风力发电机组设计与制造.pptxVIP

《风力发电机组设计与制造》课程设计可再生能源学院风能0902班马丽1091540219二一四五三主要设计内容主要内容每人选择功率范围在1.5MW至6MW之间的风电机组进行设计。原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为7.0m/s，60米高度年平均风速为7.3m/s，70米高度年平均风速为7.6 m/s，当地历史最大风速为48m/s，用户希望安装1.5 MW至6MW之间的风力机。采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。空气密度设定为1.225kg/m3。一、风电机组整体参数设计风能推力系数Ct和叶尖速比λ风能利用系数Cp和叶尖速比λ风力发电机组产生的气动噪声正比与叶尖速比的5次方。通常将陆基风力发电机组的叶尖速度限制在65m/s。查风能利用系数Cp曲线 得Cp=0.25由任务书所给数据可得攻角α与升阻比Cl/Cd的关系攻角α与升力系数Cl、阻力系数Cd特性曲线 根据以上两图，并参考整机设计的实际情况， 选取攻角α=10°此时 Cl=1.307，Cd=0.018基本参数的确定参数选择主传动系统的总效率 发电系统的总效率变流器效率叶尖速比 λ=5最佳升阻比Cl/Cd=72.61攻角α=10°升力系数 Cl=1.307风轮仰角5°风轮锥角 0°轮毂高度H=70m叶片数B=3年平均风速v=7.6 m/s额定风速 切入风速v1=4m/s切出风速v2=25m/s额定功率P=2000kW风能利用效率Cp=0.25空气密度 ρ= 1.225kg/m3参数计算风轮直径计算风轮额定转速计算风轮扫掠面积 控制系统功率控制方式采用液压驱动独立变桨距控制系统 (7-12°/s)偏航系统类型 主动电驱动型偏航轴承形式 四点接触滚珠轴承,内齿偏航速度 0.6度/秒 制动系统主制动:全顺桨独立制动第二制动系统:转向刹车 偏航改变风轮迎风角度 液压刹车 高速轴盘式液压软刹车 机械刹车 手动插销圆盘刹车风力发电机组等级风电机组安全等级 I II III Svref (m/s) 50 42.5 37.5 设置值由 设计者选定A Iref(-) 0.16 B Iref(-) 0.14 C Iref(-) 0.12 vref=5*v=5*7.6=38m/s,故风力发电机组等级可选为IIIA等级机型主要部件的功率变流器 额定功率发电机 额定功率发电机额定功率2170kW额定电压 690v额定频率 50Hz额定转速1800rpm转速范围 1000-2000rpm定子额定电流 1035A转子额定电流 382A形式 4极双馈异步电机绝缘等级 F效率 97%重量 6.8t齿轮箱 额定功率齿轮箱结构形式 1极行星和2极平行轴增速比 效率 0.95润滑方式 油泵强制润滑油冷却方式 循环式风冷重量 17t偏航系统 偏航电机 四台3kW电动机；380v；960rpm偏航齿轮箱 速比1110；模数20；齿数14；重 量540kg偏航轴承 四点接触滚珠轴承；模数20；齿 数128；重量1930kg偏航速度 0.6度/秒二、风电机组气动特性初步计算动量理论 ①来流风速为v∞，静压p∞ ②流过风轮风速为v，风轮前后静压 为p+ p- ③风轮后很远处风速为v2，静压为p∞在风轮r~r+dr的环域内应用动量定理，则风作用在该环域上的轴向推力为又由于风轮前后有压力差ΔP= P+_ P- , 则轴向力又可用下式表示利用伯努力方程得根据以上两式相减，带入（2—2）得联立（2-1）、（2-5）两式，可得引入轴向诱导因子 k=v2/v∞气流经过风轮后，除轴向速度会发生变化以外，还将产生与风轮转动方向相反的旋转角速度ω，因而作用在叶轮r~r+dr环域上的转矩为引入切向诱导因子h=(Ω+ω)/Ω ,其中 是风轮转速。则，比较小时，可认为上式依然成立，因此从而可知，在r~r+dr环域上，气流所提供的功率为叶素理论①轴向风速 ②气流相对叶片的角速 度为设 ，则由于升力和阻力为叶片设计参数计算风轮直径D=90m，考虑到轮毂直径，则叶片半径R=43m沿叶片径向展长，分别计算r=0.1R，0.2R，0.3R，0.4R，0.5R，0.6R，0.7R，0.8R，0.9R处气动参数。利用如下公式进行MATLAB编程计算式中：B---叶片数（此处为3）