150kw 水平轴风力发电机塔架设计
THE DESIGN OF 150kw HWT TOWER 高华德 刘美华
(青岛大学)
摘要 给出了水平轴风力发电机塔架的设计依据及有关数据的计算方法。提出了塔架的设计步骤。关键词 风力发电机;塔架;设计中国图书资料分类法分类号 T H213.3
Gao Huade Liu Meihua
(Qin gdao University)
Abstract Th is paper gives the basis of design ing HW T tow er and the method to caculate relative data and p re-
sents the s teps of designin g the tow er.Key words WT ;tow er ;design
第一作者简介 高华德,男,1992年毕业于山东工业大学,获硕士学位。主要从事机械制造方面的教学
和科研工作。
1 150kw 水平轴风力发电机基本参数及有关数据的确定
1.1 基本参数
额定风速V =12m /s ,额定功率P o =150kw ,最大承受风速V max =60m /s ,叶片数目B =3,风轮转速n =50r/m in 。1.2 其他有关数据的确定
塔架高度H 。由于风剪效应的影响,风速随着高度的增加而增大。综合考虑技术和经济这两个因素,塔架的高度实际上限制在一定的范围之内。塔架的最低高度H 为
H =h +e +R 式中h 为接近风力发电机的障碍物的高度;e 为由障碍物的最高点到风轮扫掠面最低点的距离,一般地e =
1.5
～2m ;R 为风轮半径。
根据设计要求和具体情况,该150kW 水平轴风力发电机的塔架高度H 定为30m 。主传动系统的效率 (包括轴承,增速器,万向轴联节及发电机), 的计算公式是
=P o /P
式中P ——风力发电机的轴功率。
文献[1]对山东工业大学研制的55kw 水平轴风力发电机的主传动系统进行了测试。结果表明:在不同的条件下,主传动系统的效率 均在0.85左右。应用类比的方法,可假定150kw 水平轴风力发电机的主传动系统的效率是0.8。
风轮直径D 确定 对于高速风力发电机,其产生的轴功率P 的近似计算公式是
P =0.2D 2V 3
第13卷第3期
1998年9月
青 岛 大 学 学 报JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY
VOL.13NO.3 Sep.1998
收稿日期:1998-03-11
又因为 =P o/P
所以 D=5P o
V3=23.3
载荷大小的计算 文献[2]分析表明,塔架在暴风工况下(即风速V=V max时),受到的载荷最大,此时,塔架所受载荷的大小是塔架刚度和强度设计的依据。
在暴风工况下,风轮产生的气动推力Fas可利用丹麦RI S 公式计算
F as=300 D3
4
=127900N
在用有限元方法,进行静力分析时,Fas可均分到塔架顶端的节点上。
作用在塔架上的风压力Fts,可参阅文献[3]的计算方法。在静力分析时,F ts也要分配到相应的节点上。
载荷频率计算 在设计工况下(即在额定风速时),载荷最容易引起风力发电机产生共振,导致风力发电机塔架及叶片等部件发生破坏。因此,在此时,载荷的频率是塔架固有频率设计的依据。
在设计工况下,载荷的频率主要有以下几种。
气动推力Fas的脉动成分的频率f1
平均风速沿高度的变化规律,可以用下面的指数函数来表示: V Z/V S=(Z/Z S) Z,V Z为任意高度及该处的平均风速;Z S,V S分别为标准高度(10m)及该处的平均风速;
为与地面粗糙度有关的系数。
由于风速随着高度的增加而增大,因此作用在每个叶片上的气动推力在某一转的过程中也周期性地变化一次,若风轮的叶片数目为B,则气动推力脉动成份的频率f1
f1=B
2
式中 为风轮的转速。
离心力的频率f2
风轮制造时可能存在质量偏心,风轮旋转时会产生离心力,该力在风轮旋转平面内任意方向上,都相当于周期性的脉动力,其频率为f2.
f2= 2
塔影效应
对于下风式风力发电机,由于塔架外形的影响,塔架后面的风速下降并生产涡流,叶片通过时会产生周期性力,其频率f3
f3=B 2
另外,自然风中还有多种的脉动力。
综上,在设计工况下,作用在风力发电机上的载荷的频率主要有两种;分别是 /2 和B /2 。对该150kw风力发电机来说,即为0.85Hz和2.5Hz。为避免发生共振,对于柔性塔架的一阶固有频率应当在1.1Hz和2.0Hz之间。
根据塔架所受的载荷的大小和载荷频率,在设计塔架时应当满足的条件是:在设计工况下,不发生共振,在暴风工况下,有足够的强度和刚度。这也就是设计风力发电机塔架的高华德等:150kw水平轴风力发电机塔架设计
主要依据。
塔架的设计过程为:首先根据具体情况,采用类比的方法建立一个初步的有限元模型,然后进行载荷大小及频率的计算。进行有限元静力分析和动力分析。根据计算的结果和塔架设计的依据对构成塔架材料的规格尺寸进行调整使塔架满足满应力设计和频率设计要求。
表1 筒式塔架固有频率的计算值
m /kg
NN
5000700080001 1.528 1.343 1.2732 1.528 1.343 1.2733
9.432
9.244
9.180
TM
为塔顶设备总质量。包括底
舱、发电机、增速机、风轮等质量。NN 为塔顶固有频率的阶数。
2 塔架设计结果
2.1 筒式塔架
筒式塔架采用壳单元进行有限元计算。塔架结构简图如图1。
壁厚:0.01m 材料:A3
在暴风工况下塔架的固有频率(Hz)如表1所示:
计算分析表明:塔顶设备总质量m
总在5000～8000kg 变化时,塔架的一阶固有频率仍能满足要求。
图1 筒式塔架结构简图图2 桁式塔架结构图3 两不同面的结构简图
2.2 桁式塔架
桁式塔架的结构如图2所示。
相对面的结构相同,两不同面的结构简图如图3所示。
说明:各斜杆与水平面成45°角,立柱分成三部分,分别是上立柱,中立柱和底立柱。构件之间均通过螺栓联结。
B 1=3.2m B 2=1.18m H =30.37m 材料:A 3
表2 桁式塔架固有频率的计算值m /kg
NN
5000700080001 1.776 1.538 1.4532 1.771 1.54215743>10.0
8.051
7.876
材料规格:(热轧等边角刚)
斜杆-L63×8 中立柱-L140×12
底立柱-L 180×14 上立柱-L 125×12在暴风工况下塔架顶端的最大位移是250m m 。桁式塔架的固有频率(Hz)如表2所示。
青岛大学学报
第13卷
3 塔架基础
不带拉线的塔架基础如图4所示。基础重量G 3除必须保证风力发电机的稳定外,还要使土壤承受的压力不太大。(土壤的耐压力由土壤性质决定,一般在1×105～15.0×105pa )。为保险安全系数至少应取1.2。混凝土的质量是2000～2500kg /m 3。
图中:G 1为塔顶设备总重量;G 2为塔架自重;G 3为基础的重量;A 为基础的宽度;H 1为Fas 的作用点到基础底面的距离;H 2为Fts 的作用点到基础底面的距离;M max 为塔架的倾倒力矩。M max =FasH 1+FtsH 2。不考虑塔架受力变形,G 1、G 2和G 3产生的反倾倒力矩是H 反=1/2A (G 1+G 2+G 3)。
取安全系数为1.2,则M 反= 1.2M max ,所以G 3= 2.4(F asH 1+FtsH 2)
A
-(G 1+
G 2)
。
图4 不带拉线的塔架基础简图图5基础结构
如果基础太大,太厚,也可采用图5所示的结构。
4 结论
利用上述设计思想,设计制造的55kw 水平轴风力发电机桁塔架已投入使用。从应用情况看完全符合要求。另外,山东工业大学测试中心,对该55kw 风力发电机进行了振动分析实验,实验地点在风力发电机安装现场,实验原理见文献[1],实测的一阶固有频率为1.8Hz 。有限元分析计算的结算是1.648Hz,两结果比较接近,从而证明塔架设计思想是正确的。
参 考 文 献
1 山东工业大学.55kw 水平轴风力发电机设计测试资料集
2 高华德.水平轴风力发电机计算机辅导设计与分析.学位论文.山东工业大学,19923 张相庭.结构风压与风振.同济大学出版社,1985年
高华德等:150kw 水平轴风力发电机塔架设计
垂直轴风力发电机研究报告 1.垂直轴与水平轴对比 垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机相比，有其特有的优点： ①水平轴风力发电机组的机舱放置在高高的塔顶，而且是一个可旋转360 度的活动联接机构，这就造成机组重心高，不稳定，而且安装维护不便。垂直轴风力发电机组的发电机，齿轮箱放置在底部，重心低，稳定，维护方便，并且降低了成本。 ②风力发电机的客户越来越需要使用寿命长、可靠性高、维修方便的产品。垂直轴风轮的翼片在旋转过程中由于惯性力与重力的方向恒定，因此疲劳寿命要长于水平轴风轮；垂直轴风力发电机的构造紧凑，活动部件少于水平轴风力机，可靠性较高；垂直轴系统的发电机可以放在风轮下部甚至地面上，因而便于维护。 ③风力发电机由于高度限制和周围地貌引发的乱流，常常处于风向和风强变化剧烈的情况，垂直轴风力发电机有克服“对风损失”和“疲劳损耗”上有水平轴风力发电机不可比的优点，且理论风能利用率可达40％以上．因此在考虑了较小的启动风速和对风力机影响较大的“对风损失”之后，从而提高垂直轴风轮的风能实际利用率。 ④水平轴风力发电机组机仓需360度旋转，达到迎风目的。这个调节系统包含有旋转机构，风向检测，角位移发送，角位移跟踪等系统。垂直轴风力机不要迎风调节系统，可以接受360度方位中任何方向来风，主轴永远向设计方向转动。 ⑤水平轴风力发电机的翼片受到正面风载荷力，离心力，翼片结构相似悬臂梁。翼片根部受到很大弯矩产生的应力。而且翼片在旋转一周的过程中，受惯性力和重力的综合作用，惯性力的方向是随时变化的，而重力的方向始终不变，这样翼片所受的就是一个交变载荷，这就要求翼片有很高的的疲劳强度，因此大量事故都是翼片根部折断。而垂直轴风机的翼片主要承受拉应力，不易折断，寿命长。 ⑥水平轴风力发电机组翼片的尖速比高，一般在5～7左右，在这样的高速下翼片切割气流将产生很大的气动噪音，导致噪声污染。垂直轴风力机翼片的尖速比较水平轴的要小的多，这样的低转速基本上不产生气动噪音，无噪音带来的好处是显而易见的，以前因为噪音问题不能应用风力发电机的场合(城市公共设
一．总体参数设计 总体参数是设计风力发电机组总体结构和功能的基本参数，主要包括额定功率、发电机额定转速、风轮转速、设计寿命等。 1. 额定功率、设计寿命 根据《设计任务书》选定额定功率P r =3.5MW ；一般风力机组设计寿命至少为20年，这里选20年设计寿命。 2. 切出风速、切入风速、额定风速 切入风速 取 V in = 3m/s 切出风速 取 V out = 25m/s 额定风速 V r = 12m/s （对于一般变桨距风力发电机组（选 3.5MW ）的额定风速与平均风速之比为1.70左右,V r =1.70V ave =1.70×7.0≈12m/s ） 3. 重要几何尺寸 (1) 风轮直径和扫掠面积 由风力发电机组输出功率得叶片直径： m C V P D p r r 10495.096.095.045.012225.13500000 883 3 213≈???????==πηηηπρ 其中： P r ——风力发电机组额定输出功率，取3.5MW ； 错误!未找到引用源。——空气密度（一般取标准大气状态），取1.225kg/m 3； V r ——额定风速，取12m/s ； D ——风轮直径； 1η——传动系统效率，取0.95； 2η——发电机效率，取0.96； 错误!未找到引用源。3η——变流器效率，取0.95； C p ——额定功率下风能利用系数,取0.45。 由直径计算可得扫掠面积： 22 2 84824 1044 m D A =?= = ππ错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。 综上可得风轮直径D=104m ，扫掠面积A=84822 m
4. 功率曲线 自然界风速的变化是随机的, 符合马尔可夫过程的特征, 下一时刻的风速和上一时刻的结果没什么可预测的规律。由于风速的这种特性, 可以把风力发电机组的功率随风速的变化用如下的模型来表示： )()()(△t P t P t P sta t += )(t P ——在真实湍流风作用下每一时刻产生的功率, 它由t 时刻的V(t)决定; )(t P stat ——在给定时间段内V(t)的平均值所对应的功率； )(△t P ——表示t 时刻由于风湍流引起的功率波动。 对功率曲线的绘制, 主要在于对风速模型的处理。若假定上式表示的风模型中P stat (t)的始终为零, 即视风速为不随时间变化的稳定值, 在切入风速到切出风速的范围内按照设定的风速步长, 得到对应风速下的最佳叶尖速比和功率系数,带入式： 32123 8 1ηηπηρD V C P r P = 1η——传动系统效率，取0.95； 2η——发电机效率，取0.96； 错误!未找到引用源。3η——变流器效率，取0.95； 错误!未找到引用源。——空气密度（一般取标准大气状态），取1.225kg/m 3； V r ——额定风速，取12m/s ； D ——风轮直径； C p ——额定功率下风能利用系数,取0.45。
垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机 风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴藏量巨大，全球风能资源总量约为2.74×109兆瓦，其中可利用的风能为2×107兆瓦。中国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。 中国风力装机容量达到1000万千瓦的速度令人惊叹。如果中国能够利用其土地上大约30亿千瓦的风能的话，将能够满足几乎所有中国当前的电力需求，短时期内这是不可能的，不过中国有可能将2020年风电总装机目标由3000万千瓦调高至1亿千瓦。在国际效率标准下运行的话，这能够满足5%的中国电力需求，并且使中国成为世界最大的风能发电国，只要中国采取更进取而有理智的方针，就能最大限度地利用其国家的风能。 当然风能的利用离不开风力发电机，风力发电机的品质和价格成为了人们关注的焦点。 当前风力发电机有两种形式：1 水平轴风力发电机（大、中、小型）；2 垂直轴风力发电机（大、中、小型）。 水平轴风力发电机技术发展的比较快，在世界各地人们已经很早就认识了，大型的水平轴风力发电机已经可以做到3-5兆瓦，一般由国有大型企业研发生产，应用技术也趋于成熟。小型的水平轴风力发电机一般是一些小型民营企业生产，对研发生产的技术要求比较低，其技术水平也是参差不齐。 小型水平轴风力发电机的额定转速一般在500-800r/min，转速高，产生的噪音大，启动风速一般在3-5m/s，由于转速高，噪音大，故障频繁，容易发生危险，不适宜在有人居住或经过的地方安装。 垂直轴风力发电机技术发展的较慢一些，因为垂直轴风力发电机对研发生产的技术要求比较高，尤其是对叶片和发电机的要求。近几年垂直轴风力发电机的技术发展很快，尤其小型的垂直轴风力发电机已经很成熟。 小型的垂直轴风力发电机的额定转速一般在60-200r/min，转速低，产生的噪音很小（可以忽略不计），启动风速一般在1.6-4m/s。 由于转速的降低，大大提高了风机的稳定性，没有噪音，启动风速低等优点，使其更适合在人们居住的地方安装，提高了风力发电机的使用范围。 参数对比： 序号性能水平轴风力发电机垂直轴风力发电机 1 发电效率50-60% 70%以上 2 电磁干扰（碳刷）有无 3 对风转向机构有无 1
目录 摘要 (Ⅰ) Abstract (Ⅱ) 1 绪论 (1) 1.1风能资源的概述 (1) 1.2风能资源的利用 (1) 1.3风能资源利用的原理 (1) 1.4风力发电的输出 (3) 1.5风力发电机的种类 (3) 1.5.1水平轴风力发电机 (3) 1.5.2垂直轴风力发电机 (4) 2 水平轴发电机的基本功能构成及工作原理 (5) 2.1水平轴风力发电机的结构简介 (5) 2.2水平轴发电机关键部件详细介绍认知 (6) 2.2.1风轮叶片介绍 (6) 2.2.2发电机 (6) 2.2.3调速机构 (8) 2.2.4调向机构 (9) 2.2.5手刹车机构 (9) 2.2.6塔架 (10) 3 小型风力发电机叶轮和发电机装置的选择确定 (11) 3.1设计风速的确定 (11) 3.2风轮外形的计算 (12) 3.2.1风能利用系数Cp (12) 3.2.2风轮的扫掠面积确定 (12) 3.2.3风轮直径的确定 (13) 3.2.4回转体水平轴向力的计算 (14)
3.2.5发电机的选择确定 (14) 4 水平轴风力发电机回转体的设计与计算 (16) 4.1回转体结构设定 (16) 4.2轴承的计算与选用 (16) 4.2.1轴承的功能与作用 (16) 4.2.2轴承的查表选用 (16) 5 塔架 (22) 5.1塔架高度的确定 (22) 5.2塔架材料的确定 (22) 5.3整体建模效果图 (23) 总结 (24) 参考文献 (25) 致谢 (26)
风能是清洁绿色的动力，风力能源目前相对于我国来说还是相当充裕的。风力发电就是获取风能最主要的一种方法。风力发电的根本工作原理，是通过风力使其叶片转动，然后经过增速机把风轮转动的速度提高到一定的值，继而使发电机正常工作然后发电。现在风力发电技术已经达到了一定的地步，基本风速达到3m/s的速度后，发电机就可以开使正常工作继而发电。该课题是设计一台小型水平轴风力发电机，它的基本组成部件主要有以下五种①叶片②发电机③回转体④塔架⑤控制系统等。本课题对风力发电机进行了基本的讲述，首先计算风轮的扫掠面积，继而确定风轮的直径，选定发电机，然后通过以上计算查表选择轴承等部件，确定塔架的高度及材料，并绘制了图纸。 关键词：风力发电机；回转体；风轮
你好,你的这个问题问的比较广。我大概给你阐述下,对于现在国内国外大型水平轴风力发电机组,有双 馈机和永磁直驱发电机。 永磁直驱发电机顾名思义是在传动链中不含有增速齿轮箱。 总所周知,一般发电机要并网必须满足相位、幅频、周期同步。而我国电网频率为50hz这就表示发电机要发出50hz的交流电。学过电机的都知道。转速、磁极对数、与频率是有关系的n=60f/p。 所以当极对数恒定时,发电机的转速是一定的。所以一般双馈风机的发电机额定转速为1800r/min。而叶轮转速一般在十几转每分。这就需要在叶轮与发电机之间加入增速箱。 而永磁直驱发电机是增加磁极对数从而使得电机的额定转速下降,这样就不需要增速齿轮箱,故名直驱。而齿轮箱是风力发电机组最容易出故障的部件。所以,永磁直驱的可靠性要高于双馈。 对于永磁直驱发电机的磁极部分是用钕铁硼的永磁磁极,原料为稀土。 风轮吸收风能转化为机械能通过主轴传递给发电机发电,发出的电通过全功率变流器之后过升压变压器上网。 不知道有木有解释清楚。 还有什么不清楚可以继续追问,知无不言。 风力发电机也在逐步的永磁化。采用永磁风力发电机,不仅可以提高发电机的效率,而且能在增大电机容量的同时,减少体积,并且因为发电机采用了永磁结构,省去了电刷和集电环等易耗机械部件,提高了系统的可靠性,这也是风电发电机的发展趋势之一。
风力机的直驱化也是当前的一个热点趋势。目前大多风电系统发电机与风轮 并不是直接相连,而是通过变速齿轮相连,这种机械装置不仅降低了系统的效率,增加了系统的成本,而且容易出现故障,是风力发电急需解决的瓶颈问题。直驱式风力发电机可以直接与风轮相连,增加了系统的稳定性,同时增大了电机的体积和设计制造以及控制的难度。直驱型风力发电系统是采用风轮直接驱动多极低速永磁同步发电机发电,通过功率变换电路将电能转换后并入电网,相对于双馈型发电系统,直驱式发电机采用较多的极对数,使得在转速较低时,发电机定子电压输出频率仍然比较高,完全可以在电机的额定等级下工作,并且其定子输出电压通过变流器后再和电网相接,定子频率变化并不会影响电网频率。在直驱风力发电系统中风机与发电机直接耦合,省去了传统风力发电系统中的国内难以自主生产且故障率较高的齿轮箱这一部件,减少了发电机的维护工作,并且降低了噪音。另外其不需要电励磁装置,具有重量轻、效率高、可靠性好的优点。 直驱永磁发电机与双馈异步发电机技术相比,由于不需要转子励磁,没有增速 齿轮箱,效率要比双馈发电机高出20%以上,年发电量要比同容量的双馈机型高;增 速齿轮箱故障较高,维护保养成本高,直驱永磁发电机不需要齿轮箱,易于维修保养;直驱永磁发电机采用全功率的交-直-交变频技术,与电网隔离,具有低电压穿越能力,对电网友好; 直驱永磁发电机的缺点是稀土永磁材料成本高,导致整机成本相对较高,永磁 材料在高温、震动和过电流情况下,有可能永久退磁,致使发电机整体报废,这是直驱永磁发电机的重大缺陷。
新能源科技有限公司 产品特点 1、起动风速低，风能利用率高。 2、风叶采用增强型玻璃钢，配以优化的气动外形设计和结构设计，风能利用系数高，增加了年发电量。 3、发电机采用专利技术的永磁转子交流发电机，配以特殊的定子设计，有效地降低发电机 的阻转矩，同时使风轮与发电机具有更为良好的匹配特性，机组运行的可靠性。 4、采用先进的机械偏航技术，大风时尾翼自动偏折，有效保护风机设备！ 型号FY-1KW FY-2KW FY-3KW FY-5KW FY-10K 额定功率1000W 2000W 3000W 5000W 10000W 最大功率1500W 2500W 4000W 7000W 13000W 额定电压48V 96V 120V 220V 380V 启动风速3m/s 3m/s 3m/s 3m/s 3m/s 额定风速10m/s 10m/s 10m/s 10m/s 10m/s 转速400r/m 350r/m 300r/m 250r/m 180r/m 最大风速35m/s 35 m/s 35m/s 35m/s 35m/s 顶部重量37kg 48kg 185kg 250kg 400kg 风轮直径 2.8m 3.2m 5.3m 6m 7.8m 塔架高度6m 6m 9m 9m 12m 建议蓄电池150Ah*4 100Ah*8 150Ah*10 100Ah*18 150Ah*31 风叶数量 3 叶片材质玻璃钢 电机三相交流永磁同步发电机 保护方式电磁/自动调整迎风角度/机械偏航 工作温度-40℃-80℃ Product Features 1.Low start-up speed, low vibration 2.Reinforced glass fiber blades, together with the aerodynamic design and structural design,effectively enhance annual output 3.permanent magnet generator rotor using patented alternator,with the special stator design, effectively reduce the resistance torque and improve performance https://www.doczj.com/doc/a313691928.html,ing advanced mechanic yaw technique,tail auto furls in strong wind ,thus well protect
风帆式垂直轴风力发电机投资项目 预算报告 规划设计 / 投资分析
一、预算编制说明 本预算报告是xxx科技公司本着谨慎性的原则，结合市场和业务拓展计划，在公司预算的基础上，按合并报表要求编制的，预算报告所选用的会计政策在各重要方面均与本公司实际采用的相关会计政策一致。本预算周期为5年，即2019-2023年。 二、公司基本情况 （一）公司概况 在本着“质量第一，信誉至上”的经营宗旨，高瞻远瞩的经营方针，不断创新，全面提升产品品牌特色及服务内涵，强化公司形象，立志成为全国知名的产品供应商。 公司紧跟市场动态，不断提升企业市场竞争力。基于大数据分析考虑用户多样化需求，以此为基础制定相应服务策略的市场及经营体系，并综合考虑用户端消费特征，打造综合服务体系。 公司注重建设、培养人才梯队，与众多高校建立了良好的校企合作关系，学校为企业输入满足不同岗位需求的技术人员，达到企业人才吸收、培养和校企互惠的效果。公司筹建了实习培训基地，帮助学校优化教学科目，并从公司内部选拔优秀员工为学生授课，让学生亲身参与实践工作。在此过程中，公司直接从实习基地选拔优秀人才，为公司长期的业务发展输送稳定可靠的人才队伍。公司的良好人才梯队和人才优势使得本次募投项目具备扎实的人力资源基础。
（二）公司经济指标分析 2018年xxx集团实现营业收入30186.87万元，同比增长23.29%（5703.38万元）。其中，主营业务收入为27415.56万元，占营业总收入的90.82%。 2018年营收情况一览表
根据初步统计测算，2018年公司实现利润总额7377.57万元，较2017年同期相比增长897.57万元，增长率13.85%；实现净利润5533.18万元，较2017年同期相比增长1073.02万元，增长率24.06%。 2018年主要经济指标 三、基本假设
文献综述报告 （2015届本科） 学院：工程学院 专业：电气工程及其自动化班级：电气2班 姓名：张越 学号：1127226 指导教师：谢嘉 2015年 6 月
小型风力发电系统研究与设计 前言： 随着近年来地球温室效应加重，传统化石燃料供应愈发紧张，人们开始进行新能源的寻找和开发。而风能作为一种无污染的可再生能源，其利用简单、取之不尽用之不竭的特点使其在新能源领域脱颖而出。据研究，如果全球风能总量的1%被利用，那么世界3%的能源就可以被节省下来。风能的利用在未来也许会取代传统化石燃料以及核能等能源方式。世界各国均把风力发电作为应对能源短缺、大气污染、节能减排等问题的有效解决措施。而小型发电系统在日常生活中如何应用也受到越来越多的关注。 1 风力发电研究的背景和意义 风力发电是电力可持续发展的最佳战略选择。清洁、高效成为能源生产和消费的主流，世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。从 20 世纪 90 年代开始，世界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气，而是太阳能发电、风力发电等可再生能源。世界各地都在通过立法或不同的优惠政策积极激励、扶持发展风电技术，而中国是风能资源较丰富的国家，更需要开发利用风电技术。技术创新使风电技术日益成熟。目前，在发达国家风电的年装机容量以 35.7%高速度增长。一个重要原因是各国积极以科学的发展观，采取技术创新，使风电技术日益成熟。目前单机容量 50kW、600kW、750kW 的风电机组已达到批量商业化生产的水平，并成为当前世界风力发电的主力机型，兆瓦级的机组也已经开发出来，并投入生产试运行。同时，在风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料，风电控制系统和保护系统广泛应用电子技术和计算机技术，有效地提高风力发电总体设计能力和水平，而且新材料和新技术对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。技术进步使风电成本具有市场竞争能力。长期以来，人们以风电电价高于火电电价为由，一直忽视风电作为清洁能源对于能源短缺和环境保护的意义，忽视了风电作为一项高新技术产业而将带来的巨大前景。近 10 年来，风电的电价呈快速下降的趋势，并且日趋接近常规发电的成本。世界风力发电能力每增加一倍，成本就下降 15%。按照这一规律计算，近几年的风电增长率一直保持在 30%以上，这就意味着每隔 30 个月左右，成本就会下降 15%。风力发电将能迅速缓解我国能源急需和电力短缺的局面，近两年中国出现大面积的缺电，风能发电对于缓解缺电具有非同寻常的意义。风电的诸多优势中，一个重要特点是风电上马快，不像
第三章 水平轴风力发电机组空气动力学理论 研究风能工程中的空气动力问题的方法有理论计算，风洞实验和风场测试，它们相互补充，相互促进。由于绕风力机的流动十分复杂，目前，理论计算还有一定的局限性，因此，还需要通过风洞实验和风场测试的方法来加以补充和完善。 本章主要围绕水平轴风力发电机组空气动力学理论进行阐述，内容包括动量理论，叶素理论，叶素-动量理论等基本理论，风轮的气动特性，叶片设计，叶尖损失，翼型升力和阻力等内容； 研究风力发电机的气东理论需要具备一定的流体动力学的知识，诸如不可压缩气流静态贝努利（Bernoulli ）方程和连续性概念。Biot-Savart 法则，类似于电磁场来确定涡流速度，Kutta-Joukowski 确定边界涡流等。 3.1 基本理论 3.1.1动量理论 动量理论可用来描述作用在风轮上的力与来流速度之间的关系。 流经转动盘面的整个气体流速的变化 ()a U U d -=∝1乘以质量流率，即是整个气体流动量的改变： ()d d w U A U U ρ-=∝动量变化率 （3- 1） 动量的变化完全来自于制动桨盘的静压的改变，而且整个流管周围都被大气包围，上下静压差为0，所以有： ()()()a U A U U A p p d w d d d --=-∝∝-+ 1ρ （3- 2） 通过贝努利方程可以获得此压力差-+-d d p p ，因为上风向和下风向的能量不 同，贝努利方程表示在稳定条件下，流体中的整个能量由动能、静压能和位能组成。不对流体做功或流体不对外做功的情况下，总能量守恒，因此对单位气流，有下式成立： .tan 2 12t cons gh p U =++ρρ （3- 3） 上风向气流有： d d d d d gh p U p gh U ρρρρ++=+++∝∝∝∝∝222 121 (3- 4) 假设气体未压缩d ρρ=∝，并且在水平方向d h h =∝ 则 +∝∝+=+d d p U p U 222 121ρρ (3- 4a) 同样下风向气流有： -∝+=+d d w p U p U 222 121ρρ ( 3- 4b) 两方程相减得到：
课程设计(综合实验)报告( -- 年度第一学期) 名称： 题目： 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 成绩： 日期：
一、目的与要求 本次课程设计的主要目的： 1.掌握动量叶素理论设计风力机叶片的原理和方法 2.熟悉工程中绘图软件及办公软件的操作 3.掌握科研报告的撰写方法 本次课程设计的主要要求： 1．要求独立完成叶片设计参数的确定，每人提供一份课程报告 2．每小组提供一个手工制作的风力机叶片 二、主要内容 设计并制作一个风力机叶片 1．原始数据 三叶片风力机功率P＝6.03KW 来流风速7m/s 风轮转速72rpm 风力机功率系数Cp＝0.43 传动效率为0.92 发电机效率为0.95 空气密度为1.225kg/m3 全班分为2个小组，每个小组采用一种风力机翼型，翼型的气动数据（升力系数，阻力系数， 俯仰力矩系数）已知。 2．设计任务 2.1风力机叶片设计：根据动量叶素理论对各个不同展向截面的弦长和扭角进行计算， 按比例画出弦长、扭角随叶高的分布。 2.2根据以上计算结果手工制作风力机叶片，给出简单的制作说明。 四、数据计算 选用翼型s819 (一)叶片半径的计算：
由风力发电机输出功率： 21238 1 ηηπρP r C D V P = 得，叶片直径： m C V P D P r 10.37 .048.08234.1800 883 2 13=?????= = πηηπρ 叶片半径： m D R 55.123.12=== (二) 叶尖速比的计算： 整个叶片的叶尖速比： 31.57 329.460/72260/2110=??=?=Ω= ππλv R n V R 半径r 处的叶尖速比：1 0V r Ω=λ ① 设计中取9处截面，分别是叶片半径的20%处，叶片半径的30%处，叶片半径的40%处，叶片半径的 50%处，叶片半径的60%处，叶片半径的70%处，叶片半径的80%处，叶片半径的90%处，则由式①得到各截面处的叶尖速比分别为： 60.01 %20% 10=?= V R ωλ 1.201 %20% 20=?= V R ωλ 1.801 %30% 30=?= V R ωλ 40.21%40% 40=?= V R ωλ 00.31 %50% 50=?= V R ωλ 3.601 %60% 60=?= V R ωλ 20 .41 %70% 70=?= V R ωλ 80.41%80%80=?=V R ωλ 60 .51 %90% 90=?= V R ωλ 00.61 %90% 100=?= V R ωλ 各截面处翼型弦长： 确定每个剖面的形状参数N: 可根据公式： 9 4 )(/91622 00 + = R r r R N λλπ
风力发电机介绍 目录 1. 风力发电发展的推动力 2.风力发电的相关参数 2.1.风的参数 2.2.风力机的相关参数（以水平轴风力机为例） 3.风力机的种类 3.1.水平轴风力机 3.2.垂直轴风力机 4.水平轴风力机详细介绍 4.1.风轮机构 4.2.传动装置 4.3.迎风机构 4.4.发电机 4.5.塔架 4.6.避雷系统 4.7.控制部分 5.风力发电机的变电并网系统 5.1.（恒速）同步发电机变电并网技术
5.2.（恒速）异步发电机变电并网技术 5.3.交—直—交并网技术 5.4.风力发电机的变电站的布置 6.风力发电场 7.风力机发展方向 1. 风力发电发展的推动力： 1) 新技术、新材料的发展和运用； 2) 大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累； 3) 火电发电成本（煤的价格）上涨及环保要求的提高（一套脱硫装置价格相当 一台锅炉价格）。 2. 风力发电的相关参数： 2.1. 风的参数： 2.1.1. 风速： 在近300m的高度内，风速随高度的增加而增加，公式为： V：欲求的离地高度H处的风速； V0：离地高度为H0处的风速（H0=10m为气象台预报风速的高度）； n：与地面粗糙度等因素有关的指数，平坦地区平均值为0.19～0.20。 2.1.2. 风速频率曲线：
在一年或一个月的周期中，出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率。 图1：风速频率曲线 2.1. 3. 风向玫瑰图(风向频率曲线)： 在一年或一个月的周期中，出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率。以极座标形式表示的风向频率图叫风向玫瑰图。 图2：风向玫瑰图
１００１－３９９７（ ２０１１ ）０８－００８４－０３ 垂直轴风力发电机结构研究进展 陈兴华吴国庆曹阳茅靖峰张旭东张玉梅迟晓妮 （南通大学机械工程学院江苏省风能应用技术工程中心，南通２２６０１９） Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｘｉｓ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ＣＨＥＮ Ｘｉｎｇ－ｈｕａＷＵ Ｇｕｏ－ｑｉｎｇＣＡＯ ＹａｎｇＭＡＯ Ｊｉｎｇ－ｆｅｎｇＺＨＡＮＧ Ｘｕ－ｄｏｎｇＺＨＡＮＧ Ｙｕ－ｍｅｉＣＨＩ Ｘｉａｏ－ｎｉ ［摘要］与水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机具有结构对称、风能利用率高、噪音低等优 点，有着较为广阔的市场前景。首先对垂直轴与水平轴风力机作了比较，分析了垂直轴风力发电机的特 点，简要地概述了垂直轴风力机的先后发展，分别介绍了常见的萨渥纽斯阻力型、达里厄型及其变形结构等垂直轴风力机的结构，阐述了国内外学者对垂直轴风力机结构的研究现状，最后简要地分析了设计垂直轴风力机所面临的主要问题。 垂直轴风力发电机；风力发电；聚能装置 ＴＨ１２２；ＴＫ８９Ａ ２０１０－１０－０７江苏省科技支撑计划项目（ ＢＥ２００８０７４），江苏省科技支撑计划项目（ＢＥ２００９０９０）， 南通大学研究生科技创新计划项目（ＹＫＣ０９０１１） 万方数据
万方数据
＠＠［１］孙云峰，田德，王海宽，等．垂直轴风力发电机的发展概况及趋势［Ｊ］．农 村牧区机械化，２００８（２）：４２－４４． ＠＠［２］李岩．叶片重叠比对Ｓａｖｏｎｉｕｓ风力机性能的影响［Ｊ］．可再生能源， ２００８，２６（３）：３１－３３． ＠＠［３］田海姣，王铁龙，王颖．垂直轴风力发电机发展概述［Ｊ］．应用能源技术， ２００６（１１）：２２－２７． ＠＠［４］叶杭冶．风力发电机组的控制技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００７： １１－３３ ＠＠［５］梁昌鑫，贾廷纲，陈孝祺．国内外风电的现状和发展趋势［Ｊ］．上海电机 学院学报，２００９，１２（１ ）：７３－７７． ＠＠［６］郎晓飞．高效垂直轴风力发电机：中国，２００６１００５２８９２．５［Ｐ ］．２００６－０８－ １０［ ２００８－０２－１３］． ＠＠［７］严强．垂直轴风力发电机的叶片支持翼结构：中国，２００６１０１１７０１７．０ ［Ｐ］．２００６－１０－１１ ［２００７－１０－１１］． ＠＠［８］蒋超奇，严强．水平轴与垂直轴风力发电机的比较研究［Ｊ］．上海电力， ２００７（２）：１６３－１６５． 万方数据
一.总体参数设计 总体参数就是设计风力发电机组总体结构与功能的基本参数,主要包括额定功率、发电机额定转速、风轮转速、设计寿命等。 1. 额定功率、设计寿命 根据《设计任务书》选定额定功率P r =3、5MW;一般风力机组设计寿命至少为20年,这里选20年设计寿命。 2. 切出风速、切入风速、额定风速 切入风速 取 V in = 3m/s 切出风速 取 V out = 25m/s 额定风速 V r = 12m/s(对于一般变桨距风力发电机组(选3、5MW)的额定风速与平均风速之比为1、70左右,V r =1、70V ave =1、70×7、0≈12m/s) 3. 重要几何尺寸 (1) 风轮直径与扫掠面积 由风力发电机组输出功率得叶片直径: m C V P D p r r 10495.096.095.045.012225.13500000 883 3 213≈???????==πηηηπρ 其中: P r ——风力发电机组额定输出功率,取3、5MW; ——空气密度(一般取标准大气状态),取1、225kg/m 3; V r ——额定风速,取12m/s; D ——风轮直径; 1η——传动系统效率,取0、95; 2η——发电机效率,取0、96; 3η——变流器效率,取0、95; C p ——额定功率下风能利用系数,取0、45。 由直径计算可得扫掠面积: 22 2 84824 1044 m D A =?= = ππ 综上可得风轮直径D=104m,扫掠面积A=84822 m
4. 功率曲线 自然界风速的变化就是随机的, 符合马尔可夫过程的特征, 下一时刻的风速与上一时刻的结果没什么可预测的规律。由于风速的这种特性, 可以把风力发电机组的功率随风速的变化用如下的模型来表示: )()()(△t P t P t P sta t += )(t P ——在真实湍流风作用下每一时刻产生的功率, 它由t 时刻的V(t)决定; )(t P stat ——在给定时间段内V(t)的平均值所对应的功率; )(△t P ——表示t 时刻由于风湍流引起的功率波动。 对功率曲线的绘制, 主要在于对风速模型的处理。若假定上式表示的风模型中P stat (t)的始终为零, 即视风速为不随时间变化的稳定值, 在切入风速到切出风速的范围内按照设定的风速步长, 得到对应风速下的最佳叶尖速比与功率系数,带入式: 32123 8 1ηηπηρD V C P r P = 1η——传动系统效率,取0、95; 2η——发电机效率,取0、96; 3η——变流器效率,取0、95; ——空气密度(一般取标准大气状态),取1、225kg/m 3; V r ——额定风速,取12m/s; D ——风轮直径; C p ——额定功率下风能利用系数,取0、45。
水平轴与垂直轴风力发电机的比较 班级：学号：姓名： 摘要：本文主要对水平轴风力发电机与垂直轴风力发电机在设计方法、结构等多方面进行了比较，最终得出垂直轴风力发电机大有可为的结论。 关键词：风力发电机；垂直轴；水平轴；设计； 1 引言 风能是一种取之不尽,无任何污染的可再生能源。地球上的风能资源极其丰富，据专家估计，仅1%的地面风力就能满足全世界对能源的需求。人类利用风能已有数千年历史，在蒸汽机发明以前风能曾作为重要的动力，应用于人类生活的众多方面。风力发电的探索，则起源于19世纪末的丹麦，但是直到20世纪70年代以前，还只有小型充电用风力发电机达到实用阶段。1973年爆发石油危机以后，美国、西欧等发达国家为寻求替代石油燃料的能源，投入了大量经费，动员高科技产业，利用计算机、空气动力学、结构力学和材料科学等领域的新技术研制风力发电机组，开创了风能利用的新时代。由于风力发电技术的不断发展，风力发电越来越受到世界各国的重视。 垂直轴风车很早就被应用于人类的生活领域中，中国最早利用风能的形式就是垂直轴风车。但是垂直轴风力发电机的发明则要比水平轴的晚一些，直到20世纪20年代才开始出现（Savonius式风轮——1924年，Darrieus式风轮——1931年）。由于人们普遍认为垂直轴风轮的尖速比不可能大于1，风能利用率低于水平轴风力发电机，因而导致垂直轴风力发电机长期得不到重视。 随着科技的发展和人类认识水平的不断提高，人们逐渐认识到垂直轴风轮的尖速比不能大于1仅仅适用于阻力型风轮（Savonius式风轮），而升力型风轮（Darrieus式风轮）的尖速比甚至可以达到6，并且其风能利用率也不低于水平轴。近年来，越来越多的机构和个人开始研究垂直轴风力发电机，并取得了长足的发展。
第37卷?第2期?2015-02(下)? 【47】 水平轴风力发电机塔架的有限元分析 Finite element analysis of wind turbine tower with horizontal axis 陈志敏，孙华东 CHEN Zhi-min, SUN Hua-dong （中北大学 应用力学研究所，太原 030051） 摘 要：利用有限元分析软件aNSYS对某型风力发电机塔架为研究对象，建立其有限元模型，对其进 行静力分析，模态以及屈曲分析。得出塔架整体结构满足强度要求，不会出现失稳现象，门洞处需要采取加固措施，风机正常工作下不会发生共振现象。 关键词：风力发电机塔架；aNSYS；固有频率；屈曲中图分类号：TB122 文献标识码：a 文章编号：1009-0134(2015)02(下)-0047-02Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2015.02(下).15 收稿日期：2014-09-24 作者简介：陈志敏（1990 -），男，江西赣州人，硕士，研究方向为材料与结构的动力响应。 0 引言 在绿色能源的大背景下，由于风力发电不需要燃料，也不会产生辐射和空气污染，风力发电在世界掀起一股热潮。风力发电机工作时，塔架所受的动力作用主要有三种：塔顶风机的压力作用，风轮转动的激励作用和风荷载作用[1]。为了确保塔架和风机有更好的动力相容性，必须避开风轮转动时产生的激励频率，防止共振现象的发生。塔架是高耸结构，塔顶所受风机的压力作用越大，结构抵抗横向变形的能力越小。塔架受风荷载的作用，产生横向挠动，当横向挠动过大时，结构会发生屈曲破坏。本文在考虑塔架门洞的情况下，采用有限元分析软件ANSYS 对某型1.5兆瓦风力发电机塔架建立有限元模型，对塔架进行模态分析，整体强度分析以及屈曲分析。 1 塔架的有限元模型 本文所研究的塔架是圆筒式的钢材料塔架，该塔架高度为73m ，轮毂中心高度为74.5m ，底部直径4.2m ，顶部直径2.6m ，最大壁厚28mm ，最小壁厚10mm ，由四段圆筒用法兰盘联接而成，结构为壁厚渐变空心圆柱状。塔顶质量为90t ，偏心距1.2m 。塔架的材料为 Q345C 钢，弹性模量E=206GPa ，泊松比μ=0.3，密度为ρ=7850kg/m 3，屈服强度s σ=325MPa ～345MPa 。本文使用ANSYS 软件1:1建立塔架的三维实体模型，进行有限元分析。单元类型选用20节点SOLID95三维六面体实体单元，该塔架的有限元模型共有160165个节点。 2 塔架的静力分析 2.1 塔筒筒身风荷载计算 根据我国《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012） [2] 规定垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准 值按下式计算： 0)()()(ωμμβωz z z s z z = (1)式中：)(z ω为作用在塔筒表面任意高度z 处的风荷载标准值（kg/m 2）；z β为z 高度处的风振系数；)(z z μ为风压高度变化系数；)(z s μ为风荷载体型系数；0ω为基本风压（kg/m 2）[3]。 32.0)1.0()(z z z =μ (2) (3)式中：1ξ为脉动增大系数，根据文献[2]取为2.16，1υ为脉动影响系数，B θθυν885.01=，νθ=1.5，B θ为风载所在截面直径与塔筒底部直径的比值；z ?为第一振型系数，用下式计算： 443223/)46(H z H z H z z +?=? (4) 2.2 塔顶风荷载计算 额定风况下的气动荷载计算： 22P P V R C F π= (5) 切出风况下的气动荷载计算： 2 24.0d P V R C F π= (6)极限风况下的气动荷载计算： 2 08.0s b BV A F = (7) 式中：C p 为风力发电机风能利用系数R ；为风轮叶片半径；V p 为额定风速；V d 为切出风速；V s 为极限风速；A b 为风轮的投影面积；B 为风轮叶片的数目。2.3 应力及位移计算结果 由表1可以看出，风力发电机在额定风况和切出风况下的最大应力都远远小于屈服强度，满足强度要求[4]。在极限风况下塔架的Von Mises 最大应力为275MPa ，屈服强度为325MPa ，安全系数为1.18，理论
垂直轴风力发电机研究 报告 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
垂直轴风力发电机研究报告 1.垂直轴与水平轴对比 垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机相比，有其特有的优点： ①水平轴风力发电机组的机舱放置在高高的塔顶，而且是一个可旋转360度的活动联接机构，这就造成机组重心高，不稳定，而且安装维护不便。垂直轴风力发电机组的发电机，齿轮箱放置在底部，重心低，稳定，维护方便，并且降低了成本。 ②风力发电机的客户越来越需要使用寿命长、可靠性高、维修方便的产品。垂直轴风轮的翼片在旋转过程中由于惯性力与重力的方向恒定，因此疲劳寿命要长于水平轴风轮；垂直轴风力发电机的构造紧凑，活动部件少于水平轴风力机，可靠性较高；垂直轴系统的发电机可以放在风轮下部甚至地面上，因而便于维护。 ③风力发电机由于高度限制和周围地貌引发的乱流，常常处于风向和风强变化剧烈的情况，垂直轴风力发电机有克服“对风损失”和“疲劳损耗”上有水平轴风力发电机不可比的优点，且理论风能利用率可达40％以上．因此在考虑了较小的启动风速和对风力机影响较大的“对风损失”之后，从而提高垂直轴风轮的风能实际利用率。 ④水平轴风力发电机组机仓需360度旋转，达到迎风目的。这个调节系统包含有旋转机构，风向检测，角位移发送，角位移跟踪等系统。垂直轴风力机不要迎风调节系统，可以接受360度方位中任何方向来风，主轴永远向设计方向转动。 ⑤水平轴风力发电机的翼片受到正面风载荷力，离心力，翼片结构相似悬臂梁。翼片根部受到很大弯矩产生的应力。而且翼片在旋转一周的过程中，受惯性力和重力的综合作用，惯性力的方向是随时变化的，而重力的方向始终不变，这样翼片所受的就是一个交变载荷，这就要求翼片有很高的的疲劳强度，因此大量事故都是翼片根部折断。而垂直轴风机的翼片主要承受拉应力，不易折断，寿命长。
一、尚特光电公司简介： 深圳尚特绿色能源股份有限公司，德国慕尼黑工业大学新能源技术、澳大利亚新南威尔士大学太阳能研究所、清华大学深圳低碳节能研究院合作伙伴，是一家专门从事太阳能、风能发电与控制技术研发、生产、销售、服务为一体的高新科技企业，凝聚着一批国际新能源领域顶尖的科研人才，拥有多项国家发明专利，公司组织机构完善，管理严格，已建立完善的品质管理体系，顺利通过了ISO09001: 2008质量管理体系认证和产品的CE、ROSH、UL认证等。 核心技术为：磁悬浮风力发电与控制技术、跟踪式太阳能发电系统、高倍聚光太阳能发电系统、风光互补发电与控制系统；产品广泛应用于城市、农村道路照明，家庭别墅、通信基站、交通监控、部队边防用电等中小离网型发电站，以及大型光伏并网发电站等，其中磁悬浮风力发电机能微风启动、轻风发电，解决了世界大部分低风速地区无法发电的技术难题，太阳能跟踪式发电系统比固定式的太阳能发电系统提高40～80%的发电量，高倍聚光太阳能发电系统比固定式的太阳能发电系统提高80～150%的发电量，大大降低了中大型光伏发电厂的发电成本，是目前世界上领先的第三代太阳能发电技术。 尚特不仅提供高品质的追日式太阳能跟踪系统、磁悬浮风力发电机、控制与逆变器等系列产品，同时在太阳能、风能项目的立项咨询、方案设计、施工安装、运行维护方面提供国际化高水准的强大服务团队，服务于全球商用或民用光伏电站建设和各类太阳能、风能应用项目的咨询、设计、系统集成、工程承包等一站式解决方案，保证产品长期稳定运行、最大限度降低用户的建设与维护成本。 “为人类能源可持续发展提供专业高效的解决方案”，一直是尚特的崇高使命；“精益求精、诚臻服务”始终是尚特对客户的永久承诺，我们也必将长期置身于清洁能源技术应用的领先行列，引领绿色节能时代的革命! 二、SUNTOP产品技术特点 ·SUNTOP磁悬浮微风发电机由深圳尚特绿色能源有限公司与德国幕尼黑工业大学历时四年共同研发创造，技术处于世界领先地位，并在全球范围内申请多项专利。 ·SUNTOP磁悬浮微风发电机集磁悬浮技术、电机工程、动力机械、航空大气工程、外观设计、实用设计、风洞测验、电脑模拟分式等学科于一体，采用轻型铝合金、钛金、不锈钢紧固件等轻型特殊材料制造。 ·SUNTOP磁悬浮风力发电机，由磁悬浮风力发电电机、垂直式万向受风装置（风叶）与法兰组成。 （一）、电机部分工作原理是：采用磁悬浮技术理论、将电机线圈悬浮于一 定的空间，在没有任何机械摩擦阻力以及在风力驱动作用下，使电机转动并 切割磁力线发出三相交流电；电机外壳由高强度铝合金模具成型，转动轴材 料为不锈钢，电机内部由定子、外转子、磁缸、稀土磁铁、高纯度铜线圈，通过 磁悬浮技术组合而成。
150kw 水平轴风力发电机塔架设计 THE DESIGN OF 150kw HWT TOWER 高华德 刘美华 (青岛大学) 摘要 给出了水平轴风力发电机塔架的设计依据及有关数据的计算方法。提出了塔架的设计步骤。关键词 风力发电机;塔架;设计中国图书资料分类法分类号 T H213.3 Gao Huade Liu Meihua (Qin gdao University) Abstract Th is paper gives the basis of design ing HW T tow er and the method to caculate relative data and p re- sents the s teps of designin g the tow er.Key words WT ;tow er ;design 第一作者简介 高华德,男,1992年毕业于山东工业大学,获硕士学位。主要从事机械制造方面的教学 和科研工作。 1 150kw 水平轴风力发电机基本参数及有关数据的确定 1.1 基本参数 额定风速V =12m /s ,额定功率P o =150kw ,最大承受风速V max =60m /s ,叶片数目B =3,风轮转速n =50r/m in 。1.2 其他有关数据的确定 塔架高度H 。由于风剪效应的影响,风速随着高度的增加而增大。综合考虑技术和经济这两个因素,塔架的高度实际上限制在一定的范围之内。塔架的最低高度H 为 H =h +e +R 式中h 为接近风力发电机的障碍物的高度;e 为由障碍物的最高点到风轮扫掠面最低点的距离,一般地e = 1.5 ～2m ;R 为风轮半径。 根据设计要求和具体情况,该150kW 水平轴风力发电机的塔架高度H 定为30m 。主传动系统的效率 (包括轴承,增速器,万向轴联节及发电机), 的计算公式是 =P o /P 式中P ——风力发电机的轴功率。 文献[1]对山东工业大学研制的55kw 水平轴风力发电机的主传动系统进行了测试。结果表明:在不同的条件下,主传动系统的效率 均在0.85左右。应用类比的方法,可假定150kw 水平轴风力发电机的主传动系统的效率是0.8。 风轮直径D 确定 对于高速风力发电机,其产生的轴功率P 的近似计算公式是 P =0.2D 2V 3 第13卷第3期 1998年9月 青 岛 大 学 学 报JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY VOL.13NO.3 Sep.1998 收稿日期:1998-03-11