《第三講 風力發(fā)電機組的結構及組成》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《第三講 風力發(fā)電機組的結構及組成（47頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
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7、*,第三講 風力發(fā)電機組的結構及組成,按其容量劃分,,小型（,10KW,以下,),,中型（,10~100KW),,大型（,100KW,以上）,）,,風力發(fā)電機組是將風能轉化為電能的裝置,,按其主軸與地面的相對位置,水平軸風力發(fā)電機組（主軸與地面平行）,垂直軸風力發(fā)電機組（主軸與地面垂直）,3.1,風力發(fā)電機組概述,,,小型及大型風力發(fā)電機組,水平軸及垂直軸風力發(fā)電機組,,水平軸風力發(fā)電機組的結構,大型風電機組根本結構,,1－葉片；2－輪轂；3－機艙；4－葉輪軸與主軸連接；5－主軸；6－齒輪箱；7－剎車機構；8－聯(lián)軸器；9－發(fā)電機；10－散熱器；11－冷卻風扇；12－風速儀和風向標；13－控制系
8、統(tǒng)；14－液壓系統(tǒng)；15－偏航驅(qū)動；16－偏航軸承；17－機艙蓋；18－塔架；19、變槳距局部,,風輪的組成圖,風輪,3.2.1,風輪及其組成,風輪是風力機最重要的部件，它是風力機區(qū)別于其它動力機的主要標志。風輪的作用是捕捉和吸收風能。并將風能轉變成機械能。再由風輪軸將能量送給傳動裝置以水平軸升力型風力機的風輪為例(以下圖)來說明風輪功率的計算。,風以速度V吹向風輪時，風輪轉動。設旋轉著的風輪其掃掠面積為A，空氣密度為 ，在1 s中內(nèi)流向風輪的空氣所具有的動能為,,,,〔1〕,,,假設風輪的直徑為D ，那么,,,,〔2〕,,,這些風能不可能全部被風輪捕獲。,風輪捕獲風能并將之轉換成機械能
9、．再由風輪軸輸出的功率為N〔稱之為風輪功率)。它與 之比，稱為風輪功率系數(shù)(或風能利用系數(shù))，用 表示，即,,,,〔3〕,,,,,,〔4〕,,,,式中 的值為～。,由式〔3〕得知：,,,,,,,,,,因此，當風輪大小、工作風速一定時，應盡可能提高 值，以增大風輪功率。這是從事風能開發(fā)利用的科技人員追求的主要目標之一。,,葉片及葉片材料,3.2.1.1 葉片開展趨勢,,葉片是風力機捕捉風能的最重要部件。風能利用效率取決于良好的葉片的空氣動力外型，以及具有高強度、高硬度、低密度以及較長使用壽命等優(yōu)良特點的制造材料。,,風力提水機的葉片,,風力發(fā)電機組的葉片,,,常見的風力機葉
10、片的橫截面結構圖,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,纖維增強復合材料,,玻璃纖維復合材料,,碳纖維復合材料,,玻璃鋼復合材料,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、造價高、維修不便。,鋼,金屬材料制造，又存在加工復雜、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，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,。,3,玻璃鋼葉片的優(yōu)點,4,20,,,3.2.2,輪轂,輪轂有固定式和鉸鏈式兩種,,主軸也稱為低速軸，安裝在風輪和
11、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，承力大而且復雜。,,3.2.3,主軸,,,,風機每經(jīng)歷一次起動和停機，主軸所受的各種力，都將經(jīng)歷一次循環(huán),因此會產(chǎn)生循環(huán)疲勞,主軸有較高的綜合機械性,,,,齒輪箱是風力發(fā)電機組關鍵零部件之一。由于風力機工作在低轉速下，而發(fā)電機工作在高轉速下，為了實現(xiàn)風力機和發(fā)電機的匹配，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,,,自然界的風速經(jīng)常變化。風輪的轉速隨風速的增大而變快，發(fā)電機的輸出電壓、頻率、功率也增加；當風輪的轉速超過額定值時，有可能影響機組的使用壽命，甚至造成設備的毀
12、壞。為使風輪能以一定的轉速穩(wěn)定地工作，風力發(fā)電機組上設有調(diào)速裝置。,,調(diào)速裝置是在風速大于設計額定風速時才起作用,,因此，又被稱為限速裝置。當風速增至停機風速時， 調(diào)速裝置能使風輪順槳,(,風向與風輪旋轉平面平行,),,停機。,3.4,調(diào)速裝置,風力機調(diào)速裝置調(diào)速原理,,側翼及偏心裝置調(diào)速原理示意圖,,縮小風輪圓形迎風面積,原理圖,發(fā)電機是將由風輪軸傳來的機械能轉變成電能的設備,。,3.5,發(fā)電機,塔架的功能是支撐位于空中的風力發(fā)電系統(tǒng)，塔架與根
13、底相連接，承受風力發(fā)電系統(tǒng)運行引起的各種載荷，同時傳遞這些載荷到根底，使整個風力發(fā)電機組能穩(wěn)定可靠地運行。,3.6,塔架,微型風力機,小，中型風力機,中，大小型風力機,大型風力機,3.7.1,機艙,,3.7,控制系統(tǒng)及附屬部件,3.7.2,機頭座,,回轉體,(,轉盤,),是塔架與機頭座的連接部件，通常由固定套、回轉圈以及位于它們之間的軸承組成。固定套銷定在塔架上部，回轉圈與機頭座相連，通過它們之間的軸承和對風裝置相連， 在風向變化時，機頭便能水平地回轉，使風輪迎風工作。,3.7.3,回轉體,,,大、中型風力機的回轉體常借用塔式吊車上的回轉機構。,,,小型風力機的回轉體通常是在上、下各設一組軸承
14、，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頭的全部重量。,,,微型風力機的回轉體不宜采用滾動軸承，而采用青銅加工的滑動軸承。這是為了防止機頭對瞬時變化的風向過于敏感而導致風輪的頻繁回轉。,,,,,制動裝置是使風力發(fā)電機停止運轉的裝置(也稱剎車系統(tǒng))。對于微型和小型風力發(fā)電機，可采用如下圖的剎車機構。,3.7.4,制動裝置,,在中型和大型風力發(fā)電機組中，有采用葉尖氣動剎車和機械式剎車組成的制動系統(tǒng)。,,功率較大的風力發(fā)電機組，應用電磁制動器和液壓制動器的，當采用電磁制動器時，需要有外電源；當采用液壓制動器時，除了需要外電源，還需要油泵，電磁閥，液壓油缸和管路
15、等。,,風力發(fā)電機組的傳動裝置包括增速器與聯(lián)軸器等。,,,通常，風輪的轉速低于發(fā)電機轉子需要的轉速，所以要增速,(,有的微型風力發(fā)電機組不設增速器而直接連接,),。增速器與發(fā)電機之間用聯(lián)軸器連接，為了少占用空間，往往將聯(lián)軸器與制動器設計在一起。,,,風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,傳動裝置,,控制系統(tǒng)的功能,,,,控制系統(tǒng)利用,DSP,微機處理機，在正常運行狀態(tài)下，主要通過對運行過程模擬量和開關量的采集、傳輸、分析，來控制風電機組的轉速和功率；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)整排除故障或進入保護狀態(tài)。,,3.7.6,控制系統(tǒng),,,,控制
16、系統(tǒng)的任務,,,控制系統(tǒng)主要任務就是能自動控制風電機組依照其特性運行，自動檢測故障并根據(jù)情況采取相應的措施,。,,,,根據(jù)風電機組的結構載荷狀態(tài)、風況、變漿變速風電機組的特點及其它外部條件，將風電機組的運行情況主要分為以下幾類,：,待機狀態(tài)；發(fā)電狀態(tài),；,停機狀態(tài),。,,,,,1 水平軸風力發(fā)電機組由哪幾局部組成？,,2 風力機最重要的部件是哪局部？,,3 風力機調(diào)速裝置的調(diào)速原理有哪些？,,4 控制系統(tǒng)主要任務是什么？,,5 風電發(fā)電機組的運行情況主要分為哪幾類？,,思考題,人有了知識，就會具備各種分析能力，,,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，,,培養(yǎng)邏輯思維能力；,,通過閱讀文學作品，我們能提高文學鑒賞水平，,,培養(yǎng)文學情趣；,,通過閱讀報刊，我們能增長見識，擴大自己的知識面。,,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。,,,謝謝！,
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