風(fēng)力發(fā)電技術(shù)常識

1、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)常識圖文(2002-7-2) 轉(zhuǎn)子空氣動力學(xué) 為了解風(fēng)在風(fēng)電機的轉(zhuǎn)子葉片上的移動方式，我們 將紅色帶子綁縛在模型風(fēng)電機的轉(zhuǎn)子葉片末端。黃 色帶子距離軸的長度是葉片長度的四分之一。我們 任由帶子在空氣中自由浮動。本頁的兩個圖片，其 中一個是風(fēng)電機的側(cè)視圖，另一個使風(fēng)電機的正視 圖。大局部風(fēng)電機具有恒定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子葉片末的轉(zhuǎn)速為64米/秒，在軸心局部轉(zhuǎn)速為 零。距軸心四分之一葉片長度處的轉(zhuǎn)速為 16米/秒。圖中的黃色帶子比紅色帶子， 被吹得更加指向風(fēng)電機的背部。這是顯而易見的，因為葉片末端的轉(zhuǎn)速是撞擊風(fēng) 電機前部的風(fēng)速的八倍。為什么轉(zhuǎn)子葉片呈螺旋狀?大型風(fēng)電機的轉(zhuǎn)子葉片通常呈螺旋狀。從轉(zhuǎn)

2、子葉片看過去，并向葉片的根部移動， 直至到轉(zhuǎn)子中心，你會發(fā)現(xiàn)風(fēng)從很陡的角度進(jìn)入比地面的通常風(fēng)向陡得多。 如果葉片從特別陡的角度受到撞擊， 轉(zhuǎn)子葉片將停止運轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)子葉片需要 被設(shè)計成螺旋狀，以保證葉片后面的刀口，沿地面上的風(fēng)向被推離。風(fēng)電機結(jié)構(gòu)機艙：機艙包容著風(fēng)電機的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱、發(fā)電機。維護(hù)人員可以通過 風(fēng)電機塔進(jìn)入機艙。機艙左端是風(fēng)電機轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片及軸。轉(zhuǎn)子葉片：捉獲風(fēng)，并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心?，F(xiàn)代 600千瓦風(fēng)電機上，每個轉(zhuǎn) 子葉片的測量長度大約為20米，而且被設(shè)計得很象飛機的機翼。軸心：轉(zhuǎn)子軸心附著在風(fēng)電機的低速軸上。低速軸：風(fēng)電機的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。

3、在現(xiàn)代600千瓦風(fēng)電機上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管， 來激發(fā)空氣動力閘的運行。齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍。高速軸及其機械閘：高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運轉(zhuǎn)，并驅(qū)動發(fā)電機。它裝備有緊 急機械閘，用于空氣動力閘失效時，或風(fēng)電機被維修時。發(fā)電機：通常被稱為感應(yīng)電機或異步發(fā)電機。 在現(xiàn)代風(fēng)電機上，最大電力輸出通 常為500至1500千瓦。偏航裝置：借助電動機轉(zhuǎn)動機艙，以使轉(zhuǎn)子正對著風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操 作，電子控制器可以通過風(fēng)向標(biāo)來感覺風(fēng)向。圖中顯示了風(fēng)電機偏航。通常，在 風(fēng)改變其方向時，風(fēng)電機一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。電

4、子控制器：包含一臺不斷監(jiān)控風(fēng)電機狀態(tài)的電腦，并控制偏航裝 置。為防止任何故障即齒輪箱或發(fā)電機的過熱，該控制器可以 自動停止風(fēng)電機的轉(zhuǎn)動，并通過調(diào)制解調(diào)器來呼叫風(fēng)電機操作員。液壓系統(tǒng)：用于重置風(fēng)電機的空氣動力閘。冷卻元件：包含一個風(fēng)扇，用于冷卻發(fā)電機。此外，它包含一個油 冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風(fēng)電機具有水冷發(fā)電機。風(fēng)電機偏航裝置風(fēng)電機偏航裝置用于將風(fēng)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到迎風(fēng)的方向。偏航誤差當(dāng)轉(zhuǎn)子不垂直于風(fēng)向時，風(fēng)電機存在偏航誤差。偏航誤差意味著， 風(fēng)中的能量只有很少一局部可以在轉(zhuǎn)子區(qū)域流動。如果只發(fā)生這 種情況，偏航控制將是控制向風(fēng)電機轉(zhuǎn)子電力輸入的極佳方式。 但是，轉(zhuǎn)子靠近風(fēng)源的局部受

5、到的力比其它局部要大。一方面， 這意味著轉(zhuǎn)子傾向于自動對著風(fēng)偏轉(zhuǎn)， 逆風(fēng)或順風(fēng)的汽輪機都存 在這種情況。另一方面，這意味著葉片在轉(zhuǎn)子每一次轉(zhuǎn)動時，都 會沿著受力方向前后彎曲。存在偏航誤差的風(fēng)電機，與沿垂直于風(fēng)向偏航的風(fēng)電機相比，將承受更大的疲勞負(fù)載。偏航機構(gòu)幾乎所有水平軸的風(fēng)電機都會強迫偏航。 即，使用一個帶有電動機及齒輪箱的機 構(gòu)來保持風(fēng)電機對著風(fēng)偏轉(zhuǎn)。本圖顯示的是750千瓦風(fēng)電機上的偏航機構(gòu)。我們 可以看到環(huán)繞外沿的偏航軸承，及內(nèi)部偏航馬達(dá)及偏航閘的輪子。 幾乎所有逆風(fēng)設(shè)備的制造商都喜歡在不需要的情況下， 停止偏航機構(gòu)。偏航機構(gòu)由電子控制器 來激發(fā)。電纜扭曲計數(shù)器電纜用來將電流從風(fēng)電機運載

6、到塔下。但是當(dāng)風(fēng)電機偶然沿一個方向偏轉(zhuǎn)太長時 間時，電纜將越來越扭曲。因此風(fēng)電機配備有電纜扭曲計數(shù)器， 用于提醒操作員 應(yīng)該將電纜解開了。類似于所有風(fēng)電機上的平安機構(gòu)，系統(tǒng)具有冗余。風(fēng)電機還 會配備有拉動開關(guān)，在電纜扭曲太厲害時被激發(fā)。穆格開發(fā)出風(fēng)力發(fā)電機槳距控制系統(tǒng)(2021-4-8)日本穆格Moog開發(fā)出風(fēng)力發(fā)電機的槳距控制系統(tǒng)，將正式涉足 風(fēng)力發(fā)電機市場。富士重工業(yè)已決定在該公司的風(fēng)力發(fā)電機“SUBARU80/2.0 額定功率2.0MW上采用，日本穆格還打算提供給其它公司。槳距控制系統(tǒng)是根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機所處環(huán)境的風(fēng)力狀況，改變?nèi)~片朝 向角度的裝置。目的是通過控制葉片角度，在風(fēng)力較弱時提高轉(zhuǎn)

7、速， 而當(dāng)風(fēng)力過強時那么降低轉(zhuǎn)速，從而以穩(wěn)定的額定值發(fā)電。除這一功能外， 該公司的槳距控制系統(tǒng)還可在暴風(fēng)時，防止風(fēng)力負(fù)荷過重而導(dǎo)致風(fēng)力發(fā) 電機損壞，而且還可防振、防噪。在額定功率為數(shù)MW級的大型發(fā)電機方面，為了提高輸出功率，葉片長度有變長趨勢加大受風(fēng)部，例如 SUBARU0/2.0的受風(fēng)部直徑為80m，強度要求 越來越嚴(yán)格。另外，葉片最高點與最低點的風(fēng)速有相當(dāng)大的差距，葉片因位置不同，最正確角度也不同。因此，出于平安性和發(fā)電效率的角度，日本穆格代表董 事社長美國穆格In ternati on al Group副總裁、亞太地區(qū)總經(jīng)理Sea n Gartla nd 表示，槳距控制系統(tǒng)越來越重要。該

8、系統(tǒng)的組成局部包括：實際改變?nèi)~片角度的“ EM電動致動器單元、 控制EMA單元的“從驅(qū)動單元、相當(dāng)于整個系統(tǒng)指令部的“主驅(qū)動單元、 用 于電氣性連接主驅(qū)動單元與上游控制器風(fēng)力發(fā)電機自身的指令部的“滑環(huán)， 以及檢測葉片角度的傳感器等。從驅(qū)動單元與主驅(qū)動單元配備在支撐葉片的輪轂內(nèi)部，與葉片一同轉(zhuǎn)動。滑 環(huán)備有用于與轉(zhuǎn)動的主驅(qū)動單元連接的機構(gòu)。EMAS件由AC伺服電動機、減速機及電磁制動器等構(gòu)成。一般來說，配備 的個數(shù)與葉片數(shù)SUBARU0/2.0為3個相同。從驅(qū)動單元的數(shù)目也與 EMA元 件相同，不過其中1個由主驅(qū)動單元“兼任。另外，主驅(qū)動單元還具有通過遠(yuǎn)程操作進(jìn)行維護(hù)的通信功能。 主驅(qū)動單元具有與上游控制器及其它外部元件相互 通信功能，僅這一點與從驅(qū)動元件不同。主驅(qū)動單元定期接受來自上游控制器的指令 具體的葉片角度 ，并將其傳 達(dá)給各從驅(qū)動單元。通過EM/單元來改變?nèi)~片角度。另外，還接受角度傳感器的 反應(yīng)，檢查是否準(zhǔn)確地改