风力发电机组设计课件

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1、新能源风力发电机组设计内容提要1.风力发电机组总体设计2.风力发电机组叶片设计3.风力发电机组风轮系统4.风力发电机组的齿轮箱5.风力发电机组偏航系统6.风力发电机组的液压系统和刹车机构7.风力发电机组塔架与基础8.风力发电机组的装配与测试目的1.掌握风机设计的流程2.了解风机设计时要考虑的关键因素3.掌握不同方案的特点4.掌握风机各部件设计间的关联和匹配5.综合应用专业知识完成集成设计6.了解风机设计的校核和验证风力发电机组概述1）风力发电机组是一个大型复杂的机电系统，涉及力学、材料、机械、电力、电子、控制等多学科领域。2）工况是一个复杂多变的瞬态过程。主要动

2、力学问题有载荷计算、振动、动力稳定性及疲劳强度等。3）要保证机组的可靠性、使用寿命、降低振动和噪声，就必须进行系统设计和系统动态特性分析。1.风力发电机组总体设计机组总体设计初步技术方案市场需求用户详细技术要求当前先进技术水平设计规范技术标准政策法规供应链状况设计团队设计平台确定机组型式主要性能技术参数确定传动链1.1风电机组设计的目标和要求最适合风机运行的外部条件•机组要满足风场安全性要求（平均风速、生存风速、湍流系数、风切变率等），•适合各种恶劣气候条件(如低温、台风、沙尘、盐雾、高温、低气压、附冰、海洋)。最高效率•保95%功率曲线•保97%可用率，在同样

3、资源条件下，发电量大。最高可靠性•5年保修•供应链整合能力•质保问题承担能力最低成本•在全球范围内进行成本分析•机组重量较轻，尺寸不大，运输方便，吊装容易，维护方便。1.2调查、统计风电设备故障类型1.3分析风电设备各类故障原因风况：风频分布；最大风速；风质（沙尘暴、含盐）。气候：温度；湿度；降雨量；降雪量。地貌：平原；丘陵；山区；海岸；近海。地质：地震历史资料；地质结构。电网：独立；局域；全国。基础设施：道路；运输；吊车。1.4风机设计的外部条件1.5风机设计参数的选择设计风速额定风速额定功率V1风机设计叶尖速比选择范围：噪声：1.5风机设计参数的选择风机叶片

4、数目：1、2、3风机叶片数目：1必须加配重；优点:对阵风反应快缺点:噪声大、动载荷大、损失大:风机叶片数目：2优点：少一个叶片（与3叶片相比）缺点：叶片在水平方向和在垂直方向惯性矩不同；垂直方向时，顶部叶片的风大，下部叶片的风小，产生2倍频交变载荷;视觉效果很差.风机叶片数目：3效率高；动载荷小；视觉效果好。①气动布局方案对各类构形、型式和气动布局方案的比较和选择、模型吹风，性能及其他气动特性的初步计算，确定整机和各部件主要参数及相对位置。最后，绘制整机三维图，并提交有关的分析计算报告。②整机总体布置方案整机各部件合理、协调、紧凑的布置，保证正常工作和便于维护，

5、并考虑有效合理的重心位置。最后绘制整机总体布置图和编写有关报告及说明书。1.6风机总体方案设计③整机总体结构方案整机结构承力件的布置，传力路线的分析，主要承力构件的承力型式分析，设计分离面和对接型式的选择，各种结构材料的选择等。整机总体结构方案可结合总体布置一起进行，并在整机总体布置图上加以反映，也可绘制一些附加的图纸。需要有相应的报告和技术说明。④各部件和系统的方案各部件和系统的要求、组成、原理分析、结构型式、参数及附件的选择等工作。最后，应绘制有关部件的理论图和有关系统的原理图，并编写有关的报告和技术说明。⑤整机重量计算、重量分配和重心定位整机总重量的确定、

6、各部分重量的确定、重心和惯量计算等工作。最后应提交有关重量和重心等计算报告，并绘制重心定位图。⑥配套附件整机配套附件和备件等设备的选择和确定，新材料和新工艺的选择，对新研制的部件要确定技术要求和协作关系。最后提交协作及采购清单等有关文件。上风向风机和下风向风机失速风机和变桨风机变桨距风力机的叶片沿其纵向轴转动来调节功率，因此与定桨距风力发电机组相比，具有在额定功率点以上输出功率平稳，在额定点具有较高的风能利用系数，确保高风速段的额定功率，具有更强的的转轮制动性能等特点。在额定风速以下，始终在最佳效率点运行；偏载时功率主动控制，额定以下也可；空气密度低时，仍能达到

7、额定功率；通过变桨，便于启动；紧急刹车力矩小；强风时，载荷小；结构复杂；维护要求高；大型风机要快速降功率时单独靠变桨实现，太慢。变桨风机：失速风机轮毂结构简单；轮毂中无运动部件；无需额外控制功率；功率控制可靠性高；功率输出与空气密度有关（温度）；额定以下无法减小功率；强风时载荷大；需要较强的电网来恒速。双馈异步发电机双馈异步发电机组，低于额定风速时，通过整流器及逆变器来控制双馈异步发电机的电磁转矩，实现对风力机的转速控制；在高于额定风速时，采用节距调节的方法将多余的能量除去。直驱发电机双馈异步发电机带齿箱；控制系统较为复杂；变速；变流器变换的功率仅为电机功率的2

8、0%；发电机易于设计、制