毕业设计论文十千瓦风力发电机设计.doc

毕业设计（论文）十千瓦风力发电机设计 前言 传统终将渐势涨风业唤们检视为来 所以我选择这个题目作为我的毕业设计希望可以在发挥出其基本功能的前提下做出价格便宜结构简单通用性强的机械设备来填写我在大学最后的一次答卷 1　概述 11　选题的目的与意义 人类追求经济成长及现代化的结果使得能源大量消耗然而地球的化石燃料蕴藏量有限统计显示依照目前的消耗速率石油蕴藏量能供人类使用不到50年天然气不到70年煤炭较久超过200年终有一日人类将没有石油可用然而风力发电不一样由于摄取大自然的风能只要太阳及地球仍在运行即无匮乏之虞而且一部装置在一般地区的风力发电机在它20年使用寿命中所生产的电力发电机在卸除它能耗费能源的80倍是能让人们永续使用的再生能源之一 大自然的风完全不用进口是地道的自产能源多加利用可减低对进口石油煤炭等化石能源的依赖促进能源来源多元化在国家安全上也有其战略意义在经济社会层面风力发电可制造工作机会从零组件的生产运输组装维护等皆为设置风力发电机当地带来相当的就业机会与新的产业有效利用风能资源减少对不可再生资源的消耗降低对环境的污染 风能利用已有数千年的历史在蒸汽机发明以前风帆和风车是人类生产和生活的重要动力装置埃及被认为可能是最先利用风能的国家约在几千年以前他们就开始用风帆来帮助行船波斯和中国也很早开始利用风能主要使用垂直轴风车 我国是最早使用风帆船和风车的国家之一至少在3000年前的商代就出现了帆船到唐代风帆船已广泛用于江河航运最辉煌的风帆时代是明代14世纪初叶中国航海家郑和七下西洋庞大的风帆船队功不可没明代以后风车得到了广泛的应用我国沿海沿江的风帆船和用风力提水灌溉或制盐的做法一直延续到20世纪50年代仅在江苏沿海利用风力提水的设备增达20万台 欧洲到中世纪才广泛利用风能荷兰人发展了水平轴风车18世纪荷兰曾用近万座风车排水在低洼的海滩上造出良田成为著名的风车之国 随着蒸汽机的出现以及煤石油天然气的大规模开采和廉价电力的获得各种曾经被广泛使用的风力机械由于成本高效率低使用不方便等无法与蒸汽机内燃机和电动机等相竞争渐渐被淘汰 到了19世纪末开始利用风力发电这在解决农村电气化方面显示了重要的作用特别是20世纪70年代以后利用风力发电更进入了一个蓬勃发展的阶段 太阳辐射造成地表面受热不均引起大气温度密度和压力差别风能是地球表面空气从压力高的地方向压力低的地方移动时产生的动能风能资源是经过测在量和质上可供人类开发利用的风能风能的大小用风功率密度来度量它与风速的立方和空气密度成正比 太阳辐射的能量在地球表面约有2转化为风能根据荷兰和美国对风能资源的研究考虑城镇森林复杂地形交通困难的山区及社会环境的制约如景观和噪音影响等取具有风能资源土地面积的4推算可利用的风能资源储量估计约96亿kW或187万亿kW·ha另外海岸线附近的浅海区域也有非常丰富的风能资源且平均风速大湍流小仅欧盟国家沿岸的海上风能资源估计约3万亿kW·ha比欧盟12国目前的年用电量2万亿kW·h还大如按年满功率发电2 500h计划则装机容量可达12亿kW等气体的排放量的增长导致了温室效应酸雨等现象的产生因此自20世纪70年代末以来随着世界各国对环境保护能源短缺及节能等问题的日益关注认为大规模利用风力发电是减少空气污染减少有害气体等排放气体的有效措施之一 传统火力发电燃烧化石燃料而排放大量的二氧化碳及其它污染物质破坏环境并造成全球暖化严重影响生态系统病危及人类健康核能发电虽不像火力发电般排放许多污染物质但温排水可能影响海洋生态而且目前尚无法完善处理半衰期长达数千数万年的高放射性核废料使其部分环境造成影响相比之下风力发电完全没有上述问题风力发电机在转换电力过程中不排放二氧化碳及任何污染物质更没有放射性物质的困扰是非常干净的能源因此广受注重环境保护的欧美国家的欢迎成为应用最多的再生能源技术之一 12　目前国内外风电技术发展状况 风力发电机组 简称风电机 是将风能转化为电能的机械风轮是风电机最主要的部件由浆叶和轮毂组成桨叶具有良好的空气动力外形在气流作用下能产生空气动力使风轮旋转将风能转换成机械能再通过齿轮箱增速驱动发电机转变成电能在理论上最好的风轮只能将约60的风能转换为机械能现代风电机风轮的效率可达到40风电机输出达到额定功率前功率与风速的立方成正比即风速增加1倍输出功率增加8倍所以同力发电的效益与当地的风速关系极大由于风速随时在变化风电机常年在野外运行承受十分复杂恶劣的交变载荷当前生产的主力机型为600750kW机体庞大风轮直径和塔架高度都达到4050m设计和制造较困难目前风电机的设计寿命是20a要求经受住60 ms的11级暴风袭击代表机组可靠性的可利用率要达到95以上Tab 1-1 Chinas installed