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探析小型风力发电机的使用与故障排除 　　摘要 　　随着资源节约型、环境友好型社会建设的不断推进，风力发电的受关注程度大幅提升，小型风力发电机也成为各领域关注的焦点。基于此，本文将简单分析小型风力发电机的结构，并围绕小型风力发电机的选型和使用要点、故障排除开展深入研究，希望研究内容能够为相关生产厂家和用户带来一定启发。 　　关键词 　　小型风力发电机;故障排除;使用要点 　　中图分类号：tm315文献标识码：a 　　doi：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.08.45 　　0前言 　　小型风力发电机在使用过程中很容易出现故障，如剧烈振动、输出异常、风轮转速异常、调向不灵、电压下降过快、电压偏低或不稳、烧坏用电器等。为快速有效的处理各类故障，正是本文围绕小型风力发电机的使用与故障排除开展具体研究的原因所在。 　　1小型風力发电机的结构分析 　　1.1水平轴 　　小型风力发电机可细分为水平轴与垂直轴两类，在设计方法、风能利用率、起动风速、结构特点方面，两类小型风力发电机存在显著区别。水平轴小型风力发电机一般采用“动量-叶素”理论进行叶片设计，如wilson法、glauert法，叶片外形设计受到的影响较小，但风轮的风能利用率会受到较大影响。一般情况下，水平轴小型风力发电机的风能利用率在23%～29%左右，起动风速一般在4～5m/s区间。在旋转一周的过程中，在重力和惯性力的综合作用下，受始终不变的重力方向和随时变换的惯性力方向影响，叶片将受到交变载荷的影响，其疲劳强度会因此受到较大挑战。以图1所示的30kw的永磁小型风力发电机为例，其一般启动风速为2.5m/s，工作风速为3-20m/s，安全风速为52.5m/s，这类小型风力发电机的安装、维护和检修工作需关注多方面因素影响[1]。 　　1.2三叶轮 　　风轮属于小型风力发电机的重要机构之一，由轮毂、叶片等部件组成，负责将风能转换为机械能，需采用具有空气动力学外形的叶片。三叶轮属于小型风力发电机常用风轮，具备轮毂简单、受力平衡好、稳定性好、动态荷载小的特点，在高叶尖速比运行时，三叶轮的风能利用系数较高。 　　1.3上风向主动对风偏航方式 　　水平轴小型风力发电机需进行偏航控制，以此保证风轮对准风向，实现最大风能的吸收，这一目标的实现便需针对性选择偏航方式，上风向主动对风偏航方式便属于其中典型。上风向主动对风偏航方式采用液压或电动的可控对风方式，该主动偏航机构由偏航电机、减速机、回转轴、轴承、涡轮等组成，典型的上风向主动对风偏航机构如图2所示[2]。 　　2小型风力发电机的选型和使用要点 　　2.1选型要点 　　小型风力发电机的选型直接影响使用效果，因此需根据风力资源情况、风速、电器负荷、无风期时间长短进行选型。基于风力资源情况，需对当地风速活动规律及分布情况进行调查，一年中连续无风期、年平均风速、主要风向也需要得到选型中得到考虑;基于风速，可选择小型永磁式风力发电机用于年平均风速2.5m/s（风力2级）以上地区，其能够在风速6m/s（风力4级）以上时达到额定功率，且能够在风速4～5m/s（风力3级）以上时充电。如区域年平均风速在6～8m/s（风力在4～5级）以上时，可选择励磁式风力发电机，其会在风速6m/s以上时充电，额定功率会在风速8m/s以上时达到;基于电器负荷，需保证家庭所用电器的总功率略小于小型风力发电机的额定功率，满足各电器能正常工作需要;基于无风期时间长短，需针对性选择小型风力发电机配套的蓄电池，以此合理控制蓄电池容量。 　　2.2使用要点 　　在完成小型风力发电机的选型后，需对其进行全面的调试、检查，以此保证安装后各零部件不存在异响和异常现象，各类故障也需要及时排除。各联接件检查需要试运转结束后全面进行，正式投入作业前需保证各联接件无松动;小型风力发电机一般会设有保护装置，以此实现狂风时的低速运转或轮停，保证用电设备和机组的安全。但值得注意的是，人为制动使风轮停转仅可在风暴天气进行，否则将导致蓄电池亏电;需保证蓄电池额定输出功率不大于所用电器的耗电量，无风时应仅开展重点用电，风力减小应适当节约用电，以此避免亏电问题出现;对于小型风力发电机安装的逆变器，需保证其能够较好满足有风、无风时的供电需要，并采用线径粗一些的铜导线作为控制器、逆变器、蓄电池间的联接导线，线距应尽可能缩短，线路电损可由此降低;风力发电机塔架及拉线应禁止儿童攀爬、不得拴牲畜，风轮旋转平面内不得进行其他作业或站人，并避免风机拆卸、安装、运输过程抬叶片及尾翼，否则将导致尾翼变形或叶片折断;发电机运转情况需得到经常性检查，