风力发电机组 极限载荷

风力发电机组极限载荷

1. 引言

风力发电机组是一种利用风能转化为电能的设备，由风轮、转轴、发电机、控制系统等组成。在运行过程中，风力发电机组需要承受各种外部力的作用，其中极限载荷是指在特定条件下，风力发电机组所能承受的最大力。

本文将深入探讨风力发电机组极限载荷的相关内容，包括定义、影响因素、测试方法以及应用。

2. 极限载荷的定义

极限载荷是指在特定条件下，风力发电机组所能承受的最大力。这个力可能是来自风的冲击、地震、雷击等外部因素，也可能是由于机械故障、材料疲劳等内部因素引起的。

风力发电机组的极限载荷需要满足相关国际标准和规范的要求，以确保其安全可靠地运行。

3. 影响因素

风力发电机组的极限载荷受多种因素影响，主要包括以下几个方面：

3.1 风速

风速是影响风力发电机组极限载荷的重要因素之一。当风速超过一定阈值时，风力对风轮的冲击力将增大，进而对整个机组产生较大的载荷。

3.2 风向

风向也是影响风力发电机组极限载荷的因素之一。当风向发生变化时，风力对风轮的作用力也会发生变化，从而对机组产生不同的载荷。

3.3 地震

地震是一种可能对风力发电机组产生较大载荷的自然灾害。地震引起的地面震动会传导到机组上，对其结构和材料产生影响，从而使机组承受更大的载荷。

3.4 机械故障

机械故障是导致风力发电机组承受极限载荷的内部因素之一。例如，风轮叶片断裂、转轴断裂等故障都会导致机组承受较大的载荷。

4. 测试方法

为了确保风力发电机组的安全可靠运行，需要对其极限载荷进行测试。常用的测试方法主要包括以下几种：

4.1 静态测试

静态测试是通过施加静态载荷来测试风力发电机组的极限载荷。这种测试方法主要用于检测机组在静止状态下的承载能力。

4.2 动态测试

动态测试是通过模拟风力对风力发电机组的作用来测试其极限载荷。这种测试方法可以模拟不同风速、风向和风力的情况，对机组进行全面的载荷测试。

4.3 模拟测试

模拟测试是通过计算机模拟的方法来测试风力发电机组的极限载荷。这种测试方法可以准确地模拟不同外部因素对机组的影响，对机组进行精确的载荷分析。

5. 应用

风力发电机组的极限载荷在设计、制造和运营过程中都有重要的应用价值。

在设计阶段，了解风力发电机组的极限载荷可以帮助工程师确定机组的结构和材料，以满足安全可靠的要求。

在制造阶段，对风力发电机组的极限载荷进行测试可以确保其质量和性能符合设计要求。

在运营阶段，定期监测风力发电机组的载荷情况可以及时发现潜在的故障和问题，保证机组的正常运行。

6. 结论

风力发电机组的极限载荷是指在特定条件下，机组所能承受的最大力。风速、风向、地震和机械故障等因素都会对机组的极限载荷产生影响。为了确保机组的安全可靠运行，需要对其极限载荷进行测试，并在设计、制造和运营过程中加以应用。

通过深入了解和研究风力发电机组极限载荷的相关内容，可以为风力发电行业的发展和应用提供有力的支持。

风力发电机组 极限载荷

风力发电机组极限载荷 风力发电机组是一种利用风能转化为电能的设备。在使用过程中，由于风力的不稳定性，风力发电机组会受到一定的极限载荷。本文将就风力发电机组的极限载荷进行讨论。 我们需要明确什么是极限载荷。极限载荷是指风力发电机组所能承受的最大负荷，也是其安全运行的上限。超过极限载荷的运行会导致风力发电机组的损坏甚至故障，因此在设计和使用过程中需要严格控制载荷。 影响风力发电机组极限载荷的因素有很多，其中最主要的是风速。风力发电机组是通过风力转动叶片来产生电能的，当风速超过一定范围时，叶片会受到过大的力量，超过极限载荷。因此，在设计风力发电机组时，需要考虑当地的平均风速以及最大风速，并根据这些数据确定叶片的尺寸和材料，以保证在最恶劣的天气条件下都能安全运行。 风力发电机组的结构强度也是影响极限载荷的重要因素。风力发电机组通常由塔架、机舱、发电机和叶片等组成，每个部件都需要能够承受一定的载荷。因此，在设计和制造过程中，需要考虑各个部件的强度，并进行充分的结构分析和优化设计，以确保风力发电机组能够承受预期的载荷。 风力发电机组的运行状态也会对极限载荷产生影响。例如，当风力

发电机组处于停机状态时，叶片会被固定在某个位置，此时如果遭遇到强风，会对叶片产生较大的力矩，超过极限载荷。因此，在停机状态下需要采取相应的措施，如调整叶片角度或加固叶片结构，以减小载荷对叶片的影响。 还有一些其他因素也会对风力发电机组的极限载荷产生一定的影响，如环境温度、湿度和海拔高度等。这些因素会影响风力发电机组的材料特性和运行状态，进而影响其极限载荷。 总结一下，风力发电机组的极限载荷是指其所能承受的最大负荷，受到多种因素的影响，如风速、结构强度、运行状态以及环境因素等。在设计和使用风力发电机组时，需要充分考虑这些因素，以确保风力发电机组能够安全稳定地运行。只有合理控制载荷，才能最大程度地发挥风力发电机组的功效，为人们提供清洁可再生的电能。

风力发电机组 极限载荷

风力发电机组极限载荷 1. 引言 风力发电机组是一种利用风能转化为电能的设备，由风轮、转轴、发电机、控制系统等组成。在运行过程中，风力发电机组需要承受各种外部力的作用，其中极限载荷是指在特定条件下，风力发电机组所能承受的最大力。 本文将深入探讨风力发电机组极限载荷的相关内容，包括定义、影响因素、测试方法以及应用。 2. 极限载荷的定义 极限载荷是指在特定条件下，风力发电机组所能承受的最大力。这个力可能是来自风的冲击、地震、雷击等外部因素，也可能是由于机械故障、材料疲劳等内部因素引起的。 风力发电机组的极限载荷需要满足相关国际标准和规范的要求，以确保其安全可靠地运行。 3. 影响因素 风力发电机组的极限载荷受多种因素影响，主要包括以下几个方面： 3.1 风速 风速是影响风力发电机组极限载荷的重要因素之一。当风速超过一定阈值时，风力对风轮的冲击力将增大，进而对整个机组产生较大的载荷。 3.2 风向 风向也是影响风力发电机组极限载荷的因素之一。当风向发生变化时，风力对风轮的作用力也会发生变化，从而对机组产生不同的载荷。 3.3 地震 地震是一种可能对风力发电机组产生较大载荷的自然灾害。地震引起的地面震动会传导到机组上，对其结构和材料产生影响，从而使机组承受更大的载荷。 3.4 机械故障 机械故障是导致风力发电机组承受极限载荷的内部因素之一。例如，风轮叶片断裂、转轴断裂等故障都会导致机组承受较大的载荷。

4. 测试方法 为了确保风力发电机组的安全可靠运行，需要对其极限载荷进行测试。常用的测试方法主要包括以下几种： 4.1 静态测试 静态测试是通过施加静态载荷来测试风力发电机组的极限载荷。这种测试方法主要用于检测机组在静止状态下的承载能力。 4.2 动态测试 动态测试是通过模拟风力对风力发电机组的作用来测试其极限载荷。这种测试方法可以模拟不同风速、风向和风力的情况，对机组进行全面的载荷测试。 4.3 模拟测试 模拟测试是通过计算机模拟的方法来测试风力发电机组的极限载荷。这种测试方法可以准确地模拟不同外部因素对机组的影响，对机组进行精确的载荷分析。 5. 应用 风力发电机组的极限载荷在设计、制造和运营过程中都有重要的应用价值。 在设计阶段，了解风力发电机组的极限载荷可以帮助工程师确定机组的结构和材料，以满足安全可靠的要求。 在制造阶段，对风力发电机组的极限载荷进行测试可以确保其质量和性能符合设计要求。 在运营阶段，定期监测风力发电机组的载荷情况可以及时发现潜在的故障和问题，保证机组的正常运行。 6. 结论 风力发电机组的极限载荷是指在特定条件下，机组所能承受的最大力。风速、风向、地震和机械故障等因素都会对机组的极限载荷产生影响。为了确保机组的安全可靠运行，需要对其极限载荷进行测试，并在设计、制造和运营过程中加以应用。 通过深入了解和研究风力发电机组极限载荷的相关内容，可以为风力发电行业的发展和应用提供有力的支持。

风力发电机组气动特性分析与载荷计算

风力发电机组气动特性分析与载荷计算 目录 1前言 (2) 2风轮气动载荷 (2) 2.1 动量理论 (2) 2.1.1 不考虑风轮后尾流旋转 (2) 2.1.2 考虑风轮后尾流旋转 (3) 2.2 叶素理论 (4) 2.3 动量──叶素理论 (4) 2.4 叶片梢部损失和根部损失修正 (6) 2.5 塔影效果 (6) 2.6 偏斜气流修正 (6) 2.7 风剪切 (6) 3风轮气动载荷分析 (7) 3.1周期性气动负载................................................................................... 错误！未定义书签。 4.1载荷情况DLC1.3 (10) 4.2载荷情况DLC1.5 (10) 4.3载荷情况DLC1.6 (10) 4.4载荷情况DLC1.7 (11) 4.5载荷情况DLC1.8 (11) 4.6载荷情况DLC6.1 (11)

1 前言 风力发电机是靠风轮吸取风能的，将气流动能转为机械能，再转化为电能输送电网，风力机气动力学计算是风力机设计中的一项重要工作。特别是对于大、中型风机，其意义更为重大。风力机处于自然大气环境中，大气紊流、风剪切、风向的变化（侧偏风）和塔影效应等，这些现象使叶片受到非常复杂气动载荷的作用，对风力机的气动性能和结构疲劳寿命产生很大的影响。对一台大型风力发电机组来说，除风轮叶片产生机组的气动载荷外，机舱和支撑风轮和机舱的塔筒也产生气动载荷，这些都对机组的载荷产生影响。 2 风轮气动载荷 目前计算风力发电机的气动载荷有动量—叶素理论、CFD 等方法。动量—叶素理论是将风轮叶片沿展向分成许多微段，称这些微段为叶素，在每个叶素上的流动相互之间没有干扰，叶素可以认为是二元翼型，在这些微段上运用动量理论求出作用在每个叶素上的力和力矩，然后沿叶片展向积分，进而求得作用在整个风轮上的力和力矩，算得旋翼的拉力和功率。动量—叶素理论形式比较简单，计算量小，便于工程应用，估算机组初始设计时整机的气动性能，被广泛用于风力机的设计和性能计算，而且还用来确定风力机的动态载荷，不断地被进一步改进和完善。CFD 数值计算不需要对数学模型作近似处理，直接对流体运动进行数值模拟，从物理意义上说，数值求解N-S 方程的CFD 方法应该是最全面准确计算风力机气动特性的方法。但是，由于极大的计算工作量，数值计算的稳定性等原因，目前CFD 求解N-S 方程方法还远不能作为风力机气动设计和研究的日常工具。作为解决工程问题的工具还不太实际。为此在计算中应用动量—叶素理论方法来计算机组的气动载荷。 2.1 动量理论 动量理论是经典的风力机空气动力学理论。风轮的作用是将风的动能转换成机械能，但是它究竟能够吸收多大的风的动能就是动量理论回答的问题。下面分不考虑风轮后尾流旋转和考虑风轮后尾流旋转两种情况应用动量理论。 2.1.1 不考虑风轮后尾流旋转 首先，假设一种简单的理想情况： （1）风轮没有偏航角、倾斜角和锥度角，可简化成一个平面桨盘； （2）风轮叶片旋转时不受到摩擦阻力； （3）风轮流动模型可简化成一个单元流管； （4）风轮前未受扰动的气流静压和风轮后的气流静压相等，即p 1 = p 2； （5）作用在风轮上的推力是均匀的； （6）不考虑风轮后的尾流旋转。 将一维动量方程用于风轮流管，可得到作用在风轮上的轴向力为 ()21V V m T -= （1） 式中 m 为流过风轮的空气流量 T AV m ρ= （2） 于是 ()21V V AV T T -=ρ （3） 而作用在风轮上的轴向力又可写成 () -+-=p p A T （4） 由伯努利方程可得 ++=+p V p V T 222121ρρ （5） -+=+p V p V T 22222ρρ （6） 根据假设，p 1 = p 2，（5）式和（6）式相减可得

《风力发电机组设计与制造》课程设计任务书

课程设计(综合实验)报告( 2012 – 2013 年度第二学期) 名称： 题目： 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 成绩： 日期：2013年月日

《风力发电机组设计与制造》课程设计任务书 一、设计内容 风电机组总体技术设计 二、目的与任务 主要目的： 1. 以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法； 2. 熟悉相关的工程设计软件； 3. 掌握科研报告的撰写方法。 主要任务： 1. 确定风电机组的总体技术参数； 2. 关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数； 3. 计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数； 4. 完成叶片设计任务； 5. 确定塔架的设计方案。 6. 撰写一份课程设计报告。 三、主要内容 选择功率范围在1.5MW至6MW之间的风电机组进行设计。 1）原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为7.0m/s，60米高度年平均风速为7.3m/s，70米高度年平均风速为7.6 m/s，当地历史最大风速为49m/s，用户希望安装1.5 MW至6MW之 间的风力机。采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。空气密度设 定为1.225kg/m3。 2）设计内容 （1）确定整机设计的技术参数。设定几种风力机的C p曲线和C t曲线，风力机基本参数包括叶 片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动 系统形式和塔架高度等，根据标准确定风力机等级； （2）关键部件气动载荷的计算。设定几种风轮的C p曲线和C t曲线，计算几种关键零部件的载 荷（叶片载荷、风轮载荷、主轴载荷、连轴器载荷和塔架载荷等）；根据载荷和功率确定所选定 机型主要部件的技术参数（齿轮箱、发电机、变流器、连轴器、偏航和变桨距电机等）和型式。 以上内容建议用计算机编程实现，确定整机和各部件（系统）的主要技术参数。

风力发电机组 极限载荷

风力发电机组极限载荷 风力发电机组是利用风能转化为电能的装置，其设计和制造必须考虑到极限载荷。极限载荷是指风力发电机组所能承受的最大外力或压力，也是保证其安全运行的重要指标。 风力发电机组在运行过程中会受到风力的作用，风力的大小和方向直接影响到发电机组的负荷。当风速较小时，发电机组所受的载荷较小，但随着风速的增加，载荷也会随之增加。当风速超过发电机组的承载能力时，就会发生极限载荷的情况。 风力发电机组的极限载荷与其结构和材料的强度有关。发电机组通常由塔筒、叶轮、发电机等部分组成，每个部分都需要经受一定的载荷才能正常运行。因此，在设计和制造发电机组时，必须考虑到各个部分的强度和稳定性，以确保其能够承受风力的压力。 风力发电机组的极限载荷还与其安装环境和使用条件有关。发电机组通常安装在海上或高山等风力资源丰富的地区，而这些地区的风力较强，所以发电机组需要能够承受较大的载荷。同时，发电机组在使用过程中可能会遭受到风暴、地震等自然灾害的影响，这也需要考虑到其极限载荷。 为了确保风力发电机组在极限载荷下能够安全运行，设计和制造时需要进行严格的测试和计算。首先，需要对发电机组的各个部分进行强度和稳定性的测试，以确定其能够承受的最大载荷。其次，需

要进行风洞试验，模拟不同风速下发电机组的受力情况，以评估其在实际工作环境中的表现。 在实际运行中，风力发电机组还需要定期进行维护和检修，以确保其在使用过程中不会超过极限载荷。对于发现的故障和损坏，需要及时修复或更换相关部件，以保证发电机组的正常运行和安全性。 总的来说，风力发电机组的极限载荷是保证其安全运行的重要指标。设计和制造发电机组时，需要考虑到风力的大小和方向、结构和材料的强度、安装环境和使用条件等因素，以确保发电机组能够承受风力的压力。此外，定期的维护和检修也是保证发电机组安全运行的关键。通过严格的测试和计算，可以确保风力发电机组在极限载荷下的正常运行，为清洁能源的开发和利用做出贡献。

风力发电机组的功率控制及载荷分析

风力发电机组的功率控制及载荷分析 风力发电机组的功率控制及载荷分析 引言： 风力发电作为清洁能源的重要组成部分，已经在全球范围内得到了广泛应用。风力发电机组的功率控制和载荷分析，对于提高风力发电的效率、可靠性和经济性具有重要意义。本文将对风力发电机组的功率控制方法以及载荷分析进行详细阐述，并探讨其对风力发电产业的影响。 一、风力发电机组的功率控制 1.1 无功功率控制 无功功率是风力发电机组运行中的重要参数之一。通过控制电网侧的无功功率，可以提高风力发电机组的功率因数，减少无功功率对电网的影响。常用的控制方法包括无功功率优化控制和无功功率调频控制。 无功功率优化控制是根据电网的无功功率需求，通过调整风力发电机组的输出功率来实现。该方法能够提高风力发电机组的功率因数，降低无功功率损耗，同时满足电网对无功功率的要求。 无功功率调频控制是根据风力发电机组的转速、电网频率和负荷需求等参数进行调控。通过调节风力发电机组的桨叶角度、变桨速度等，控制风力发电机组的功率输出，实现电网对无功功率的要求。 1.2 有功功率控制 有功功率控制主要是根据电网的需求，控制风力发电机组的输出功率。常用的控制方法包括协调控制、最大功率跟踪控制和限功率控制。

协调控制是根据电网的负荷需求和电力系统的稳定性要求，通过调节风力发电机组的转速、桨叶角度和发电机的励磁电流等参数，实现风力发电机组的有功功率控制。 最大功率跟踪控制是指通过调节风力发电机组的桨叶角度，使得风力发电机组的输出功率达到最大值。该控制方法能够提高风力发电机组的利用率，提高发电效率。 限功率控制是为了保护风力发电机组的安全运行，避免过载等问题。通过提前设置风力发电机组的最大功率输出值，当风力发电机组的输出功率达到设定值时，控制系统会自动减小风力发电机组的输出功率。 二、风力发电机组的载荷分析 2.1 风力负荷分析 风力负荷是指风力发电机组在风力作用下承受的载荷，主要包括风载荷和惯性载荷。风载荷是由于风力的作用而导致的，其大小和方向主要受到风速、风向等因素的影响。惯性载荷是由于风力发电机组自身的转动而产生的，其大小和方向主要受到风力发电机组的转速和转动惯量等因素的影响。 2.2 力矩载荷分析 力矩载荷是指风力发电机组在风力作用下承受的力矩，主要包括风矩载荷和旋转矩载荷。风矩载荷是由于风力作用在风力发电机组的转动轴上产生的，其大小和方向主要受到风速、风向、桨叶角度等因素的影响。旋转矩载荷是由于风力发电机组旋转运动的惯性而产生的，其大小和方向主要受到风力发电机组的转速和转动惯量等因素的影响。 2.3 轴向载荷分析 轴向载荷是指风力发电机组在风力作用下承受的轴向力，主要包括风压力和离心力。风压力是由于风力作用在风力发电

风力发电机载荷特性

风力机载荷 风力机载荷情况 风力机载荷是风力机设计和风力机认证时的重要依据，用于对风力机进行静强度和疲劳强度分析。目前，国际上有很多规范、标准对风力机载荷做了详细的规定。其中应用最广的是IEC61400-1标准。 1.载荷分类 作用在风力机上的载荷主要包括： （1）空气动力载荷； （2）重力载荷； （3）惯性载荷，包括离心力和科氏力等； （4）操纵载荷； （5）其他载荷，如结冰载荷 根据载荷的性质，在风力机上的载荷可分为静载荷、定常载荷、周期载荷、瞬态载荷、脉冲载荷、随机载荷和谐振载荷等。 2.载荷情况 由不同的外部条件与风力机工作状态组合而成，主要包括：①正常外部条件与风力机正常工作状态组合；②正常外部条件与风力机故障工作状态组合；③极端外部条件与风力机正常工作状态组合。 根据IEC61400-1标准的规定，载荷情况如表5-1所列。

表5—1载荷情况

3.安全系数 风力机设计时，需要提供的是设计载荷F d ，它和实际载荷F r 的关系是：d f r F r F =， 式中r f ——载荷局部安全系数 见表5-2所示： 表5—2 载荷局部安全系数 风力载荷计算 风力机载荷特性 1.叶片上的载荷 （1）空气动力载荷 作用在叶片上的包括摆振方向的剪力Q yb 和弯矩M xb 、挥舞方向的剪力Q xb 和弯矩M yb 以及变桨距时，与变桨距力矩平衡的叶片俯仰力矩M zb 。叶片上的空气动力载荷可根据2.2节中的动量——叶素理论计算，计算时先求出轴向诱导因子a 和周向诱导因子b ，再求得叶素上的气流速度三角形以及作用在叶素上的法向力dF n 和切向力dF t （前图 2—1），然后通过积分求出作用在叶片上的空气动力载荷Q xb ，Q yb ，M xb 和M yb 。 图2-1叶素上的气流速度三角形和空气动力分量 0R 2xb 0n r 1Q V cC dr 2ρ=ò 0R 2yb 0t r 1Q V cC dr 2ρ=ò R 2yb 0n r 1M V cC rdr 2ρ=ò

海上风力发电机组载荷设计工况研究及对比分析

海上风力发电机组载荷设计工况研究及对比分析 作者：廖丹 来源：《科技视界》2017年第08期 【摘要】基于海上风电机组，本文主要分析介绍了海上和陆地风力发电机组工况上的区别，并依据海上风力发电机组的设计工况和模型分析方法，用Bladed软件进行海上风电机组的载荷计算，并与相应的陆上机组载荷进行了简单对比。 【关键词】海上风电机组；海上机组设计工况；载荷计算 0 概述 海上风力发电机组开发时，前期主要针对海上风资源研究（基本原理，风数据/坐标数据获取，模型方法，发电量，损失因素和不确定因素，预测），最重要的是对海上风载和浪载（载荷来源，工况与模型，浪载（疲劳和极限载荷）的分析和评估，之后再利用Bladed软件进行风波联合载荷等海上风电特殊载荷的计算。 1 陆上风力发电机组设计载荷工况[1] 陆上风力发电机组设计载荷工况包含以下八大类工况（DLC）： （1）发电工况（1.1～1.9）：风机模型应考虑风轮不平衡、风轮制造所规定的最大质量和气动不平衡限制、最佳运行工况实际同理论的偏差。在计算中应假设各种情况的最不利组合，如风向改变与典型偏航角度误差组合与电气接头损坏组合，应包含由大气湍流引起的载荷要求。1.3和1.6～1.9规定了作为风力发电机组寿命评定的可能临界事件的瞬态情况。在DLC1.4和1.5中，考虑了由于外部故障和电气接头损坏引起的瞬变事件。 （2）发电和产生故障（2.1～2.3）：假设控制和保护系统的任何故障，或电气系统的内部故障（如发电机短路）在发电期间发生。其中2.1，控制系统故障属正常事件。2.2，保护系统或内部电气系统故障为罕见事件。如果某一故障没引起立刻停机，随后的载荷可导致结构产生明显疲劳损伤，则应在2.3中定义这种工况持续的时间。 （3）启动（3.l～3.3）：包括从静止或空转状态到发电这一过渡期间产生载荷的所有事件。 （4）正常关机（4.1～4.2）：包括从发电到静止或空转状态的正常过渡期间产生载荷的事件。

风力机设计与制造答案

1 低速轴: 连接风轮和齿轮箱的输入端 高速轴: 连接齿轮箱输出端和发电机 2 将风能产生的转矩传递给发电机,并使其得到相应的转速. 3 在满足传动效率,可靠性和工作寿命要求的前提下,以最小体积和质量为目标,获得最优传动方案. 4 控制与安全系统定义: 实现对风电机组起,停机和发电等运动过程的控制,并保证机组在任何状态下的安全性. 一次能源转换单元: 将风能转换化为旋转机械能. 机械能传递单元: 传动与制动. 发电单元: 将旋转的机械能转换为电脑,同时提供必要的并网发电机. 5 按额定功率分 (大型 中型 小型) 按风轮轴结构特征分 (水平轴 垂直轴) a) b) ① 风轮扫掠面积大,风能利用率高. ② 结构紧凑,技术比较成熟. ③ 可控制高风速下的功率输出,安全可靠. 6 指风力发电机在发电过程中,出现的一个负面效果.主要对下风向风电机组, 由于一部分空气通过塔架后,再吹向风轮,这样塔架就干扰了流过叶片的气流,一次能源转换单元 控制与安全系统 机械 发电单元

而形成了所谓的塔影效应.其会导致风机出力的波动,使发电机性能有所降低. 7风轮由叶片和轮毂组成. 8直驱式无齿轮箱,双馈式有齿轮箱 9挥舞,摆振,扭振. 10风速变化,风向变化,旋转采样. 11①正常风况下,风力发电机组处于正常状态. ②正常风况下,风力发电机组处于故障状态. ③极端风况下,风力发电机组处于正常状态. 12(稳态极端风速模型湍流风速模型) 13①气流不可压缩,水平均匀定常压,并且风轮尾流不旋转. ②处于风轮前后方的气流静压相等. ③将风轮简化成圆盘,轴向力沿圆盘均匀分布且圆盘上无摩擦力. 14表明风电机组从风能中实际获得的功率不会超过风能功率的59.3%. 15入流角Φ: 叶素入流速度方向与风轮旋转平面间的夹角. 桨距角β: 叶素弦长与风轮旋转面间的夹角. 攻角α: 叶素弦长与入流速度方向的夹角. 关系: Φ=α+β 16通过合理的评估和计算方法提供相对完整,准确的设计载荷数据.

风力发电机组叶片的安全载荷测试

风力发电机组叶片的安全载荷测 试

风力发电机组叶片的安全载荷测试 风力发电机组叶片的安全载荷测试是确保叶片能够在正常运行过程中承受外部风力的力量而不会出现损坏或失效的重要测试。这项测试的目的是评估叶片的结构强度和稳定性，以确保其能够安全地经受各种气候条件下的风力冲击。 以下是进行风力发电机组叶片安全载荷测试的步骤： 1. 设计测试计划：首先，需要制定详细的测试计划。该计划应包括测试的目标、测试方法、测试条件、测试设备和所需的人员等方面的信息。 2. 准备测试设备：根据测试计划，准备好所需的测试设备，包括风洞、叶片安装支架、风速测量仪器等。确保测试设备符合相关标准，并进行校准。 3. 安装叶片：将待测试的叶片安装到风洞中的叶片安装支架上。确保叶片的安装位置正确，并进行必要的固定。

4. 测试风速选择：根据叶片的设计要求和相关标准，选择适当的测试风速。测试风速应能够模拟叶片在实际运行中所面临的不同风力条件。 5. 进行测试：在设定的测试风速下，开始进行叶片的安全载荷测试。通过增加风速的方式逐步增加风力的冲击，直到叶片达到其设计要求的极限载荷或发生失效。 6. 监测和记录数据：在测试过程中，使用风速测量仪器对叶片所受到的风速进行实时监测，并记录下相关数据。同时，还需记录其他重要参数，如叶片的应力、振动等。 7. 分析测试结果：根据测试数据和设计要求，对测试结果进行分析。评估叶片在不同风力条件下的结构强度和稳定性，并判断其是否符合安全要求。 8. 编制测试报告：根据分析结果，编制测试报告。该报告应包括测试目的、测试方法、测试结果、分析结论、存在的问题以及可能的改进措施等内容。

风力发电机组增功提效技术研究

风力发电机组增功提效技术研究 摘要：作为一种可再生能源，风能在我国能源行业的地位越发重要，其功率 特性也成为了相关行业研究的重点。本文在简析风力发电机组与风电场特点的基 础上，通过分析改善空气密度、风速等方式提升风力发电机组功效，优化风力发 电机组运行，最终实现实际发电总量的增加，确保风力发电机组的全部功效得以 发挥。 关键词：风力发电机组；增功提效；清洁能源 前言 现阶段我国风力发电现状良好，但仍面临较多挑战，如风力不稳定、发电能 力低等。针对此，必须在充分研究风力发电机组发电能力的基础上，从硬件、软 件等方面优化发电能力，增功提效，以提升风力发电机发电能力。 1风力发电机组的概述 风力发电机组使用的是并网运行，具体控制方法包括变速恒频控制方法与恒 速恒频控制方法两种，不同方法下电能频率保持一致。随着我国相关技术水平的 进一步提升，我国风电技术也得到了进一步完善，现阶段风电场常用技术为变桨 距技术，在风速变化的情况下其能够进行风轮转速的改变，有效转化电力能源。 2风电场的特点 目前多数风力发电场具有风能转换效率高、发电系统结构灵活、风电场机组 类型多样化的特点。首先是风能转换效率高，借助机舱空间，风轮进行气流交换，在风速变化时，其能量转化借助叶片和地面接触面角度的改变实现，该过程需保 证气流的最佳状态，以确保较好的能源利用率、经济性与安全稳定性。其次是发 电系统结构灵活，后期维护管理方便，设计简单，风电场分散集中式布置，借助 风力机的运行进行能量转换，其简单的结构与较小的容量使其具有较强适应负荷 与地形变化能力。最后，风电场机组类型多样化，风电场在实际进行发电过程中

风力发电机组设计与制造学习资料

第一章、绪论1、风力发电机组的组成 风力发电机组可分为风轮、机舱、塔架和基础几个部分; 1风轮由叶片和轮毂组成;叶片具有空气动力外形,在气流作用下产生力矩驱动风轮转动,通过轮毂将扭矩输入到主传动系统;2机舱由底盘、导流罩和机舱罩组成,底盘上安装除主控制器以外的主要部件;机舱罩后部的上方装有风速和风向传感器,舱壁上有隔音和通风装置等,机舱底部与塔架连接;3塔架支撑风轮与机舱达到所需要的高度;塔架上安置发电机与主控制器之间的动力电缆、控制和通信电缆,还装有供操作人员上下机舱的扶梯,大型机组还设有升降机;4基础为钢筋混凝土结构,根据当地地质情况设计成不同的形式;基础中心预置有于塔架连接的基础部件,以保证将风力发电机组牢牢固定在基础上;基础周围还设置预防雷击的接地装置; 2、变桨距、变速型的风力发电机组内部结构 1变桨距系统：设在轮毂之中,对于电动变距系统来说,包括变距电动机、变距减速器、变距轴承、变距控制器和备用电源等; 2发电系统：包括发电机、变流器等; 3主传动系统：包括主轴及主轴承、齿轮箱、高速轴和联轴器等; 4偏航系统：由偏航电动机、偏航减速器、偏航轴承、制动机构等组成; 5控制与安全系统：包括传感器、电气设备、计算机控制与安全系统含相应软件和控制欲安全系统执行机构等; 此外,还设有液压系统,为高速轴上设置的制动装置、偏航制动装置提供液压动力;液压系统包括液压站、输油管和执行机构;为了实现齿轮箱、发电机、变流器的温度控制,设有循环油冷却系统、风扇和加热器; 3、风力发电机组的分类： 1按功率大小：a微型~1kw；b小型1~100kw；c中型100~1000kw；d大型1000kw以上;

风力发电机组发电性能分析与优化

风力发电机组发电性能分析与优化 摘要：作为一种新能源，风力发电正在不断的改善环境，其在全球经济和社 会发展中的作用是不可估量的。我国的风力发电已经取得了一些成就，但仍然面 临着许多挑战，所以针对发电能力相对较低的机组，急需找到优化其发电能力的 方法，本文通过对风力发电机组发电能力的分析，从硬件和软件两个方面排查影 响风机发电能力的原因，研究提升风力发电机发电能力的方法。 关键词：风力发电机组；发电性能；优化 1风力发电系统组成 第一种常见的风力发电机是恒速恒频感应风力发电机，由这种风力发电机构 成的风力发电机系统结构，按照从前端到后端的顺序，分别为风轮为主的风力机、齿轮箱、异步发电机、三相并联电容器。采用定桨距失速调节时，风力发电机输 出电压的频率为恒定频率，感应风力发电机会向电网同时吸收有功功率和无功功率。为解决这一问题，通常采用机组电容器相并联的方法，使整个电网的功率得 到改善。风能的不确定性会导致恒速恒频发电系统的风能利用不足。 第二种双馈异步风力发电机组的结构形式。绕线式三相异步发电机中的双馈 异步发电机，属于目前变速恒频风力发电机的主流机型之一。定子绕组直接连接 到交流电网中，转子绕组机构与变频器直接相连，变频器控制电动机。双馈异步 风力发电机采用双向变流器控制转度，结构较为完整，可实现连续变速运行，风 能转换速度高，电能质量好；可以改善对风轮机叶片的机械应力：双馈电机直接 连接到电网。电力电子换流器控制发电机的转子电流和电磁转矩，并且当风速发 生变化时，风轮主轴转子转速也随之发生改变，最大可能地捕捉和利用风能，从 而提高了能源利用率。 第三种直驱式同步风力发电机组。同步电动机励磁机组可以使用直流或永磁 励磁。由于转子磁极对的数量众多，电动机的外形尺寸又大又笨重，操作和起吊 不方便，价格高昂。在直流励磁模式的同步电机中，励磁电流决定转子速度，从

风力发电机组可靠性评估技术研究

风力发电机组可靠性评估技术研究 随着世界能源危机的日益严峻，清洁能源逐渐成为了各国政府和社会的共同关注点。风力发电作为清洁、可再生的能源之一，其发展前景十分广阔。然而，风力发电机组的可靠性一直是一个亟待研究解决的问题。本文将从以下三个方面对风力发电机组可靠性评估技术进行探讨。 一、可靠性评估概述 可靠性评估是指对某个系统或产品在特定条件下的可靠性进行评估、预测、分析和优化。在风力发电机组的可靠性评估中，我们通常需要掌握风力机组的极限载荷、失效故障模式和失效概率等数据。通过对这些数据进行可靠性分析，可以有效地提高风力机组的可靠性水平。 二、可靠性评估技术 1. 故障树分析法 故障树分析法是一种常用的可靠性评估技术，它通过将故障现象转换为逻辑树形结构，并使用布尔代数的逻辑运算方法进行分析，从而确定故障产生的原因和影响。在风力发电机组的可靠性评估中，故障树分析法可以用于对跨叶片故障、螺栓松动等故障现象进行分析，确定故障产生的原因，并提出相应的改进措施。 2. 失效模式和效应分析法 失效模式和效应分析法是一种通过对故障模式和影响进行分析，以确定故障发生概率的可靠性评估技术。在风力发电机组的可靠性评估中，失效模式和效应分析法可以用于对润滑油失效、机械故障等故障模式进行分析，从而找出故障产生的原因，并确定改进方案。 3. 可靠度增长法

可靠度增长法是一种通过测试、分析和改进措施来提高系统可靠性水平的技术。在风力发电机组的可靠性评估中，可靠度增长法可以通过对关键零部件进行测试和监测，了解其工作状态和寿命，提出相应的保护措施并进行改进，从而提高机组的可靠性。 三、应用案例 风力发电机组可靠性评估技术的应用已经得到了广泛的推广。例如，某风电场 在风力机组的可靠性评估中采用了故障树分析法，并对各个系统进行了可靠性分析。通过对结果的分析，该风电场制定了相应的改进方案，并对机组进行了相应的维修和保养。结果表明，机组的可靠性指标得到了显著的提高，不仅降低了运行成本，也提高了电力供给的可靠性。 结语 在能源危机的压力下，风力发电已成为清洁能源的重要组成部分。然而，风力 发电机组的可靠性一直是一个亟待解决的问题。本文介绍了可靠性评估的基本概念和技术，并且针对风力发电机组进行了详细的可靠性评估技术探讨。通过应用实例的介绍，有效地展示了风力发电机组可靠性评估技术的应用价值。未来，我们应继续加强技术研究和应用推广，为风力发电机组的可靠性提供保障。

风力发电钢塔筒的荷载计算方法和荷载组合研究

风力发电钢塔筒的荷载计算方法 和荷载组合研究 赵文涛曹平周陈建锋 (河海大学土木工程学院，江苏南京210098) (College of Civil Engineering, Hohai University, Nanjing 210098) [摘要] 目前我国相关规范和规程尚没有对风力发电钢塔筒给出具体的荷载计算方法。本文分析研究了风力发电塔筒的荷载特点，总结了风力发电钢塔筒的荷载计算方法和荷载组合。对水平气动载荷公式进行修正，提出修正系数0.4，并对某MW级风力发电塔筒的力学性能进行了有限元分析，提出塔筒设计时可变荷载中的第一可变荷载和最不利工况。 [关键词]风力发电；钢塔筒；荷载；有限单元法 ABSTRACT：At present, there are no specific load calculation methods about wind turbine tower in Chinese standards. In this paper, it was analyzed and summarized about load character, load calculation methods and loads combination. The paper proposes correction coefficient 0.4, while aerodynamic load equation was corrected. After finite element analysis of one MW wind turbine tower, the paper proposes the first variable load and the worst load case about the design of wind turbine tower. KEYWORDS：wind turbine; steel tower; load; finite element method 引言 风能作为一种绿色能源，得到世界各国的重视和开发利用。塔筒作为风力发电机和叶轮的支撑结构，其结构的安全可靠性是确保风力发电机组正常运转的关键因素之一。塔筒结构的设计，首先要涉及到荷载作用。除了自身的重力外，塔筒还要受到风轮和机舱的重力作用以及作用在塔身上的风荷载，另外还要受到通过风轮作用在塔筒顶端的气动荷载、偏转力、陀螺力和陀螺力矩等。塔筒所受荷载具有特殊性，目前我国还没有统一的风力发电塔筒承受作用计算方法，已建塔架考虑所受荷载采用的计算公式差别较大。本文分析风力发电塔筒的荷载特点，结合相关研究成果，总结系统的塔筒荷载作用类型和计算方法以及荷载组合方式。对某MW级风力发电塔筒的力学性能进行了有限元分析，提出塔筒设计时可变荷载中的第一可变荷载和最不利工况。 1 风力发电塔筒的荷载特点与荷载计算方法 1.1 风力发电塔筒的荷载特点 风力发电塔筒属于自立式高耸结构，风荷载通常是引起结构侧向位移和振动的主要因素，起控制作用。风力发电机的发展方向是容量增大，随之风轮直径加大，塔架高度增加，导致作用在塔身上的风荷载增大。研究表明，由风压增大造成的荷载增加要小于塔高增加引起挡风面积的增加而引起的荷载增加[1]。除了塔身受到风荷载作用，塔筒顶端还受到风轮和机舱传来的多种力和力矩作用。在风轮运行过程中，风轮将作用在其扫掠面上的气动荷载以及自转产生的转矩传给塔架。由于风轮直径较大，可达70m,作用在风轮扫掠面积上端的风速不同于下端的风速，这种风速分布的不均匀性以及风向的偏转会产生偏转力、偏转力矩及俯仰力矩。由于旋转着的风轮能够随着风向的改变自动调节迎风方向，即风轮会绕着塔筒轴线转动，因此塔筒还受到陀螺力和陀螺力矩的作用。 现代风机功率较大，塔筒高度较高，作用在塔壁上的风荷载沿塔高有较大变化。通过风轮和机舱传递给塔筒的荷载可以简化为沿三个坐标轴方向的集中力和力矩。风力发电塔筒受

联合动力15MW机组说明书(1)

1.5MW风电机组说明书 编制： 校对： 审核： 批准：

目录 一、机组简介 (4) 1.1总体技术参数介绍 (4) 二、机组部件介绍 (8) 2.1叶片介绍 (8) 2.2轮毂及变桨系统简介 (8) 2.3传动链系统 (9) 2.4偏航系统 (10) 2.5液压系统简介 (11) 2.6齿轮箱系统 (14) 2.7发电机系统 (16) 2.8滑环系统 (18) 2.9电气控制系统 (19) 2.10变流器简介 (24) 2.11 监控系统 (25) 2.12风况检测装置 (26) 2.13防雷系统 (26) 三、机组运行状态说明 (27) 3.1待机状态 (28) 3.2启动状态 (29) 3.3运行状态 (30) 3.4并网发电状态 (31)

3.5停机状态 (32) 3.6维护状态 (34) 3.7机组运行及注意事项 (35)

一、机组简介 1.5MW风力发电机组是由国电联合动力技术有限公司与德国Aerodyn公司联合设计，它采用三叶片、上风向、水平轴、双馈异步发电机、主动电变桨矩、变速恒频逆变器并网技术，具有通用性强、功率曲线先进、结构成熟、运行可靠等优点，同时在发电机、齿轮箱、轴承等关键部件上采用了最新设计，单机容量最适合中国目前的环境及安装使用条件。 国电联合动力技术有限公司在设计之初就提出了‘差异化，系列化’的设计思路，充分考虑中国实际风资源状况，在德方设计的防风沙机型基础上，发挥联合设计优势，进行产品系列化设计。根据中国不同风场类型，设计了分别适用于IEC2A，IEC3A和IEC2A+,IEC3A+等的冷态，常温，防风沙的系列风机，根据机组叶轮直径不同分为：UP77、UP82、UP86三种类型。 1.1总体技术参数介绍

风机叶片载荷情况定义

风机叶片载荷情况定义（标准的附录） A1总则 A1.1 确定载荷情况是为了进行静强度和疲劳强度分析。如有必要，应考虑系统的动态特性（例如共振、动态的不稳定性）。疲劳分析应采用适当的方法考虑风速在风轮扫掠面上的不均匀分布造成的影响，这种不均匀分布是确定因素（垂直风速梯度、塔影）和随机因素（局部阵风、湍流）影。向的结果。 A1.2 按照A2尤其是湍流度（A2.2.5）考虑所有的外界条件来建立用于疲劳分析的实际载荷谱，可能包括很多理论上的和计算上的工作。为此，在A4.7中给出了一个确定风轮直径最大46m、具有三片或三片以上叶片水平轴风力发电机组替代载荷谱的简化方法。 A1.3为了确定载荷，把外界条件和运行状态按照它们发生的概率来细分。外界条件和运行状态在统计上是相互独立的，所以罕见外界条件和罕见运行状态的组合通常不予考虑。需考虑的最小的载荷情况组合列于A4及A5中表A4里。 A1.4A6里给出了水平轴、三叶片或三叶片以上风力发电机组的简化设计载荷谱。

A2外界条件 A2.1总则 A2.1.1本标准中，外界条件意味着在风力发电机组上所有的外在影响，这些影响既来自于山岳和地形条件又来自于气象条件和其他外部原因（例如电网连接、机械驱动机构）。 A2.1.2为了和运行状态相结合，外界条件分为正常外界条件和极端外界条件两种。正常外界条件通常是指那些具有每年一次或更多次概率的情况，而极端外界条件是指具有50年一遇概率的情况。 A2.1.3 载荷的确定是以安装风力发电机组地点的气候条件和地形数据为基础的，尤其应注意一些特殊地区，例如，极地、高山地区、沙漠和有热带风暴的地区。如果不能充分了解实际环境条件，风力发电机组可以按照A2.2提到某种等级及下面描述的数据进行设计。吊装风力发电机组之前，应确保设计状态包含了该地区比较普遍的外界条件，对于风场中安装好的风力发电机组，应考虑机组之间的相互影响，和其他情况一样，它明显地增加了来流风的湍流和不均匀性。 A2.1.4根据相关的外界条件划分的五个等级为I至IV级和S级，风

风电场风力发电机的运行与维护

风电场风力发电机的运行与维护 摘要：风力发电是风能优势被人类所利用的重要方式。在可持续发展理念下，风电场项目日益增多，风电装机规模日益增大。随着风电场的建设和投运，对风 电场风力发电机组运行维护工作提出了新的要求。风力发电受到环境因素的影响，如何提高风力发电机运行维护质量是能源企业和从业人员关注和研究的问题。 关键词：风电场；风力发电机；运行；维护 1风力发电机运行维护的特点 风力发电机的运行中，受到风力变化、气象因素、机组设备、运维技术、人 为等因素的影响，引发风力发电机组运行故障，给风力发电生产的安全性和可靠 性造成不利影响。只有做好风力发电机组运行维护工作，才能避免发电机组设备 出现故障，才能延长发电机组使用寿命，才能降低风力发电运行成本，才能保证 风力发电机组运行效率，为风电场的生产经营效益目标实现提供可靠保证。 2风力发电机组的运行故障 2.1变流器故障 变流器是风力发电机的重要结构组成之一，并且会对风力发电机的运行产生 重要影响，一旦变流器发生故障，不仅会影响到风力发电机组运行的稳定性，甚 至会导致风力发电机组无法运行。在我国目前的风力发电过程中，主要应用直驱 式发电机和双馈式风力发电机两种，其中以双馈式风力发电机的应用最为广泛。 但是无论哪种发电机，变流器都发挥了至关重要的作用。我们以双馈式风力发电 机为例，这种发电机需要借助两个变流器才能保障稳定运行，变流器在双馈式风 力发电机中安装的位置相对比较特殊，导致其运行环境比较恶劣，在运行过程中，很容易受到电磁干扰，并且会产生大量的灰尘淤积，再加之元器件的温度提升等，这些因素均会在很大程度上增加变流器的运行负荷。一旦出现变流器超负荷运行

风力机的基本参数与理论

风力机的基本参数与理论

风力发电机风轮系统 2.1.1 风力机空气动力学的基本概念 1、风力机空气动力学的几何定义 （1）翼型的几何参数 翼型 翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型，与翼型上表面和下表面距离相等的曲线称为中弧线。下面是翼型的几何参数图 1）前缘、后缘 翼型中弧线的最前点称为翼型的前缘，最后点称为翼型的后缘。 2）弦线、弦长

连接前缘与后缘的直线称为弦线；其长度称为弦长，用c表示。弦长是很重要的数据，翼型上的所有尺寸数据都是弦长的相对值。 3）最大弯度、最大弯度位置 中弧线在y坐标最大值称为最大弯度，用f表示，简称弯度；最大弯度点的x坐标称为最大弯度位置，用x f表示。 4）最大厚度、最大厚度位置 上下翼面在y坐标上的最大距离称为翼型的最大厚度，简称厚度，用t表示；最大厚度点的x坐标称为最大厚度位置，用x t表示。 5）前缘半径 翼型前缘为一圆弧，该圆弧半径称为前缘半径，用r1表示。 6）后缘角 翼型后缘上下两弧线切线的夹角称为后缘角，用τ表示。 7）中弧线 翼型内切圆圆心的连线。对称翼型的中弧线与翼弦重合。 8）上翼面凸出的翼型表面。 9）下翼面平缓的翼型表面。 （2）风轮的几何参数 1）风力发电机的扫风面积

风轮旋转扫过的面积在垂直于风向的投影面积是风力机截留风能的面积，称为风力机的扫掠面积，下图是一个三叶片水平轴风力机的扫掠面积示意图。 下图是一个四叶片的H型升力垂直轴风力发电机的扫掠面积示意图。

根据前面两表可由所需发电功率估算出风力机所需的扫风面积，例如200W的升力型垂直轴风力发电机工作风速为6m/s，全效率按25%计算所需扫风面积约为6.2m2,如果工作风速为10m/s则所需扫风面积约为1.4m2即可；例如10kW的升力型垂直轴风力发电机工作风速为10m/s，全效率按30%计算所需扫风面积约为56m2,如果工作风速为13m/s则所需扫风面积约为25m2即可。按高风速设计的风力机体积小成本相对低些，但必须用在高风速环境，例如把一台设计风速为10m/s的风力机放在风速为6m/s的环境工作，其功率会下降80%；按风速6m/s设计的风力机风轮会很大，虽在6m/s时运行很好，但遇大风易超速损坏电机，为抗强风时需增加结构强度使成本大大增加。 2）风轮轴线：风轮旋转运动的轴线 3）旋转平面：与风轮轴垂直，叶片在旋转时的平面 4）风轮直径：风轮在旋转平面上的投影圆的直径