浓缩风能型风力发电机组的安装_使用与维护

浓缩风能型风力发电机组的安装、使用与维护董正茂田德王海宽魏玉通王丽丽胡学敏许明内蒙古农业大学机电工程学院[摘要]介绍了浓缩风能型风力发电机组的组成和具有的将稀薄的、呈湍流运动的自然风浓缩后利用，有效地对自然风进行了加速、整流，改善了风能密度低和不稳定性，提高了风力发电机工质的品位等特点。

重点阐述了浓缩风能型风力发电机组的安装、使用方法和运行、维护时的注意事项。

[关键词]浓缩风能型风力发电机安装使用维护引言浓缩风能型风力发电机组由内蒙古农业大学新能源技术研究所研制，已获得中国实用新型专利（专利号：ZL94244155.9）。

现已研制出可用于独立运行、风光互补运行的200W、300W、600W、1kW、2kW等系列产品，图1是1kW浓缩风能型风力发电机组照片，在2005年8月苏尼特左旗马吉利家安装、使用。

该型风电机组是将稀薄的、呈湍流运动的自然风浓缩后利用，有效地对自然风进行了加速、整流、改善了风能密度低和不稳定性等弱点，提高了风力发电机工质的品位。

通过风洞实验和安装、运行实践，证明了浓缩风能型风力发电机组具有切入风速低、年发电量大、噪音低、安全性高、寿命长、度电成本低等特点，提高了风电商品竞争力，具有明显的经济效益和环保效益[1]。

1浓缩风能型风力发电机组的组成与特点1.1叶轮叶轮是浓缩风能型风力发电机组从风中吸收能量的部件，其作用是把空气流动的动能转化为叶轮旋转的机械能。

浓缩风能型风力发电机组的叶轮是由六个叶片组成,实度比大，启动风速低。

叶片的翼型是根据叶片各种设计理论，通过大量的风洞试验，自主研发的外表美观、结构形式多样的独特流线形翼型。

叶片材料用木心外蒙玻璃纤维布，用环氧树脂粘贴，不但强度高，而且韧性好[2]。

1.2发电机发电机将叶轮的机械能转变为电能。

浓缩风能型风力发电机组采用自主研发的三相交流稀土永磁同步发电机，其定子结构与电磁式同步发电机基本相同，而转子的结构形式则有所不同。

永磁同步发电机以永久磁铁取代了电磁式同步发电机的励磁绕组，简化了发电机的结构，减小轴承等部件的机械磨损。

稀土永磁同步发电机在永磁材料中添加了稀土成分，使得永磁磁性增强。

在相同体积下，发电量增大，转速降低[3]。

1.3浓缩风能装置浓缩风能装置由收缩管、中央圆筒和扩散管组成。

该装置能使流经的稀薄空气加速、整流和均匀化，从而提高了风能的能流密度，降低了自然风的湍流度，改善了风能的不稳定等弱点，提高了风能品位，降低了风电度电成本[4]。

1.4尾舵自然界的风向在不断地变化，浓缩风能型风力发电机组为了得到最高的风能利用效率，应使风轮的旋转面经常对准风向，我们选用尾舵这种对风装置，以跟踪风向的变化。

尾舵主要由尾杆和尾翼两部分组成。

尾翼处在风轮的尾流区里，为了避开尾流的影响，尾翼安装在高于浓缩装置的位置。

1.5回转体回转体实际上就是浓缩装置与塔使用与维修使用与维修架之间的连接件。

它由带法兰盘的轴承套、带法兰盘的回转轴、圆锥滚子轴承以及电刷滑环组成。

用螺栓将轴承套法兰盘固定在塔架顶端，回转轴法兰盘与浓缩装置固定。

轴承能够承受轴向重力和径向风载荷力。

当风向变化时，通过轴承的作用，叶轮能自由回转而自动迎风；此时，电刷滑环能保证电缆不绞线[5]。

1.6塔架塔架用于支撑回转体以上机构。

因风速随离地面的高度增加而增加，塔架越高，叶轮单位面积捕捉的风能越多，但造价、安装费等也随之增加。

塔架采用单管拉线式，塔架由一根钢管和三条拉线组成，它具有简单、轻便、稳定等优点，并且有足够的力学性能，能承受住静态垂直负荷和叶轮扫掠时产生的动态载荷。

1.7逆变器逆变器的作用是把发电机发出的交流电，整流后变成直流电储存到蓄电池里；当用户需要交流电时，再把直流电逆变成交流电。

逆变器采用硅整流二极管三相桥式整流线路，为防止蓄电池过度充、放电，设有过压保护线路和信号提示灯[6]。

2安装调试2.1装机前的准备工作[7]2.1.1浓缩风能型风力发电机组安装在较高的地面处，在主风向前300m、后160m的场地内，不能有较高的障碍物，以免湍流风对风力发电机组造成不良影响；2.1.2采用混凝土地基，地脚螺栓及钎杆预埋入混凝土中。

待混凝土凝固后，再进行安装；2.1.3清扫场地，在安装地点周围5m之内不得有妨碍安装和影响安全的障碍物体；2.1.4观察风向变化情况，尽量选择在风速小于3m/s时间里安装；2.1.5要制定周密的安装计划，确定人力及其分工、安装步骤和注意事项；2.1.6要清楚的了解风力发电机组的每一部分，准备和熟悉所使用的工具及安全防护用具，以确保安装中的安全和效率；2.1.7拆开包箱，按装箱清单检查机组的零部件数目和完好性，特别注意检查发电机轴及回转体转动的灵活性和叶片是否损坏。

2.2安装浓缩风能型风力发电机组时必须注意以下几点[8]2.2.1应特别注意绳索、滑轮和其它辅助安装设备的强度。

通常，一根直径为10mm粗的尼龙绳可以承受1.8×104N的拉力，一根直径为10mm粗的白棕绳可以承受1.17×104N的拉力。

如果绳子打了一个结，那么其强度会降低40%；如果绳子紧绕着一个坚硬物体拉，那么绳子的强度就会降低20%；2.2.2每个安装人员的工作都要听从指挥者安排；2.2.3把叶轮用绳子系住或锁定，不让自由转动，以免伤人；2.2.4必须戴上硬壳的安全帽，将工具、螺栓等零部件放在工具箱里，防止从空中掉落，这样既方便又安全；2.2.5在高空中作业时必须系上安全带，因为空中风大，不小心就会掉下来；2.2.6最好是在无风时安装，早晨开始动工，尽量避免天黑后在高空中作业。

2.3安装的顺序和方法2.3.1浓缩风能型风力发电机组的组装。

浓缩风图11kW浓缩风能型风力发电机组能型风力发电机组运到后，就地组装：（1）把发电机用螺栓固定在发电机架上，拧紧螺母，接好发电机输电电线；（2）组装叶轮，叶片与轮毂应按原来标定的记号，对应安装。

叶轮安装到发电机轴前端，并把轴头螺母拧紧，拧紧螺母扭矩应达到118～138N·m；（3）尾翼安装到浓缩装置上，拧紧螺栓；（4）用螺栓把浓缩装置、回转体和塔架固定在一起，然后穿好输电电缆；（5）拉好拉绳，绳夹要夹紧，螺旋扣要放到最松位置。

2.3.2浓缩风能型风力发电机组总成的安装（1）用吊车把风力发电机总成吊起，保证塔架底部向下，然后缓慢下放，直到塔架底板上的螺栓孔和地脚螺栓相吻合，拧紧螺栓；（2）调节拉绳上的螺旋扣松紧，保证风力发电机垂直。

2.4浓缩风能型风力发电机的试运转浓缩风能型风力发电机组安装后，应在二到三级风速下进行空转调试，观察以下几点：2.4.1叶轮运转是否平稳，叶轮及发电机内部有无异常声音；2.4.2风向变化时浓缩装置转动是否灵活平稳，叶轮迎风向旋转；2.4.3发电机是否发电，用万用表测量发电机端电压。

3使用与维护浓缩风能型风力发电机组在使用与维护保养时注意以下事项：3.1发电机一定要按照说明书使用，不得任意敲打、拆卸和长期存放在潮湿的地方；3.2蓄电池的使用与维护：应经常保持蓄电池表面清洁，定期擦拭，以防极板间自放电和接线柱腐蚀；蓄电池接线必须可靠，固定牢实，蓄电池底下应放减震垫；加液孔盖要拧紧，而且还要经常检查盖子上的通气孔，以保证其畅通；定期检查、调整电解液的相对密度和液面高度，各单格电解液应高出极板10～15mm，当液面降低时应及时补充；保持各单格电解液相对密度相差不超过0．005；应根据季节变化，及时调节电解液的相对密度，在寒冷地区应保持蓄电池经常处于充足电状态，避免蓄电池因结冰而损坏；短时间不用时，将蓄电池取下、放回室内，并充足电，液面高度调到正常值，拧紧盖子；消除电极桩上的氧化物并涂上凡士林；每月进行一次补充充电；3.3叶片是易损件，应经常检查是否有裂纹等破损现象，如发现破裂，应立即修复或更换新叶片。

不得任意损坏表面漆，最好每两年修补一次表面油漆；3.4输电线不得随意增减其长度（国家标准规定为25m），用电器不得超过要求功率和电压；3.5要经常检查拉绳紧度，不得过松。

钎子松动时，应及时换位置或采取其它措施；3.6每次大风前后，回转体处加注黄油润滑，检查各联接螺栓是否有松动；3.7浓缩风能型风力发电机组故障未排除，不得继续工作。

每次检修后，必须进行空载运转试验。

———————————参考文献：[1]田德，刁明光，王海宽.浓缩风能型风力发电机三与四叶片叶轮的风洞实验研究[J].农业工程学报，2007，28（1）：74-80.[2]盖晓玲，田德，王海宽等.风力发电机叶片技术的发展概况与趋势[J].农村牧区机械化，2006，（4）：53-56.[3]王利俊，田德，王海宽等.稀土永磁发电机的发展现状及其在风力发电机上的应用[J].农村牧区机械化，2006，（4）：42-45.[4]田德，王海宽，韩巧丽.浓缩风能型风力发电机的研究与进展.农业工程学报（增刊），中国农业工程学会第七次全国会员代表大会暨学术年会论文集，2003，19.177-183.[5]田德，郭凤祥，刘树明，等.浓缩风能型风力发电机的研究[J].农牧业可持续发展与环境保护中日双边国际学术讨论会论文集，呼和浩特，中国. 1998，8，211-216.[6]陈云程，陈孝耀，朱成名等.风力机设计与应用[M].上海：科学技术出版社，1990.[7]牛山泉，三野正洋.小型风力机设计与制作[M].中国风能技术开发中心出版，1985.[8]林景尧，王汀江，祁和生.风能设备使用手册[M].北京：机械工业出版社，1992.使用与维修。