大型风力发电机组系统的结构与特点
- 格式:pdf
- 大小:96.56 KB
- 文档页数:2
浅析风力发电机组一.引言随着全球化石能源的枯竭和供应紧张以及气候变化形势的日益严峻,世界各国都认识到了发展可再生能源的重要性,风能作为清洁可再生能源之一,受到了各国的高度重视,世界风电产业也因此得到了迅速发展。
中国风能资源十分丰富:陆上和近海可供开发和利用的风能储量分别为2.53亿千瓦和7.5亿千瓦,具有发展风能的潜力和得天优厚的优势。
在未来的能源市场上,充分开发和挖掘这一潜力和优势,将有助于持续保持本国的能源活力和维持经济的可持续发展。
在开发利用风能的过程中,风电场的建设是其必须的环节,而风电机组的应用又是建设风电场的重中之重。
二.风力发电机组的分类(1)风力发电机组类型按容量分容量在0.1~1kW为小型机组,1~100kW为中型机组,100~1000kW 为大型机组 ,大于10000kW 为特大型机组。
(2)风力发电机组类型按风轮轴方向分水平轴风力机组:风轮围绕水平轴旋转。
风轮在塔架前面迎风的称为上风向风力机,在塔架后面迎风的称为下风向风力机。
上风向风力机需利用调向装置来保持风轮迎风。
垂直轴风力机组:风轮围绕垂直轴旋转,可接收来自任何方向的风,故无需对风。
垂直轴风力机又分为利用空气动力的阻力作功和利用翼型的升力作功两个主要类别。
(3)风力发电机组类型按功率调节方式分定桨距机组:叶片固定安装在轮毂上,角度不能改变,风力机的功率调节完全依靠叶片的气动特性(失速)或偏航控制。
变桨距(正变距)机组:须配备一套叶片变桨距机构,通过改变翼型桨距角,使翼型升力发生变化从而调节输出功率。
主动失速(负变距)机组:当风力机达到额定功率后,相应地增加攻角,使叶片的失速效应加深,从而限制风能的捕获。
(4)风力发电机组类型按传动形式分高传动比齿轮箱型机组:风轮的转速较低,必须通过齿轮箱、齿轮副的增速来满足发电机转速的要求。
齿轮箱的主要功能是增速和动力传递。
直接驱动型机组:应用了多极同步风力发电机,省去风力发电系统中常见的齿轮箱,风力机直接拖动发电机转子在低速状态下运转。
电气工程新技术专题题目:风力发电机组基本结构与工作原理及其控制技术专业:电气工程及其自动化班级:*********姓名:*********学号:*********指导老师:*********本周的电气工程新技术专题中,主要讲解了一些关于风力发电机组的基本姐与工作原理方面的知识,使我们对此有了初步的认识,下面我将简单叙述一下我对风力发电机的了解。
风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械,又称风车。
广义的说,它是一种以太阳微热源,以大气为工作介质的热能利用发电机。
风力发电机利用的是自然能源,相对柴油发电要好得多。
但若应急来用的话还是不如柴油发电机。
风力发电不可视为备用电源,但是却可以长期利用。
一、风力发电机的基本结构风力发电机组是由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。
各主要组成部分功能简述如下:(1)叶片叶片是吸收风能的单元,用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。
(2)变浆系统变浆系统通过改变叶片的桨距角,使叶片在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态,当风速超过切出风速时,使叶片顺桨刹车。
(3)齿轮箱齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机,并使其得到相应的转速。
(4)发电机发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。
转子与变频器连接,可向转子回路提供可调频率的电压,输出转速可以在同步转速±30%范围内调节。
(5)偏航系统偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式,与控制系统相配合,使叶轮始终处于迎风状态,充分利用风能,提高发电效率。
同时提供必要的锁紧力矩,以保障机组安全运行。
(6)轮毂系统轮毂的作用是将叶片固定在一起,并且承受叶片上传递的各种载荷,然后传递到发电机转动轴上。
轮毂结构是3个放射形喇叭口拟合在一起的。
(7)底座总成底座总成主要有底座、下平台总成、内平台总成、机舱梯子等组成。
通过偏航轴承与塔架相连,并通过偏航系统带动机舱总成、发电机总成、变浆系统总成。
一:填空题1.国家标准对风力发电机组的性能要求中,要求机组的切入风速应大于2.5 m/s,小于5.5 m/s.切出风速应大于20m/s,小于30 m/s.2.风力发电机组的运行方式:变速恒频运行方式,恒速恒频运行方式。
3.叶根的结构形式:钻孔组装式,螺纹件预埋式。
4.电动变桨距伺服系统的控制电路的三个控制环为:位置环,速度环,转矩环。
5.风力发电机组主传动专用齿轮箱的主要结构形式有3种:三级平行轴圆柱齿轮,一级行星轮系加两级平行轴圆柱齿轮,两级行星轮系加一级平行轴圆柱齿轮。
6.风力发电机组的制动方式:空气动力制动,机械制动.7.风力发电机组的偏航系统分为:主动偏航系统,被动偏航系统.8.风力发电机组开始发电时,轮毂高度处的最低风速叫:切入风速9.风能的大小与风速的:立方成正比.10.风力发电机达到额定功率输出时,规定的风速叫:额定风速.11.风轮的叶尖速比是风轮的:叶尖速度和设计风速之比.12.齿轮箱的润滑有飞溅和:强制润滑.13.粘度指数反映了油的粘度随:温度变化的特性.14.空气流动形成风,假设空气密度为P,风速为V,扫风面积为A,则风压P=1/2PAV2,风能E=1/2PAV3。
15.风速与风向是确定风况的两个重要参数。
16.粘度是润滑油最主要的特性,它是形成润滑油的最主要的因素,同时也决定了润滑剂的负载能力 .二:判断题.1.(√)风力发电机轮毂中心高度处的最小年平均风速。
是判断一个风场开发是否经济的标准.2. (×)叶片迎风角的调节规律是:增大迎风角可以增加由于风速增大而使叶片转速加快的趋势.3.(×)风力发电机达到额定功率输出时,额定的风速叫切入风速.4.(√)接地的种类除防雷接地外,还有交流工作接地,保护接地,直流接地,过电压保护接地,防静电接地,屏蔽接地等.5.(√)刹车后各电源是一种后备电源,电网掉电时紧急停机,激活刹车,对于延长风力机寿命很重要.6.(√)变桨距叶轮叶片的设计目标主要是为了防止气流分离.7.(√)沿叶片径向的功角变化与叶轮角速度无关8.(×)防雷保护装置的接地属于保护接地.9.(√)风力发电机组至少应具备两种不同形式的能独立有效控制的制动系统10.(√)风力机支撑系统的功能将力矩从主齿轮上的齿轮安装盘传递到机舱底盘.三.简答题.1.简要说明风力发电机组调速装置的三大作用.答:1.当风轮转速低于发电机额定转速时,通过调速装置将转速提高到发电机额定转速.2.当风轮转速高于发电机额定转速时,使风轮轴转速保持在发电机额定转速,以保证风力发电机组安全,满负荷发电,发电机的超速运行会使输出电压过高,破坏发电机绝缘,过高的转速会使轴承烧毁.3.当风轮转速超过其额定最高转速时,使风力发电机组安全停机,保护风力发电机组不至损坏.2.简述风力发电机组液压系统的组成作用.答: 液压系统一般由电动机,油泵,邮箱,过滤器,管路及各种液压阀等组成.液压系统主要是为油缸和制动器提供必要的驱动压力.有的强制润滑型齿轮箱亦需要液压系统供油.油缸主要是用于驱动定桨距风轮的叶尖制动装置或变桨距风轮的变桨机构.3.画出风力发电机起动时,变桨距控制流程.4.根据液压变桨距控制系统原理图写出液压变桨距控制系统进桨退桨的工作回路和工作原理.四.计算题.已知某风力发电机组的风轮直径为40m ,其风能利用系数k 是0.45,求在风速为10m/s 时,该风力发电机组的风能输出功率是多少(空气密度P=1.2KG/M 3)解:根据风能公式:W=21PAV 2=0.×1.2×(240)2×π×103=753600(W ) 而风能利用系数K=0.45,所以该风力发电机组的风轮输出功率为P=753600×0.45=339.12(KW ).答:该风力发电机组的风轮输出功率是339.12KW.。
风力发电机组的组成风力发电机组是一种可利用气流产生电能的新能源发电装置,它包括若干风力发机、控制系统及配置系统等主要部件。
它是将发电机、控制系统及配置系统组装在一起,以按照一定的规格和要求生产电力、供给线路并发送电力到负载的设备。
风力发电机组的组成主要包括:风轮、发机、控制系统及配置系统。
一、风轮风轮是风力发电机组的主要组成部分,它是将气流的能量转化为机械能的重要设备。
其结构一般由工程机械和建筑学设计,根据特定的空气流情况,选择合适的规格和型号。
风轮节流头一般由不锈钢制成。
风轮叶片通常由特殊的铝合金板制成,有耐腐蚀、轻型、加工性能好等优点。
风轮桨叶一般由铝合金板或碳纤维制成,具有导电性能好和较低重量等特点。
二、发机发机是风力发电机组的重要组成部分,它是利用外加电磁场产生动力的主要设备。
发机的规格和型号可以根据风轮的规格和风机的转速来确定,其设计原则是尽可能小的体积、尽可能大的功率、尽可能高的效率、尽可能低的重量和比较低的成本。
发电机一般包括永磁同步机、交流发电机及其它支架、轴承、水冷换热器等零部件组成。
三、控制系统控制系统是风力发电机组的重要组成部分,它是风电机组自动控制的核心系统,它负责监控风电机组的运行状态,以实时调整发电机的输出功率,使之达到最佳的发电效果。
控制系统的组成:数字式控制装置、数字式控制机构、智能控制系统、远程监控系统等。
这些系统可以实现风机的调整和自动控制,在不同环境下实现最佳的发电效果。
四、配置系统配置系统是风力发电机组的重要组成部分,它由对风力发电机组进行安装、采购、维护等方面的相关系统组成,包括电缆系统、管道系统、安装结构系统等。
电缆系统可以将风力发电机组的线路连接起来,以便发送电力;管道系统可以调整风力发电机组的温度、压力和湿度;安装结构系统主要是将风力发电机组安装到室内或室外环境中。
这些系统可以有效地确保风力发电机组的正常运行。
总之,风力发电机组的组成包括风轮、发电机、控制系统及配置系统,它们通过利用气流的能量,将发电机、控制系统及配置系统组装在一起,以按照一定的规格和要求生产电力、供给线路并发送电力到负载的设备,从而起到风力发电机组的节能环保作用。
风力发电机1)、设备概述:简介:风力发电机是将风能转换为机械功,机械功带动转子旋转,最终输出交流电的电力设备。
风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。
依据目前的风力发电机技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。
2)、设备分类:分类:风力发电机组的分类一般有3种。
(1)按风轮轴的安装型式:水平轴风力发电机组垂直轴风力发电机组(2)按叶片的数目:单片式、双片式、三片式、多片式。
(3)按风力发电机的功率:微型(额定功率50~1000W)小型(额定功率1.0~10kW)中型(额定功率10~100kW)大型(额定功率大于100kW)(4)按运行方式:独立运行、并网运行。
风力机又称为风轮,主要有水平轴风力机和垂直轴风力机。
(1)水平轴风机:a.荷兰式b .农庄式c.自行车式d.桨叶式a)c)b)d)(2)垂直轴风力机:a)b)c)a.萨窝纽斯式b.达里厄式c.旋翼式(3)、设备结构:风机的主要结构叶轮是由叶片和轮毂组成,其功能是将风能转换为机械能。
其中,叶片是风力机的关键部件之一,其主要作用是将风能转化为机械能,其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证风力机正常稳定运行的决定因素。
传动系统一般包括低速轴、高速轴、增速齿轮箱、联轴节和制动器等。
齿轮箱是将风力机轴上的低速旋转输入转变为高速旋转输出,以便与发电机运转所需要的转速相匹配。
偏航系统的功能是跟踪风向变化,驱动机舱围绕塔架中心线旋转,使风轮扫掠面与风向保持垂直。
控制系统是风力机在各种自然条件与工况下正常运行的保障,包括调速、调向和安全控制。
发电机是将风轮的机械能转换为电能。
机舱由底盘和机舱罩组成,底盘上安装除了控制器以外的主要部件。
塔架支撑叶轮达到所需要的高度,它除了要承受风力机的重力外,还要承受吹向风力机和塔架的风压,以及风力机运行的动载荷。
风力发电机组中,水平轴式风力发电机组是目前技术最成熟、产量最大的形式,达98%以上;垂直轴风力发电机组因其效率低、需起动设备等技术原因应用较少,因此下面主要介绍水平轴风力发电机组的结构。
风力发电机组构成与机组简介1.风电机组构成风力发电机组主要由风力机、传动装置、发电机、控制系统等部分组成。
电网风力机是风力发电机组的重要部件,风以一定的风速和攻角作用在风力机的桨叶上,使风轮受到旋转力矩的作用而旋转,同时将风能转化为机械能来驱动发电机旋转。
有定桨距和变桨距风力机之分。
风力机的转速很低,一般在十几r/min~几十r/min范围内,需要经过传动装置升速后,才能驱动发电机运行。
直驱式低速风力发电机组可以由风力机直接驱动发电机旋转,省去中间的传动机构,显著提高了风电转换效率,同时降低了噪声和维护费用,也提高了风力发电系统运行的可靠性。
发电机的任务是将风力机轴上输出的机械能转换成电能。
发电机的选型与风力机类型以及控制系统直接相关。
目前,风力发电机广泛采用感应发电机、双馈(绕线转子)感应发电机和同步发电机。
对于定桨距风力机,系统采用恒频恒速控制时,应选用感应发电机,为提高风电转换效率,感应发电机常采用双速型。
对于变桨距风力机,系统采用变速恒频控制时,应选用双馈(绕线转子)感应发电机或同步发电机。
同步发电机中,一般采用永磁同步发电机,为降低控制成本,提高系统的控制性能,也可采用混合励磁(既有电励磁又有永磁)同步发电机。
对于直驱式风力发电机组,一般采用低速(多级)永磁同步发电机。
控制系统由各种传感器、控制器以及各种执行机构等组成。
风力发电机组的控制系统一般以PLC为核心,包括硬件系统和软件系统。
传感信号表明了风力发电机组目前运行的状态,当与机组的给定状态不相一致时,经过PLC的适当运算和处理后,由控制器发出控制指令,是系统能够在给定的状态下运行,从而完成各种控制功能。
主要的控制功能有:变桨距控制、失速控制、发电机转矩控制以及偏航控制等。
控制的执行机构可以采用电动执行机构,也可能采用液压执行机构。
目前,风力发电机组主要有恒速恒频控制和变速恒频控制这两种系统控制方式。
前者采用“恒速风力机+感应发电机”,常采用定桨距失速调节或者主动失速调节来实现功率控制。