第4章 风力发电机组

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1、新能源学院新能源学院风力发电原理 新能源学院 关新1新能源学院新能源学院第4章 风力发电机组 4.1 风力发电机组的分类和构成2新能源学院新能源学院4.1 风力发电机的分类和构成l风力发电机组的分类u根据风力机轴的空间位置分类u水平轴风力发电机组风轮围绕一个水平轴旋转，风轮的旋转平面与风向垂直u垂直轴风力发电机组风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向，可以接受来自任何方向的风，无须对风；齿轮箱和发电机可以安装在地面上，减轻风力机发电机组承重，且方便维护2022-5-303新能源学院新能源学院4.1 风力发电机的分类和构成l风力发电机组的分类u叶片越多，转得越慢，叶片数多的风力机通常称为低速风力机，它

2、在低速运行时，有较大的转矩。它的启动力矩大、启动风速低，因而适用于磨面、提水u叶片数目少的风力机通常称为高速风力机，它在高速运行时有较高的风能利用系数，但启动风速较高，适用于发电2022-5-304新能源学院新能源学院4.1 风力发电机的分类和构成l风力发电机组的分类u根据风轮的迎风方式分类u上风型水平轴风力发电机组风首先通过风轮再穿过塔架，风轮总是面对来风方向，风轮在塔架“前面”，必须有某种调向装置来保持风轮迎风u下风型水平轴风力发电机组风首先通过塔架在穿过风轮，风轮在塔架“后面”，能够自动对准风向。2022-5-305新能源学院新能源学院4.1 风力发电机的分类和构成l风力发电机组的分类u

3、根据风轮与发电机之间的连接方式分类u变速式风力发电机组带有增速齿轮箱u直驱式风力发电机组风轮直接驱动同步多极发电机2022-5-306新能源学院新能源学院4.1 风力发电机的分类和构成l风力发电机组的分类u根据叶片能否围绕其纵向轴线转动分类u定桨距式风力发电机组当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化，在转速恒定的条件下，风速增加超过额定超过额定风速时，如果风流与叶片分离，叶片将处于“失速”状态，风轮输出功率降低u变桨距式风力发电机组风速变化时，桨叶的迎风角能随之变化2022-5-307新能源学院新能源学院4.1 风力发电机的分类和构成l风力发电机组的分类u根据发电机组负载形式分类u并网型风力

4、发电机组通过并网逆变器直接馈入电网，然后电力通过电网再输送给用电户u离网型风力发电机组独立于现有电网，需要蓄电池蓄能2022-5-308新能源学院新能源学院4.1 风力发电机的分类和构成l风力发电机组的构成u一次能源系统叶片、轮毂u主传动系统主轴、主轴轴承、齿轮箱、联轴器u支撑系统导流罩、机舱罩、底盘塔筒、基础2022-5-309新能源学院新能源学院4.1 风力发电机的分类和构成l风力发电机组的构成u发电系统同步发电机（永磁式同步发电机）异步发电机（双馈式异步发电机）u制动系统机械制动（液压系统）、空气动力制动、u偏航系统u变桨系统u避雷系统2022-5-3010新能源学院新能源学院第4章 风

5、力发电机组 4.2 一次能源系统11新能源学院新能源学院4.2 一次能源系统l叶片的构造u材料：玻璃纤维增强塑料（GFRP）、碳纤维增强塑料（CFRP）、木材、钢和铝。u复合材料以玻璃纤维或碳纤维为增强材料，树脂为基体。优点：比重小，强度较高；易成型性好；耐腐蚀性强；维护少，以修补。u钢材主要用于叶片内部结构的连接件2022-5-3012新能源学院新能源学院4.2 一次能源系统l叶片叶柄结构u采用螺栓与轮毂连接，形成悬臂形式螺纹件预埋件钻孔组装式u木质、铝合金挤压成型等弦长、钢制、钢纵梁玻璃钢、玻璃钢2022-5-3013新能源学院新能源学院4.2 一次能源系统l叶片数u两叶片风轮对应最大风能

6、利用系数的转速比较高。u对刚性轮毂来说，作用在两叶片风轮的脉动载荷要大于三叶片风轮。u接受程度2022-5-3014新能源学院新能源学院4.2 一次能源系统l轮毂u固定式轮毂铸造结构或焊接结构u铰链式轮毂用于有叶柄的单叶片和二叶片风轮。叶片被悬挂的角度与风轮转速有关，转速越低，角度越大。2022-5-3015新能源学院新能源学院4.2 一次能源系统l叶片的基本几何定义u叶尖u叶片投影面积；叶片翼型u中弧线；前缘；后缘u几何弦；平均几何弦长；气动弦长u厚度；相对厚度u弯度u安装角；扭角；几何攻角2022-5-3016新能源学院新能源学院4.2 一次能源系统l叶片的基本几何定义u当攻角增大时，升力

7、系数Cl成线性递增，当攻角达到某一值时，Cl突然下降，这一现象称为失速。 称为临界攻角。u压力中心点：对于某一特定攻角，翼型总对应一特殊点，空气动力对这个点的力矩为零，将该点称为压力中心点2022-5-3017新能源学院新能源学院4.2 一次能源系统l叶片的基本几何定义u气动力效率：在某一攻角下，升力与阻力之比称为升阻比，又称气动力效率，即：2022-5-3018dlCCcot新能源学院新能源学院4.2 一次能源系统l风轮的几何定义与参数u风轮直径u风轮扫掠面积u风轮偏角、桨距角、风轮锥角、风轮仰角u风轮额定转速、风轮最高转速u风轮实度u叶尖速比2022-5-3019新能源学院新能源学院第4章

8、 风力发电机组 4.3 主传动系统20新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l组成：u主轴、主轴承、齿轮箱、联轴器2022-5-3021新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l主轴及主轴承u受力形式：轴向力、径向力、弯矩、转矩和剪切力u主轴轴心通孔作用？2022-5-3022新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l主轴及主轴承u主轴安装方式：挑臂梁两点支撑悬臂梁三点支撑优点：前点为刚性支撑；后点为弹性支撑（齿轮箱）。2022-5-3023新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l主轴及主轴承u主轴承双列调心滚子轴承特点：能够补偿轴的绕曲和同心误差。结构特点。径向孔：润滑油通道u进行淬火原因？u轴

9、承座运行时允许有微量油渗出！2022-5-3024新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l主轴及主轴承2022-5-3025新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l齿轮箱（增速箱）2022-5-3026新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l齿轮箱（增速箱）u润滑油净化和温控系统粘度对温度的影响?粘度高，齿轮箱润滑部位不能得到充分润滑。粘度下降，对啮合齿面油膜的形成不利。为何要控制温度？易生成点蚀、胶合和磨损现象。2022-5-3027新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l齿轮箱（增速箱）u润滑油净化和温控系统润滑方式飞溅润滑强制润滑过滤器工作方式粘度高，液压油通过粗、精两个过滤装置（单向阀

10、开）。粘度低，液压油只通过粗过滤器装置（单向阀关）2022-5-3028新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l齿轮箱（增速箱）u 润滑油净化和温控系统2022-5-3029截止阀放气接头新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l齿轮箱（增速箱）u润滑油净化和温控系统截止阀作用更换滤芯时将过滤器壳体内的油液排出放气接头作用将系统中的气泡排除。润滑系统冷却方式风冷式机组起动前，先启动润滑油泵！2022-5-3030新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l齿轮箱（增速箱）u齿轮箱安装过程激光对中人工盘动电机反向拖动分阶段加负载2022-5-3031新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l联轴器u刚性

11、联轴器u挠性联轴器无弹性弹性元件联轴器金属挠性元件联轴器2022-5-3032新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l联轴器u刚性联轴器无键连接，可传递转矩、轴向力或两者的复合载荷，承载能力高，定心性好u万向联轴器适用于有大角位移的两轴之间的连接u轮胎联轴器补偿性能和缓冲减振能力大，但随扭角增加，两轴会产生相当大的附加轴向力2022-5-3033新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l联轴器u膜片联轴器中间体带有力矩限制器，当传动力矩过大时可以自动打滑。2022-5-3034新能源学院新能源学院4.3 主传动系统l联轴器u连杆联轴器特点：保护套的表面有不同的图层，保护套与轴之间的摩擦力始终是保