风力发电机基础知识 kong课件

风力发电机基础知识驿道风场2015年11月17日请大家认真做好笔记谢谢合作!!风力发电机基础知识请大家认真做好笔记谢谢合作!!1为什么发展风电风能作为一种清洁的可再生能源，风是一种潜力很大的新能源，目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。随着传统能源的日益紧缺，生活环境的不断恶化，所以不得不重视利用风力来发电，开发新能源。

提供国民经济发展所需的能源

减少温室气体排放

减少二氧化硫排放

提高能源利用效率，减轻社会负担

增加就业机会

为什么发展风电风能作为一种清洁的可再生能源，风是一种潜力很大2风电发展历史二十世纪初。丹麦的工程师根据飞机螺旋桨的原理，就制造出了小型风力发电机组。之后、瑞典、苏联和美国也相继成功地研制了一些小型风力发电装置。中国利用风能发电，始于二十世纪七十年代。当时以微小型风力发电机组为主，单机容量在50～500W不等，主要用于满足内蒙、青海等省区牧民的汲水、照明需求。直到二十世纪八十年代，才开始研制“中、大型”风力发电机组。1996年，中国实施“乘风计划”，先后在新疆、内蒙、广东、山东、辽宁、福建、浙江、河北等省区建设了19个风电场。风电发展历史二十世纪初。丹麦的工程师根据飞机螺旋桨的原理，就3国内风机生产厂家新疆金风科技股份有限公司大唐华创风能大连重工起重集团（华锐风电科技有限公司）

东方汽轮机厂

湖南湘电风能有限公司浙江运达风力发电工程有限公司

广东明阳风电技术有限公司、上海电气风电设备有限公司、保定天威风电科技有限公司、浙江华仪风能开发有限公司、北京北重汽轮机有限责任公司、银川恩德风电设备制造有限公司等。

国内风机生产厂家新疆金风科技股份有限公司4风力发电机组的类型按照机组风轮轴的状态可划分为：垂直轴风力发电机组水平轴风力发电机组风力发电机组的类型按照机组风轮轴的状态可划分为：5风力发电工作原理风带动风力发电机产生电，风能转化成电能。风力发电工作原理风带动风力发电机产生电，6风力发电机组的基本结构风力发电机组是由叶片、轮毂、主轴、齿轮箱、偏航机构、发电机、塔架、控制系统及附属部件组成的。

风力发电机组的基本结构风力发电机组是由叶片、轮毂、主轴、齿轮7风机主要技术参数额定功率：1500KW叶片数量：3

风轮布置：水平轴上风向顺时针风轮倾角：5°

风轮转速：11-19.2rpm轮毂中心高：70.2m

额定转速：17.3rpm风轮直径：77m

切入风速：3.0m/s额定风速：11.5m/s

切出风速：25m/s安全风速：59.5m/s（3s）

功率调节：变速变桨距变桨调节方式：独立电动变桨发电机：强制空冷异步发电机发电机电压与频率：690V；50Hz风机主要技术参数额定功率：1500KW8风力发电机组的主要组成部分

机舱：机舱内安装有传动系统、电机、偏航、主控系统等，是风力机塔架以上部位的主要承力装置。风轮

：叶片安装在轮毂上称作风轮，它包括叶片、轮毂、主轴等。风轮是风力发电机接受风能的部件。

叶片是风力发电机组最关键的部件，现代风力发电机上每个转子叶片的测量长度大约为20米叶片数通常为2枚或3枚，大部分转子叶片用玻璃纤维强化塑料制造。叶片可分为变浆距和定浆距两种叶片，其作用都是为了调速，当风力达到风力发电机组设计的额定风速时，在风轮上就要采取措施，以保证风力发电机的输出功率不会超过允许值。

轮毂是连接叶片和主轴的零部件。

主轴也称低速轴，将转子轴心与齿轮箱连接在一起，由于承受的扭矩较大，其转速一般小于50r/min，一般由40Cr或其他高强度合金钢制成。

风力发电机组的主要组成部分

机舱：机舱内安装有传动系统、电9风力发电机组的主要组成部分增速器

:增速器就是齿轮箱。由于风轮机工作在低转速下，而

发电机工作在高转速下，为实现匹配采用增速齿轮箱。使用齿轮箱可以将风电机转子上的较低转速、较高转矩转换为用于发电机上的较高转速、较低转矩。

联轴器:

增速器与发电机之间用联轴器连接，为了减少占地空间，往往联轴器与制动器设计在一起。

风力发电机组的主要组成部分增速器

:增速器就是齿轮箱。由于风10风力发电机组的主要组成部分制动器

：制动器是使风力发电机停止转动的装置，也称刹车。

发电机

：发电机是风力发电机组中最关键的部件，是将风能最终转变成电能的设备。发电机的性能好坏直接影响整机效率和可靠性。风力发电机上常用的发电机有以下几种：

①

直流发电机，常用在微、小型风力发电机上。

②

永磁发电机，常用在小型风力发电机上。③

同步或异步交流发电机

塔架

：塔架是支撑风力发电机的支架。塔架有型钢架结构的，有圆锥型钢管和钢筋混凝土的等三种形式。风力发电机组的主要组成部分制动器

：制动器是使风力发电机停止11风力发电机组的主要组成部分调速装置

：风速是变化的，风轮的转速也会随风速的变化而变化。为了使风轮运转所需要额定转速下的装置称为调速装置，调速装置只在额定风速以上时调速。可变浆距的调速装置；

偏航装置

：调向装置就是使风轮正常运转时一直使风轮对准风向的装置。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。通常在风改变其方向时，风电机一次只会偏转几度。

风力发电机组的主要组成部分调速装置

：风速是变化的，风轮的转12风力发电机组的主要组成部分风力发电机控制系统：

风力发电机控制属于离散型控制，是将风向标、风速计、风轮转速、发电机电压、频率、电流、发电机温升、增速器温升、机舱振动、塔架振动、电缆过缠绕、电网电压、电流、频率等传感器的信号经A/D转换，按设计程序给出各种指令实现自动启动、自动调向、自动调速、自动并网、运行中机组故障的自动停机、自动电缆解绕、过振动停机、过大风停机等的自动控制。自我故障诊断及微机终端故障输出需维修的故障，由维修人员维修后给微机以指令，微机再执行自动控制程序。风电场的机组群可以实现联网管理、互相通信，出现故障的风机会在总站的微机终端和显示器上读出、调出程序和修改程序等，使现代风力发电机真正实现了现场无人职守的自动控制。

风力发电机组的主要组成部分风力发电机控制系统：

风力发电机控13风力发电机组的主要组成部分电缆扭缆计数器

：电缆是用来将电流从风电机运载到塔下的重要装置。但是当风电机偶然沿一个方向偏转太长时间时，电缆将越来越扭曲，导致电缆扭断或出现其他故障。因此风力发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。风力发电机还配备有拉动开关在电缆扭曲太厉害时被激发，断开装置或刹车停机，然后解缆。

风力发电机组的主要组成部分电缆扭缆计数器

：电缆是用来将电流14自动偏航该过程是以风向传感器输出为基准，当风向改变超过允许误差范围时，控制器发出自动偏航指令。连续一段时间检测风向情况，为了达到很好的控制效果，在不同的角度差值下设置不同的延时时间，根据风向传感器信号θ给出偏航控制指令。当θ=180，表明机舱已处于准确对风位置，若171≤θ≤189，属于误差范围之内，偏航系统将不对称做出任何调节。差值大于10时延时10s执行自动偏航动作；差值小于25大于15时延时5s执行自动偏航动作，这样实现了大角度快速执行，小角度精确检测执行。在此基础上，若θ>180表明机舱相对风向标有一个向右偏离的夹角，偏航电机启动，机舱右偏自动对风。若θ<180表明机舱相对风向标有一个向左偏离的夹角，偏航电机启动，机舱左偏自动对风。自动偏航该过程是以风向传感器输出为基准，当风向改变超过允许误15自动解缆

由于风向的不确定性，风力发电机就需要经常偏航对风，而且偏航的方向也是不确定的，由此引起的后果是电缆会随风力发电机的转动而扭转。如果风力发电机多次向同一方向转动，就会造成电缆缠绕，绞死，甚至绞断，因此必须设法解缆。在设计中，根据电缆的特性和机组的运行环境，当其某个方向达到580时，若此时风速小于3m/s，即风机组不运行时，系统将自动解缆，此时启动偏航电机向相反方向转动缠绕圈数解缆，将机舱返回电缆无缠绕位置。当其某个方向达到800时，无论机组是否运行，机组都将执行自动解缆。若因故障，自动解缆未起作用，风力发电机组方向达到900极值时，纽缆开关将动作，此开关动作将会触发安全链动作，向中心控制器发出紧急停机信号和不可自复故障信号，等待进行人工解缆操作。自动解缆

由于风向的不确定性，风力发电机就需要经常偏航对风，16风力发电机——变桨系统风力发电机变桨系统以及种类电动变桨液压变桨

变桨系统以及种类电动变桨什么是变桨系统？变桨系统是通过传动机构使叶片转动，改变叶片角度的系统。为什么风机需要变桨系统？它控制风力发电机组的叶片节距角可以随风速的大小进行自动调节：在低风速起动时，桨叶节距可以转到合适的角度，使风轮具有最大的起动力矩；当风速过高时，通过调整桨叶节距，改变气流对叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，使发电机功率输出保持稳定。当机组故障或者停机时，调节桨叶作为机组第一刹车制动。什么是变桨系统？19变桨的构成-电动变桨系统组成：

驱动器、电机、编码器、减速机、限位开关。优点：组合灵活、技术成熟、环境适应能力强、防沙尘、腐蚀缺点：容量增加时电机体积变大变桨的构成-电动变桨系统组成：优点：组合灵活、技术成熟、环境20风轮的主要技术参数叶片数量：3风轮布置：水平轴上风向顺时针发电转速：11-19.2rpm额定转速：18rpm风轮直径：77m扫风面积：4654m2风轮转数：11-19.2rpm变桨调节方式：叶片独立变桨调节功率调节：电动变桨重量：31t风轮的主要技术参数叶片数量：321叶片参数风力等级：GLII类

额定功率：1500kW叶片长度：38.5m叶片重量：5900kg±100kg叶尖距塔壁的距离：5500mm维护间隔不大于12个月气动效率CPmax：

＞0.465一阶固有频率,挥舞方向：1.17±10%一阶固有频率,摆动方向：1.90±10%后缘厚度：15.5mm～3.0mm胶衣：GN297255S紫外线保护：叶片外表面为聚酯胶衣。防腐：叶片外表面为聚酯胶衣。叶片参数风力等级：GLII类额定功率：1500kW叶片长22风力发电机——润滑系统风力发电机润滑系统的作用润滑作用：润滑运动零件表面，减少摩擦阻力和磨损，减少发动机的功率消耗。

清洗作用：机油在润滑系内不断循环，清洗摩擦表面，带走磨屑和其他异物。

冷却作用：机油在润滑系内不断循环还可以带走摩擦产生的热量，起冷却作用。

密封作用：在运动零件之间形成油膜，提高它们的密封性，有利于防止漏气或漏油。

防锈蚀作用：在零件表面形成油膜，对零件表面起保护作用，防止腐蚀生锈。

减振缓冲作用：在运动零件表面形成油膜，吸收冲击并减少振动，起减振缓冲作用。

润滑剂的影响风轮机中的润滑油是有腐蚀性的。不要让它接触到皮肤和衣服。如果必要检查齿轮箱，移开一个还热着的齿轮箱盖时，小心不要吸入热油的蒸汽。润滑系统的作用润滑作用：润滑运动零件表面，减少摩擦阻力和磨损润滑系统变桨系统偏航系统发电机轴承主轴轴承润滑系统变桨系统偏航系统变浆润滑系统润滑部位油脂加油周期加入量加油方式备注轴承ShellRhodinaBBZ连续运转4400小时,或每年两次.油脂的注入量:1295cm3油枪压入加油时在各油嘴处均匀压入等量润滑脂,在注入新油脂时,出脂孔需要打开.同时最好一边旋转一边加油脂齿面MobilgearOGL46115天在齿面处均匀涂抹1层涂抹根据实际运行调整变浆润滑系统润滑部位油脂加油周期加入量加油方式备注轴承She26发电机自动润滑系统该系统是递进式集中润滑系统，系统运行和间隔时间可调。通电源后开始工作，润滑油通过泵芯升压后经安全阀后通过一个专用油脂输送高压胶管，最后到各个润滑点。当泵运行时间至设定时间后，即进入泵停止间隔时间，当间隔时间至设定时间后，泵又开始工作，如此循环。当管内压力超过安全阀设定压力后安全阀将自动泄压。发电机自动润滑系统该系统是递进式集中润滑系统，系统运行和间隔27风力发电机——刹车系统风力发电机刹车系统刹车系统刹车系统偏航刹车及高速轴刹车均为液压刹车，其压力由液压站提供。刹车系统偏航刹车及高速轴刹车均为液压刹车，其压力由液压站提供30塔筒规格塔筒规格31机舱罩主视图机舱罩主视图32机舱罩俯视图机舱罩俯视图33

风力发电机基础知识驿道风场2015年11月17日请大家认真做好笔记谢谢合作!!风力发电机基础知识请大家认真做好笔记谢谢合作!!34为什么发展风电风能作为一种清洁的可再生能源，风是一种潜力很大的新能源，目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。随着传统能源的日益紧缺，生活环境的不断恶化，所以不得不重视利用风力来发电，开发新能源。

提供国民经济发展所需的能源

减少温室气体排放

减少二氧化硫排放

提高能源利用效率，减轻社会负担

增加就业机会

为什么发展风电风能作为一种清洁的可再生能源，风是一种潜力很大35风电发展历史二十世纪初。丹麦的工程师根据飞机螺旋桨的原理，就制造出了小型风力发电机组。之后、瑞典、苏联和美国也相继成功地研制了一些小型风力发电装置。中国利用风能发电，始于二十世纪七十年代。当时以微小型风力发电机组为主，单机容量在50～500W不等，主要用于满足内蒙、青海等省区牧民的汲水、照明需求。直到二十世纪八十年代，才开始研制“中、大型”风力发电机组。1996年，中国实施“乘风计划”，先后在新疆、内蒙、广东、山东、辽宁、福建、浙江、河北等省区建设了19个风电场。风电发展历史二十世纪初。丹麦的工程师根据飞机螺旋桨的原理，就36国内风机生产厂家新疆金风科技股份有限公司大唐华创风能大连重工起重集团（华锐风电科技有限公司）

东方汽轮机厂

湖南湘电风能有限公司浙江运达风力发电工程有限公司

广东明阳风电技术有限公司、上海电气风电设备有限公司、保定天威风电科技有限公司、浙江华仪风能开发有限公司、北京北重汽轮机有限责任公司、银川恩德风电设备制造有限公司等。

国内风机生产厂家新疆金风科技股份有限公司37风力发电机组的类型按照机组风轮轴的状态可划分为：垂直轴风力发电机组水平轴风力发电机组风力发电机组的类型按照机组风轮轴的状态可划分为：38风力发电工作原理风带动风力发电机产生电，风能转化成电能。风力发电工作原理风带动风力发电机产生电，39风力发电机组的基本结构风力发电机组是由叶片、轮毂、主轴、齿轮箱、偏航机构、发电机、塔架、控制系统及附属部件组成的。

风力发电机组的基本结构风力发电机组是由叶片、轮毂、主轴、齿轮40风机主要技术参数额定功率：1500KW叶片数量：3

风轮布置：水平轴上风向顺时针风轮倾角：5°

风轮转速：11-19.2rpm轮毂中心高：70.2m

额定转速：17.3rpm风轮直径：77m

切入风速：3.0m/s额定风速：11.5m/s

切出风速：25m/s安全风速：59.5m/s（3s）

功率调节：变速变桨距变桨调节方式：独立电动变桨发电机：强制空冷异步发电机发电机电压与频率：690V；50Hz风机主要技术参数额定功率：1500KW41风力发电机组的主要组成部分

机舱：机舱内安装有传动系统、电机、偏航、主控系统等，是风力机塔架以上部位的主要承力装置。风轮

：叶片安装在轮毂上称作风轮，它包括叶片、轮毂、主轴等。风轮是风力发电机接受风能的部件。

叶片是风力发电机组最关键的部件，现代风力发电机上每个转子叶片的测量长度大约为20米叶片数通常为2枚或3枚，大部分转子叶片用玻璃纤维强化塑料制造。叶片可分为变浆距和定浆距两种叶片，其作用都是为了调速，当风力达到风力发电机组设计的额定风速时，在风轮上就要采取措施，以保证风力发电机的输出功率不会超过允许值。

轮毂是连接叶片和主轴的零部件。

主轴也称低速轴，将转子轴心与齿轮箱连接在一起，由于承受的扭矩较大，其转速一般小于50r/min，一般由40Cr或其他高强度合金钢制成。

风力发电机组的主要组成部分

机舱：机舱内安装有传动系统、电42风力发电机组的主要组成部分增速器

:增速器就是齿轮箱。由于风轮机工作在低转速下，而

发电机工作在高转速下，为实现匹配采用增速齿轮箱。使用齿轮箱可以将风电机转子上的较低转速、较高转矩转换为用于发电机上的较高转速、较低转矩。

联轴器:

增速器与发电机之间用联轴器连接，为了减少占地空间，往往联轴器与制动器设计在一起。

风力发电机组的主要组成部分增速器

:增速器就是齿轮箱。由于风43风力发电机组的主要组成部分制动器

：制动器是使风力发电机停止转动的装置，也称刹车。

发电机

：发电机是风力发电机组中最关键的部件，是将风能最终转变成电能的设备。发电机的性能好坏直接影响整机效率和可靠性。风力发电机上常用的发电机有以下几种：

①

直流发电机，常用在微、小型风力发电机上。

②

永磁发电机，常用在小型风力发电机上。③

同步或异步交流发电机

塔架

：塔架是支撑风力发电机的支架。塔架有型钢架结构的，有圆锥型钢管和钢筋混凝土的等三种形式。风力发电机组的主要组成部分制动器

：制动器是使风力发电机停止44风力发电机组的主要组成部分调速装置

：风速是变化的，风轮的转速也会随风速的变化而变化。为了使风轮运转所需要额定转速下的装置称为调速装置，调速装置只在额定风速以上时调速。可变浆距的调速装置；

偏航装置

：调向装置就是使风轮正常运转时一直使风轮对准风向的装置。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。通常在风改变其方向时，风电机一次只会偏转几度。

风力发电机组的主要组成部分调速装置

：风速是变化的，风轮的转45风力发电机组的主要组成部分风力发电机控制系统：

风力发电机控制属于离散型控制，是将风向标、风速计、风轮转速、发电机电压、频率、电流、发电机温升、增速器温升、机舱振动、塔架振动、电缆过缠绕、电网电压、电流、频率等传感器的信号经A/D转换，按设计程序给出各种指令实现自动启动、自动调向、自动调速、自动并网、运行中机组故障的自动停机、自动电缆解绕、过振动停机、过大风停机等的自动控制。自我故障诊断及微机终端故障输出需维修的故障，由维修人员维修后给微机以指令，微机再执行自动控制程序。风电场的机组群可以实现联网管理、互相通信，出现故障的风机会在总站的微机终端和显示器上读出、调出程序和修改程序等，使现代风力发电机真正实现了现场无人职守的自动控制。

风力发电机组的主要组成部分风力发电机控制系统：

风力发电机控46风力发电机组的主要组成部分电缆扭缆计数器

：电缆是用来将电流从风电机运载到塔下的重要装置。但是当风电机偶然沿一个方向偏转太长时间时，电缆将越来越扭曲，导致电缆扭断或出现其他故障。因此风力发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。风力发电机还配备有拉动开关在电缆扭曲太厉害时被激发，断开装置或刹车停机，然后解缆。

风力发电机组的主要组成部分电缆扭缆计数器

：电缆是用来将电流47自动偏航该过程是以风向传感器输出为基准，当风向改变超过允许误差范围时，控制器发出自动偏航指令。连续一段时间检测风向情况，为了达到很好的控制效果，在不同的角度差值下设置不同的延时时间，根据风向传感器信号θ给出偏航控制指令。当θ=180，表明机舱已处于准确对风位置，若171≤θ≤189，属于误差范围之内，偏航系统将不对称做出任何调节。差值大于10时延时10s执行自动偏航动作；差值小于25大于15时延时5s执行自动偏航动作，这样实现了大角度快速执行，小角度精确检测执行。在此基础上，若θ>180表明机舱相对风向标有一个向右偏离的夹角，偏航电机启动，机舱右偏自动对风。若θ<180表明机舱相对风向标有一个向左偏离的夹角，偏航电机启动，机舱左偏自动对风。自动偏航该过程是以风向传感器输出为基准，当风向改变超过允许误48自动解缆

由于风向的不确定性，风力发电机就需要经常偏航对风，而且偏航的方向也是不确定的，由此引起的后果是电缆会随风力发电机的转动而扭转。如果风力发电机多次向同一方向转动，就会造成电缆缠绕，绞死，甚至绞断，因此必须设法解缆。在设计中，根据电缆的特性和机组的运行环境，当其某个方向达到580时，若此时风速小于3m/s，即风机组不运行时，系统将自动解缆，此时启动偏航电机向相反方向转动缠绕圈数解缆，将机舱返回电缆无缠绕位置。当其某个方向达到800时，无论机组是否运行，机组都将执行自动解缆。若因故障，自动解缆未起作用，风力发电机组方向达到900极值时，纽缆开关将动作，此开关动作将会触发安全链动作，向中心控制器发出紧急停机信号和不可自复故障信号，等待进行人工解缆操作。自动解缆

由于风向的不确定性，风力发电机就需要经常偏航对风，49风力发电机——变桨系统风力发电机变桨系统以及种类电动变桨液压变桨

变桨系统以及种类电动变桨什么是变桨系统？变桨系统是通过传动机构使叶片转动，改变叶片角度的系统。为什么风机需要变桨系统？它控制风力发电机组的叶片节距角可以随风速的大小进行自动调节：在低风速起动时，桨叶节距可以转到合适的角度，使风轮具有最大的起动力矩；当风速过高时，通过调整桨叶节距，改变气流对叶片的攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，使发电机功率输出保持稳定。当机组故障或者停机时，调节桨叶作为机组第一刹车制动。什么是变桨系统？52变桨的构成-电动变桨系统组成：

驱动器、电机、编码器、减速机、限位开关。优点：组合灵活、技术成熟、环境适应能力强、防沙尘、腐蚀缺点：容量增加时电机体积变大变桨的构成-电动变桨系统组成：优点：组合灵活、技术成熟、环境53风轮的主要技术参数叶片数量：3风轮布置：水平轴上风向顺时针发电转速：11-19.2rpm额定转速：18rpm风轮直径：77m扫风面积：4654m2风轮转数：11-19.2rpm变桨调节方式：叶片独立变桨调节功率调节：电动变桨重量：31t风轮的主要技术参数叶片数量：354叶片参数风力等级：GLII类

额定功率：1500kW叶片长度：38.5m叶片重量：5900kg±100kg叶尖距塔壁的距离：5500mm维护间隔不大于12个月气动效率CPmax：

＞0.465一阶固有频率,挥舞方向：1.17±10%一阶固有频率,摆动方向：1.90±10%后缘厚度：15.5mm～