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时间:2020-03-25
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1、.风力发电机介绍目录1.风力发电发展的推动力2.风力发电的相关参数2.1.风的参数2.2.风力机的相关参数(以水平轴风力机为例)3.风力机的种类3.1.水平轴风力机3.2.垂直轴风力机4.水平轴风力机详细介绍4.1.风轮机构4.2.传动装置4.3.迎风机构4.4.发电机4.5.塔架4.6.避雷系统4.7.控制部分5.风力发电机的变电并网系统5.1.(恒速)同步发电机变电并网技术..5.2.(恒速)异步发电机变电并网技术5.3.交—直—交并网技术5.4.风力发电机的变电站的布置6.风力发电场7.风力
2、机发展方向1. 风力发电发展的推动力:1) 新技术、新材料的发展和运用;2) 大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累;3) 火电发电成本(煤的价格)上涨及环保要求的提高(一套脱硫装置价格相当一台锅炉价格)。2. 风力发电的相关参数:2.1. 风的参数:2.1.1.风速:在近300m的高度内,风速随高度的增加而增加,公式为: V:欲求的离地高度H处的风速;V0:离地高度为H0处的风速(H0=10m为气象台预报风速的高度);n:与地面粗糙度等因素有关的指数,平坦地区平均
3、值为0.19~0.20。..2.1.2. 风速频率曲线:在一年或一个月的周期中,出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率。图1:风速频率曲线2.1.3. 风向玫瑰图(风向频率曲线):在一年或一个月的周期中,出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率。以极座标形式表示的风向频率图叫风向玫瑰图。图2:风向玫瑰图.. 2.2. 风力机的相关参数(以水平轴风力机为例):2.2.1. 风力机的轴功率Pw:r:空气密度(Kg/m3);V:风
4、速(m/s);A:风轮叶片扫掠面积(m2);Cp:风能利用系数;是风轮所接收的能量与通过风轮扫掠面积的全部风的动能的比值,根据Betz的理论,理想风轮最大风能的利用系数Cpmax=16/27=0.593,是风轮转化为有用功的能量上限。2.2.2. 叶尖速度比λ:λ为叶尖的速度与风速的比值:λ=wR/Vw:叶轮的转角速度;R:叶轮的半径;V:风速;图3:Cp和λ的关系特性曲线..Ⅰ-低速风轮Ⅱ-高速风轮2.2.3. 叶片几何攻角a和升力系数CY叶片几何攻角a:为翼型上合成
5、气流的方向与翼型几何弦的夹角;升力系数CY:为升力与最大升力的比值; 图4:叶片几何攻角a ..图5:CY和a的关系特性曲线A-有弯度翼型B-对称翼型 叶片的失速:由上图可看出,叶片处于某几何攻角时升力最大,超过这个角度时升力急剧降低,此现象称为叶片失速。 3. 风力机的种类:风力机是将风能转化为其它能的机械;其结构多种多样,图6示意了各种类型风力机的示意图。 3.1. 水平轴风力机:风轮轴线安装位置与水平夹角不大于150的风力机叫做水平轴风力机。..3.2. 垂直轴风力机:风轮
6、轴线安装位置与水平面垂直的风力机叫做垂直轴风力机。4. 水平轴风力机详细介绍:水平轴风力机是当今普遍应用、推广的机型,是风能利用的主要形式。中小型风力机为运行平稳多选用三叶片结构,兆瓦级风力机由于造价因素多选用二叶片结构。下文就水平轴风力机的风轮机构、传动装置、发电机、塔架、避雷系统作具体的介绍: .. 图6:各种类型风力机的示意图..图7:水平轴风力机的机舱结构示意图4.1. 风轮机构:4.1.1. 叶片:是风力机主要构成部分,当今95%以上的叶片都采用玻璃钢复合材
7、料,质量轻、耐腐蚀、抗疲劳。叶片的技术含量高,属风力机的关键部件,大型风力机的叶片往往由专业厂家制造。4.1.2. 轮毂:轮毂的作用是连接叶片和低速轴,要求能承受大的、复杂的载荷,中小型风力机采用刚性连接,兆瓦级风力机采用跷跷板连接方式。4.1.3. 变浆距、定浆距的概念:在风力机功率调节中,牵涉到变浆距、定浆距的概念。变浆距、定浆距调节方式的比较见表1。 ..表1:各种功率调节方式比较4.1.3.1. 变浆距风轮: 变浆距调节机构:能自动改变叶片
8、的安装角,以适应风力机各工况下的功率、转速的调整。可为电液伺服或电子机械结构。 快速应急顺浆机构:能使叶片的安装角(图四)快速趋近为0,可作为紧急停机的方法。可为气动、液压或机械(弹簧)结构。4.1.3.2. 定浆距风轮:叶片的安装角固定,结构简单,在额定风速以内,叶片的升力系数和风能利用系数较高,当风速超过额定值时,叶片进入失速状态(见前面所述(图五)),致使叶片升力不再增加,叶片结构复杂、成本高。..叶尖气动刹车机构:在风力机紧急停机时,可通过叶轮上的液压机构将叶
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