风机结构插图1-1风电机组插图1- 2机舱
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插图1- 3轮毂
插图1-4主机架
插图1- 5偏航系统
21 22
插图1- 6制动联轴器
23
插图1- 7冷却
1--机舱2--塔筒3--风轮叶片4--冷却系统5--发电机6--制动器连轴器
7--齿轮箱8--减噪装置9--变桨系统10--轮毂11--偏航系统12--主机架
13--机舱罩14--变桨轴承15--风轮轴16--油路集成装置17--同步电机
18--主机架19-- 20-- 与塔筒连接的偏航齿圈21-- 发电机驱动器
22--联轴器23--空气冷却器24 —25-- 带碳纤维刷26-- 不锈钢避雷齿
阻力型垂直轴风力发电机概述 早在1300多年前，中国就已经出现一种古老的垂直轴风车，它利用风力来灌溉，如下图所示，它是由8个风帆组成的风轮。而在1000年前，波斯也建造了垂直轴的风车来带动他们磨谷的 石磨。水平轴风力发电机最早出现在欧洲，要比垂直 轴风力发电机晚很多年，所以垂直轴风力发电机可以 称为所有风力发电机的先驱。而垂直轴风力发电机根 据驱动力的不同又可以分为升力型和阻力型垂直轴风 力发电机，本文主要介绍阻力型垂直轴风力发电机。 1.阻力型风力发电机的工作原理 阻力型垂直轴风力发电机风轮的转轴周围，有一对或者若干个凹凸曲面的叶片，当它们处于不同方位时，相对于它的来风方向所受的推力F是不同的。风力作用于上述物体上的空气动力差别也很大。作用力F可表示为：F=1/2?ρ?S·V??C 其中ρ——空气密度，一般取1.25（kg/m?） S——风轮迎风面积 V——来流风速 C——空气动力系数 以半球为例，当风吹到半球凹面一侧，c值为1.33，当风吹到半球凸面一侧时，c值为0.34。对于柱面，当风吹向凹面和凸面时，系数c分别为2.3和1.2。由于组成风轮的叶片不对称性和空气阻力的差异，风对风轮的作用就形成了绕转轴的驱动力偶，整个风轮随即转动。 阻力型风力发电机的种类及其性能 1.杯式风速计是最简单的阻力型风力发电机。
https://www.doczj.com/doc/9719168335.html,fond风轮 这是受到离心式风扇和水力机械中的banki涡轮启示而设计成的一种阻力推进型垂直轴风 力发电机，它的名称是根据它的发明者——法国的lafond的名字而得名的。 这种叶片形状的凹面及凸面在受到风力作用后，空气阻力系数差别很大，加上叶片在风里运转时，先使气流吹向一侧，然后运动着的叶片又使气流流向另一侧，这样就产生了一个附加驱动力矩，故这种风轮有较大的启动力矩，它在风速2.5M/s时就能正常起动运转，但是效率较低，能量输出大概是同样迎风面积的水平轴风力发电机的一半。 3.savonius（萨沃尼斯）式风轮（简称“s”轮） 这种风力发电机是在1924年由芬兰工程师savonius发明的，并于1929年获得专利。这种风轮最初是专为帆船提供动力而设计的。它由两个半圆筒组成，其各自中心相错开一段距离。其中D为风轮直径，d为叶片直径，e为间隙。最早形式的结构其相对偏置量为：e/d=1/3。s型风轮是阻力型风力发电机。凹凸两叶片上，风的压力有一个差值，而其气流通过叶片时要转折180°，形成一对气动力偶。阻力型风轮的旋转速度都不会大于风速，也就是尖速比不会超过1。一般情况下，S型的尖速比在0.8和1之间，它的起动力矩大，所以气动性能好，
学号 密级公开xxxxxxxxx本科生毕业设计风力发电机传动系统的设计 学院名称：培黎工程技术学院 专业名称：机械设计制造及其自动化 学生姓名：马 指导教师：同教授 二○一三年五月
BACHELOR'S DEGREE THESIS OF LANZHOU CITY UNIVERSITY Design of Transmission System of Wind Power Generator College : School of Bailie Engineering & Technology Subject : Mechanic Design Manufacturing and Automation Name : Ma Directed by : Professor Tong Changhong May 2013
郑重声明 本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。 本人签名：日期：
摘要 风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，传动系统是风电机组的核心系统，而齿轮箱又为双馈式风电机组传动系统的核心部件，备受国内外风电行业和研究机构的关注。但由于国内齿轮箱的研究起步晚，技术薄弱，尤其在目前兆瓦级风力发电机中，其属于易过载和过早损坏率较高的部件，且易出故障。与之相对应的，直驱式风力发电机具备低风速时高效率、低噪音等优点，但直驱式发电机组在风力发电越来越大型化发展的今天，其过于庞大的低速发电机运输、吊装困难，制造成本较高。二者相比较，考虑到结构、经济问题，我们就不得不重新思考如何提高齿轮箱的传动效率，从而提高传动系统的传动效率。 本文在对风力发电机的结构、原理深入了解、研究的基础上，对其传动系统的齿轮增速系统进行自主设计。 先确定齿轮箱的传动型式，选取一级行星和两级平行定轴传动方案，再分配传动比，通过计算，确定各齿轮齿数，并对其进行接触强度校核，结果符合安全要求。 关键词：风力发电机；传动系统；直驱式；双馈式；齿轮增速箱
风力发电系统的基本原理 风力发电的基本原理 风能具有一定的动能，通过风轮机将风能转化为机械能，拖动发电机发电。风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋转，再通过增速器将旋转的速度提高来促使发电机发电的。依据目前的风车技术，大约3m/s的微风速 度便可以开始发电。风力发电 的原理说起来非常简单，最简 单的风力发电机可由叶片和 发电机两部分构成如图1-1所 示。空气流动的动能作用在叶 轮上，将动能转换成机械能， 从而推动片叶旋转，如果将叶 轮的转轴与发电机的转轴相连就会带动发电机发出电来。 风力发电的特点 （1）可再生的洁净能源 风力发电是一种可再生的洁净能源，不消耗化石资源也不污染环境，这是火力发电所无法比拟的优点。 （2）建设周期短 一个十兆瓦级的风电场建设期不到一年。 （3）装机规模灵活
可根据资金情况决定一次装机规模，有一台资金就可以安装一台投产一台。 （4）可靠性高 把现代高科技应用于风力发电机组使其发电可靠性大大提高，中、大型风力发电机组可靠性从80年代的50%提高到了98%，高于火力发电且机组寿命可达20年。 （5）造价低 从国外建成的风电场看，单位千瓦造价和单位千瓦时电价都低于火力发电，和常规能源发电相比具有竞争力。我国由于中大型风力发电机组全部从国外引进，造价和电价相对比火力发电高，但随着大中型风力发电机组实现国产化、产业化，在不久的将来风力发电的造价和电价都将低于火力发电。 （6）运行维护简单 现代中大型风力发电机的自动化水平很高，完全可以在无人职守的情况下正常工作，只需定期进行必要的维护，不存在火力发电的大修问题。 （7）实际占地面积小 发电机组与监控、变电等建筑仅占火电厂1%的土地，其余场地仍可供农、牧、渔使用。 （8）发电方式多样化 风力发电既可并网运行，也可以和其他能源如柴油发电、太阳能发电、水利发电机组形成互补系统，还可以独立运行，因此
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风机叶片的原理、结构和运行维护 潘东浩 第一章 风机叶片报涉及的原理 第一节 风力机获得的能量 一． 气流的动能 E=21 mv 2=21ρSv 3 式中 m-—-———气体的质量 S-----—-风轮的扫风面积，单位为m 2 v ——--——-气体的速度,单位是m/s ρ—-————空气密度，单位是kg/m 3 E -—-—-——---气体的动能，单位是W 二． 风力机实际获得的轴功率 P=2 1ρSv 3C p 式中 P-—-——--—风力机实际获得的轴功率,单位为W ； ρ-——-—-空气密度，单位为kg/m 3; S-—-——---风轮的扫风面积,单位为m 2; v —-—-—---上游风速，单位为m/s 。 C p -—---——--风能利用系数 三． 风机从风能中获得的能量是有限的，风机的理论最大效率
风力发电机结构及原理 机舱：机舱包容着风电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风电机塔进入机舱。机舱左端是风电机转子，即转子叶片及轴。 转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600 千瓦风电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20 米，而且被设计得很象飞机的机翼。 轴心：转子轴心附着在风电机的低速轴上。 低速轴：风电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600 千瓦风电机上，转子转速相当慢，大约为19 至30 转每分钟。 轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。 齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50 倍。 高速轴及其机械闸：高速轴以1500 转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风电机被维修时。 发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风电机上，最大电力输出通常为500 至1500 千瓦。 偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风电机偏航。通常，在风改变其方向时，风电机一次只会偏转几度。 电子控制器：包含一台不断监控风电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风电机操作员。 液压系统：用于重置风电机的空气动力闸。 冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风电机具有水冷发电机。 塔：风电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600 千瓦风汽轮机的塔高为40 至60 米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。 风速计及风向标：用于测量风速及风向。
绍结机构介风力发电风力发电机组是由风轮、传动系统、 偏航系统、液压系统、制动系统、发电该机组通过风力推动叶轮旋转，塔架和基础等组成。机、控制与安全系统、机舱、有效的将风能转再通过传动系统增速来达到发电机的转速后来驱动发电机发电，化成电能。风力发电机组结构示意图如下。 1、叶片 2、变浆轴承 3、主轴 4、机舱吊 5、齿轮箱 6、高速轴制动器 7、发电机 8、轴流风机9、机座10、滑环11、偏航轴承12、偏航驱动13、轮毂系统 各主要组成部分功能简述如下 （1）叶片叶片是吸收风能的单元，用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致。由叶片、轮毂、变桨系统组成。每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节。叶片配备雷电保护系统。风机维护时，叶轮可通过锁定销进行锁定。 （2）变浆系统变浆系统通过改变叶片的桨距角，使叶片在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。 （3）齿轮箱齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。 发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。明阳）发电机4（． 1.5s/se机组采用是带滑环三相双馈异步发电机。转子与变频器连接，可向转子回路提供可调频率的电压，输出转速可以在同步转速±30%范围内调节。 （5）偏航系统偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电效率。同时提供必要的锁紧力矩，以保障机组安全运行。 （6）轮毂系统轮毂的作用是将叶片固定在一起，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转动轴上。轮毂结构是3个放射形喇叭口拟合在一起的。
海上风电场风机基础介绍技术服务中心业务筹备部
前言 近年来，国家对清洁能源特别是风电的发展在政策上给予了很大支持，使得中国风电得到蓬勃发展。风力发电作为新能源领域中技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式，获得了迅猛发展。随着风电机组从陆地延伸到海上，海上风电正成为新能源领域发展的重点。 本文结合国内外海上风电场具体的风机基础，对现有的海上机组的基础类型逐一介绍，目的是对海上风机基础形成一个初步的了解，为公司日后的海上服务业务做铺垫。 为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。 2
目录 1 风机基础类型--------------------------------------- 4 1.1 重力式基础----------------------------------------- 4 1. 2 单桩基础------------------------------------------- 6 1. 3 三脚架式基础--------------------------------------- 8 1. 4 导管架式基础-------------------------------------- 10 1. 5 多桩式基础---------------------------------------- 11 1.6 其他概念型基础------------------------------------ 12 2 海上风力发电机组基础维护 -------------------------- 14为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。 3
风力发电机组的构成与分类 从不同角度分析，风力发电机组有多种分类方式。图1-1所示为风力发电机组的配置关系，可以清楚地说明风力发电机组的分类。 图1-1 风力发电机组的配置关系 一、风力发电机组的构成 不同类型的风力发电机组其组成不完全相同，主要包括风轮、传动系统、发电机系统、制动系统、偏航系统、控制系统、变桨系统等，风力发电机组的主要组成部分如图1-2所示。
图1-2 风力发电机组的主要组成部分 1—叶片；2—轮毂；3—机舱；4—叶轮轴与主轴连接；5—主轴；6—齿轮箱；7—刹车机构；8—联轴器；9—发电机；10—散热器；11—冷却风扇；12—风速仪和风向标；13—控制系统；14—液压系统；15—偏航驱动；16—偏航轴承；17 —机舱盖；18—塔架；19—变桨距部分 1.风轮 风轮是将风能转化为动能的机构，风力带动风轮叶片旋转，再通过齿轮箱将转速提升，带动发电机发电。风力机通常有两片或三片叶片，叶尖速度50～70m/s。在此叶尖速度下，通常三叶片风轮效率更好，两叶片风轮效率仅降低2%～3%。对于外形均衡的叶片，叶片少的风轮转速更快，但会导致叶尖噪声和腐蚀等问题。三叶片风轮的受力更平衡，轮毂结构更简单。 早期的风力机叶片为钢制和铝制，随着科技的发展，目前叶片材料多采用玻璃纤维复合材料（GRP）和碳纤维复合材料（CFRP）。对于小型的风力发电机组，如风轮直径小于5m，在选择材料上，通常更关心效率而不是重量、硬度或叶片的其他特性。对于大型风力发电机组，对叶片特性要求较高，所以材料的选择更为重要。世界上大多数大型风力机的叶片是由GRP制成的。 2.传动系统
风力机的传动机构一般包括低速轴、高速轴、齿轮箱、联轴节和制动器等，但不是所有风力机都必须具备这些环节。有些风力机的轮毂直接连接到齿轮箱上，不需要低速传动轴；也有些风力机（特别是小型风力机）设计成无齿轮箱的，风轮直接与发电机相连接。 齿轮箱是传动装置的主要部件。它的主要功能是将风轮在风力作用下产生的动能传递给发电机并使其达到相应的转速。通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，因此也将齿轮箱称为增速箱。如600kW的风力机风轮转速通常为27r/min，相应的发电机转速通常为1500r/min。 3.发电机系统 发电机系统主要由发电机、循环变流器、水循环装置（电机、水泵、水箱等）或空冷装置等组成。核心是发电机，也是本书的重点，关于风力发电机组的分类将在1.2节讨论，发电机及其控制的详细内容将在后面各章中详细分析。 4.制动系统 风力发电机组的制动分为气动制动与机械制动两部分。风的速度很不稳定，在大风的作用下，风轮会越转越快，系统可能被吹垮，因此常常在齿轮箱的输入端或输出端设置刹车装置，配合叶尖制动（定桨距风轮）或变桨距制动装置共同对机组传动系统进行联合制动。 5.偏航系统 偏航系统使风轮扫掠面积总是垂直于主风向。中小型风力机可用舵轮作为对风装置，其工作原理大致为：当风向变化时，位于风轮后面的两个舵轮（其旋转平面与风轮旋转平面垂直）旋转，并通过一套齿轮传动系统使风轮偏转，当风轮重新对准风向后，舵轮停止转动，对风过程结束。 大中型风力机一般采用电动的偏航系统来调整风轮并使其对准风向。偏航系统一般包括异步风向的风向标、偏航电机、偏航行星齿轮减速器、回转体大齿轮等。其工作原理为：风向标作为异步元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机控制回路的处理器中，经过比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏航时的陀螺力矩，电机转速将通过同轴连接的减速器减速后，
风力发电机的组成 风力发电机是一种利用风能转化为电能的设备，由多个部件组成。下 面将对其主要组成部分进行详细介绍。 1. 风轮叶片 风轮叶片是风力发电机最重要的部分之一，也是最容易看到的部分。 它们通常由玻璃纤维、碳纤维或木材等材料制成，具有良好的强度和 耐久性。叶片的形状和大小可以根据不同的设计需求进行调整，以提 高效率和稳定性。 2. 发电机 发电机是将旋转运动转换为电能的核心部件。它通常由永磁体、线圈、转子和定子等组成。当风轮旋转时，发电机内的永磁体产生磁场，线 圈在此磁场中旋转并产生电流。这些电流被输送到逆变器中进行处理，并最终输出为交流电。 3. 塔架 塔架是支撑风轮和发电机的结构，通常由钢筋混凝土或钢制材料制成。塔架高度可以根据地形和气象条件进行调整，以确保风轮叶片在最佳 位置旋转，从而提高发电效率。
4. 控制系统 控制系统是风力发电机的大脑，它可以监测风速、温度和电压等参数，并控制叶片的角度和转速。这些参数的变化会影响发电机的输出功率 和稳定性，因此控制系统非常重要。 5. 逆变器 逆变器是将直流电转换为交流电的设备。它可以将发电机产生的直流 电转换为标准的交流电，并将其输送到电网中。逆变器还可以监测发 电机的输出功率和质量，并保持其在合理范围内。 6. 基础 基础是支撑整个风力发电机设备的底座结构。它通常由混凝土或钢筋 混凝土制成，具有良好的承载能力和稳定性。基础必须经过严格设计 和施工，以确保风力发电机能够安全地运行。 综上所述，风力发电机是由多个部件组成的复杂设备，每个部件都起 着重要作用。只有这些部件协同工作，才能使风力发电机高效稳定地 运行，并为我们提供绿色、可持续的电力。
风力发电机组构造及工作原理风力发电机是一种利用风能转化为电能的装置，它在现代可再生能 源领域起着重要的作用。本文将详细介绍风力发电机的构造以及其工 作原理。 一、构造 风力发电机由以下几个主要部件组成： 1. 风轮/叶片：风轮是风力发电机的核心部件，通常由三个或更多的叶片组成。这些叶片通过捕捉到的风能转化为机械能。 2. 主轴和发电机：主轴将风轮的旋转运动转变为发电机的旋转运动。发电机通过旋转运动将机械能转化为电能。 3. 塔架：塔架是支撑风力发电机的结构，通常由钢铁或混凝土建造 而成。塔架的高度取决于风力发电机的设计和布置。 4. 控制系统：控制系统负责监测和调节风力发电机的运行。它可以 根据风速和电网需求来调整发电机的负载和转速。 二、工作原理 风力发电机的工作原理可以分为以下几个步骤： 1. 捕捉风能：当风吹过风轮时，风轮的叶片会受到风力的作用而旋转。风轮的设计使得风能尽可能地转化为机械能。
2. 传输机械能：通过主轴，机械能从风轮传输到发电机。主轴的旋转使发电机内部的线圈和磁场相互作用，产生感应电流。 3. 转化为电能：感应电流通过电路传输到变流器或逆变器，进一步将其转换为适合电网输入的交流电能。 4. 电网连接：通过输电线路，发电机产生的电能连接到电网中，为用户供电。控制系统负责监测电网的需求，并调整发电机的负载和转速。 三、优势和挑战 风力发电机有许多优势，包括： 1. 可再生能源：风能是一种可再生能源，与化石燃料相比无排放，对环境友好。 2. 多样化的规模：风力发电机可以根据需求进行大规模或小规模的布置，适用于不同地理区域和用途。 然而，风力发电机也面临一些挑战： 1. 依赖风能：风力发电机需要稳定的风能才能运行，因此在风量不稳定的地区可能发电效率较低。 2. 空间需求：风力发电机需要一定的空间来布置，这在有限的城市环境中可能存在限制。 结论
风力发电机的结构和工作原理 引言 风力发电是一种利用风能将其转化为电能的可再生能源技术。 风力发电机作为其中的核心设备，其结构和工作原理对于风力发电 的效率和可靠性起着关键作用。本文将详细介绍风力发电机的结构 和工作原理。 结构 风力发电机一般由以下几个基本部件组成： 1. 风轮（风叶）：风轮是将风能转化为机械能的组件，通常由 3个或更多风叶组成。风轮材料通常采用轻质、高强度的复合材料，以减轻负荷和提高耐久性。 2. 轴：轴是风轮与齿轮箱之间的连接部件，承受风轮产生的扭矩。
3. 齿轮箱：齿轮箱通过传递能量，将风轮转动的较低速度高扭矩转化为发电机所需的较高速度低扭矩。齿轮箱一般由多个齿轮组成，可以实现变速比的调节。 4. 发电机：发电机是将机械能转化为电能的核心部件。风力发电机通常采用三相异步发电机，根据需要可以采用不同的输出电压和功率。 5. 塔架：塔架是支撑整个风力发电机的结构，一般由钢铁或混凝土制成，高度根据具体的风力资源和发电机功率而定。 工作原理 风力发电机的工作原理可以简单分为以下几个步骤： 1. 风能转化：当风流经风轮时，风轮受到风力的作用而旋转。风轮的旋转速度取决于风速和风轮的设计参数。
2. 机械能转化：旋转的风轮通过连接的轴将机械能传递到齿轮 箱中。齿轮箱根据需要调整速度和扭矩，将低速高扭矩的机械能转 化为高速低扭矩。 3. 电能生成：高速低扭矩的转动经过传动装置传递给发电机。 发电机利用电磁感应原理将机械能转化为交流电能。输出的电能可 以通过变压器进行调整和输送。 4. 输电和利用：发电机输出的电能通过输电线路输送到电网， 供给人们日常生活和工业生产所需的电力。 结论 风力发电机是将风能转化为电能的重要设备。其结构和工作原 理的合理设计和高效运行是确保风力发电的可靠性和经济性的关键。随着技术的不断进步，风力发电机的效率将不断提高，为可持续发 展提供更多清洁能源。 以上就是风力发电机的结构和工作原理的介绍。对于进一步了 解和深入研究风力发电技术的人们，需要更加详细和专业的知识和
风力发电机的组成部件及其功用 风力发电机是将风能转换成机械能，再把机械能转换成电能的机电设备。风力发电机通常由风轮、对风装置、调速装置、传动装置、发电机、塔架、停车机构等组成。下面将以水平轴升力型风力发电机为主介绍它的各主要组成部件及其工作情况。图3-3-4和3-3-5是小型和中大型风力发电机的结构示意图。 图3-3-4 小型风力发电机示意图 1—风轮2—发电机3—回转体4—调速机构5—调向机构6—手刹车机构7—塔架8—蓄电池9—控制/逆变器 图3-3-5 中大型风力发电机示意图 1—风轮；2—变速箱；3—发电机；4—机舱；5—塔架。 1 风轮 风轮是风力机最重要的部件，它是风力机区别于其它动力机的主要标志。其作用是捕捉和吸收风能，并将风能转变成机械能，由风轮轴将能量送给传动装置。
风轮一般由叶片〔也称桨叶〕、叶柄、轮毂及风轮轴等组成〔见图3-3-6〕。叶片横截面形状基本类型有3种〔见图第二节的图3-2-3〕：平板型、弧板型和流线型。风力发电机的叶片横截面的形状，接近于流线型；而风力提水机的叶片多采用弧板型，也有采用平板型的。图3-3-7所示为风力发电机叶片〔横截面〕的几种结构。 图3-3-6 风轮 图3-3-7 叶片结构 〔a〕、(b)—木制叶版剖面； (c)、(d)—钢纵梁玻璃纤维蒙片剖面； (e) —铝合金等弦长挤压成型叶片；(f)—玻璃钢叶片。 木制叶片〔图中的a与b〕常用于微、小型风力发电机上；而中、大型风力发电机的叶片常从图中的〔c〕→〔f〕选用。用铝合金挤压成型的叶片〔图中之e〕，基于容易制造角度考虑，从叶根到叶尖一般是制成等弦长的。叶片的材质在不
风力发电机结构 机舱：机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。 转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。 轴心：转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。 低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。 齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。 高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。 发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。 偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风力发电机偏航。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。 电子控制器：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。
液压系统：用于重置风力发电机的空气动力闸。 冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。 塔：风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。 风速计及风向标：用于测量风速及风向。
风力发电设备的组成 基本原理和部件组成如下： 大部分风电机具有恒定转速，转子叶片末的转速为64米/秒，在轴心部分转速为零。距轴心四分之一叶片长度处的转速为16米/秒。图中的黄色带子比红色带子，被吹得更加指向风电机的背部。这是显而易见的，因为叶片末端的转速是撞击风电机前部的风速的八倍。 为什么转子叶片呈螺旋状？ 大型风电机的转子叶片通常呈螺旋状。从转子叶片看过去，并向叶片的根部移动，直至到转子中心，你会发现风从很陡的角度进入（比地面的通常风向陡得多）。如果叶片从特别陡的角度受到撞击，转子叶片将停止运转。因此，转子叶片需要被设计成螺旋状，以保证叶片后面的刀口，沿地面上的风向被推离。 风电机结构 机舱：机舱包容着风电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风电机塔进入机舱。机舱左端是风电机转子，即转子叶片及轴。 转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。 轴心：转子轴心附着在风电机的低速轴上。 低速轴：风电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。 齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风电机被维修时。 发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。 偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风电机偏航。通常，在风改变其方向时，风电机一次只会偏转几度。 电子控制器：包含一台不断监控风电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风电机操作员。 液压系统：用于重置风电机的空气动力闸。 冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风电机具有水冷发电机。 塔：风电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。 风速计及风向标：用于测量风速及风向。 风电机发电机
海上风电机组结构 海上风力发电是一种在全球范围内广泛应用的可再生能源，而风电机组的结构是整个系统的核心部分。本文将详细介绍海上风电机组结构的各个主要组成部分。 1.风轮 风轮是风电机组的核心部件，它利用风力带动发电机工作。一般来说，风轮包括叶片和轮毂两部分。此外，根据不同的设计，风轮还可以包含刹车装置和测风设备等其他部件。这些部件能够有效地吸收并利用风能，提高风电机组的效率。 2.塔筒 塔筒是风电机组的另一重要部件，它负责将风轮吸收到的能量传输到发电机。一般来说，塔筒包括底座、中间段和顶端三部分。此外，塔筒还需具有防腐蚀和耐久性，并能承受很大的力量。它不仅支撑着整个风电机组的结构，还将风能转化为电能的过程中的关键环节。 3.齿轮箱 齿轮箱是连接风轮和发电机的关键部件，它可以将风轮的高速转动变为发电机的工作转速，从而将动能转化为电能。此外，齿轮箱还需具有很高的准确性和稳定性，从而保证电力的质量。齿轮箱的设计和制造需要经过精密的计算和实验验证，以确保其性能达到最优。 4.发电机 发电机是风电机组的核心部件，它负责将动能转化为电能。根据不同的设计，发电机包括的部件也不尽相同。例如，水平轴风电机组
通常使用的是三相异步发电机或双馈异步发电机，而垂直轴风电机组则可能使用的是直线发电机或旋转发电机。 5.控制系统 控制系统是保证风电机组正常工作的关键，它负责监测风电机组的运作状态，并对其进行及时维护和修复。控制系统一般由各种传感器、控制器和执行器等组成，能够实时监测和控制风电机组的各个部件。 6.变压器 变压器是将电压转换成用户所需电压的重要设备，它可以将高压电变为低压电，保证用电的安全性和稳定性。对于海上风电机组来说，变压器也是必不可少的设备之一，因为它需要将海上与陆地电网连接起来，实现电能的传输和分配。 7.支撑结构 支撑结构包括机座、横梁等部件，它们负责支撑整个机组的工作，并保证其稳定的运转。这些部件的设计和制造也需要经过精密的计算和实验验证，以确保其能够承受住各种恶劣环境和载荷条件下的运行。 8.防护设施 防护设施包括各种安全设备、消防设施等，它们负责保护风电机组正常运行和避免遭受外界破坏。例如，安全系统可以检测到各种潜在的危险因素，如人员入侵、高温等，并采取相应的措施消除危险。消防设施则能够在火灾发生时及时启动灭火措施，保护机组不受损失。 9.维护通道
风电叶片是风力发电机中将风能转换为机械能的关键部件。大型风电叶片通常采用复合材料制造，以确保轻质、高强且耐腐蚀。以下是关于风电叶片结构的简要介绍： 1. 蒙皮：这是叶片的外表面，由多层玻璃纤维或碳纤维增强塑料（GRP或CFRP）制成。这些材料具有很高的强度和刚性，并且能够抵抗恶劣天气条件下的磨损和冲击。 2. 主梁：主梁是叶片的主要承重结构，通常位于叶片的前缘。它通常也是用复合材料制成的，其内部可能包含有金属或复合材料制成的加强筋。 3. 腹板：腹板是在叶片厚度方向上的加强结构，主要为了支撑主梁并保持整个叶片的形状。腹板通常采用夹芯结构设计，以提高刚度并降低重量。 4. 叶尖帽：叶尖帽位于叶片的最前端，用于保护叶片免受风力冲击和磨损的影响。 5. 连接组件：叶片通过叶根与轮毂相连，这个区域需要承受很大的力和扭矩。因此，叶根部分的设计非常关键，通常会使用高强度的合金钢或其他高性能材料。 6. 内部布线和传感器：现代风电叶片内部可能会安装各种传感器，用于监控叶片的工作状态，包括载荷分布、振动水平等。此外，还有电力电缆和信号传输线缆，以便将电流从发电机输送到电网，以及传递控制信息。 7. 气动外形设计：叶片的气动外形对风能捕获效率至关重要。在设计过程中，工程师们会运用空气动力学原理来优化叶片的截面形状和整体长度，使其能够在各种风速下高效地捕获风能。 8. 平衡和配重：为了保证叶片在旋转时保持稳定，有时会在叶片上加装配
重，以平衡叶片的质量分布。 9. 防腐处理：由于叶片长期暴露在户外环境中，必须进行适当的防腐处理，以延长其使用寿命。 总的来说，风电叶片的设计是一个复杂的过程，需要考虑许多因素，包括材料选择、结构设计、空气动力学性能、制造工艺和成本效益分析等。