风力发电技术常识

1、风力发电技术常识图文(2002-7-2)转子空气动力学为了解风在风电机的转子叶片上的移动方式，我们将红色带子绑缚在模型风电机的转子叶片末端。黄色带子距离轴的长度是叶片长度的四分之一。我们任由带子在空气中自由浮动。本页的两个图片，其中一个是风电机的侧视图，另一个使风电机的正视图。大部分风电机具有恒定转速，转子叶片末的转速为64米/秒，在轴心部分转速为零。距轴心四分之一叶片长度处的转速为16米/秒。图中的黄色带子比红色带子，被吹得更加指向风电机的背部。这是显而易见的，因为叶片末端的转速是撞击风电机前部的风速的八倍。为什么转子叶片呈螺旋状？大型风电机的转子叶片通常呈螺旋状。从转子叶片看过去，并向叶片

2、的根部移动，直至到转子中心，你会发现风从很陡的角度进入比地面的通常风向陡得多。如果叶片从特别陡的角度受到撞击，转子叶片将停止运转。因此，转子叶片需要被设计成螺旋状，以保证叶片后面的刀口，沿地面上的风向被推离。风电机结构机舱：机舱包容着风电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风电机塔进入机舱。机舱左端是风电机转子，即转子叶片及轴。转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。轴心：转子轴心附着在风电机的低速轴上。低速轴：风电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风电机上，转子转速相

3、当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风电机被维修时。发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风电机偏航。通常，在风改变其方向时，风电机一次只会偏转几度。电子控制器：包含一台不断监控风电机状态的电脑，并控

4、制偏航装置。为防止任何故障即齿轮箱或发电机的过热，该控制器可以自动停止风电机的转动，并通过调制解调器来呼叫风电机操作员。*一液压系统:用于重置风电机的空气动力闸0冷却元件:冷却元件,包含一个风扇，用于冷却发电机。止匕外，它包含一个油用于冷却齿轮箱内的油。一些风电机具有水冷发电机。偏航误差风电机偏航装置风电机偏航装置用于将风电机转子转动到迎风的方向。当转子不垂直于风向时，风电机存在偏航误差。偏航误差意味着，风中的能量只有很少一部分可以在转子区域流动。如果只发生这种情况，偏航控制将是控制向风电机转子电力输入的极佳方式。但是，转子靠近风源的部分受到的力比其它部分要大。一方面，这意味着转子倾向于自动对

5、着风偏转，逆风或顺风的汽轮机都存在这种情况。另一方面，这意味着叶片在转子每一次转动时，都会沿着受力方向前后弯曲。存在偏航误差的风电机，与沿垂直于风向偏航的风电机相比，将承受更大的疲劳负载。偏航机构几乎所有水平轴的风电机都会强迫偏航。即，使用一个带有电动机及齿轮箱的机构来保持风电机对着风偏转。本图显示的是750千瓦风电机上的偏航机构。我们可以看到环绕外沿的偏航轴承，及内部偏航马达及偏航闸的轮子。几乎所有逆风设备的制造商都喜欢在不需要的情况下，停止偏航机构。偏航机构由电子控制器来激发。电缆扭曲计数器电缆用来将电流从风电机运载到塔下。但是当风电机偶然沿一个方向偏转太长时问时，电缆将越来越扭曲。因此风

6、电机配备有电缆扭曲计数器，用于提醒操作员应该将电缆解开了。类似于所有风电机上的安全机构，系统具有冗余。风电机还会配备有拉动开关，在电缆扭曲太厉害时被激发。'I穆格开发出风力发电机桨距控制系N统(2008-4-8)g/日本穆格Mood开发出风力发电机的桨距控制系统，将正式涉足I风力发电机市场。富士重工业已决定在该公司的风力发电机"SUBARU80/2.0”额定功率2.0MW上采用，日本穆格还打算提供应其它公司。桨距控制系统是根据风力发电机所处环境的风力状况，改变叶片朝向角度的装置。目的是通过控制叶片角度，在风力较弱时提高转速，而当风力过强时则降低转速，从而以稳定的额定值发电。除

7、这一功能外，I该公司的桨距控制系统还可在暴风时，防止风力负荷过重而导致风力发电机损坏，而且还可防振、防噪。在额定功率为数MW级的大型发电机方面，为了提高输出功率，叶片长度有变长趋势加大受风部，例如SUBARI80/2.0的受风部直径为80mi,强度要求越来越严格。另外，叶片最高点与最低点的风速有相当大的差距，叶片因位置不同，最正确角度也不同。因此，出于安全性和发电效率的角度，日本穆格代表董事社长美国穆格InternationalGroup副总裁、亚太地区总经理SeanGartland表示，桨距控制系统越来越重要。该系统的组成部分包括：实际改变叶片角度的“EM电电动致动器单元”、控制EMAI元的

8、“从驱动单元”、相当于整个系统指令部的“主驱动单元”、用于电气性连接主驱动单元与上游控制器风力发电机自身的指令部的“滑环”，以及检测叶片角度的传感器等。从驱动单元与主驱动单元配备在支撑叶片的轮毂内部，与叶片一同转动。滑环备有用于与转动的主驱动单元连接的机构。EMAt件由AC伺服电动机、减速机及电磁制动器等构成。一般来说，配备的个数与叶片数SUBARU0/2.0为3个相同。从驱动单元的数目也与EMAE件相同，不过其中1个由主驱动单元“兼任”。另外，主驱动单元还具有通过远程操作进行维护的通信功能。主驱动单元具有与上游控制器及其它外部元件相互通信功能，仅这一点与从驱动元件不同。主驱动单元定期接受来自上游控制器的指令具体的叶片角度，并将其传达给各从驱动单元。通过EMAI元来改变叶片角度。另外，还接受角度传感器的反