风力发电机及偏航系统PPT精选文档

几种单向阀的纵剖结构图
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节流阀
通过改变阀口通流面积的大小或通流通道的长短来改变液阻，控制通 过阀的流量，达到调节执行元件运动速度的目的。
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溢流阀
作用：
• （1)调压溢流 在定量泵节流调速供油系统中，利用溢流阀将多余的
油液排回油箱，调节弹簧的预紧力，也就调节了系统的工作压力。此 时，溢流阀处于常开状态。
1.5兆瓦风机偏航系统
1.5兆瓦风机的偏航系统（除液压站外）包括：偏航电机、偏航减速 器、机舱位置传感器、偏航加脂器、毛毡齿润滑器、偏航轴承、偏航 刹车闸、偏航刹车盘。 偏航轴承采用四点接触球转盘轴承结构。偏航电机是多极电机，电压 等级为400V，内部绕组接线为星形。电机的轴末端装有一个电磁刹 车装置，用于在偏航停止时使电机锁定，从而将偏航传动锁定。附加 的电磁刹车手动释放装置，在需要时可将手柄抬起刹车释放。偏航刹 车闸为液压盘式，由液压系统提供约140～160bar的压力，使刹车片 紧压在刹车盘上，提供足够的制动力。偏航时，液压释放但保持 24bar的余压，这样一来，偏航过程中始终保持一定的阻尼力矩，大 大减少风机在偏航过程中的冲击载荷。偏航刹车盘是一个固定在偏航 轴承上的圆环。偏航减速器为一个行星传动的齿轮箱，将偏航电机发 出的高转速低扭矩动能转化成低转速高扭矩动能。凸轮计数器内是一 个10千欧姆的环形电阻，风机通过电阻的变化，确定风机的偏航角度 并通过其电阻的变化计算偏航的速度。偏航加脂器负责给偏航轴承的 润滑加脂的工作。毛毡齿润滑器负责给偏航齿的润滑。
风机液压系统和偏航系统的简介
结构性讲解不代表实物 孙伟
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1.5兆瓦风机液压系统总图
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主要零部件清单列表
序号
名称
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油箱
1.3

风向标和风速仪都安装在风力发电机机舱的尾部，固定在风向标支架 上，引线通过支架得铁管连接在机舱控制柜得模板上。
对风装置每隔十分钟进行一次对风检测。控制系统根据风向标的指向 来检测此时的风向角，再根据风向标与机舱的夹角（锐角）来判断是 否进行偏航。如果系统检测到风向没有发生改变，那么系统不发出偏 航指令：如果系统检测到风向发生变化，那么系统此时进行风向角计 算，工作人员可以根据风向标的方向和系统显示面板来判断风向，计 算出来的风向角再与机舱的夹角进行比对，如果大于10°系统则发出 偏航信号，根据风向角来决定是否左偏或者右偏，偏航多少度。
我国风能资源比较丰富，近十几年来，对风能资源状况作了较深入的 勘测调查，全国可开发利用的风能资源总量约2.5亿kw。东南沿海和 山东、辽宁沿海及其岛屿，内蒙古北部，甘肃、新疆北部以及松花江 下游等地区均属风能资源丰富区，年平均风速≥6m/s ，有很好的开 发利用条件。这些地区中很多地方常规能源贫乏，无电或严重缺电， 尤其是新疆、内蒙古的大部分草原牧区以及沿海几千个岛屿，人口分 散，电网难以通达，或无电力供应，或采用很贵的柴油发电。
水平轴风力机简介
水平轴风力机的风轮围绕一个水平轴旋转，工 作时，风轮的旋转平面与风向垂直，风轮上的叶 片是径向安置的,与旋转轴相垂直，用于风力发电 的风力机一般叶片数取 1～4(大多为 2片或 3 片) ，叶片数多的风力机通常称为低速风力机， 它在低速运行时，有较高的风能利用系数和较大 的转矩。它的起动力矩大，起动风速低,因而适用 于提水。叶片数少的风力机通常称为高速风力机。 它在高速运行时有较高的风能利用系数，但起动 风速较高。由于其叶片数很少，在输出同样功率 的条件下比低速风轮要轻得多，因此适用于发电。
偏航控制系统实物图
接近开关简介

政策法规对产业发展影响分析
补贴政策
政府对风力发电产业的补贴政策，包括上网电价补贴、投资补贴等， 对产业发展起到了积极的推动作用。
税收政策
政府对风力发电产业实行的税收优惠政策，如增值税即征即退、所 得税优惠等，降低了企业的税收负担。
环保政策
政府对可再生能源和环保产业的支持政策，如碳排放权交易、绿色电 力证书等，为风力发电产业的发展提供了良好的政策环境。
多元化能源融合
未来风力发电将与其他能源形式进行 融合，形成多元化的能源供应体系。
05 行业标准与政策法规解读
国内外相关行业标准梳理
国际标准
包括IEC（国际电工委员会）制定的风 力发电机组相关标准，以及ISO（国 际标准化组织）制定的可再生能源和 风力发电相关标准。
国内标准
中国制定的风力发电机组相关标准，如 GB/T（国家推荐性标准）和NB/T（能源行 业标准）等，涵盖了风力发电机组的设计、 制造、试验、安装和运行等方面。
特点
清洁、可
风力发电机类型及结构
类型
水平轴风力发电机、垂直轴风力发电 机等。
结构
包括叶片、轮毂、齿轮箱、发电机、 塔筒、偏航系统等主要部件。
风力发电机性能指标
额定功率
发电机在额定风速下输 出的功率。
切入风速
发电机开始发电的最低 风速。
切出风速
为保护发电机而设定的 最高风速，超过此风速
机的发电量和运行稳定性。
案例二
某风电设备制造商对其偏航系统进 行了结构优化设计，降低了制造成 本并提高了市场竞争力。
案例三
某研究机构将智能化技术应用于偏 航系统，实现了对风力发电机的智 能监控和优化控制，取得了显著的 应用效果。

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五、冷却润滑系统
• 作用 1、对齿轮箱各轴承、各齿面提供足够的润滑。 2、对齿轮箱进行冷却散热。
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• 冷却润滑系统组成 润滑油泵：将齿箱润滑油吸入，输出压力油。
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滤油器：将油液过滤，给齿箱提供清洁的润滑 油，通常精度为10μm。 冷却器：通过与空气的热交换，将热油冷却。 连接管路：连接各个部件。 附件：提供滤油器堵塞报警，显示回油压力。
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刹车系统的控制机构－液压系统
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四、支承系统
• 塔架的作用 支承风力发电机组的机械部件，承受各部件作用在塔 架上的力和风载
• 基础的作用 安装、支承风力发电机组，平衡运行过程中产生的各 种载荷。
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• 塔架 材料：Q345 轮毂高度：依据项目和当地风切变指数综合考虑 而定
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• 基础 钢筋混凝土
叶
失速、定桨 玻璃钢 23.5m 、24m 49m、50m
3 2.5° 5°
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轮
毂
• 轮毂材料: QT400－18或 QT350－22L
• 涂层：
HEMPEL
• 与桨叶连接： 高强度螺栓
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主轴、轴承、轴承座 • 轴承：SFK 或FAG • 主轴：材料42CrMoA • 轴承座：材料QT400－18AL
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• ３、通过过滤器的油液进入阀组，当油液温度较低时， 油液直接流回齿轮箱各个轴承和齿面的润滑点，这时 系统只起润滑作用。当油液温度达到设定值时，通过 阀的调配，油液全部强行通过冷却器，给油液进行冷 却后再流回齿轮箱各个润滑点。
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偏航齿箱
参数： • 型式： 法兰联接的同轴行星（摆线）齿轮箱 • 额定输入功率: 1.5kW • 额定输入转速: 940rpm • 额定输出转速: 1.245rpm • 额定传动比: 755 • 额定输入扭矩: 15Nm • 使用环境温度 ： -30℃～+40℃ • 噪声（声功率级）：≤90 dB（A） • 润滑油： Mobil或Shell、BP的合成齿轮油

系统框图
开始
温度测量子程序 扭缆控制子程序
温度报警 N 扭缆报警 N 自动偏航 Y 风速测量子程序 风向测量子程序 N
Y
温度保护
Y
扭缆保护
N
手动偏航 Y 风速测量子程序 屏蔽扭缆保护 屏蔽自动解缆
主 程 序 流 程 图
偏航电机正转
手动正转 N 手动反转 N
Y
Y
偏航电机反转
开始
扭缆 <=-650° N
Y
返回
人机界面---手动偏航界面设计
手动偏航界面用于完 成对风力发电机组的手动 偏航操作。当启动键按下 后，选择手动模式，然后 可以选择偏航电机的偏航 方式，完成偏航操作。同 时界面有风机运行的各项 实时数据，便于掌握风机 的运行状态。
人机界面---手动偏航界面设计
自动偏航界面用于完 成对风力发电机组的自动 偏航操作。当启动键按下 后，选择自动模式，风力 发电机和偏航电机即可按 照预先设置好的流程顺序 自动运行，无需人工干预。 同时界面也有风机运行的 各项实时数据，便于掌握 风机的运行状态。
Y
扭 缆 程 序 流 程 图
扭缆 >=650° N 扭缆 >=300° Y =-300° Y 偏航电机 反转偏航
N
N
扭缆 <=100° Y 风向测量子程序
扭缆 >=-100° Y
N
偏航解缆是本设计主 要的控制之一，也是风力 发电机系统中重要的环节。 其中包括对风偏航，自动 解缆等操作，风向标和风 速仪也有备用传感器，在 数据采集时只选用其中的 一个，如果发现故障，可 以立刻启用备用传感器， 以保证风机的正常运行。
大型风力发电机组偏航控制系统设计
大型风机 电网 电子负载控制器 大型风能并网逆变器

4、偏航刹车片
• 每台风机有10个偏航 刹车片，液压系统对 偏航刹车的控制，偏 航系统未工作时刹车 片全部抱闸， 机舱不 转动； 机舱对风偏航 时，所有刹车片半松 开，设置足够的阻尼， 保持机舱平稳偏航。 自动解缆时，偏航刹 车片全松开。
为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源 学习· 实践· 分享
三、偏航系统的工作原理
• 风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递 到偏航电机的控制回路的处理器里，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，为了减少偏航时的力矩，电机转速将通过同 轴联接的减速器减速后，将偏航力矩作用在偏航 轴承上，带动机舱偏航对风。
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2、偏航驱动（偏航电机+偏航减速器） 2.1偏航电机
联合动力风机所使用偏 航驱动电机是电磁制动 三项异步电动机，该机 采用全封闭、自扇冷、 鼠笼型、具有附加直流 电磁制动器的三项异步 电坳动，制动迅速、定 位准确等优点。
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2.2 偏航减速器 偏航减速器为四级行 星减速齿轮箱、继承 了行星齿轮传动平稳 的优点。
四、偏航系统的参数
自动对风时：
• 起动风速2.5m/s; • 偏航额定速度0.8°/s;
• 高风速下自动偏航： 60秒平均风速大于等于9 m/s，触 发偏航程序的条件如下： • 偏航对风60秒平均偏差大于8°，延时210s，风机偏航。 • 偏航对风60秒平均偏差大于15°，延时20s，风机偏航。 低风速下自动偏航： 60秒平均风速小于9 m/s，触发偏 航程序的条件如下： • 偏航对风60秒平均偏差大于10°，延时250s，风机偏航。 • 偏航对风60秒平均偏差大于18°，延时25s，风机偏航。

（2）定子铁心槽内的导体与转子上的 主磁极之间发生相对运动
（3）导体切割磁力线感应出电动势
导体感应电动势的方向可用右手定则判断！
交变频率： f pn1 [Hz] 60
p：磁极的极对数
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恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的基本工作原理 — 产生电磁制动力
（1）载流导体在磁场中受到电磁力 （2）绕组电流受力形成电磁转矩 （3）电磁转矩阻止转子旋转，是一种
0
if (Ff )
空载特性 E0＝f ( if )
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恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的外特性
U
外特性：同步发电机在n＝nN ，if＝
const，cos＝const的条件下，端电

cos() 0.8 压U和负载电流I 的关系曲线。
UN
cos 1 外特性反映负载性质不同时，端电
cos 0.8
4
双馈异步风力发电机组
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风力发电机组的结构
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直驱永磁同步风力发电机组
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风力发电机组的基础知识
桨叶的升力与阻力
桨叶的距角
桨叶围绕翼展长度方向的轴 线旋转的角度。显然，桨距角的 变动对桨叶的升力影响很大。
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风力机风能转换效率特性
• 风轮的功率
P
1 2
AV3Cp
• 风能转换率
Cpf(TS,R )
风电机组对发电机系统的基本要求：
（1）将旋转风力机的机械能高效率地转换为电能 转速、转矩、效率、电压、电流、体积、重量
（2）输出的电能质量应满足电力系统的并网要求 频率、有功、无功、波形畸变率、三相不平衡度、 并网冲击、电压跌落跨越
（3）与风力机系统匹配，最大限度发挥风力机的风能转换率 有无齿轮箱（直驱）、变速（MPPT）、变桨（恒功）

标一样，风轮会自动对准风向
• 以上3种为“被动偏航装置”
• 4．伺服电机调向系统——主动偏航系统
偏航系统的机构
• 风速风向测量 • 偏航驱动机构 • ——偏航驱动电动机 • ——偏航驱动变速机构 • ——偏航齿轮（是偏航回转支承机构的一
部分） • ——偏航回转支承机构（偏航轴承） • ——偏航刹车（制动）
• 注（2）阻尼力矩是液压系统的附带作用，为了使平衡 系统运转平稳。
• 关于侧风轮的气动分析。 • 关于扭缆和扭缆保护。
纽缆保护装置
• 解缆和纽缆保护是风力发电机组的偏航系统所必须具 有的主要功能。偏航系统的偏航动作会导致机舱和塔 架之间的连接电缆发生纽绞，所以在偏航系统中应设 置与方向有关的计数装置或类似的程序对电缆的纽绞 程度进行检测。一般对于主动偏航系统来说，检测装 置或类似的程序应在电缆达到规定的纽绞角度之前发 解缆信号；对于被动偏航系统检测装置或类似的程序 应在电缆达到危险的纽绞角度之前禁止机舱继续同向 旋转，并进行人工解缆。偏航系统的解缆一般分为初 级解缆和终极解缆。初级解缆是在一定的条件下进行 的，一般与偏航圈数和风速相关。纽缆保护装置是风 力发电机组偏航系统必须具有的装置，这个装置的控 制逻辑应具有最高级别的权限，一旦这个装置被触发， 则风力发电机组必须进行紧急停机。
转轴到风轮轮毂的距离；ω为调向时角速度； t为调向过程时间； • 3) 由于摩擦阻力而引起的阻力矩MZ
总结
• 什么是偏航系统，或偏航系统的作用：对风，充分利用风 能，提高风力发电机组的发电效率。作用有：使风力发电 机组的风轮始终处于迎风状态；提供必要的锁紧力矩，以 保障风力发电机组的安全运行；有的还可以在超过允许最 大风速时使风力机偏出风向，保证风力机安全。
• 偏航系统的种类：可以分为被动式和主动式。具体的有： 尾舵，侧风轮，风轮机下风布置，数字电子偏航系统。一 般来说，前3种属于被动偏航系统。

偏航驱动装置偏航驱动电动机一般选用转速较高体积小的电动机但由于偏航驱动所要求的输出转速又很低多采用多级行星轮系传动以实现大速比紧凑型传动的要求以满足偏航动作要偏航驱动电机偏航驱动电机偏航减速器偏航减速器21偏航制动装置风机机械液压系统对偏航刹车的控制偏航系统未工作时刹车片全部抱闸机舱不转动
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目录
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主轴起支承轮毂及叶片，传递扭矩到增 速器的作用，主轴轴承主要承受径向力， 其性能的好坏不仅对传递效率有影响， 而且也决定了主传动链的维护成本，所 以要求具有良好的调心性能、抗振性能
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和运转平稳性。
风电机组齿轮箱
齿轮箱是风电机组传动系统中的主要部
件，需要承受来自风轮的载荷，同时要
承受齿轮传动过程产生的各种载荷。需
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雷电保护装置
雷电保护爪主要由三部分组成，按照安装顺序从上到下 依次是垫片压板，碳纤维刷和集电爪。
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雷电保护装置
雷电保护装置在变桨装 置中的具体位置见右图， 在大齿圈下方偏左一个 螺 栓 孔 的 位 置 装安第装位一置 个 工保作护原理爪，然后120度等分 安装另外两个雷电保护 爪。 雷电保护装置可以有效的将作用在轮毂和叶片上的电流通过集电爪导到地面，
偏航驱动部件一般由电动机、大速比减速机和开式齿轮传动副组成，通过法兰连接安
装在主机架上。
偏航驱动电机
根据传动比要求，偏航减速器通常需 要采用3-4级行星轮传动方案，继承了行星 齿轮传动平稳的优点。
偏航驱动电动 机一般选用转 速较高体积小 的电动机但由 于偏航驱动所
偏航减速器 21
偏航系统相关部件
偏航制动装置
最此后外风还机需采要用一机个械冗刹余车限 系位统开使关叶（轮用停于止95转°动限。