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风力发电技术基础培训2.pdf
第四章 风力发电机组方案设计
内容
1. 叶轮直径
2. 额定风速
3. 叶轮转速
4. 叶片数
5. 功率控制
6. 制动系统
7. 定速与变速运行
8. 发电机类型
9. 传动系
10. 塔架的刚度
11. 人身安全与通道
1
某机组总体方案
• 机组设计等级:IEC Ⅰ级
• 机组容量:1.3MW
• 风轮直径:62m
• 叶片数量:3
• 额定风速参数:14m/s
• 风轮额定转速:19rpm
• 主轴-齿轮箱支撑形式: 三
点支撑
• 风轮布置形式:上风向
• 轮毂高度:60m/70m
4.1 叶轮直径
1、风轮直径 D
风轮直径D 主要取决于两个因素:
—风力机额定P
—额定风速V r
计算公式的推导:
3
— 叶轮输出功率:P =1/2 C ρSV =P/(η η)
1 p r 1 2
于是 : P =1/2 CpρV 3 η η D 2 π/4
r 1 2
—直径D 的简化计算公式:
2 3 3
D =8P/(πC ρη η V ) ≈5P/ V
p 1 2 r r
其中,可取 C ≈0.45,ρ≈1.25,η η ≈0.9
p 1 2
2
风轮直径 D的确定
除此之外,风轮直径选择时还应考虑:
• 最小能量成本(费用/kWh/年)。
如某1.3MW机型对应的风轮直径为54~62m。
• 根据调查资料显示,额定功率值/单位风轮扫
掠面积的比值(W/m2 )。
如某1.3MW机型约为405W/m2,由此可算得
D≈64m
另外,可参照国外同类机型。
其它参数的确定
1)叶轮中心离地面高度H
取决于安装地点(山谷、丘陵等),垂直风
梯度,安装条件,单机容量等因素。
2 )叶轮锥角γ— 叶片和旋转平面的夹角。
—减少气动力引起的叶根弯曲应力(对下风式
风力机);
— 防止叶片梢部与塔架碰撞(对上风式)。
3 )叶轮倾角δ— 叶轮转轴与水平面的夹角。
减少叶片梢部与塔架碰撞的机会。
3
4.2. 额定风速Vr
额定风速Vr :机组达到额定功率时的风速。
Vr=15m/s
额定风速Vr
额定风速与部件成本的关系
成本与额定风速无 成本随额定风速 成本随额定风速二 成本随额定风速三次
关的部件 变化的部件 次方变化的部件 方变化的部件
部件 成本% 部件 成本% 部件 成本% 部件 成本%
基础 4.2 叶片 18.3 齿轮箱 12.5 发电机 7.5
控制器 4.2 轮毂 2.5 刹车 1.7 并网 8.3
装配 2.1 主轴 4.2
运输 2.0 机舱 10.8
偏航 4.2
塔架 17.5
合计 12.5
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