风力发电技术讲座-风力发电机组

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1、技术讲座;<’<=%5><<’<;?@’AB#"114C!"6D&&EFGH%IIJ风力发电技术讲座（一）风力发电机组（!）姚兴佳，王士荣，董丽萍（沈阳工业大学风能技术研究所，辽宁沈阳!!11"#）中图分类号：234!,文献标识码：5文章编号：!46!78"9"（"114）1#71!1"71#风力发电机是将风能转换成机械能，再把机!风轮械能转换成电能的机电设备。风力发电机通常由风轮是风力机最重要的部件，它是风力机区风轮、对风装置、调速装置、传动装置、发电机、塔别于其它动力机的主要标志。风轮的作用是捕捉架、停车机构等组成。和

2、吸收风能，并将风能转变成机械能，再由风轮下面将以水平轴升力型风力发电机为主，介轴将能量送给传动装置。绍组成风力发电机的主要部件及其工作情况。图以水平轴升力型风力机的风轮为例（图#）来!和图"分别是小型和中大型风力发电机的结构说明风轮功率的计算。示意图。图#水平轴风力机的机头风以速度$吹向风轮时，风轮转动。设旋转着的风轮其扫掠面积为%，空气密度为ρ，在!&中图!小型风力发电机示意图!7风轮；"7发电机；#7回转体；,7调速机构；87调向机构；47手刹内流向风轮的空气所具有的动能为车机构；67塔架；-7逆变器；97蓄电池’)!

3、*$")!ρ%$·$")!ρ$#%（!）("""若风轮的直径为+，则!!π+"π’)ρ$#%)ρ$#)+"ρ$#(（"）"",-这些风能不可能全部被风轮捕获，设风轮捕获风能并转换成机械能，再由风轮轴输出的功率为’（称之为风轮功率）。它与’(之比，称为风轮功率系数（或风能利用系数），用./表示，即’’图"中大型风力发电机示意图.0))（#）’(π"#!7风轮；"7变速箱；#7发电机；,7机舱；87塔架+ρ$-收稿日期："11871,718作者简介：姚兴佳（!9,97）:男，教授，博士研究生导师，长期从事风能利用技术的研究工作

4、，国家“-4#”项目主持人，是享受国务院政府特殊津贴的专家。!1"可再生能源%++5,’（总第4%6期）技术讲座π%’头，机头与塔架的联结部件是机头座与回转体。!"ρ$&()（*）#（4）机头座式中的()值为+,%-+,.。它用来支撑塔架上方的所有装置及附属部由式（*）得知：①风轮功率与风轮直径的平件，它牢固与否将直接关系到风力机的安危与寿方成正比；②风轮功率与风速的立方成正比；③命。由于微、小型风力机塔架上方的设备重量轻，风轮功率与风轮的叶片数目无直接关系；④风轮一般是由钢板焊接而成，即根据设计要求在底板功率与风轮功率系

5、数成正比。因此，当风轮大小、上焊上加强肋。中、大型风力机的机头座要复杂一工作风速一定时，应尽可能提高()值，以增大风轮些，它通常由以纵梁、横梁为主，再辅以台板、腹功率，这是从事风能开发利用的科技人员追求的板、肋板等焊接而成。焊接质量要高，台板面要刨主要目标之一。平，安装孔的位置要精确。风轮一般由叶片（也称桨叶）、叶柄、轮毂及（%）回转体风轮轴等组成（见图*）。回转体（转盘）是塔架与机头座的连接部件，通常由固定套、回转圈以及位于它们之间的轴承组成。固定套销定在塔架上部，回转圈与机头座相连，通过它们之间的轴承和对风装置相连，在

6、风向变化时，机头便能水平地回转，使风轮迎风工作。大、中型风力机的回转体常借用塔式吊车上的回转机构。小型风力机的回转体通常是在上、下各设图$风轮的组成图一组轴承，可采用圆锥滚子轴承，也可以上面用向叶片横截面形状基本类型有’种：平板型、心球轴承承受径向载荷，下面用推力轴承来承受弧板型和流线型。风力提水机的叶片多采用弧板机头的全部重量。微型风力机的回转体不宜采用型，也有采用平板型的。风力发电机的叶片横截滚动轴承，而采用青铜加工的滑动轴承，这是为了面的形状，接近于流线型，图.所示为常见的风防止机头对瞬时变化的风向过于敏感而导致风轮

7、力发电机叶片的横截面结构图。的频繁回转。"对风装置自然界风的方向和速度经常变化，为了使风力机能有效地捕捉风能，就应设置对风装置来跟踪风向的变化，保证风轮基本上始终处于迎风状态。常用的风力机的对风装置有尾舵、舵轮、电动机构和自动对风*种。（4）尾舵尾舵也称尾翼，是常见的一种对风装置，微、小型风力发电机普遍应用它对风。尾舵有如图5图%常见的风力机叶片截面图所示的’种基本形式：（/）是老式的；（0）是改进木制叶片（/）常用于微、小型风力发电机上；的；（2）为新式的，它的翼展与弦长的比为%-.，对中、大型风力发电机常选用如（0）1

8、（2）1（3）材料的风向变化反应敏感，跟踪性好。叶片。用铝合金挤压成型的叶片1基于制造工艺限制，从叶根到叶尖一般都制成等弦长。叶片的材质也在不断地改进中。!机头座与回转体风力发电机塔架上端的部件——风轮、传动装置、对风装置、调速装置、发电机等组成了机图#尾舵形式4+’技术讲座567689:;66765<