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

1、精選ppt1第三講第三講 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)及組成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)及組成精選ppt23.1 3.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述精選ppt3小型及大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組小型及大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組精選ppt4水平軸及垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組水平軸及垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組精選ppt53.2 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)大型風(fēng)電機(jī)組基本結(jié)構(gòu)大型風(fēng)電機(jī)組基本結(jié)構(gòu) 1 1葉片；葉片；2 2輪轂；輪轂；3 3機(jī)艙；機(jī)艙；4 4葉輪軸與主軸連接；葉輪軸與主軸連接；5 5主軸；主軸；6 6齒齒輪箱；輪箱；7 7剎車機(jī)構(gòu)；剎車機(jī)構(gòu)；8 8聯(lián)軸器；聯(lián)軸器；9 9發(fā)電機(jī)；發(fā)電機(jī)；1010散熱器；散熱器；111

2、1冷卻風(fēng)扇冷卻風(fēng)扇；1212風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)；風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)；1313控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)；1414液壓系統(tǒng)；液壓系統(tǒng)；1515偏航驅(qū)動；偏航驅(qū)動；1616偏航軸承；偏航軸承；1717機(jī)艙蓋；機(jī)艙蓋；1818塔架；塔架；1919、變槳距部分、變槳距部分精選ppt6風(fēng)輪的組成圖風(fēng)輪的組成圖風(fēng)輪風(fēng)輪3.2.1 3.2.1 風(fēng)輪及其組成風(fēng)輪及其組成精選ppt7 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裝置以水平軸升力型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪為例(下圖)來說明風(fēng)輪功率的計算。精選ppt8 風(fēng)以速度V吹向風(fēng)輪時，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動

3、。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能為 （1）若風(fēng)輪的直徑為D ，則 （2）這些風(fēng)能不可能全部被風(fēng)輪捕獲。231122VNmVAV23323112248VDNAVVD V精選ppt9 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 （3） （4） 式中 的值為0.20.5。 238PVNNCNDVPCVDN328PCVNPC精選ppt10由式（3）得知：因此，當(dāng)風(fēng)輪大小、工作風(fēng)速一定時，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

4、目標(biāo)之一。PC精選ppt113.2.1.1 葉片及葉片材料葉片及葉片材料精選ppt123.2.1.1 3.2.1.1 葉片發(fā)展趨勢葉片發(fā)展趨勢精選ppt13 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力外型，以及具有高強(qiáng)度、高硬度、決于良好的葉片的空氣動力外型，以及具有高強(qiáng)度、高硬度、低密度以及較長使用壽命等優(yōu)良特點(diǎn)的制造材料。低密度以及較長使用壽命等優(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)組的葉片精選ppt14常見的風(fēng)力機(jī)葉片的橫截面結(jié)構(gòu)圖常見的風(fēng)力機(jī)葉片的橫截面結(jié)構(gòu)圖精選ppt153.2.1.23.2.1.2

5、 葉片材料選擇的要求及選擇規(guī)則葉片材料選擇的要求及選擇規(guī)則精選ppt16葉片材料選擇規(guī)則葉片材料選擇規(guī)則2精選ppt17纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纖維增強(qiáng)復(fù)合材料玻璃纖維復(fù)合材料玻璃纖維復(fù)合材料碳纖維復(fù)合材料碳纖維復(fù)合材料玻璃鋼復(fù)合材料玻璃鋼復(fù)合材料葉片的主要材料特性精選ppt18 玻璃鋼葉片玻璃鋼葉片 用于葉片制造的材料一般有木材、金屬，如用于葉片制造的材料一般有木材、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、造價高、維修不便。困難、取材率低、造價高、維修不便。

6、鋼鋼金屬金屬材料制造，又存在加工復(fù)雜、工藝裝備多、生材料制造，又存在加工復(fù)雜、工藝裝備多、生產(chǎn)周期長、產(chǎn)品不耐腐蝕等一系列問題。因此，產(chǎn)周期長、產(chǎn)品不耐腐蝕等一系列問題。因此，目前在國內(nèi)已很少選用木材或金屬制造葉片，目前在國內(nèi)已很少選用木材或金屬制造葉片，大多數(shù)采用玻璃鋼大多數(shù)采用玻璃鋼。3精選ppt19 玻璃鋼葉片的優(yōu)點(diǎn)玻璃鋼葉片的優(yōu)點(diǎn)4精選ppt20精選ppt213.2.2 3.2.2 輪轂輪轂精選ppt22輪轂有固定式和鉸鏈?zhǔn)絻煞N輪轂有固定式和鉸鏈?zhǔn)絻煞N精選ppt23 主軸也稱為低速軸，安裝在風(fēng)輪和齒輪箱之間。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

7、輪箱低速連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。接，承力大而且復(fù)雜。3.2.3 3.2.3 主軸主軸精選ppt24風(fēng)機(jī)每經(jīng)歷一次起動和停機(jī)，主軸所受的各種風(fēng)機(jī)每經(jīng)歷一次起動和停機(jī)，主軸所受的各種力，都將經(jīng)歷一次循環(huán)力，都將經(jīng)歷一次循環(huán)因此會產(chǎn)生循環(huán)疲勞因此會產(chǎn)生循環(huán)疲勞主軸有較高的綜合機(jī)械性主軸有較高的綜合機(jī)械性精選ppt25 齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵零部件之一。由于齒輪箱是風(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，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，為了實現(xiàn)風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的匹配，采用增速齒輪箱。為了實現(xiàn)風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的

8、匹配，采用增速齒輪箱。3.3 3.3 齒輪箱齒輪箱精選ppt26 齒輪箱的分類齒輪箱的分類按照傳動的方式可以分為：展開式，分流式，同軸式以及混合式精選ppt27 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；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，有可能影響機(jī)組的使當(dāng)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速超過額定值時，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。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

9、裝置。 調(diào)速裝置是在風(fēng)速大于設(shè)計額定風(fēng)速時才起作用調(diào)速裝置是在風(fēng)速大于設(shè)計額定風(fēng)速時才起作用 因此，又被稱為限速裝置。當(dāng)風(fēng)速增至停機(jī)風(fēng)速時，因此，又被稱為限速裝置。當(dāng)風(fēng)速增至停機(jī)風(fēng)速時， 調(diào)速裝置能使風(fēng)輪順槳調(diào)速裝置能使風(fēng)輪順槳( (風(fēng)向與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面平行風(fēng)向與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面平行) )停機(jī)。停機(jī)。3.4 3.4 調(diào)速裝置調(diào)速裝置精選ppt28 風(fēng)力機(jī)調(diào)速裝置調(diào)速原理風(fēng)力機(jī)調(diào)速裝置調(diào)速原理精選ppt29側(cè)翼及偏心裝置調(diào)速原理示意圖側(cè)翼及偏心裝置調(diào)速原理示意圖 精選ppt30縮小風(fēng)輪圓形迎風(fēng)面積縮小風(fēng)輪圓形迎風(fēng)面積原理圖原理圖精選ppt31 發(fā)電機(jī)是將由風(fēng)輪軸傳來的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電機(jī)是將由風(fēng)輪

10、軸傳來的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的設(shè)備設(shè)備。3.5 3.5 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)精選ppt32 塔架的功能是支撐位于空中的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，塔架的功能是支撐位于空中的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，塔架與基礎(chǔ)相連接，承受風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行引起的塔架與基礎(chǔ)相連接，承受風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行引起的各種載荷，同時傳遞這些載荷到基礎(chǔ)，使整個風(fēng)力各種載荷，同時傳遞這些載荷到基礎(chǔ)，使整個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。發(fā)電機(jī)組能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。3.6 3.6 塔架塔架精選ppt33精選ppt34微型風(fēng)力機(jī)微型風(fēng)力機(jī)小，中型風(fēng)小，中型風(fēng)力機(jī)力機(jī)中，大小型中，大小型風(fēng)力機(jī)風(fēng)力機(jī)精選ppt35 3.7.1 3.7.1 機(jī)艙機(jī)艙3.7 3.7 控制系統(tǒng)及附屬部

11、件控制系統(tǒng)及附屬部件精選ppt36 3.7.2 3.7.2 機(jī)頭座機(jī)頭座精選ppt37 回轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)體( (轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤) )是塔架與機(jī)頭座的連接是塔架與機(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，通過它架上部，回轉(zhuǎn)圈與機(jī)頭座相連，通過它們之間的軸承和對風(fēng)裝置相連，們之間的軸承和對風(fēng)裝置相連， 在風(fēng)向在風(fēng)向變化時，機(jī)頭便能水平地回轉(zhuǎn)，使風(fēng)輪變化時，機(jī)頭便能水平地回轉(zhuǎn)，使風(fēng)輪迎風(fēng)工作。迎風(fēng)工作。3.7.3 3.7.3 回轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)體精選ppt38 大、中型風(fēng)力機(jī)的回轉(zhuǎn)體常借

12、用塔式吊車上的回大、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)。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，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。部重量。 微型風(fēng)力機(jī)的回轉(zhuǎn)體不宜采用滾動軸承，而采用微型風(fēng)力機(jī)的回轉(zhuǎn)體不宜采用滾動軸承，而采用青銅加工的滑動軸承。這是為了防止機(jī)頭對瞬時變青銅加工的滑動軸承。這是為了防止機(jī)頭對瞬時變化的風(fēng)向過于敏感而導(dǎo)致風(fēng)輪的頻繁回轉(zhuǎn)?；娘L(fēng)向過于敏感而導(dǎo)致風(fēng)輪的頻繁回轉(zhuǎn)

13、。精選ppt39 制動裝置是使風(fēng)力發(fā)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的裝制動裝置是使風(fēng)力發(fā)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置置( (也稱剎車系統(tǒng)也稱剎車系統(tǒng)) )。對于微型和小型風(fēng)力發(fā)。對于微型和小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可采用如圖所示的剎車機(jī)構(gòu)。電機(jī)，可采用如圖所示的剎車機(jī)構(gòu)。 3.7.4 3.7.4 制動裝置制動裝置精選ppt40 在中型和大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，有在中型和大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，有采用葉尖氣動剎車和機(jī)械式剎車組成的采用葉尖氣動剎車和機(jī)械式剎車組成的制動系統(tǒng)。制動系統(tǒng)。 功率較大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，應(yīng)用電功率較大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，應(yīng)用電磁制動器和液壓制動器的，當(dāng)采用電磁磁制動器和液壓制動器的，當(dāng)采用電磁制動器時，需要有外電源；當(dāng)采用

14、液壓制動器時，需要有外電源；當(dāng)采用液壓制動器時，除了需要外電源，還需要油制動器時，除了需要外電源，還需要油泵，電磁閥，液壓油缸和管路等。泵，電磁閥，液壓油缸和管路等。精選ppt41 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動裝置包括增速器與聯(lián)軸器等。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動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，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)增速器而直有的微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不設(shè)增速器而直接連接接連接) )。增速器與發(fā)電機(jī)之間用聯(lián)軸器連接，為了。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)軸器與制動器設(shè)計在一起。少占用空間，

15、往往將聯(lián)軸器與制動器設(shè)計在一起。 風(fēng)輪軸與增速器之間也有用聯(lián)軸器的，稱低速風(fēng)輪軸與增速器之間也有用聯(lián)軸器的，稱低速聯(lián)軸器。聯(lián)軸器。3.7.5 3.7.5 傳動裝置傳動裝置精選ppt42 控制系統(tǒng)的功能控制系統(tǒng)的功能 控制系統(tǒng)利用控制系統(tǒng)利用DSPDSP微機(jī)處理機(jī)，在正常微機(jī)處理機(jī)，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，主要通過對運(yùn)行過程模擬量和運(yùn)行狀態(tài)下，主要通過對運(yùn)行過程模擬量和開關(guān)量的采集、傳輸、分析，來控制風(fēng)電機(jī)開關(guān)量的采集、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組的轉(zhuǎn)速和功率；如發(fā)生故障或其他異常情況能自動地監(jiān)測并分析確定原因，自動調(diào)整況能自動地監(jiān)測并分析確定原因，自動調(diào)整排除故障或進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。排除故障或進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。3.7.6 3.7.6 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)精選pp