风力发电机论文
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风力发电对电网影响的研究摘要风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构,经济环保等方面的优势,也是未来能源电力发展的一个趋势,但风力发电技术要具备与传统发电技术相当的竞争力,还存在一些问题有待解决,本文从风力发电对电力系统的影响入手,总结了风电网并入电网主要面临的一些技术问题,如风力发电场的规模问题,对电能质量的影响,对稳定性的影响,对保护装置的影响等,然后针对这些技术问题,提出了一些解决方案及措施。
并介绍了一些新的措施,以建设我国具有自主产权的风电产业。
关键词: 风力发电,电能质量,稳定性,解决方案目录摘要 (1)第一章风力发电的历史与发展 (4)1.1 风力发电的意义 (4)1.2 世界风力发电的发展状况 (4)1.3 中国风力发电的发展状况 (5)第二章风力发电系统 (6)2.1 风力发电的原理 (6)2.2 恒速恒频发电系统 (6)2.3 变速恒频发电系统 (6)2.3.1 不连续变速系统 (7)2.3.2 连续变速系统 (7)2.3.3 变速恒频发电系统的特点 (8)2.3.4 变速恒频发电系统的结构 (8)第三章功率控制系统 (9)3.1 异步发电机 (9)3.2 整流装置 (9)3.2 1 整流电路的选择策略 (9)3.2.2 稳压电路的选择策略 (10)3.2.3 逆变电路的选择策略 (11)3.3 控制系统 (11)第四章风力发电对电力系统的影响 (12)4.1 对电能质量的影响 (12)4.1.1影响 (12)4.1.2 解决措施 (12)4.2 对电网稳定性的影响 (13)4.2.1 影响 (13)4.2.2解决措施 (13)4.3对保护装置的影响 (14)4.3.1影响 (14)4.3.2 解决措施 (14)4.4电压稳定性 (14)第五章风电场对策 (15)5.1无功控制有功调度 (15)5.2 低压穿越 (15)5.3风电功率预测技术 (15)结语 (17)参考文献 (18)附录 (19)第一章风力发电的历史与发展1.1 风力发电的意义能源是国民经济发展和人类生活必须的重要物质基础。
风力发电机论文关于风力发电的论文影响风力发电机组功率的因素摘要:风力发电机作为一种绿色能源有着改善能源结构、经济环保等方面的优势,也是未来能源电力发展的一个趋势。
但风力发电机在工作时由于受到环境或本身结构的影响,其功率会受到影响。
文章就影响风力发电机组功率的各方面因素进行探讨。
关键词:风力发电机;功率影响因素;功率曲线;发电量一、功率曲线与发电量功率曲线反映了风力发电机组的功率特性,是衡量机组风能转换能力的指标之一,设备验收时功率曲线往往是被重点考核的对象。
其实,评价一种机型功率曲线的好坏不应单纯地只关注那些图表中所给定的“风速—功率”对应值,还应根据现场情况进行具体分析:风力机组的功率特性关键取决于叶片的气动特性和机组的控制策略。
众所周知,叶片的气动设计实际上是一个优化的结果,受其他条件限制,无法达到所有风速工况下效率均最好的目标。
而机组实际运行的外部条件可能与设计存在较大差异,因此需要采取技术措施以实现发电量最大。
一般来讲,失速型机组应根据风频分布调整合适的安装角,使风频最高的风速段出力最好。
而变桨距机组则应根据湍流等风速特性优化控制策略。
因此为了追求发电量优化的目标,实际的功率曲线与理论值会存在一个合理的偏差。
二、风力发电机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异根据风力发电机组在一段时间内输出功率和同一时刻的风速之间的对应关系,即可得到风电机组的实际功率曲线,比较理想的状况是单独设立一套独立的测量系统,对机组的功率数据进行记录,同时测量环境气温、大气压力和风速等环境参数,根据记录的数据,绘制出风力发电机组的实际功率曲线,同时根据环境气温、大气压力对实际功率曲线进行修正,观察机组实际功率曲线与标准功率曲线的差异是否在正常的范围内。
在实际工作中,由于受现场条件和机组数量较大的限制,多利用机组控制系统的测量数据,通过中央监控系统进行记录,这种方式存在两个弊端:一是多数风力机的风速仪位于叶轮的后部,风速的测量准确度受到影响,其次机组控制系统没有环境气温、大气压力等环境参数的测量或测量值不准确,需要补充其它辅助装置进行数据的补充。
风力发电机组的控制技术风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成;风力发电机组包括风轮、发电机;风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成;它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。
风力发电系统中的控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术,这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的,风力发电机组的切入(电网)和切出(电网)、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。
同时,风力资源丰富的地区通常都是海岛或边远地区甚至海上,分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控,这就对风力发电机组的控制系统的可靠性提出了很高的要求。
与一般工业控制过程不同,风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。
它不仅要监视电网、风况和机组运行参数,对机组进行并网与脱网控制,以确保运行过程的安全性与可靠性,而且还要根据风速与风向的变化,对机组进行优化控制,以提高机组的运行效率和发电量。
20世纪80年代中期开始进入风力发电市场的定桨距风力发电机组,主要解决了风力发电机组的并网问题和运行的安全性与可靠性问题,采用了软并网技术、空气动力刹车技术、偏航与自动解缆技术,这些都是并网运行的风力发电机组需要解决的最基本的问题。
由于功率输出是由桨叶自身的性能来限制的,桨叶的节距角在安装时已经固定;而发电机转速由电网频率限制。
因此,只要在允许的风速范围内,定桨距风力发电机组的控制系统在运行过程中对由于风速变化引起输出能量的变化是不作任何控制的。
这就大大简化了控制技术和相应的伺服传动技术,使得定桨距风力发电机组能够在较短时间内实现商业化运行。
20世纪90年代后,风力发电机组的可靠性已经不是问题,变桨距风力发电机组开始进入风力发电市场。
采用全桨变距的风力发电机组,起动时可对转速进行控制,并网后可对功率进行控制,使风力机的起动性能和功率输出特性都有显著和改善。
应用技术学院风力发电相关论文专业电气工程及其自动化班级 1284 学号 201213010412 姓名齐治平2015 年 10 月 21 日论风力发电发展面临的难题随着人类对于电力的要求,风力发电技术变得越来越受到人们的关注,然而,风力发电技术的发展有着很好的前途。
风能是取之不尽、用之不竭、洁净无污染的可再生能源。
可再生能源包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。
风力发电是可再生能源领域中除水能外技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。
发展风力发电对于调整能源结构、减轻环境污染、解决能源危机等方面有着非常重要的意义。
风电虽然有很大的好处,但是它也有一大死穴:不靠谱。
风力时大时小,所以发出的电也时多时少。
就像“风一样的男子”一样,风力发电也让人既爱又恨,风电的现状和未来,和它这个“不靠谱儿”有着至关重要的关系。
1.缺点少时太少,多时太多1500千瓦风机的启动风速是每秒3米,风速到12.5米/秒的时候就满发电量了,到25米/秒的时候就要停机,不然会对机器造成重大破坏。
现在的电网还是需要有全天候运转的火电厂作为“基本保障”,它能给用户提供持续的电能,风力发电是难担此重任的。
不过,风力发电也不像很多人想的那样“特不靠谱”。
某地区每年的等效满发电量小时数为2400个小时,大约占全年总小时数的27%(等效满发电量小时数指的是发电机的总发电量除以满发电量时每小时产生的电量)。
更大的麻烦来自风力较大、发电量较多的日子。
中节能风力发电有限公司总经理邓某说,可以把发出的电想象成水,新产生的水源源不断流到用户的池子里,达到平衡。
如果一下子水太多,池子装不下,就会溢出来。
同样,大风吹来,风力发电机突然发出很多电,超出变电站的容量,就会把机器烧坏。
所以,在风力较大的日子里,如果变电站压力过大,电网方面就会通知风力发电站工作人员“限电”。
风力发电机接到工作人员的关机指令后,会先靠桨叶的变化减慢转速,然后机械刹车。
小型风力发电机毕业设计摘要基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义,本论文对风力发电机的特性作了简要的介绍,且对风力发电机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。
在此基础上,对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。
首先,对风力发电机的总体机械结构进行了设计,并且设计了限速控制系统。
本课题设计的是一种新型的立式垂直轴小型风力发电机,由风机叶轮、立柱、横梁、变速机构、离合装置和发电机组成。
这种发电机有体积小、噪音小、使用寿命长、价格低的特点,适合在有风能资源地区的楼房顶部,供应家庭用电,例如照明:灯泡,节能灯;家用电器:电视机、收音机、电风扇、洗衣机、电冰箱。
关键词:风力发电限速控制系统小型风力发电机AbstractExploiting wind energy resources is of great significance in improving energy structure. In the discourse,the characters of wind generator are introduced briefly,while parameters and types of wind generators are also narrated. Base on these,the theory and constitution of the wind generator are meticulously analyzed. Firstly,Has carried on the design to wind-driven generator's overall mechanism, And has designed the regulating control system. What I design is one kind of new vertical axis small wind-driven generator, by the air blower impeller, the column, the crossbeam, the gearshift mechanism, the engaging and disengaging gear and the generator is composed. This kind of generator has the volume to be small, the noise is small, the service life is long, the price low characteristic, suits in has the wind energy resources area building crown, the supply family uses electricity, For example illumination: The light bulb, conserves energy the lamp; Domestic electric appliances: Television, radio, electric fan, washer, electric refrigerator.Key words:Wind power generation, Regulating control system, Small wind-driven generator目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................ I I 目录 (III)前言 (1)1 概述 (2)1.1 开发利用风能的动因 (2)1.1.1 经济驱动力 (2)1.1.2 环境驱动力 (3)1.1.3 社会驱动力 (3)1.1.4 技术驱动力 (4)1.2 风力发电的现状 (4)1.2.1 世界风力发电现状 (4)1.2.2 中国风力发电现状 (4)1.3 风力发电展望 (5)2 风力机理论 (7)2.1 基本公式 (7)2.1.1 风能利用系数 (7)2.1.2 风压强 (7)2.1.3 阻力式风力机的最大效率 (7)2.2 工作风速与输出功率 (8)2.2.1 风力发电机的输出效率 (8)2.2.2 工作风速与输出功率 (9)2.2.3 启动风速和额定风速的选定 (9)2.3 风能利用与气象 (12)2.3.1 风的观测对风能利用的意义 (13)2.3.2 风能利用中需要的气象调查 (13)2.4 风的观测 (13)3 风力发电机方案和结构设计 (14)3.1 小型垂直式风力发电机方案设计 (14)3.2 风叶 (15)3.3 行星齿轮加速器设计计算 (16)3.3.1 设计要求 (16)3.3.2 选加速器类型 (16)3.3.3 确定行星轮数和齿数 (17)3.3.4 压力角(α)的选择 (17)3.3.5 齿宽系数的选择 (18)3.3.6 模数选择 (18)3.3.7 预设啮合角 (18)3.3.8 太阳轮与行星轮之间的传动计算 (18)3.3.9 行星轮与内齿轮之间的传动计算 (19)3.3.10 行星排各零件转速及扭矩的计算 (20)3.3.11 行星排上各零件受力分析及计算 (20)3.3.12 行星齿轮传动的强度校核计算 (21)3.4 电磁离合器设计计算 (25)3.4.1 选型 (25)3.4.2 牙嵌式电磁离合器的动作特性 (26)3.4.3 离合器的计算转矩 (26)3.4.4 离合器的外径 (26)3.4.5 离合器牙间的压紧力 (26)3.4.6 线圈槽高度 (27)3.4.7 磁轭底部厚度 (27)总结 (28)致谢 (29)参考文献 (30)前言随着世界工业化进程的不断加快,使得能源消耗逐渐增加,全球工业有害物质的排放量与日俱增,从而造成气候异常、灾害增多、恶性疾病的多发。
风力发电技术论文题目:风力发电技术发展趋势学院:信息科学与工程学院班级:计算机1004班学号:100405427姓名:李婷婷风力发电技术发展趋势前言:随着人类对于电力的要求,风力发电技术变得越来越受到人们的关注,然而,风力发电技术的发展有着很好的前途。
1 风能风能是取之不尽、用之不竭、洁净无污染的可再生能源。
可再生能源包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。
风力发电是可再生能源领域中除水能外技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。
发展风力发电对于调整能源结构、减轻环境污染、解决能源危机等方面有着非常重要的意义。
2.风能资源中国风能资源丰富, 具有良好的开发前景, 发展潜力巨大。
据最新风能资源普查初步统计成果, 中国陆上离地10m 高度风能资源总储量约43. 5 亿kW, 居世界第1 位。
其中, 技术可开发量为 2. 5 亿kW, 技术可开发面积约20 万km2, 此外, 还有潜在技术可开发量约7900 万kW。
另外, 海上10m 高度可开发和利用的风能储量约为7. 5 亿kW。
全国10m 高度可开发和利用的风能储量超过10 亿kW, 仅次于美国、俄罗斯居世界第3 位。
陆上风能资源丰富的地区主要分布在三北地区(东北、华北、西北)、东南沿海及附近岛屿。
3 风力发电中国风力发电始于20 世纪80 年代, 发展相对滞后, 但起点较高, 主要经历了 3 个重要的发展阶段。
第1 阶段: 1985- 1995 年试验阶段此阶段主要是利用丹麦、德国、西班牙政府贷款, 进行一些小项目的示范。
欧洲风电大国利用本国贷款和赠款的条件, 将它们的风机在中国市场进行试验运行, 积累了大量的经验。
同时中国的国家风电规划中设立的国产风机攻关项目, 也取得了初步成果。
第2 阶段: 1995- 2003 年在第 1 阶段取得的成果基础上, 中国各级政府相继出台了各种优惠的鼓励政策。
科技部通过科技攻关和国家863 高科技项目促进了风电技术的发展, 原经贸委、计委分别通过双加工程、国债项目、乘风计划等项目促进风电的持续发展。
风能发电3000字论文(推荐5篇)第一篇:风能发电3000字论文风能发电风能(wind energy)地球表面大量空气流动所产生的动能。
由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风。
风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。
风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率,与风速的三次方和空气密度成正比关系。
据估算,全世界的风能总量约1300亿千瓦,中国的风能总量约16亿千瓦。
在不断持续的能源紧张中,不少人想到了新能源利用。
利用洁净的能源(可再生能源)是人类社会文明进步的表现、是科学技术的发展、是环保理念的体现。
洁净能源指太阳能、风能、潮汐能、生物能等,这都是可再生取之不尽的能源,特别是风能技术最为成熟,经济可行性较高,是一种较理想的发展能源。
风是地球上的一种自然现象,它是由太阳辐射热引起的。
风能是太阳能的一种转换形式,是一种重要的自然能源。
太阳照射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的对流运动形成风。
据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能,但其总量仍是十分可观的。
全球的风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
我国幅员辽阔,海岸线长,风能资源比较丰富。
据国家气象局估算,全国风能密度为每平方米100瓦,风能总储量约16亿千瓦,其中在地理上和经济上近期讨开发捆用的约为1.6亿千瓦。
特别是东南沿海及附近岛屿、内蒙古和甘肃走廊、东北、西北、华北和青藏高原等部份地区,每年风速在3米/秒以上的时间近4,000小时左右,一些地区年平均风速对达6~7米/秒以上,具有很大的开发利用价值。
有关专家根据全国有效风能密度、有效风力出现时间百分率,以及大于等于3米/秒和6米/秒的全年累积小时数,将我国风能资源划分为如下几个区域;1.东南沿海及其岛屿,为我国最大风能资源区。
风力发电技术论文风力发电是一种清洁的、可再生的能源。
下面小编整理了风力发电技术论文,欢迎阅读!风力发电技术论文篇一风力发电技术摘要:随着世界能源的日趋匮乏和科学技术的飞速发展,加之人们对环境保护的要求,人们在努力寻找一种能替代石油、天然气等能源的可再生、环保、洁净的绿色能源。
风能是当前最有发展前景的一种新型能源,它是取之不尽用之不竭的能源,还是一种洁净、无污染、可再生的绿色能源。
风能的利用,从风车到风力发电,证明了文明和科学进步。
绿色和平组织和欧洲风能协会2002年提出了《风力2012》报告,报告中指出到2020年,世界风力发电将达到世界电力总需求量的12%,我国电力发展“十一五”发展纲要中也指出,中国的风力发电将占世界风力发电总量的14%。
风力发电与火力发电和水力发电比较,具有单机容量小、可分散建设等优点。
随着国家对能源需求和环保要求力度的不断加大,风力发电的优势和经济性、实用性等优点也必将显现出来。
关键词:风力发电技术一、风力发电国内外发展现状1、国外风力发电发展现状2012 年新增风电装机容量最多的10 个国家占世界风电装机的87%。
与2007 年相比,美国保持第1 名,中国超过西班牙从第3 名上升到第2 名,印度超过德国和西班牙从第5名升至第3 名,前3 名的国家合计新增装机容量占全世界的60%。
根据世界风能协会的统计,2012 年全世界风电装机容量新增约2726 万kW,增长率约为29%。
累计达到1.21 亿kW,增长率为42%,突破1 亿kW 大关。
风电总量为2600 亿kWh,占全世界总电量的比例从2000 年的0.25%增加到2012 年的1.5%。
尽管风电的发展仍然存在着很多困难,如电网适应能力、风能资源、海上风电发展等,但相比于常规能源,经济性优势逐步凸显,世界各国都对风电发展充满了信心。
2、我国风力发电的现状我国的风力发电始于20世纪50年代后期,在吉林、辽宁、新疆等省建立了单台容量在10kW以下的小型风力发电场,但其后就处于停滞状态。
新能源论文姓名:顾少鹏B13043531系:电气系专业:电气工程及其自动化专业题目:风力发电机组齿轮箱设计摘要风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣,风电齿轮箱作为风电机组的核心部件,倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。
但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚,技术薄弱,特别是兆瓦级风电齿轮箱,主要依靠引进国外技术。
因此,急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究,真正掌握风电齿轮箱设计制造技术,以实现风机国产化目标。
本文设计的是兆瓦级风力发电机组的齿轮箱,通过方案的选取,齿轮参数计算等对其配套的齿轮箱进行自主设计。
首先,确定齿轮箱的机械结构。
选取一级行星派生型传动方案,通过计算,确定各级传动的齿轮参数。
对行星齿轮传动进行受力分析,得出各级齿轮受力结果。
依据标准进行静强度校核,结果符合安全要求。
其次,基于Pro/E参数化建模功能,运用渐开线方程及螺旋线生成理论,建立斜齿轮的三维参数化模型。
然后,对齿轮传动系统进行了齿面接触应力计算。
先利用常规算法进行理论分析计算。
关键词:风力发电,风机齿轮箱,结构设计1.0引言纵观社会的发展,科学技术作为第一推动力,当科学技术发展到足够的阶段时,将带来人类社会突飞猛进的发展。
这一事实,在二十世纪表现的越来越来越明显,这一推动力的作用越来越突出。
正当人们迈向二十一世界时,科学技术的长足进步,促使世界各地各类产业都进入了结构调整时期。
结构调整与重组已使那些最传统、最垄断的行业也发生了人们难以预想到的变化。
社会发展将在重大重组、大调整的过程中走向新时代。
从能源、电力产业看,二十世纪九十年代,世界能源、电力市场发展最迅速的已不再是石油、煤、天然气,太阳能发电、风力发电等可再生能源异军突起。
全世界风力发电容量在1990年的200万KW,2009年一年内全球新增风力发电装机容量就已达到3750万,而截止到2011年3月7日,我国的风电装机总量有4182.7万千瓦,首次超越美国成为世界上第一风电大国。
风力发电技术论文关于风力发电的论文风力发电技术浅谈摘要:风力发电是目前成本最接近常规电力、发展前景最大的可再生能源发电,受到世界各国的重视。
近年来,我国风力发电市场快速发展,迫切需求风力发电技术的同步发展。
本文对我国风力发电技术进行了简单的阐述,主要叙述了风况预测技术、风力发电储存技术、互补发电系统、风力发电设计制造技术、风力发电并网技术,指出了我国风力发电技术的光明前景。
关键词:风能;风力发电;电能储存;互补发电系统;并网1.引言空气的流动形成了风,风能是太阳能的一种转换形式,是一种重要的自然能源,也是一种巨大的、无污染、永不枯竭的可再生能源。
风能的特点是具有随机性并随高度的变化而变化。
几千年来,风能一直被用来作为碾磨谷物、抽水、船舶等机械设施的动力。
但是风能的主要应用是风力发电:风力发电是通过风力发电机组实现风能到机械能,再到电能的转换。
与传统能源相比,风力发电不依赖矿物能源,没有燃料价格风险,发电成本稳定,也没有包括碳排放等环境成本。
近年来,我国风力发电市场快速发展,迫切需求风力发电技术的同步发展。
2.风况预测技术风电输出功率预测是确保电网平衡风电波动,减少备用容量和经济运行的重要技术保障。
风电输出功率与风速大小有关,因此风电输出功率预测主要集中在风况预测。
风能不仅随季节变化,而且每年也有变化,原则上完全预测风况是不大可能的。
风况有效预测是国际风能界正在从事的一项具体工作。
风况预测方法主要有基于风况观测数据和气象模拟两种方法。
利用风况观测数据方法预测风况时,主要是利用线性或非线性风况预测模型来预测。
而利用风况观测数据预测风况时可能存在持续时间比较长。
精度低等问题,所以不能只依靠风来观测,进年来,随着气象预报技术的发展和进步,利用气象模拟进行预测已经成为现实。
利用气象模拟进行预测风况的技术,目前已被用于风力发电的计划,实施和运用的每一阶段。
这种风况预测方法已经成为风力发电选址及制定风力发电系统稳定性的重要工具。
摘要风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣,风电齿轮箱作为风电机组的核心部件,倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。
但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚,技术薄弱,特别是兆瓦级风电齿轮箱,主要依靠引进国外技术。
因此,急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究,真正掌握风电齿轮箱设计制造技术,以实现风机国产化目标。
本文设计的是兆瓦级风力发电机组的齿轮箱,通过方案的选取,齿轮参数计算等对其配套的齿轮箱进行自主设计。
首先,确定齿轮箱的机械结构。
选取一级行星派生型传动方案,通过计算,确定各级传动的齿轮参数。
对行星齿轮传动进行受力分析,得出各级齿轮受力结果。
依据标准进行静强度校核,结果符合安全要求。
其次,基于Pro/E参数化建模功能,运用渐开线方程及螺旋线生成理论,建立斜齿轮的三维参数化模型。
然后,对齿轮传动系统进行了齿面接触应力计算。
先利用常规算法进行理论分析计算。
关键词:风力发电,风机齿轮箱,结构设计,建模AbstractThe rapid development of wind power industry lead to the prosperity of wind power equipment manufacturing industry.As the core component of wind turbine,the gearbox is received much concern from related industries and research institution both at home and abroad.However, due to the domestic research of gearbox for wind turbine starts late,technology is weak,especially in the gearbox for MW wind turbine,which mainly relied on the introduction of foreign technology.Therefore,it is urgent need to carry out independent development and research on MW wind power gearbox,and truly master the design and manufacturing technology in order to achieve the goal of localization.This paper takes the wind power。
The independent design of the gearbox matching for the wind turbine has been carried out by selecting the transmission scheme and calculating the gear parameters。
Firstly, the mechanical structure of gearbox is determined.The two-stage derivation planetary transmission scheme is selected.The gear parameters of every stage transmission is calculated.,and the force analysis results is obtained.The static strength check of tooth surface contact is implemented according to related standard.The result shows that it is accord with safety requirements.Secondly, the helical gear parametric model is established based on involutes curve equation and generation theory of spiral line by using the function of parametric modeling in Pro/E.Then, the tooth surface contact stress of the gear transmission is calculated.Key Words:the wind power ,Gearbox for Wind Turbine;Structure Design;Parametric Modeling目录中文摘要..................................................................................................... .I Abstract.. (II)1 引言 (1)1.1课题来源 (1)1.2国内外发展现状与趋势 (2)1.2.1风力发电国内外发展现状1.2.2风电齿轮箱的发展趋势1.3课题意义 (3)1.4论文的主要内容 (3)2齿轮箱的设计 (5)2.1 增速齿轮箱方案设计 (5)2.2齿轮参数确定 (7)2.2.1行星轮系的齿轮齿 (7)2.2.2圆柱级齿轮参数2.3受力分析与静强度校核 (9)2.3.1受力分析2.3.2低速级外啮合齿面静强度计算2.4本章小结3传动轴和箱体的设计3.1高速轴的设计3.2低速轴的设计3.3中间轴的设计3.4箱体4齿轮箱的密封、润滑和冷却4.1齿轮箱的密封4.2齿轮箱的润滑、冷却5齿轮箱的使用及其维护5.1安装要求5.2定期更换润滑油5.3齿轮箱常见故障6基于Pro/E的斜齿轮参数化造型6.1Pro/E参数化建模概述6.2齿轮参数化模型建立6.2.1设置参数与数学关系式6.2.2构造齿廓6.2.3生成齿轮6.3模型装配6.4总结结论 (25)致谢 (26)参考文献 (26)1引言1.1课题来源风是一种潜力很大的新能源,十八世纪初,横扫英法两国的一次狂暴大风,吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船,并有数千人受到伤害,二十五万株大树连根拔起。
仅就拔树一事而论,风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦;一马力等于0.75千瓦)的功率!有人估计过,地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的10倍。
目前全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一。
因此,国内外都很重视利用风力来发电,开发新能源。
近10年风力发电增长迅猛,200年以来,全球每年风电装机容量增长速度为20%~30%。
全球风能协会发布最新一期全球风电的增长数据显示,2008年全球范围内新增风电装机容量 2 705万kW,使得全球风电装机容量达到 1 . 20亿kW,较2007年增长28 . 8%。
1998~2008年全球风电装机容量的增长情况。
如图1所示。
我国的风电发展主要集中在2003年以后,尤其是在风电特许权的带动下,2006年我国除台湾外增加风电机组 1 454台,增加装机容量133 . 7万kW,比过去20年发展累积的总量还多,仅次于美国、德国、西班牙和印度。
2008年又新增风电装机容量630万kW,新增容量位列全球第2,仅次于美国。
截至2008年底总装机容量达到 1 215 .3万kW,同比增长106% ,总装机容量超过了印度,位列全球第4,同时跻身世界风电装机容量超千万千瓦的风电大国行列。
图2反映了2000年以来我国风电装机容量的增长。
风力发电系统主要由风轮、齿轮箱、发电机、功率变换器、变压器等部分构成,其中,发电机承担将风能转换为电能的任务,是风力发电系统中的核心部件。
随着风力发电整体技术的发展,风力发电机由早期的直流发电机、笼型异步发电机等演变为当前的双馈异步发电机和低速直驱永磁同步发电机等。
同时,风力发电机自身技术水平的提高,又有力地促进了风力发电整体技术的进步。
例如,双馈异步发电机及其控制技术的成熟,使变速恒频风力发电得以实现,成为当前风力发电系统的主流。
因此,风力发电机与风力发电系统互为因果,相互促进。
近年来风力发电系统的容量不断增大,特别是低速直驱永磁风力发电系统的快速发展,有力地促进了风力发电机的设计、制造、控制以及运行维护水平的提高,各种新型风力发电机不断出现。
本课题就是建立在对引进的兆瓦级风力发电增速齿轮箱结构技术消化吸收的基础上,对增速齿轮箱进行结构设计,为研发自主知识产权的风机增速齿轮箱打下基础。
1.2国内外发展现状与趋势1.2.1风力发电国内外发展现状风力发电的快速增长带动了风电设备制造业的发展,2007 年度全球风电设备市场总价值达到360 亿美元。
目前,世界上先进的风电设备制造企业主要集中在少数几个国家,如丹麦、德国、西班牙和美国等,著名的公司有Ves tas(丹麦)、GE Wind(美国)、Gamesa(西班牙)、Enercon (德国)、Suzlon(印度)等。
图3 为2007 年世界风电机组市场份额图。
2007 年,丹麦的Vestas 公司占全球市场份额的22.8%,前3 位公司占有了市场份额的一半多。
值得一提的是,我国的金风科技股份有限公司也占据了2007 年世界风电市场的4. 2%。
风电的快速增长同样刺激了我国风电设备制造业的发展,并迅速崛起了像金风科技股份有限公司、华锐风电科技有限公司、湖南湘电风能有限公司、浙江运达风力发电工程有限公司等风电设备制造企业。
这些企业通过对国外风电技术的吸收再创新,形成了较大的生产规模。
目前,国内从事风电设备制造的企业达50余家,而且配件制造企业队伍也在迅速扩大。
2007 年我国新增装机容量中,内资企业产品占55. 9%,其中金风科技的份额最大,占新增总装机容量的25.1%,占内资企业产品的44. 9% ;合资企业产品占新增装机容量的1.6%; 外资企业产品占42. 5%,其中西班牙Gamesa的份额最大,占新增装机容量的39. 9% 。
国际上,兆瓦级以上的风电机组已经成为主流机型。
如美国:主流机型1. 5MW,丹麦: 主流机型( 2. 0~3. 0)MW。
截至2006年,我国风电机组1MW 以下的机组占总装机容量的70%,1MW~ 2MW之间的风电机型只占26%,2MW以上机型占4%。
根据国家发改委规划,我国未来的风电新增装机将以1. 5MW、2MW机型为主,1MW以下机型所占比重将逐渐降低。