第三講 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)及組成

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第

2、四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第

3、二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯

4、母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣

5、式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第三講

6、 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)及組成,按其容量劃分,小型（,10KW,以下,),中型（,10100KW),大型（,100KW,以上）,）,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,按其主軸與地面的相對(duì)位置,水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（主軸與地面平行）,垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（主軸與地面垂直）,3.1,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述,小型及大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,水平軸及垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu),大型風(fēng)電機(jī)組根本結(jié)構(gòu),1葉片；2輪轂；3機(jī)艙；4葉輪軸與主軸連接；5主軸；6齒輪箱；7剎車機(jī)構(gòu)；8聯(lián)軸器；9發(fā)電機(jī)；10散熱器；11冷卻風(fēng)扇；12風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)；13控制系統(tǒng)；14液壓系統(tǒng)；15偏航驅(qū)動(dòng)；16偏航軸承；17機(jī)艙蓋

7、；18塔架；19、變槳距局部,風(fēng)輪的組成圖,風(fēng)輪,3.2.1,風(fēng)輪及其組成,風(fēng)輪是風(fēng)力機(jī)最重要的部件，它是風(fēng)力機(jī)區(qū)別于其它動(dòng)力機(jī)的主要標(biāo)志。風(fēng)輪的作用是捕捉和吸收風(fēng)能。并將風(fēng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。再由風(fēng)輪軸將能量送給傳動(dòng)裝置以水平軸升力型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪為例(以下圖)來說明風(fēng)輪功率的計(jì)算。,風(fēng)以速度V吹向風(fēng)輪時(shí)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)旋轉(zhuǎn)著的風(fēng)輪其掃掠面積為A，空氣密度為 ，在1 s中內(nèi)流向風(fēng)輪的空氣所具有的動(dòng)能為,1,假設(shè)風(fēng)輪的直徑為D ，那么,2,這些風(fēng)能不可能全部被風(fēng)輪捕獲。,風(fēng)輪捕獲風(fēng)能并將之轉(zhuǎn)換成機(jī)械能再由風(fēng)輪軸輸出的功率為N稱之為風(fēng)輪功率)。它與 之比，稱為風(fēng)輪功率系數(shù)(或風(fēng)能利用系數(shù))，用 表示，即

8、,3,4,式中 的值為。,由式3得知：,因此，當(dāng)風(fēng)輪大小、工作風(fēng)速一定時(shí)，應(yīng)盡可能提高 值，以增大風(fēng)輪功率。這是從事風(fēng)能開發(fā)利用的科技人員追求的主要目標(biāo)之一。,葉片及葉片材料,3.2.1.1 葉片開展趨勢(shì),葉片是風(fēng)力機(jī)捕捉風(fēng)能的最重要部件。風(fēng)能利用效率取決于良好的葉片的空氣動(dòng)力外型，以及具有高強(qiáng)度、高硬度、低密度以及較長(zhǎng)使用壽命等優(yōu)良特點(diǎn)的制造材料。,風(fēng)力提水機(jī)的葉片,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片,常見的風(fēng)力機(jī)葉片的橫截面結(jié)構(gòu)圖,葉片材料選擇的要求及選擇規(guī)那么,葉片材料選擇規(guī)那么,2,纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,玻璃纖維復(fù)合材料,碳纖維復(fù)合材料,玻璃鋼復(fù)合材料,葉片的主要材料特性,玻璃鋼葉片,用于葉片制造的材料一

9、般有木材、金屬，如鋼和鋁，以及玻璃鋼。由于葉片的木材一般要選用優(yōu)質(zhì)木材，如樺木、核桃木等，材料來源困難、取材率低、造價(jià)高、維修不便。,鋼,金屬材料制造，又存在加工復(fù)雜、工藝裝備多、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、產(chǎn)品不耐腐蝕等一系列問題。因此，目前在國(guó)內(nèi)已很少選用木材或金屬制造葉片，大多數(shù)采用玻璃鋼,。,3,玻璃鋼葉片的優(yōu)點(diǎn),4,20,3.2.2,輪轂,輪轂有固定式和鉸鏈?zhǔn)絻煞N,主軸也稱為低速軸，安裝在風(fēng)輪和齒輪箱之間。前端通過螺栓與輪轂剛性連接，后端與齒輪箱低速連接，承力大而且復(fù)雜。,3.2.3,主軸,風(fēng)機(jī)每經(jīng)歷一次起動(dòng)和停機(jī)，主軸所受的各種力，都將經(jīng)歷一次循環(huán),因此會(huì)產(chǎn)生循環(huán)疲勞,主軸有較高的綜合機(jī)械性,齒輪

10、箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵零部件之一。由于風(fēng)力機(jī)工作在低轉(zhuǎn)速下，而發(fā)電機(jī)工作在高轉(zhuǎn)速下，為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的匹配，采用增速齒輪箱。,3.3,齒輪箱,齒輪箱的分類,按照傳動(dòng)的方式可以分為：展開式，分流式，同軸式以及混合式,自然界的風(fēng)速經(jīng)常變化。風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的增大而變快，發(fā)電機(jī)的輸出電壓、頻率、功率也增加；當(dāng)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速超過額定值時(shí)，有可能影響機(jī)組的使用壽命，甚至造成設(shè)備的毀壞。為使風(fēng)輪能以一定的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定地工作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上設(shè)有調(diào)速裝置。,調(diào)速裝置是在風(fēng)速大于設(shè)計(jì)額定風(fēng)速時(shí)才起作用,因此，又被稱為限速裝置。當(dāng)風(fēng)速增至停機(jī)風(fēng)速時(shí)， 調(diào)速裝置能使風(fēng)輪順槳,(,風(fēng)向與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面平行,),停機(jī)。,3.

11、4,調(diào)速裝置,風(fēng)力機(jī)調(diào)速裝置調(diào)速原理,側(cè)翼及偏心裝置調(diào)速原理示意圖,縮小風(fēng)輪圓形迎風(fēng)面積,原理圖,發(fā)電機(jī)是將由風(fēng)輪軸傳來的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的設(shè)備,。,3.5,發(fā)電機(jī),塔架的功能是支撐位于空中的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，塔架與根底相連接，承受風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行引起的各種載荷，同時(shí)傳遞這些載荷到根底，使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。,3.6,塔架,微型風(fēng)力機(jī),小，中型風(fēng)力機(jī),中，大小型風(fēng)力機(jī),大型風(fēng)力機(jī),3.7.1,機(jī)艙,3.7,控制系統(tǒng)及附屬部件,3.7.2,機(jī)頭座,回轉(zhuǎn)體,(,轉(zhuǎn)盤,),是塔架與機(jī)頭座的連接部件，通常由固定套、回轉(zhuǎn)圈以及位于它們之間的軸承組成。固定套銷定在塔架上部，回轉(zhuǎn)圈與機(jī)頭座相連，通

12、過它們之間的軸承和對(duì)風(fēng)裝置相連， 在風(fēng)向變化時(shí)，機(jī)頭便能水平地回轉(zhuǎn)，使風(fēng)輪迎風(fēng)工作。,3.7.3,回轉(zhuǎn)體,大、中型風(fēng)力機(jī)的回轉(zhuǎn)體常借用塔式吊車上的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。,小型風(fēng)力機(jī)的回轉(zhuǎn)體通常是在上、下各設(shè)一組軸承，可采用圓錐滾子軸承。也可以上面用向心球軸承承受徑向載荷。下面用推力軸承來承受機(jī)頭的全部重量。,微型風(fēng)力機(jī)的回轉(zhuǎn)體不宜采用滾動(dòng)軸承，而采用青銅加工的滑動(dòng)軸承。這是為了防止機(jī)頭對(duì)瞬時(shí)變化的風(fēng)向過于敏感而導(dǎo)致風(fēng)輪的頻繁回轉(zhuǎn)。,制動(dòng)裝置是使風(fēng)力發(fā)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置(也稱剎車系統(tǒng))。對(duì)于微型和小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可采用如下圖的剎車機(jī)構(gòu)。,3.7.4,制動(dòng)裝置,在中型和大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，有采用葉尖氣動(dòng)剎車和

13、機(jī)械式剎車組成的制動(dòng)系統(tǒng)。,功率較大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，應(yīng)用電磁制動(dòng)器和液壓制動(dòng)器的，當(dāng)采用電磁制動(dòng)器時(shí)，需要有外電源；當(dāng)采用液壓制動(dòng)器時(shí)，除了需要外電源，還需要油泵，電磁閥，液壓油缸和管路等。,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)裝置包括增速器與聯(lián)軸器等。,通常，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速低于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子需要的轉(zhuǎn)速，所以要增速,(,有的微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不設(shè)增速器而直接連接,),。增速器與發(fā)電機(jī)之間用聯(lián)軸器連接，為了少占用空間，往往將聯(lián)軸器與制動(dòng)器設(shè)計(jì)在一起。,風(fēng)輪軸與增速器之間也有用聯(lián)軸器的，稱低速聯(lián)軸器。,3.7.5,傳動(dòng)裝置,控制系統(tǒng)的功能,控制系統(tǒng)利用,DSP,微機(jī)處理機(jī)，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，主要通過對(duì)運(yùn)行過程模擬量和開關(guān)量的

14、采集、傳輸、分析，來控制風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速和功率；如發(fā)生故障或其他異常情況能自動(dòng)地監(jiān)測(cè)并分析確定原因，自動(dòng)調(diào)整排除故障或進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。,3.7.6,控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)的任務(wù),控制系統(tǒng)主要任務(wù)就是能自動(dòng)控制風(fēng)電機(jī)組依照其特性運(yùn)行，自動(dòng)檢測(cè)故障并根據(jù)情況采取相應(yīng)的措施,。,根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)載荷狀態(tài)、風(fēng)況、變漿變速風(fēng)電機(jī)組的特點(diǎn)及其它外部條件，將風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行情況主要分為以下幾類,：,待機(jī)狀態(tài)；發(fā)電狀態(tài),；,停機(jī)狀態(tài),。,1 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由哪幾局部組成？,2 風(fēng)力機(jī)最重要的部件是哪局部？,3 風(fēng)力機(jī)調(diào)速裝置的調(diào)速原理有哪些？,4 控制系統(tǒng)主要任務(wù)是什么？,5 風(fēng)電發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況主要分為哪幾類？,思考題,人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，,明辨是非的能力。,所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，,古人說“書中自有黃金屋。,通過閱讀科技書籍，我們能豐富知識(shí)，,培養(yǎng)邏輯思維能力；,通過閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，,培養(yǎng)文學(xué)情趣；,通過閱讀報(bào)刊，我們能增長(zhǎng)見識(shí)，擴(kuò)大自己的知識(shí)面。,有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，,給我們巨大的精神力量，,鼓舞我們前進(jìn)。,謝謝！,