连接关系，这样就可大大提升发电机的抗冲击能力，使其免受外界因素所影响，更好的保障整个发电机组的稳定运行。
1.2工作原理
一般情况下，双馈风力发电机的定子上，都会设有三相交流电阻，而转子如若为绕线式转子，则其表面也会装设三相交流电阻，这样当三相交流电通入到三相交流电阻中，就会结合电磁感应定律，在电机内形成一定的旋转磁场。根据相应的公式原理，通常都会以公式f1= f2
来表示双馈风力发电机转子旋转速度、电流频率、以及定子和转子电流频率的关系，其中，f1代表定子电流频率；f2代表转子电流频率；p代表电机的极对数；n代表转子的转速。由此公式可知，当双馈风力发电机处在正常运行环境中，其转子电流频率可以通过适当的改变来维持定子电流频率的平稳性，进而使其可以与电网频率达到同步，有效实现变速恒频的工作目的。
2. 双馈风力发电机的主要制造工艺分析
2.1电机零部件制造工艺
2.1.1机座加工
通常，双馈风力发电机中的机座加工，一般会采用焊接制造工艺，并且确保其工艺参数的标准性和合理性，这样才能避免焊接变形的现象发生。同时，为了抵制焊接应力，还会对其机座焊接进行退火处理，尤其是两端止口与内圆的同轴度，必须按照相应的设计参数来进行，这样才能确保机座的制造质量，使其可以满足整个发电机组的正常运行。
2.1.2端盖加工
在双馈风力发电机组中，连接转子和定子的结构零件被称之为端盖，其对电机可以起到一定的保护作用，在对其进行制造加工时，必须保证粗加工和精加工的独立进行，同时，还要按照事先制定的加工方案，来确定轴承室尺寸、中心线、同心度以及止口端面与轴承室之间的深度等，这样才能从根本上提高端盖加工的效率和质量，使其达到相应的制造要求。
2.1.3转轴焊接
首先，要对转轴进行焊前预热，以免其在焊接过程中出现冷裂纹情况，同时，还要控制好预热温度，尽量采取降低预热温度，提高后热处理的温度的焊接方式，一般可以将最低预热温度规定在150 ℃、最高层间温度设定在320 ℃，并保持周围焊接环境的清洁性，这样才能便于筋板轴的装配与焊接。
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其次，要注意焊接材料的合理选择，尽尤其是轴与辐板的材质，必须与相关标准相吻合。另外，为了避免轴焊接变形现象的产生，应选择对称焊接工艺来进行，即将两条对称的焊缝同时进行焊接，这样就可利用反变形作用来消除一部分焊接应力，进而使轴焊接质量可以达到相应的设计标准。
最后，为了减少轴焊后缺陷的产生，相关工作人员应在第一时间对焊接后的轴进行相应的保温处理，使其焊后温度处在250-300℃之间 ，并在2-4小时后，对轴进行整体磁粉探伤，完全符合工艺要求后，才能进行应力退火处理。
2. 1. 4转轴加工
转轴是风力发电机组中最为重要的组成部件，其不仅承担转子及其其他部件的支撑重量，而且还要承受不平衡力和气隙不均匀所产生的单边磁拉力，且传递转矩与输入机械功率等相关操作工序时，也离不开转轴的合理利用。通常，当锻件进厂后，都会先切取样棒，来进行机械性试验，然后再利用超声波来对样棒进行整体检测，看其是否存在设计缺陷问题，进而使其尺寸精度和形位公差完全与设计标准相吻合。同时在这一过程中，还要对转轴的铁心挡直径、轴承挡直径、粗糙度、转轴轴伸挡、铁心挡、风扇挡、集电环挡、转轴轴承挡的圆柱度以及 键槽的对称度等指标参数进行相应的明确，避免其与规定基准出现偏差，影响到最终的制造精度。
2.2电机装配工艺
2.2.1定子装配
在双馈风力发电机组中，其定子绕组主要是由定子铁心外圆和机座内圆所组成，两者之间呈过盈配合的关系，最大过盈量为0.3mm。一般情况下，在安装定子绕组时，其对制造工艺的要求十分之高，必须达到以下几种条件，才能确保定子装配质量。第一，控制好定子装配轴向，使其与轴肩紧密相连，并严格监督定转子轴的安装过程，确保其安装位置可以满足发电机组的安全运行；第二，在定子绕组装配过程中，要充分保护绕组端部，避免其出现任何损伤；第三，待定子绕组全部安装完毕后，要对其焊接质量进行全面的检测，看其牢固性是否达到相关要求，并将现场中存留的焊渣进行及时的清理。
2.2.2定子加工
首先，要对机座进行加热处理，确保其加热温度保持在150 ℃左右，然后再对机座进行4小时以上的保温处理。其次，利用相应的吊具将定子内圆进行固定，然后再利用吊车的主副钩将定子进行科学翻转，使其由卧式设计演变成立式设计模式。最后，对机座进行热套处理，采用样针测量设备对机座止口进行测量，确保其止口尺寸大于 907，就要立即对定子进行吊装处理，并套装到位，冷至室温。
2.2. 3电机装配
由于双馈发电机组采用三相绕线式异步电机结构设计形式，且其气隙密度为2.2mm，所以在装配过程中，无需进行气隙调整，直接利用卧式装配方法来进行。同时，为了避免转轴受到损伤，还要在套筒与转轴接触面之间镶嵌上相应数量的铜套，并在转子吊装完毕后，迅速将铜套放置在定子旁边，利用其来连接转子和定子，最后放置在定子表面上即可。
另外，要注重对轴承的合理装配和拆卸，因为轴承是转子及其其它转动部件的总支撑体，其精密度十分明显，对于装配质量的要求也是十分之高，只有保证其作装配工艺的合理性和标准性，才能延长电机的使用寿命，使其达到安全稳定的运行。因此，在装配轴承时，严禁工作人员直接敲击轴承的内外圈，并且要按照专门的加工准则，采用现代化的感应加热方式来进行装配操作，这样才能确保电机装配的质量，使其完全符合双馈风力发电机组的运行要求。
结束语：
大型双馈风力发电机组是当下用来进行风力发电的最佳科技设备，其运行质量的好坏，可直接影响到风力发电的整体效率和安全，因此，必须对其整体构造设计和制造工艺进行综合研究，尽量做到全面掌握，这样才能避免发电机组运行故障的发生，进一步提高其运行的稳定性和安全性。
参考文献：
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[3]杨强.兆瓦级双馈风力发电机的设计研究[D]湖南大学,2016,10:111-112
论文作者:谢福涛
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/28
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