风力发电机组设计与制造ppt课件.ppt

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1、《风力发电机组设计与制造》课程设计可再生能源学院风能0902班马丽1091540219一二三四五主要设计内容风电机组整体参数设计风电机组气动特性初步计算机组及部件载荷计算塔架根部截面应力整机装配图主要内容每人选择功率范围在1.5MW至6MW之间的风电机组进行设计。原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为7.0m/s，60米高度年平均风速为7.3m/s，70米高度年平均风速为7.6m/s，当地历史最大风速为48m/s，用户希望安装1.5MW至6MW之间的风力机。采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1

2、所示。空气密度设定为1.225kg/m3。一、风电机组整体参数设计风能利用系数Cp和叶尖速比λ风能推力系数Ct和叶尖速比λ风力发电机组产生的气动噪声正比与叶尖速比的5次方。通常将陆基风力发电机组的叶尖速度限制在65m/s。查风能利用系数Cp曲线得Cp=0.25由任务书所给数据可得攻角α与升阻比Cl/Cd的关系攻角α与升力系数Cl、阻力系数Cd特性曲线根据以上两图，并参考整机设计的实际情况，选取攻角α=10°此时Cl=1.307，Cd=0.018基本参数的确定参数选择轮毂高度H=70m叶片数B=3年平均风速v=7.6m/s额定风

3、速切入风速v1=4m/s切出风速v2=25m/s额定功率P=2000kW风能利用效率Cp=0.25空气密度ρ=1.225kg/m3主传动系统的总效率发电系统的总效率变流器效率叶尖速比λ=5最佳升阻比Cl/Cd=72.61攻角α=10°升力系数Cl=1.307风轮仰角5°风轮锥角0°参数计算风轮直径计算风轮额定转速计算风轮扫掠面积控制系统功率控制方式采用液压驱动独立变桨距控制系统(7-12°/s)偏航系统类型主动电驱动型偏航轴承形式四点接触滚珠轴承,内齿偏航速度0.6度/秒制动系统主制动:全顺桨独立制动第二制动系统:转向刹车偏航改变

4、风轮迎风角度液压刹车高速轴盘式液压软刹车机械刹车手动插销圆盘刹车风力发电机组等级风电机组安全等级IIIIIISvref(m/s)5042.537.5设置值由设计者选定AIref(-)0.16BIref(-)0.14CIref(-)0.12vref=5*v=5*7.6=38m/s,故风力发电机组等级可选为IIIA等级机型主要部件的功率变流器额定功率发电机额定功率发电机额定功率2170kW额定电压690v额定频率50Hz额定转速1800rpm转速范围1000-2000rpm定子额定电流1035A转子额定电流382A形式4极双馈异步电机

5、绝缘等级F效率97%重量6.8t齿轮箱额定功率齿轮箱结构形式1极行星和2极平行轴增速比效率0.95润滑方式油泵强制润滑油冷却方式循环式风冷重量17t偏航系统偏航电机四台3kW电动机；380v；960rpm偏航齿轮箱速比1110；模数20；齿数14；重量540kg偏航轴承四点接触滚珠轴承；模数20；齿数128；重量1930kg偏航速度0.6度/秒二、风电机组气动特性初步计算动量理论①来流风速为v∞，静压p∞②流过风轮风速为v，风轮前后静压为p+p-③风轮后很远处风速为v2，静压为p∞在风轮r~r+dr的环域内应用动量定理，则风作用在

6、该环域上的轴向推力为又由于风轮前后有压力差ΔP=P+_P-,则轴向力又可用下式表示利用伯努力方程得根据以上两式相减，带入（2—2）得联立（2-1）、（2-5）两式，可得引入轴向诱导因子k=v2/v∞气流经过风轮后，除轴向速度会发生变化以外，还将产生与风轮转动方向相反的旋转角速度ω，因而作用在叶轮r~r+dr环域上的转矩为引入切向诱导因子h=(Ω+ω)/Ω,其中是风轮转速。则，比较小时，可认为上式依然成立，因此从而可知，在r~r+dr环域上，气流所提供的功率为叶素理论①轴向风速②气流相对叶片的角速度为设，则由于升力和阻力为叶片设计

7、参数计算风轮直径D=90m，考虑到轮毂直径，则叶片半径R=43m沿叶片径向展长，分别计算r=0.1R，0.2R，0.3R，0.4R，0.5R，0.6R，0.7R，0.8R，0.9R处气动参数。利用如下公式进行MATLAB编程计算式中：B---叶片数（此处为3）k----轴向干扰因子；h----切向干扰因子；C---叶片弦长;Φ---入流角；α---攻角；β---桨矩角；计算得到数据如下表rλΨkhΦβc4.300.501.200.402.090.7432.297.178.601.001.310.371.370.5220.007

8、.3912.901.501.370.351.180.3912.466.2717.202.001.420.341.100.317.715.2221.502.501.440.341.070.254.534.4125.803.001.460.34