风力发电机设计与制造课程设计

1、精选文库 .总体参数设计 总体参数是设计风力发电机组总体结构和功能的基本参数，主要包括额定功率、发电机 额定转速、风轮转速、设计寿命等。 1.额定功率、设计寿命 根据设计任务书选定额定功率 Pr =3.5MW 般风力机组设计寿命至少为 20年，这 里选20年设计寿命。 2.切出风速、 切入风速、额定风速 切入风速 取 Vin = 3m/s 切出风速 取 Vout = 25m/s 额定风速 Vr = 12m/s （对于一般变桨距风力发电机组（选 3.5MW的额定风速与平均风 速之比为 1.70 左右,Vr=1.70Vave=1.70 X 7.0 12m/s) 3.重要几何尺寸 （1）风轮直径和扫

2、掠面积 由风力发电机组输出功率得叶片直径: 8Pr D V Vr3 Cp 1 2 3 j38 3500000104m V 1.225 120.45 0.95 0.96 0.95 其中: Pr风力发电机组额定输出功率，取3.5MW; 错误!未找到引用源。 空气密度（一般取标准大气状态），取1.225kg/m3; Vr额定风速，取12m/s； D 风轮直径; 1 传动系统效率，取0.95; 2 发电机效率，取0.96; 错误!未找到引用源。3 变流器效率，取0.95; Cp额定功率下风能利用系数，取0.45。 由直径计算可得扫掠面积: D2 A 一 8482m2错误!未找到引用源。错误！未找到引用

3、源。 综上可得风轮直径 D=104m,扫掠面积A=8482m2 4. 功率曲线 自然界风速的变化是随机的，符合马尔可夫过程的特征，下一时刻的风速和上一时刻的 结果没什么可预测的规律。由于风速的这种特性 ,可以把风力发电机组的功率随风速的变化 13 用如下的模型来表示: P (t)P sta t(t) P(t)在真实湍流风作用下每一时刻产生的功率 ,它由t时刻的V(t)决定; Pstat(t)在给定时间段内V(t)的平均值所对应的功率; 巳(t)表示t时刻由于风湍流引起的功率波动。 对功率曲线的绘制，主要在于对风速模型的处理。若假定上式表示的风模型中Pstat(t )的始终为 零，即视风速为不随

4、时间变化的稳定值，在切入风速到切出风速的范围内按照设定的风速步 长，得到对应风速下的最佳叶尖速比和功率系数，带入式: P8Cp Vr3D2123 1 传动系统效率，取0.95； 2 发电机效率，取0.96; 错误!未找到引用源。3 变流器效率，取0.95； 错误!未找到引用源。 空气密度(一般取标准大气状态)，取1.225kg/m3; Vr额定风速，取12m/s； D 风轮直径; Cp额定功率下风能利用系数，取0.45。 由以上公式，使用excel计算出不同风速对应的功率值,见表1 表1风速功率关系 风速（m/s） 3 4 5 6 7 8 9 10 11 功率（W） 54744 129763

5、253444 437952 695452 1038109 1478090 2027558 2698680 风速（m/s） 12 13 14 15 16 17 18 19 20 功率（W） 3500000 3500000 3500000 3500000 3500000 3500000 3500000 3500000 3500000 风速（m/s） 21 22 23 24 25 功率（W） 3500000 3500000 3500000 3500000 3500000 将得到的数据对绘制成静态风功率曲线，如图一 P-V 4000000 图1P V静态功率曲线 5. 风轮额定转速 三叶片风力发电机组

6、的风轮叶尖速比0 般在6至8之间，不同攻角下的风能利用系数 随叶尖速比的变化曲线即Cp 0曲线如图。 图 Cp 0曲线 由Cp0曲线可得出0 =7.5, 则风轮额定转速可由下式计算得到: 30Vr nr 600 Vr D 卫 I6.5r/min 104 6. 叶片数 现代风力发电机的实度比较小，一般需要1-3个叶片。选择风轮叶片数时考虑风电机组性能 和载荷、风轮和传动成本、风力机气动噪声及景观影响等因素。 3叶片较1、2叶片风轮有如下优点: 平衡简单、动态载荷小。基本消除了系统的周期载荷，输出较稳定转矩; 能提供较佳的效率; 更加美观; 噪声较小; 轮毂较简单等。 综上所述，叶片数选择3。 7

7、、功率控制方式、制动系统形式 功率控制方式选择主动变桨距控制；制动系统形式为第一制动采用气动刹车，第二制动 采用高速轴机械刹车。 8、风力机等级 由IEC标准，如表2,选择风力机等级为IECIIIA。 WTGS等级 I II III S Vref (m/ s) 50 42.5 37.5 设计值由设计者选定 A I ref 0.16 B I ref 0.14 C I ref 0.12 表2风机等级规范表 注：表中数据为轮毂高度处值，其中：A表示较高湍流特性级；参考风速Vref为10min平均风速；B表 示中等湍流特性级；I 15风速为15m/s时的湍流强度特性值。C表示较低湍流特性级；除表基本参

8、数外, 在风力发电机组设计中，还需要某些更重要的参数来规定外部条件。对风力发电机组IAIIIC级，统称为 风力发电机组的标准等级。 阶段性总结表 总体参数 设计值 总体参数 设计值 叶片数 B=3 风轮直径 D=104m 额定输出功率 P=3.5MW 轮毂高度 Zhub=106.25m 设计寿命 20年 风能利用系数 Cp=0.45 切入风速 Vin=3m/s 叶尖速比 7.5 切出风速 Vout=25m/s 功率控制方式 主动变桨距控制 额定风速 Vr=12m/s 制动形式 气动刹车、机械刹车 风轮额定转速 n r=16.5r/min 传动系统 高传动比齿轮箱传动 风力机等级 IECIIIA

9、 电气系统 双馈发电机+变流器 二.叶片设计 1. 叶片材料选择 叶片选用T-700碳纤维，相比玻璃纤维，叶片密度较小，发电效率更高，密度为1800 kg / m3。 2. 计算各剖面的叶尖速比 将叶片分为20个叶素，每个叶素间隔0.05R，其中5%半径处叶片是筒状，10%-60%半 径处采用钝后缘叶片，65%-100%半径处 采用通用风电机组叶片翼型。叶片内圈采用钝后缘 翼型，外圈采用63415翼型。根据下式求各叶素的叶尖速比。 r 0R 叶素位置和叶尖速比数值见下 表2： 表2不同叶素位置的叶尖速比 叶素位置/% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 叶尖速比 0.37

10、5 0.750 1.125 1.500 1.875 2.250 2.625 3.000 3.375 3.750 叶素位置/% 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 叶尖速比 4.125 4.500 4.875 5.250 5.625 6.000 6.375 6.750 7.125 7. 500 3. 根据翼型确定叶片最佳攻角a，升力系数 Cl，Cd 风力机翼型为NACA63-415，图3 图3 NACA63-415翼型图 计算雷诺数Re 在20r，压强为标准大气压101.325kPa时，空气的动力粘度17.9 10 6 Re VL i 1.2251252 17 .9 1

11、06 6.28 10 7 根据所得雷诺数查得Cl/Cd、Cl/alpha，见图 .00- O.X 0.00- -0.50- 1.00 图4 $3 O,1G.O -75.0 -TC.0 n 屮 jc. Cl/alpha -.0 ao 5.0 1Q.O T乱0 ZDJ Ci-Cd 曲线和 Ci-alpha 曲线 l/Cd -25 图 图 5 Cl/Cdalpha 2S 从图中可以得出翼型取得最大升阻比时，最佳攻角 5.25 ，此时升力系数Cl=0.9461, 5.25错误!未找到引用源。， Cd=0.00791,最佳升阻比Cl/Cd 118.7，本次设计选取最佳攻角 则升力系数和阻力系数分别为Cl

12、=0.9461，Cd=0.00791。叶片每个截面的升力系数相同，为 Cl=0.9461。 4. 叶片弦长计算步骤 通过下面的计算，可以得到沿叶片各径向位置r上的弦长C和叶素桨距角 ，即可完成 叶片的初步设计，但要是想对叶片进一步优化，还需对翼型、叶根、叶尖风进行气动优化设 计和工艺优化设计，在本次设计报告中，只对叶片作了初步设计。如下: (1) 求利用公式 1arctan - (2) 求轴向干扰因子k利用公式 求切向干扰因子h利用公式 1 k2 2 求入流角利用公式 arc cot( (5) 求叶素桨距角 (6) 计算叶片弦长C 1)cos BCi(h 1) 叶片气动特性通过excel计算，

13、得到叶片各个截面气动特性参数，如表3: 表3叶片气动特性参数 位置（） 半径r（m） 叶尖速比入 1 k h 0 3 Q修正） 5 2.6 0.375 1.167 0.420 2.619 0.808 0.716 7.116 10 5.2 0.75 1.262 0.380 1.588 0.618 0.527 8.522 15 7.8 1.125 1.329 0.361 1.299 0.484 0.393 7.947 20 10.4 1.5 1.375 0.351 1.179 0.392 0.300 6.985 25 13 1.875 1.407 0.346 1.118 0.327 0.235 6

14、.086 30 15.6 2.25 1.431 0.342 1.084 0.279 0.187 5.335 35 18.2 2.625 1.449 0.340 1.062 0.243 0.151 4.721 40 20.8 3 1.464 0.339 1.048 0.215 0.123 4.221 45 23.4 3.375 1.475 0.337 1.038 0.192 0.100 3.809 50 26 3.75 1.484 0.337 1.031 0.174 0.082 3.466 55 28.6 4.125 1.492 0.336 1.026 0.159 0.067 3.177 60

15、31.2 4.5 1.498 0.336 1.022 0.146 0.054 2.930 65 33.8 4.875 1.503 0.335 1.019 0.135 0.043 2.718 70 36.4 5.25 1.508 0.335 1.016 0.125 0.034 2.534 75 39 5.625 1.512 0.335 1.014 0.117 0.026 2.373 80 41.6 6 1.516 0.335 1.012 0.110 0.018 2.230 85 44.2 6.375 1.519 0.335 1.011 0.104 0.012 2.104 90 46.8 6.75

16、 1.522 0.334 1.010 0.098 0.006 1.991 95 49.4 7.125 1.524 0.334 1.009 0.093 0.001 1.889 100 52 7.5 1.527 0.334 1.008 0.088 -0.003 1.797 5. 叶片根部载荷计算与材料选择 叶片根部处理方式：距叶根 0 - 5m处制作成直径为3m的圆柱结构处理，且根部采用金属法 兰连接。见图6 根据表4 叶“紬找 II 图6金属法兰连接 増砂材?q 抗拉哎 航拉模虽 / G 3100 75 耳品强岐纤 3020 呂菽 董纤维C吃k-列k) 19何 2：幻 趙S强聚乙奸维 3100

17、107 连绞玄風野纤线 3000-1840 71L3-93. 1 】.HU 0. 97 表4增强材料力学性能 材料选择为T700碳纤维，抗拉强度为4.9Gpa d min 0.3 4.9 109 pa 1.47 10 7.11 所以风轮根部直径选择3.6m 9 pa 3.555m 糜斷C gzF 还氏率 2 51 2. 51 2. 1 Me J 32 7(86034 .912 )2 3018600 2 V1 .4710 9 4 (10.96 ) 1.07 m dmin .确定主要部件 1 .发电机 发电机类型：双馈异步变速恒频发电机; 额定功率：3.5MW ； 额定转速：1500r/min ；

18、 3500 发电机极对数为2,发电机主轴转矩T发电机主轴为: T发电机主轴 955XP 9550 3500 2.443 104N m n 2 31500 0.96 0.95 选择刚轴推荐最大扭剪应力：fs 55MPa 则发电机的主轴直径D发电机为: D发电机23 (2T 发电机主轴 2 f 2.443 1040.1313m 5.5 107 取发电机主轴直径D为0.15m. 2 .变流器 变流器功率通常为风力发电机组的1/21/3，为保证机组可靠性，通常为额定功率的1/2, 所以变流器功率为1500kW。 3 .齿轮箱 方式：行星齿轮传动两级 NGW; 低速轴转速：nl =16.5r/min 精

19、选文库 高速轴转速：nh =1500r/min 传动比：i = 90 Pr # 齿轮箱效率: 如950.983 齿轮箱功率: Pgb Pr 3500000 23厂 3 3.9 106W 0.95 0.96 V095 4 .联轴器 低速轴联轴器功率 Pm Pr 3500000 23.9 106W 0.96 0.95 30.95 错误!未找到引用源。 高速轴联轴器功率: Pt Pr 3500000 0.96 0.95 3.84 106W 5.主轴 低速轴角速度为: 2 ni 60 216.5 60 1.727rad /s 高速轴角速度为: 2 nh 21500 60 60 157 rad / s

20、低速轴功率为: Pr 3500000 33仃 23.9 106W 0.96 0.95 30.95 高速轴功率为: Pt 空沁 3.84 106W 0.96 0.95 精选文库 低速轴转矩为: Tm Pm 晋 2258251.3Nm 高速轴转矩为: Tt Pt 324458.6 N m 157 低速轴直径: 17 高速轴直径: Dh 2.445 1040.1314m 7 5.5 10 综上可得，低速轴直径取 0.7m, 高速轴直径取0.18m。 6. 偏航系统 类型：主动偏航，并选用强制外置 6电机偏航; 偏航范围：800 800 偏航角速度：0.6o/s 偏航轴承：4点接触球轴承; 偏航驱动：

21、6个3kW偏航电机; 偏航制动：液压控制摩擦制动; 大齿轮齿数：135；小齿轮齿数: 16 减速箱传动比：i=140 结构简图见图7 图7偏航机构结构简图 7 .变桨系统 根据调整桨距角调整风能利用系数，桨距角与风能利用系数曲线见图 04- 图8风能利用系数与桨距角关系曲线 ft- -ft Id II 14 lA tT So yil史茁 变桨类型：3叶片独立变桨控制，采用电动驱动装置。 供电方式：超级电容供电 发电机转速：永磁电动机 1500r/mi n，电机功率：3 10kw 变桨范围：0 90 （主要变桨范围030） 传动方式：齿形带传动 变桨机构结构图见图 9 90度限位开关 0度接近开

22、关 变桨电机1 G 变桨柜1 滑环 I 旋转编码器 连接器 电磁刹车 / 动力电源线 匣I 90度限位开关 0度接近开关 旋转编码器 变桨柜1 电磁刹车J 动力电源线 90度限位开关 _0度接近开关 变桨柜1 变桨电机3 ,旋转编码器 电磁刹车 / 动力电源线 图9变桨机构结 四.风机载荷计算 r。 用matlab计算得: 2 nr 2 60 60 16.5 1.727rad/s F 4139100N 精选文库 (2)叶轮转动时的风压力Fv: 风压力是作用在叶片上沿风速方向的气动力。 1 Fv 2 2 R2 v r0(1 cot XClCos CDSin ) cdr 其中: c叶素的弦长，单位

23、为 m； 来流角; 设Fv作用点距叶轮轴的距离为 rm，则有: 用matlab计算得: R (1 ro 2 r (1 cot )(Clcos r 0 2 cot )(ClCosCd Sin ) c rdr Cd sin ) cdr Fv 494560N rm 34.912m (3)作用在叶片上的气动力矩 Mb Mb是使风轮转动的力矩, 可由下式求出 Mb - 2 R 2 v r0(1 2 cot )(ClCos Cd sin ) c rdr Mb 195330N m (4)作用在叶片上的陀螺力矩 Mk Mk是风轮对风调向时产生的惯性力矩。 当风向改变时，风轮除以角速度 绕水平主轴转动 外，还以

24、角速度 w垂直于水平主轴并通过塔筒的轴线转动。 整个叶片的转动惯量为: R2 , y r0Arrdr 其中: 叶片的密度，为900kg/m3; A 叶素处的叶片截面积，根据翼型图得Ar0.1 c2，单位为m2; 设科氏加速度为: 37 其中: ak 2 x 0 vsin r R 惯性半径，值为Jj /m ； rVr与w的夹角，Vr = 0V ； R 由动量矩定理知，叶片受到惯性力矩 Mk的作用，这个力矩称为陀螺力矩。 用matlab计算得: J = 31994000 mf Mk J ak 191680000N m 2 .风轮载荷计算 (1)轴向诱导因子错误!未找到引用源。，周向诱导因子错误!未

25、找到引用源。 则作用在风轮上的轴向推力 T可表示为: 2 R V 0 a(1 a)rdr R 0(1 k2)rdr 用matlab计算得: T 663860N (2)作用在整个风轮上的转矩 M可表示为: R3 V0 b(1 a)r dr R3 V0(h-1)(k Dr dr 用matlab计算得: M 3018600N 阶段性总结表 叶片上离心力Fc 4139100N Fv作用点距轴心距离 34.912m 叶片转动风压力Fv 494560N 气动力矩Mb 195330m4 转动惯量J 31994000m4 惯性力矩Mk 191680000N m 风轮轴向推力T 663860 N m 风轮上转矩

26、M 3018600N m 五.塔架设计 1 .塔架高度 塔架高度参数的选择与地形和地貌有关，陆地和海上风机组会有所不同，陆地地表相对 25m以上的机组，轮毂中心 粗糙，风速随高度变化缓慢，需要高的塔架，相反海平面较光滑，风速沿高度变化梯度大。 此外，随着风轮直径的增大，塔架高度逐渐减小，对于风轮直径 高与风轮直径为1:1,所以选取塔架高度为90m。 轮毂高度是从地面到风轮扫掠面中心的高度，用Zhub表示 Zhub Zt H 2.25 90 92.25m 乙一塔顶平面到风轮扫掠面中心的高度; H 塔架高度。 2.塔架的基本结构形式 塔架形式主要分为钢筋混凝土、桁架、钢筒三种结构，目前大型风机组主

27、要采用钢筒结 构，钢筒结构中又分为直通和锥筒，在满足相同的要求的前提下，锥筒可以减少材料消耗， 降低成本，所以本设计选取锥形钢筒结构。同时采用柔性塔，可以降低塔架质量和成本，柔 塔即塔架固有频率在风轮旋转与叶片通过频率之间。 3 .塔架的结构尺寸、重量和材料 连接方式：法兰连接; 材料：Q460C,屈服强度是460MPa； 机组质量：m1 =220t; 塔筒质量：m2 = 200t; 塔筒壁厚：从根部到顶部选用壁厚由 30-20mm过渡; 塔筒根部外径: Di = 6000mm； 塔筒顶部外径: di = 4000mm； 塔筒根部内径: D2 = 5940m m塔筒顶部内径：d2= 3960m

28、m； 参照上海电气风电设备有限公司研发的 3.6MW的风机，额定风速12m/s,风轮直径116m 机舱重150t，塔筒分为三段，上塔筒重约48.7t，中塔筒重约90.4t，下塔筒重约86.3t，叶 片54t，轮毂38t，机组重量467.475t。塔筒根部外径5056mm顶部外径3815mm, 4.塔架载荷分析 作用在塔架上的载荷有以下几类: 风轮等构件承受的空气动力载荷; 重力和惯性载荷：由重力、振动、旋转以及地震等引起的静态和动态载荷; 操作载荷：在机组运行和控制过程中产生的载荷。如功率变化、偏航、变桨以及制动 过程产生的载荷等; (4) 其它载荷：诸如尾迹载荷、冲击载荷、覆冰载荷等; (5

29、) F面只讨论与塔架结构强度计算有关的两种载荷，即由风轮作用的最大气动推力以及 塔架本身所承受最大风压产生的载荷; 5.塔架强度校核 塔架根部为最危险截面，接下来将对根部进行受力分析和强度校核。为了确保在暴风作 用条件下塔架不倾倒，校核强度时均要按照暴风工况考虑风轮的气动推力和塔架的风压力。 暴风工况下最大风速Vs和年平均风速Vave有关。如下表5： 表5年平均风速和最大风速关系 Vave=5.5m/s 5.5m/s Vave=7m/s Vs =40m/s Vs=50m/s Vs=60m/s 本次设计中，Vave=7.0m/s7m/s，所以选取Vs=60m/s。 (1)塔架的受力分析如下图10

30、: 塔架受力 10 塔架根部截面应力可表示为: 其中: Fas 塔架风压力，单位 N； Fas(hl H) Fts 号 W2 (G1 G2) 2 A Fts 塔架气动推力，单位N ； W2 塔架根部抗弯截面系数，单位为m3; A 塔架根部截面积，单位为 m2 ； G2 塔架自重，单位为 N ； Gi 机舱总成质量，单位为N ； 2变截面塔架的长度折减系数，可根据 H从图11得到 2 1低碳钢 2低介金钢 图112- 2关系曲线 与塔架截面变化有关的折算长度修正系数，可根据 如错误!未找到引用源。之比 J max min 由表6的选择参考设计值，Jmln为塔架顶部截面惯性矩，单位为m4, Jma

31、x为塔架根部截面惯 性矩，单位为m4； J max 2 塔架根部的截面惯性半径，单位为 m， I J max q A H是塔架高度，即H=90m, hi是轮毂高度，由前面知道为 hi=2.25m； (2)塔架风压力Fas,有以下几种计算方式： 前苏联的法捷耶夫公式： Fas 0.784AbV：B 其中: Ab 叶片的投影面积，单位 A E，其中为风轮实度，风轮实度与叶尖速比 有关，0=7.5错误!未找到引用源。 时，近似认为=0.05； Vs风轮中心处的暴风风速 ，单位为m/s； 荷兰ECN的公式 Fas GqAbB S 其中: Ct推力系数，取Ct 1.5； N/m，q随高度变化，风轮中心高

32、度Zhub=92.25m处对应的 动态系数，取卩=1.2； q动态风压,单位为 q=1410N/m2。 错误!未找到引用源。- S安全系数，取S 1.5 ； 丹麦RIS公式 Fas PA 其中： Pl风轮单位扫掠面积上的平均风压，通常取 P=300N/m2; A 风轮的扫掠面积。单位为 m2; (3)塔架气动推力Fts Fts ivs2At 其中: 空气密度，1.225kg/m3； A 气动推力作用于塔筒的面积，单位为 m2 ； 取 0.7; Vs风轮中心处的暴风风速 ，单位为m/s； (4)计算过程 气动推力作用于塔筒的面积 450m2 叶片的投影面积 1042 0.05 4 3 2 141

33、.51m 抗弯截面系数 W2 4 D2 塔架根部截面积 塔架顶部截面惯性矩 塔架根部截面惯性矩 32 Di 63 莎 4 5.94c cc厂 0.835 6 7d12 J min J max D； 64 D14 64 5.942 0.5623m2 d2 d1 44 64 3.96 4 4 0.495m D D1 64 64 5.94 6 2.506m4 竝 0424 0.197 J max 0.970 查表6得 =1.45， 2.506 V 0.5603 2.114,则 1.45 90 2.114 61.73，材料为低合 金钢，根据图5得变截面塔架的长度折减系数 2=0.75 G2=2OOOO

34、OON 机组的总重量为G1=2200000N，塔架的总重量为 as1 苏联的法捷耶夫公式：Fas1 0.784Av；B 0.784 141.51 602 3 1198193N 荷兰 ECN 的公式：Fas Gq代B S 1.5 1410 141.51 3 1.2 1.5 16161857N 丹麦 RIS 公式：Fas PA 300 522 as 2547168N 选取丹麦RIS公式得出的Fas=2547.168KN 塔架气动推力：Fts 1 Vs2A 2 -1.225 602 0.7 396611226N 2 代入计算得: Fas(hlH) Ftsy 2547168 92.25 611226

35、90 (Gi G2)2 W2 0.835 (2200000 2000000)324Mpa 0.75 0.5623 强度校核: s 460M Pa 324 MPa 所以塔架最危险截面, 即根部满足要求。 六.风电机组布局 见附录整机工程图 七.设计总结 1 .总体参数 风机总体设计参数总结，如表 7 表7总体参数表 叶片数 B=3 风轮直径 D=104m 额定输出功率 P=3.5MW 扫掠面积 A=8482m2 设计寿命 20年 风能利用系数 Cp=0.45 切入风速 Vin=3m/s 叶尖速比 07.5 切出风速 Vout=25m/s 功率控制方式 主动变桨距控制 额定风速 Vr=12m/s

36、制动形式 气动刹车、机械刹车 风轮额定转速 n r=16.5r/min 传动系统 高传动比齿轮箱传动 风力机等级 IECIIIA 电气系统 双馈发电机+变流器 叶片数 B=3 风轮直径 D=70m 2 .功率、气动特性和载荷计算总结 风机的功率、叶片气动特性和载荷总结，如表8 表8 风机的功率、叶片气动特性和载荷 气动特性 攻角 5.25 升力系数 0.9461 阻力系数 0.00791 发电机 发电机额定功率 3.5MW 发电机额定转速 1500r/min 发电机轴直径 0.18m 齿轮箱 形式 行星齿轮传动两级NGW 齿轮箱传动比 90 低速轴转速 16.5r/min 高速轴转速 1500

37、r/min 齿轮箱功率 3.9MW 联轴器 低速轴联轴器功率 3.9MW 高速轴联轴器功率 3.84MW 变流器 变流器功率 1.5MW 变桨电机 数量变桨电机功率 3 10KW 偏航电机 数量错误!未找到引用源。 偏航电机功率 6 3KW 叶片载何 离心力 4139.1KN 风压力 494.56N 气动力矩 195330N m 风压力作用点距叶轮轴距离 34.912m 风轮载荷 轴向推力 663860N 转矩 3018600N m 主轴载荷 低速轴转矩 2258251.3N - m 高速轴转矩 24458.6N - m 低速轴直径 0.7m 高速轴直径 0.18m 塔架载荷 作用在塔架上载荷

38、 Fas=2547168N 作用在在塔架上风压力 Fts=611226N 塔架根部截面应力 325MPa 3 .其余部分设计总结 整机部分设计总结，如表9 图9整机部分设计形式 机组 运行环境温度 -30 45 生存环境温度 -45 45 发电机 输出电压 690V 频率 50Hz 功率因数 容性0.95感性0.9 叶片 空气动力外形 63-415翼型 材料 T700碳纤维 控制系统 控制方式 P LC+远程监控 塔筒 类型 钢制锥形塔筒 八.总结 为期两周的课程设计即将结束，期间经历了很多事。第一周主要是打公式计算，一开始 也不知道如何选择翼型，感觉完全找不到方向，而后查阅相关设计经验进行参

39、考，在不断的 尝试下才选出了我认为最佳的风机部件。 感谢老师在我们设计及画图时都积极提供帮助， 老师组建了 QQ群解答我们的问题。提醒 我们要注意的地方。如果当时老师不提示，我也不会用到matlab计算，也不会用visio画图, 如此一来，此次设计的收获便大打折扣。并且在我们犯错误后及时纠正我们。再次感谢老师 的指导与帮助。 总之，在这次风电机组总体设计中，我学到了很多，对风机外部以及内部结构有了深刻 的理解，还是相关工具的使用以及交流合作的重要性，总之这次课程设计是我大学生活中一 次美好的经历。 九.附录 1 .风机载荷计算的MATLAB程序 cic clear D=ceil(sqrt(8*

40、3e6/0.95/0.96/0.95/0.45/pi/1.225心2八3) lambda=7.5; n=lambda*60*12/pi/D; a=0.05:0.05:1; b=lambda*a; psi=1/3*ata n(b)+pi/3; k=sqrt(b.A2+1).*cos( psi ); h=sqrt(1-kA2)./bA2+1); 匸ata n(1+k”(1+h)./b); beta=l*180/pi-5.25 C=8* pi*a.*(D/2).*(h-1).*cos(l)/3/0.9461./(h+1) R=D/2; r=a*R; omega=lambda*12/R; y1=r.*C*.C*0.1 Fc =900*omega2*tra pz(r,y1) ;计算叶片离心力 cl=0.9461 cd=0.00791 y2=(1+(1./ta n(l) )A2).*(cl*c