下载文档原格式
风力发电根底知识及风电液压应用一、风的形成地球外表上，受太阳加热的空气较轻，上升到高空；冷却的空气较重，倾向于去补充上升的空气。
这就导致了空气的流动--风。
全球性气流、海风及陆风、山谷风的形成大致都如此。
风能是地球外表空气移动时产生的动能，即风的动能，是太阳能的一种表现形式。
二、风力发电的原理及优缺点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轮和发电机两局部构成，如图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,从而推动叶轮旋转。
如果将叶轮的转轴及发电机的转轴相连，就会带动发电机发出电来。
风力发电的原理这么简单，为什么仅20世纪的中后期才获得应用呢？第一，常规发电还能满足需要，社会生产力水平不够高，还无法顾及降低环境污染和解决偏远地区的供电问题。
第二，能够并网的风力发电机的设计及制造，只有现代高技术的出现才有可能，20世纪初期是造不出现代风力发电机的。
〔图一)风力发电有三种运行方式：一是独立运行方式，通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力,海关，它用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电；二是风力发电及其他发电方式〔如柴油机发电〕相结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电；三是风力发电并入常规电网运行，向大电网提供电力，常常是一处风电场安装几十台甚至几百台风力发电机，这是风力发电的主要开展方向。
我们这里所说的风力发电都是指大功率风机并网发电。
风力发电的优缺点三、现代风机的构造及技术特点。
图一所示的风力发电机发出的电时有时无，电压和频率不稳定，是没有实际应用价值的。
一阵狂风吹来，风轮越转越快，系统就会被吹跨。
为了解决这些问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等，现代风机的示意如图二、三、四所示。
〔图二〕〔图三〕〔图四〕四、风力发电机组的分类和主要构成一〕、风力发电机组的构成风力发电机组的主要组成局部：-叶轮：将风能转变为机械能。
-传动系统：将叶轮的转速提升到发电机的额定转速-发电机：将叶轮获得的机械能再转变为电能。
风电技术培训内容大全一、风力发电机组基础知识1. 风力发电概述：介绍风力发电的基本原理、风能的特点以及风力发电在全球范围内的应用情况。
2. 风力发电机组的基本构成：详细讲解风力发电机组的基本构成，包括风轮、发电机、塔筒等主要部件。
3. 风力发电机组的工作原理：阐述风力发电机组的工作原理，包括风能吸收、风轮转换、发电机发电等过程。
二、风力发电机组结构与原理1. 风轮结构与原理：详细介绍风轮的结构、特点、工作原理以及与发电机组的配合方式。
2. 发电机结构与原理：详细介绍发电机的结构、工作原理以及与风轮的配合方式。
3. 塔筒结构与原理：详细介绍塔筒的结构、特点、工作原理以及与风轮和发电机的配合方式。
三、风力发电机组控制系统1. 控制系统的基本组成：介绍控制系统的基本组成，包括传感器、控制系统硬件和软件等。
2. 控制系统的功能：阐述控制系统的功能，包括对风向、风速的监测和控制，对发电机组的启动、停止、调速等控制。
3. 控制系统的工作原理：详细介绍控制系统的工作原理，包括传感器的工作原理、控制算法的实现等。
四、风力发电机组维护与检修1. 维护与检修的基本知识：介绍维护与检修的基本概念和方法，包括定期维护、故障检修等。
2. 主要部件的维护与检修：详细介绍主要部件的维护与检修方法，包括风轮、发电机、塔筒等的维护与检修。
3. 维护与检修的安全措施：强调维护与检修过程中的安全措施和注意事项。
五、风力发电机组故障排除1. 故障排除的基本流程：介绍故障排除的基本流程，包括故障检测、故障定位、故障修复等。
2. 常见故障及排除方法：列举常见的风力发电机组故障及相应的排除方法。
3. 故障排除的安全措施：强调故障排除过程中的安全措施和注意事项。
六、风力发电机组安全知识1. 安全操作规程：介绍风力发电机组的安全操作规程，包括操作前的准备、操作过程中的注意事项等。
2. 安全防护措施：列举常见的安全防护措施，包括防护设备的使用、安全警示标识的设置等。
第一章风力发电机组结构1.8 控制系统控制系统利用微处理器、逻辑程序控制器或单片机通过对运行过程中输入信号的采集传输、分析，来控制风电机组的转速和功率；如发生故障或其他异常情况能自动地检测平分析确定原因，自动调整排除故障或进入保护状态。
控控制系统的主要任务就是自动控制风机组运行，依照其特性自动检测故障并根据情况采取相应的措施。
控制系统包括控制和检测两部分。
控制部分又设置了手动和自动两种模式，运行维护人员可在现场根据需要进行手动控制，而自动控制应在无人值班的条件下预先设置控制策略，保证机组正常安全运行。
检测部分将各传感器采集到的数据送到控制器，经过处理作为控制参数或作为原始记录储存起来，在机组控制器的显示屏上可以查询。
现场数据可通过网络或电信系统送到风电场中央控制室的电脑系统，还能传输到业主所在城市的总部办公室。
安全系统要保证机组在发生非常情况时立即停机，预防或减轻故障损失。
例如定桨距风电机组的叶尖制动片在运行时利用液压系统的高压油保持与叶片外形组合成一个整体，同时保持机械制动器的制动钳处于松开状态，一旦发生液压系统失灵或电网停电，叶尖制动片和制动钳将在弹簧作用下立即使叶尖制动片旋转约90°，制动钳变为夹紧状态，风轮被制动停止旋转。
根据风电机组的结构和载荷状态、风况、变桨变速特点及其他外部条件，将风电机组的运行情况主要分为以下几类：待机状态、发电状态、大风停机方式、故障停机方式、人工停机方式和紧急停机方式。
（1）待机状态风轮自由转动，机组不发电（风速为0~3m/s），刹车释放。
（2）发电状态发电状态Ⅰ：启动后，到额定风速前，刹车释放。
发电状态Ⅱ：额定风速到切出风速（风速12~25m/s），刹车释放。
（3）故障停机方式：故障停机方式分为：可自启动故障和不可自启动故障。
停机方式为正常刹车程序：即先叶片顺桨，党当发动机转速降至设定值后，启动机械刹车。
（4）人工停机方式：这一方式下的刹车为正常刹车，即先叶片顺桨，当发电机转速降至设定值后启动机械刹车。
风电基本知识包括以下几个方面：
•风力发电机：风力发电机是风电行业的核心设备，它将风的动能转化为电能，通常由叶片、机舱、传动系统、发电机等组成。
•风速和空气密度：风力发电的效率取决于风速和空气密度，在风速较低的情况下，风力发电的效率会降低。
•太阳辐射：风力发电主要依赖于太阳辐射，太阳能辐射量越大，风力发电的效率也会相应提高。
•系统效率：风电场的系统效率是指风力发电机输出的有效功率与输入的有效功率之比，系统效率取决于系统中各个组件的匹
配情况。
•并网问题：风力发电机需要与电网连接才能产生电能，并网问题包括电网接纳能力、电压稳定性等。
•储能技术：为了满足日益增长的电力需求，风力发电需要与储能技术相结合，如储能电池、储能器等。
•环境影响：风力发电对环境产生的影响包括减少温室气体排放、对气候变化的缓解等。
风电基础知识引言：随着对可再生能源的需求不断增长，风电作为一种无污染、可持续的能源形式，越来越受到关注。
无论是面对日趋紧张的能源供应，还是追求绿色环保的发展，风能都成为了各国政府和企业的关注焦点。
本文将介绍风电的基础知识，包括风能的转化原理、组成结构以及风电发电技术的发展趋势等。
一、风能的转化原理风能是一种动能，可以通过风力发电机将其转化为电能。
风力发电机是利用风能使转子旋转，通过转子与发电机的直接耦合或通过齿轮箱连接，使发电机产生电力。
风力发电机的核心部分是转子，其外形类似于大风车。
当风力吹向转子时，转子的叶片受到推动，并开始旋转。
转子上设置的发电机可以将旋转转子的运动转化为电力。
二、风电的组成结构1.风力发电机组风力发电机组是风电站的核心设备。
它由塔筒、轮毂、叶片、发电机和变频器等组成。
塔筒是风力发电机组的支撑结构，通常采用钢铁或混凝土制成。
轮毂是连接塔筒和叶片的部分，其主要作用是使叶片能够转动。
叶片是风力发电机组的动力装置，一般由纤维复合材料制成，具有轻质、高强度的特点。
发电机是将机械能转化为电能的核心部件，通常采用异步发电机或同步发电机。
变频器是将风力发电机组产生的交流电转化为稳定的直流电的装置。
2.电网连接装置电网连接装置包括变电站和输电线路。
变电站将风力发电机组产生的电能转换为适于输送的电气能，并将其接入电力系统中。
输电线路用于将发电站产生的电能输送到用户端。
三、风电发电技术的发展趋势1.提高风能利用率目前风能的利用率还有很大的提升空间。
为了提高风能利用率，风力发电机组的设计和运行需要更加科学合理。
同时，需要对风力资源进行更加准确的评估，选择更加适合的风力发电机组。
2.增强风电系统的稳定性由于风力发电的波动性较大，风电系统的稳定性一直是亟待解决的问题。
在未来的发展中，需要进一步完善风电并网技术，提高系统的稳定性和可靠性。
3.发展离岸风电相比于陆地风电，离岸风电具有风能资源丰富、风速稳定等优势。
第一篇：风电基础技术知识第一章风能资源概述第一节：风向与风速风是大气的运动。
气象学上一般把垂直方向的大气运动称为气流，水平方向的大气运动称为风大气的运动本质上是由太阳热辐射引起的。
因此，风能是太阳能的一种表现形式。
地球表面上，受太阳加热的空气较轻，上升到高空；冷却的空气较重，倾向于去补充上升的空气。
这就导致了空气的流动——风。
全球性气流、海风与陆风、山谷风的形成大致都如此。
风向与风速是确定风况的两个重要参数一、风向风向——来风的方向。
通常说的西北风、南风等即表明的就是风向。
陆地上的风向一般用16个方位观测。
即以正北为零度，顺时针每转过22.5°为一个方位。
风向的方位图图示如下。
二、风速风速——风流动的速度，用空气在单位时间内流经的距离表示，单位：m/s或km/h。
风速是表示气流强度和风能的一个重要物理量。
风速和风向都是不断变化的。
瞬时风速——任意时刻风的速度。
——具有随机性因而不可控制。
——测量时选用极短的采样间隔，如<1s。
平均风速——某一时间段内各瞬时风速的平均值。
如日平均风速、月平均风速等。
1、风速的周期性变化风速的日变化：一天之中，风速的大小是不同的：——地面（或海拔较低处）一般是白天风速高，夜间风速较低。
——高空（或海拔较高处）则相反，夜间风强，白天风弱。
其逆转的临界高度约为100~150m。
风速的季节变化：一年之中，风的速度也有变化。
在我国，大部分地区风的季节性变化规律是：春季最强，冬季次之，夏季最弱。
2、影响风速的主要因素垂直高度：由于风与地表面摩擦的结果，越往高处风速越高。
定量关系常用实验式表示：V=V0(H/H0)nV—高度H处的风速。
V0—高度H0处的风速，测得。
n—地表摩擦系数，或地表面粗糙度。
取值范围：0.1（光滑）~0.4（粗糙）。
地理位置海面上的风比海岸大，沿海的风比内陆大得多。
障碍物风流经障碍物后，将产生不规则的涡流，使风速降低。
但随着远离物体，这种涡流逐渐消失。
风力发电基础知识叶轮风电场的风力机通常有２片或３片叶片，叶尖速度50～70ｍ／ｓ，具有这样的叶尖速度，3叶片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮仅降低2～3％效率。
甚至可以使用单叶片叶轮，它带有平衡的重锤，其效率又降低一些，通常比2叶片叶轮低6％。
尽管叶片少了，自然降低了叶片的费用，但这是有代价的。
对于外形很均衡的叶片，叶片少的叶轮转速就要快些，这样就会导致叶尖噪声和腐蚀等问题。
更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意。
3叶片叶轮上的受力更平衡，轮毂可以简单些，然而2叶片、1叶片叶轮的轮毂通常比较复杂，因为叶片扫过风时，速度是变的，为了限制力的波动，轮毂具有翘翘板的特性。
翘翘板的轮毂，叶轮链接在轮毂上，允许叶轮在旋转平面内向后或向前倾斜几度。
叶片的摆动运动，在每周旋转中会明显的减少由于阵风和剪切在叶片上产生的载荷。
叶片是用加强玻璃塑料（GRP）、木头和木板、碳纤维强化塑料（CFRP）、钢和铝构成的。
对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于５米，选择材料通常关心的是效率而不是重量、硬度和叶片的其它特性。
对于大型风机，叶片特性通常较难满足，所以对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。
这些叶片大部分是用手工把聚脂树脂敷层，和通常制造船壳、园艺、游戏设施及世界范围内消费品的方法一样。
其过程需要很高的技术水平才能得到理想的结果，并且如果人们对重量不太关心的话，比如对于长度小于２０米的叶片，设计也不很复杂。
不过有很多很先进的利用GRP的方法，可以减小重量，增加强度，在此就不赘述了。
玻璃纤维要较精确的放置，如果把它放在预浸片材中，使用高性能树脂，如控制环氧树脂比例，并在高温下加工处理。
当今，出现了简单的手工铺放聚脂，通过认真地选择和放置纤维，为GRP叶片提供了降低成本的途径。
偏航系统风力机的偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。
小微型风力机常用尾舵对风，它主要有两部分组成，一是尾翼，装在尾杆上与风轮轴平行或成一定的角度。
为了避免尾流的影响，也可将尾翼上翘，装在较高的位置。
中小型风机可用舵轮作为对风装置，其工作原理大致如下：当风向变化时，位于风轮后面两舵轮（其旋转平面与风轮旋转平面相垂直）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。
偏航系统一般包括感应风向的风向标，偏航电机，偏航行星齿轮减速器，回转体大齿轮等。
其工作原理如下：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，为了减少偏航时的陀螺力矩，电机转速将通过同轴联接的减速器减速后，将偏航力矩作用在回转体大齿轮上，带动风轮偏航对风，当对风完成后，风向标失去电信号，电机停止工作，偏航过程结束。
风机的发电机所有并网型风力发电机通过三相交流（AC）电机将机械能转化为电能。
发电机分为两个主要类型。
同步发电机运行的频率与其所连电网的频率完全相同，同步发电机也被称为交流发电机。
异步发电机运行时的频率比电网频率稍高，异步发电机常被称为感应发电机。
感应发电机与同步发电机都有一个不旋转的部件被称为定子，这两种电机的定子相似，两种电机的定子都与电网相连，而且都是由叠片铁芯上的三相绕组组成，通电后产生一个以恒定转速旋转的磁场。
尽管两种电机有相似的定子，但它们的转子是完全不同的。
同步电机中的转子有一个通直流电的绕组，称为励磁绕组，励磁绕组建立一个恒定的磁场锁定定子绕组建立的旋转磁场。
因此，转子始终能以一个恒定的与定子磁场和电网频率同步的恒定转速上旋转。
在某些设计中，转子磁场是由永磁机产生的，但这对大型发电机来说不常用。
感应电机的转子就不同例如，它是由一个两端都短接的鼠笼形绕组构成。
转子与外界没有电的连接，转子电流由转子切割定子旋转磁场的相对运动而产生。
如果转子速度完全等于定子转速磁场的速度（与同步发电机一样），这样就没有相对运动，也就没有转子感应电流。
因此，感应发电机总的转速总是比定子旋转磁场速度稍高，其速度差叫滑差，在正常运行期间。
它大概为1%。
同步发电机和异步发电机将机械能转化为电能装置的发电机常用同步励磁发电机、永磁发电机和异步发电机。
同步发电机应用非常广泛，在核电、水电、火电等常规电网中所使用的几乎都是同步发电机，在风力发电中同步发电机即可以独立供电又可以并网发电。
然而同步发电机在并网时必须要有同期检测装置来比较发电机侧和系统侧的频率、电压、相位，对风力发电机进行调整，使发电机发出电能的频率与系统一致；操作自动电压调压器将发电机电压调整到与系统电压相一致；同时，微调风力机的转速从周期检测盘上监视，使发电机的电压与系统的电压相位相吻合，就在频率、电压、相位同时一臻的瞬间，合上断路器将风力发电机并入系统。
同期装置可采用手动同期并网和自同期并网。
但总体来说，由于同步发电机造价比较高，同时并网麻烦，故在并网风力发电机中很少采用。
控制监测系统风力机的运行及保护需要一个全自动控制系统，它必须能控制自动启动，叶片桨距的机械调节装置（在变桨距风力机上）及在正常和非正常情况下停机。
除了控制功能，系统也能用于监测以提供运行状态、风速、风向等信息。
该系统是以计算机为基础，除了小的风力机，控制及监测还可以远程进行。
控制系统具有及格主要功能：1、顺序控制启动、停机以及报警和运行信号的监测2、偏航系统的低速闭环控制3、桨距装置(如果是变桨距风力机)快速闭环控制4、与风电场控制器或远程计算机的通讯风机传动系统叶轮叶片产生的机械能有机舱里的传动系统传递给发电机，它包括一个齿轮箱、离合器和一个能使风力机在停止运行时的紧急情况下复位的刹车系统。
齿轮箱用于增加叶轮转速，从20~50转/分到1000~1500转/分，后者是驱动大多数发电机所需的转速。
齿轮箱可以是一个简单的平行轴齿轮箱，其中输出轴是不同轴的，或者它也可以是较昂贵的一种，允许输入、输出轴共线，使结构更紧凑。
传动系统要按输出功率和最大动态扭矩载荷来设计。
由于叶轮功率输出有波动，一些设计者试图通过增加机械适应性和缓冲驱动来控制动态载荷，这对大型的风力发电机来说是非常重要的，因其动态载荷很大，而且感应发电机的缓冲余地比小型风力机的小。
异步发电机永磁发电机是一种将普通同步发电机的转子改变成永磁结构的发电机，常用的永磁材料有铁氧体（BaFeO）、钐钴5(SmCo)等，永磁发电机一般用于小型风力发电机组中。
异步发电机是指异步电机处于发电的工作状态，从其激励方式有电网电源励磁发电（他励）和并联电容自励发电（自励）两种情况。
1 电网电源励磁发电：是将异步电机接到电网上，电机内的定子绕组产生以同步转速转动的旋转磁场，再用原动机拖动，使转子转速大于同步转速，电网提供的磁力矩的方向必定与转速方向相反，而机械力矩的方向则与转速方向相同，这时就将原动机的机械能转化为电能。
在这种情况下，异步电机发出的有功功率向电网输送；同时又消耗电网的无功功率作励磁作用，并供应定子和转子漏磁所消耗的无功功率，因此异步发电机并网发电时，一般要求加无功补偿装置，通常用并列电容器补偿的方式。
２、并联电容器自励发电：并联电容器的连接方式分为星形和三角形两种。
励磁电容的接入在发电机利用本身的剩磁发电的过程中，发电机周期性地向电容器充电；同时，电容器也周期性地通过异步电机的定子绕组放电。
这种电容器与绕组组成的交替进行充放电的过程，不断地起到励磁的作用，从而使发电机正常发电。
励磁电容分为主励磁电容和辅助励磁电容，主励磁电容是保证空载情况下建立电压所需要的电容，辅助电容则是为了保证接入负载后电压的恒定，防止电压崩溃而设的。
通过上述的分析，异步发电机的起动、并网很方便且便于自动控制、价格低、运行可靠、维修便利、运行效率也较高、因此在风力发电方面并网机组基本上都是采用异步发电机，而同步发电机则常用于独立运行方面。
偏航系统的设计根据调向力矩的大小，可以进行齿轮传动部分的设计计算。
当驱动回转体大齿轮的主动小齿轮的强度不能满足时，可选用两套偏航电机－－－行星齿轮减速器分置于风轮主轮的两侧对称布置，每个电机的容量为总容量的一半。
齿轮传动计算可按开式齿轮传动计算，其主要的磨损形式是齿面磨损失效，如调向力矩较大，除按照弯曲强度计算之外，应计算齿面接触强度。
值得注意的是，大多数风机的发电机输出功率的同轴电缆在风力机偏航时一同旋转，为了防止偏航超出而引起的电缆旋转，应该设置解缆装置，并增加扭缆传感器以监视电缆的扭转状态。
位于下风向布重的风轮，能够自动找正风向。
在总体布置时应考虑塔架前面的重量略重一些，这样在风机运行时平衡就会好一些。
电机的切换根据风速决定是选择小发电机并网发电，还是选择大发电机空转，若风速低于8米/秒，则小发电机并网运行且风机运行状态切换到“投入G2”。
如果风速高于8米/秒，则选择“空转G1”运行状态。
投入G2：小发电机接触器闭合，发电机并网电流由可控硅控制到350A。
一旦投入过程完成，可控硅切除，风机切换到“运行G2”状态。
风电投入小发电机发电，如果平均输出功率在某一单位时间内太低，这是小发电机断开且风机切换到“等待重新支转”的状态。
如果平均输出功率超过了限定值110KW，则小发电机切除，风机运行状态切换到“G1空转”。
G1空转：风机等待风速达到投入大电机的风速，一旦达到这个风速则风机就切换到“投入G1”状态。
投入G1：大发电机的接触接通。
发电机的并网电流由可控硅将其限定在350A。
投入过程一结束，可控硅切除，风机切换到“运行G1”状态。
运行G1风机的大电机投入发电，如果功率输出在一定的时间内少于限定值80KW，大发电机切除，风机的运行状态切换到“切换G11-G12”状态。
切换G1-G2大发电机的接触器切除小发电机的接触器接通，可控硅将发电机的电流限定到700A，一旦投入过程完成，可控硅切除，风机转为“运转G2”状态。
等待再投入如果小发电机的出力小于限定值，则此运行状态动作。
此状态下，小发电机的接触器被切除，如果风速有效，风机就切换到“投入G2”状态，如果风速低于限定值，风机将切换到“空转G2”状态。
风机工作状态之间转变风机工作状态之间转变说明各种工作状态之间是如何实现转换的。
提高工作状态层次只能一层一层地上升，而要降低工作状态层次可以是一层或多层。
这种工作状态之间转变方法是基本的控制策略，它主要出发点是确保机组的安全运行。
如果风力发电机组的工作状态要往更高层次转化，必须一层一层往上升，用这种过程确定系统的每个故障是否被检测。
当系统在状态转变过程中检测到故障，则自动进入停机状态。
