模块三风力发电机组机头部分的装配与调试分析.ppt

新能源工程系 模块三 风力发电机组机头部分的 装配与调试 任务一 风轮的安装与调试 任务一 风轮的安装与调试 风力发电机按照其装机容量的大小可分为下小型、中型、大型、特大型风力发电机。0.1~1kW以下风力发电机为小型风力发电机；1~100 kW的为中型风力发电机；100~1000 kW功率的为大型风力发电机；1000 kW以上的兆瓦级风力发电机为特大型风力发电机。 不同类型风力发电机的结构不同，特别机头部分的设计有很大的区别。小型风力发电机一般由风叶、风叶盘、传动轴、机壳、定子、转子、发电机轴、前后端盖等结构组成。风力机驱动的发电机一般都是低速发电机，在转速几百转/分时就可以发电。发电机是永磁三相的交流发电机。 任务一 风轮的安装与调试 而大型风力发电机的结构较为复杂，一般由风轮叶片、轮毂、机舱罩、齿轮箱、发电机（定子绕组、转子磁钢、发电机轴）、偏航系统、制动系统、冷却系统等结构组成。 风力发电机组机头部分是整个系统的核心，机头部分性能的好坏直接影响着整个发电机组的发电性能。因此，机头部分的装配与调试就显得非常重要。本模块主要以小型风力发电机为例，介绍和训练风力发电机机头部分的安装与调试，并启发学生举一反三，达到对各种类型的风力发电机组的装配与调试有较为全面的了解和掌握。 任务一 风轮的安装与调试 [学习背景] 风轮是由叶片和轮毂（风叶盘）组成的。风叶是风力发电机组上具有空气动力学形状，使风轮绕其轴转动，将风能转化为机械能的主要构件。同时，叶片是决定风力发电机的风能转换效率、安全可靠运行的关键部件。轮毂是固定叶片位置，并能将叶片组件安装在风轮轴上的装置。 任务一 风轮的安装与调试 [能力目标] （1）了解叶片设计时的技术要求； （2）掌握叶片的材料及加工工艺； （3）掌握叶片的性能及检测方法； （4）掌握叶轮的安装流程及注意事项。 任务一 风轮的安装与调试 [基础知识] 1．叶片的技术要求 风力发电机叶片的技术要求直接决定着叶片的结构、材料、加工方法和成本。因此，熟悉叶片的技术要求具有十分重要的意义。根据对叶片的技术要求，国家制定了相关的标准。 任务一 风轮的安装与调试 1）空气动力学设计要求 叶片的额定设计风速应按风力发电机的等级确定。 叶片在弦长和扭角分布上应采用曲线变化，以使风力发电机获得最大的气动效率。风能利用系数Cp应大于或等于0.44。 提供叶片的弦长、扭角和厚度沿叶片径向的分布以及所用翼型的外形尺寸数据。 明确规定叶片的适用范围。对于变桨距叶片，要求其运行风速范围尽可能宽，并给出叶片的变桨距范围。 任务一 风轮的安装与调试 2） 结构设计要求 叶片结构设计应根据极端载荷并考虑机组实际运行环境因素的影响，使叶片具有足够的强度和刚度。要求叶片要尽可能得轻，并考虑叶片间相互平衡措施。 叶片的设计安全系数应大于或等于1.15。 叶片的设计寿命应大于或等于20年。 对于叶片中的机械结构，如变桨距叶片的变桨距系统和定桨距叶片的叶尖启动刹车机构，其可靠性应满足用户的要求。 任务一 风轮的安装与调试 叶片的结构设计还应包括以下内容： ①叶片的质量及质量分布； ②叶片重心位置； ③叶片转动惯量； ④叶片的刚度及刚度分布； ⑤叶片的固有频率； ⑥同轮毂连接的详细接口尺寸。 任务一 风轮的安装与调试 2. 叶片的材料及加工工艺 1）叶片的材料 由上述内容可知，风叶具有空气动力学特性，是风力发电机的主要构件。制造叶片的材料有玻璃纤维增强塑料（GFRP）、碳纤维增强塑料(CFRP)、木材、钢和铝等。 （1）玻璃纤维增强塑料（GFRP） 目前商品化的大型风机叶片大多采用玻璃纤维增强塑料（GFRP）制造。 任务一 风轮的安装与调试 GFRP叶片的特点为： 可根据风机叶片的受力特点来设计强度与刚度 翼型容易成型，可达到最大气动效率?? 使用时间长达20年，能经受108以上疲劳交变载荷? 耐腐蚀性好?? （2）?碳纤维增强塑料(CFRP) 对于大型叶片，刚度成为主要问题。为了保证在极端风载下叶尖不碰塔架，叶片必须具有足够的刚度。既要减轻叶片的质量，又要满足强度与刚度要求，有效的办法是采用碳纤维增强塑料（CFRP）。 任务一 风轮的安装与调试 （3）木材 木材在大型风力发电机组中使用的范