风力发电机组风轮系统（风电机组课件）

风轮风轮的基本参数叶片结构叶片的几何参数叶片的生产工艺轮毂风轮的维护风力发电机区别于其他机械的最主要特征就是风轮。其功能是将风能转换为机械能，风轮一般由叶片、轮毂、延长节等组成。风轮仰视图风轮

风轮的参数

风力发电机组的总体参数

1.叶尖速比λ2.叶片数：叶轮的叶片数取决于叶轮的尖速比

3.风轮直径：取决于风力机输出功率P和额定风速v1两个因素。

4.风能利用系数

5.风轮面积

6.转轴：即风轮的旋转轴。

7.回转平面

风轮的参数

风力发电机组的总体参数

8.风轮锥角：叶片与旋转轴垂直的平面的夹角。作用是在风轮运行状态下，减少离心力引起的叶片弯曲应力以及防止叶片梢部与塔架碰撞。

9.风轮倾角：风轮旋转轴与水平面的夹角。作用是防止叶片梢部(叶尖)与塔架碰撞。

10.叶片轴线：叶片纵轴线。

11.风轮偏航角：风轮旋转轴线和风向在水平面上投影的夹角。

风轮的参数

风力发电机组的总体参数

12.风轮实度：风轮实度是风轮旋转平面上投影面积的总和与风轮扫掠面积的比值。

13.风轮中心高度：风轮轮毂中心的离地高度

。

14.安装角：旋转平面与叶片截面弦长之间的夹角。

在确定机组的安装角时，空气密度是一个主要的衡量指标。在确定安装角的计算时风速也是一考虑的因素。在确定安装角时，考虑风电场的地形地貌。风机叶片(61.5米)

叶片是风轮的主要部件，是机组捕捉风能部件，叶片的横向剖面叫翼型。叶片叶片是风轮的主要部件，是机组捕捉风能部件，叶片的横向剖面叫翼型。叶片叶片长37.5米，最大弦长3.2米，重量为5800公斤叶片的结构纵梁外壳根部叶片纵梁从叶根贯穿到叶尖形成叶片的主梁，上、下两半固定在主梁上，整体形成自支撑结构叶片纵梁从叶根贯穿到叶尖形成叶片的主梁，上、下两半固定在主梁上，整体形成自支撑结构叶根根部叶片的接口处是叶片承受载荷最大的地方，而且主要是引起疲劳的循环载荷。叶尖功能：正常运行状态下：叶尖与叶片联为一体在过速状态下：离心力通过钢丝绳使液压缸上压力增加，当压力超过高定值时，系统发出信号停机。当压力超过防爆膜的设定值时，防爆膜冲开，系统泄压，叶尖闸动作停机。叶尖涡流发生器是一些小的三角翅片,安装在叶片背风侧的入流端,并相互之间有一定的角度排列。当风经过时，在其后端会产生旋涡，在叶片出流端，旋涡之间相互作用变成统一的方向，减少了作用在叶片上的阻力，防止了失速的过早发生。涡流发生器在4～15m/s风速段增加了叶片的气动阻力，但9～15m/s风速段的正面影响更大，能提高风机年产量约4～6%。

涡流发生器

防雷保护风力机的轮毂高度一般都在40米高，叶片的高度超过60米，很容易遭到雷电的袭击。风力发电机组特别是叶片需要很好的防雷保护。叶片采用内置式的防雷击装置。这种防雷装置经过试验室测定：可经受1600kV的雷击电压和200kA的电流。叶片的几何参数

1.叶片长度3.叶片面积：叶片无扭角时在风轮旋转平面上的投影面积。4.叶片平均几何弦长：叶片面积与叶片长度的比值

2.叶片弦长5.叶片的转轴位于叶片各剖面的0.25~0.35翼弦处，与各剖面气动中心的连线重合或尽量接近。6.叶片投影面积：叶片在风轮扫掠面上的投影的面积。叶片的制造

1.叶片载荷

1)空气动力载荷：来自叶片与风的相互作用。

2)重力载荷：由于叶片的重力产生的在载荷。

3)惯性载荷：叶片上的惯性载荷包括离心力和科氏力。

4)操纵载荷：主要由气动刹车和变桨距产生。

从载荷作用的效果上分，叶片载荷又分为极限载荷和疲劳载荷。

叶片的材料叶片的材料

木质、帆布铝合金玻璃钢GRP

碳纤维复合材料CFRP

复合材料WindStrand新一代增强型玻璃纤维热塑性复合材料

新型复合材料手糊工艺

生产工艺叶片生产工艺手糊工艺

树脂注射成型(RIM)

树脂传递模塑(RTM)缠绕及预浸料/热压工艺产品批量较小、质量均匀性要求较低复合材料制品的生产中小尺寸风机叶片的大批量生产中小尺寸风机叶片的中等批量生产大型风机叶片批量生产叶片生产工艺叶片生产工艺叶片生产工艺叶片生产工艺叶片生产工艺叶片检验内容包括：叶片长度、质量、自重力矩和重力中心的测定

叶片的检验静态检验

测定叶片的结构特性，包括硬度数据和应力分布叶片的检验疲劳检验

测定叶片的疲劳特性

测定叶片的疲劳特性

叶片的检验超声波检验

利用自动超声波检验方可以有效的检测层的厚度变化，显示隐藏的产品故障

优化叶片设计和产品参数，从而大幅降低叶片故障的风险

叶片的检验红外成像分析

提示设计人员叶片结构的危险区，小的缺陷可以导致最终的故障

声学分析

锁定小的裂痕和结构上的小缺陷

轮毂

轮毂为固定式结构，轮毂、延长节和叶片之间为钢性连接。轮毂为传统的三岔管形式，铸造结构很好地保证了曲面过渡，在手孔的周围采取加厚的凸缘，避免应力集中的破坏。轮毂与桨叶的连接型式

1)固定连接(刚性连接)三叶片风轮大多用此连接方式。制造成本低，较少维护，无磨损。但要承受所有来自叶片的载荷。

轮毂轮毂与桨叶的连接型式

1)固定连接(刚性连接)三叶片风轮大多用此连接方式。制造成本低，较少维护，无磨损。但要承受所有来自叶片的载荷。

2)铰链式连接(柔性连接)

常用于单叶片和两叶片的叶轮。

轮毂延长节延长节使风轮的直径增大，从而提高吸收的风能，但保持了较低的成本。延长节的材料采用QT400

叶片的维护叶片的维护叶片外部的维护叶片内部的维护叶片附件的维护检查所有的粘接部件有无裂纹和移动，清除叶片内的胶粒。检查防雷保护的连接；液压缸有无泄漏、液压管有无裂纹、破损、浸渍和泄漏；紧固叶片与轮毂连接螺栓。检查有无裂纹、凹痕和破损。在运行和叶尖收回状态下，观察叶尖与叶片的合拢情况。叶片的维