风力发电机的组成部件及其功用
风力发电机的组成部件及其功用
风力发电机是将风能转换成机械能，再把机械能转换成电能的机电设备。风力发电机通常由风轮、对风装置、调速装置、传动装置、发电机、塔架、停车机构等组成。下面将以水平轴升力型风力发电机为主介绍它的各主要组成部件及其工作情况。图3-3-4和3-3-5是小型和中大型风力发电机的结构示意图。
图3-3-4 小型风力发电机示意图
1—风轮2—发电机3—回转体4—调速机构5—调向机构6—手刹车机构7—塔架8—蓄电池9—控制/逆变器
图3-3-5 中大型风力发电机示意图
1—风轮；2—变速箱；3—发电机；4—机舱；5—塔架。
1 风轮
风轮是风力机最重要的部件，它是风力机区别于其它动力机的主要标志。其作用是捕捉和吸收风能，并将风能转变成机械能，由风轮轴将能量送给传动装置。
风轮一般由叶片（也称桨叶）、叶柄、轮毂及风轮轴等组成（见图3-3-6）。叶片横截面形状基本类型有3种（见图第二节的图3-2-3）：平板型、弧板型和流线型。风力发电机的叶片横截面的形状，接近于流线型；而风力提水机的叶片多采用弧板型，也有采用平板型的。图3-3-7所示为风力发电机叶片（横截面）的几种结构。
图3-3-6 风轮
1.叶片
2.叶柄
3.轮毂
4.风轮轴
图3-3-7 叶片结构
（a）、(b)—木制叶版剖面； (c)、(d)—钢纵梁玻璃纤维蒙片剖面；
(e) —铝合金等弦长挤压成型叶片；(f)—玻璃钢叶片。
木制叶片（图中的a与b）常用于微、小型风力发电机上；而中、大型风力发电机的叶片常从图中的（c）→（f）选用。用铝合金挤压成型的叶片（图中之e），基于容易制造角度考虑，从叶根到叶尖一般是制成等弦长的。叶片的材质在不断
的改进中。
1 机头座与回转体
风力发电机塔架上端的部件——风轮、传动装置、对风装置、调速装置、发电机等组成了机头，机头与塔架的联结部件是机头座与回转体（参阅后面的图3-3-24）。
（1）机头座
它用来支撑塔架上方的所有装置及附属部件，它牢固如否将直接关系到风力机的安危与寿命。微、小型风力机由于塔架上方的设备重量轻，一般由底板再焊以加强肋构成；中、大型风力机的机头座要复杂一些，它通常由以纵梁、横梁为主，再辅以台板、腹板、肋板等焊接而成。焊接质量要高，台板面要刨平，安装孔的位置要精确。
（2）回转体（转盘）
回转体是塔架与机头座的连接部件，通常由固定套、回转圈以及位于它们之间的轴承组成。固定套销定在塔架上部，而回转圈则与机头座相连，通过它们之间轴承和对风装置，在风向变化时，机头便能水平的回转，使风轮迎风工作。大、中型风力机的回转体常借用塔式吊车上的回转机构；小型风力机的回转体通常中在上、下各设一个轴承，均可采用圆锥滚子轴承，也可以上面用向心球轴承以承受径向载荷，下面用推力轴承来承受机头的全部重量；微型风力机的回转体不宜采用滚动轴承，而用青铜加工的轴套，以防对风向（瞬时变化）过敏，导致风轮的频繁回转。
2 对风装置
自然界的风，方向和速度经常变化，为了使风力机能有效地捕捉风能，就应设置对风装置以跟踪风向的变化，保证风轮基本上始终处于迎风状况。风力机的对风装置常用的有：尾舵（尾翼）、舵轮、电动机构和自动对风四种。
（1）尾舵
尾舵也称尾翼，是常见的一种对风装置，微、小型风力发电机普遍应用它。尾舵有3种基本形式如图3-3-8所示，（a）是老式的，（b）是改进的，（c）为新式的，它的翼展与弦长的比为2~5，对风向变化反应敏感，跟踪性好。
图3-3-8 尾舵形式
尾舵常处于风轮后面的尾流区里，为了避开尾流的影响，可将尾舵翘起安装，高出风轮（见图3-3-9之a）。有人研制的10kW左右的风力发电机，将尾舵改进成如力图3-3-9之b所示的型式，既减少了尾舵面积，又使调向平稳。
图3-3-9 尾舵的进一步改进
尾舵到风轮的距离一般取为风轮直径的0.8~1.0值。尾舵的面积，在高速风力发电机中，可取为风轮旋转面积的4%左右；而在低速风力发电机中，可取为10%左右的风轮旋转面积。
（1）舵轮
在风轮后面、机舱两侧装有两个平行的多叶片式小风轮，称舵轮（也称侧风轮）（见图3-3-10），其旋转面与风轮扫掠面相垂直。舵轮的轴带动由圆锥齿轮和圆柱齿轮组成的传动系统，图示的中间齿轮与装在塔架顶端的回转体上的从动大圆柱齿轮啮合。正常工作时，风力机的风轮对准风向，舵轮旋转平面与风向平行，它不转动。当风向变化时，舵转与风向成某一角度，在风力作用下舵轮开始旋转，通过传动系统，使风力机的风轮再对准风向，舵轮旋转平面又恢复到与风向平行的位置，便停止转动。
图3-3-10 舵轮对风装置
舵轮对风装置比尾舵工作得平稳，多用于中型风力发电机上。其传动装置也可以设计成蜗轮蜗杆式的。
（1）电动对风装置
电动对风装置常被大型和中型风力发电机采用。图3-3-11是国产FD16.2-55型风力发电机组对风装置示意图。该装置的风向感受信号来自于装在机舱上面的风向标。在风向标的垂直轴上有一个凸轮，轴的下端有浸没在油缸中的阻尼板（板上钻有很多小孔），用以吸收风向听脉动。当风向偏离风轮轴线±15°时，风向标带动其垂直轴上的凸轮转动，使左侧或右侧的限位开头接通，经过30秒（可任意调时）延时后，交流接触器闭合，起动对风伺服电动机左转或右转，并接通相应的批示灯。伺服电动机经过减速器带动回转体上的转盘转动，使风轮重新迎风后，限位开关断开，电动机停转，指示灯熄灭。两只交流接触器互为闭锁，从而保证动作时只能闭合一只，而不会同时接通造成短路。
图3-3-11 电动对风装置
（1）自动对风风轮
按吹向风力发电机的风先到机舱还是先到风轮，风力机可分为上风向（式）和下风向（式）的（见图3-3-5）。相应的风轮配置称为前置式的和后置式的。对于下风向（式）的风力机，可将风轮设计成如力图3-3-12的型式，利用风作用在风轮上的阻力的方法，使风轮自动对准风向，成为自动对风风轮。但当风向变换频繁时，易使风轮摇摆不定，为此应加阻尼装置，即在回转体外缘对称设置2~3对橡胶或尼龙摩擦块，摩擦块支座固定在塔架上，压块对回转盘的摩擦力的大小用可调节弹簧来调节。这种对风装置图3-3-12 自动对风风轮
多用于中、大型风力发电机上。
2 调速装置
自然界的风速经常变化，风轮的转速随风速的增大而变快。风轮转速的变快，将使发电机的输出电压、频率、功率增加；当风轮的转速超过设计允许值时，有可能导致机组的毁坏或寿命的减少。为使风轮能稳定一定转速内工作，风力发电机上设有调速装置。调速装置是在风速大于设计额定风速时才起作用，因此，又被称为限速装置。当风速增至停机风速时，调速装置能使风轮顺桨停机（风向与风轮旋转平面平行）。
国内外研制了许多风力机的调速装置，归纳起来，就其调速原理大体上可分为三类：减少风轮迎风面积；改变叶片翼型攻角值和利用空气在风轮圆周切线方向的阻力限制风轮转速。
（1）减少风轮迎风面积
靠升力旋转的风轮，正常工作时，风轮旋转平面与风向垂直，其迎风面积为叶片回转时所扫掠的圆形面积A（图3-3-13和3-3-14之a位置）。当风速变大超过额定风速（风力机输出额定功率时的风速）时，为了不让风轮超速旋转，可减少风轮的迎风面积，使其由圆形变为椭圆形，或缩小圆形的直径，下面列举4种方法。
图3-3-12 自动对风风轮
图3-3-13 侧翼装置调速原理示意图
1—未调速位置；2—调速位置；3—顺浆位置。
图3-3-14 偏心装置调速原理示意图
1—未调速位置；2—调速位置；3—顺浆位置。
1）侧翼装置（图3-3-13）。在风轮后面向一侧伸出一支侧翼，翼柄平行地面和风轮旋转面；另一侧配有弹簧。当风速大于额定风速时，风施加在侧翼压力对回转轴的力矩，大于弹簧拉力对回转轴的力矩，风轮开始偏移，由（a）位置到（b）位置，若偏转角度为θ，则（b）的位置风轮的迎风面积则变成了（椭圆形），迎风面积减少了，尽管风速增大了，而风轮的转速并没增加。风速再增大，风轮可能偏转到（c）的位置，迎风面积就更小了。当风速逐渐减少时，在弹簧的拉力作用下，风轮又恢复到（b）→（a）的位置。
2）偏心装置（图3-3-14）风轮轴线与机头座回转体的转向轴的轴线有一定的偏心距，另一侧亦设弹簧。当风速超过额定风速后，风作用在风轮上的正面压力的合力对转向轴的力矩克服弹簧的拉力，风轮偏转到（b）的位置（迎风面积呈椭圆形）的位置；风再大，到（c）的位置。风速减小时，又依次恢复到（b）→（a）的位置。此图所示是风轮向侧向偏转的，按同一原理，亦可设计成向上偏转式的。如图3-3-15所示。
图3-3-15 仰头调速
（a）风力发电机在额定风速下运转；(b)超额定风速仰头调速
1）尾翼升降装置（图3-3-16）。上述两种调速装置都用了弹簧，但是弹簧暴露于大气中很容易锈蚀，可用配重或能产生回位力矩的尾舵来代替弹簧。利用尾翼升降进行调节的基本结构是将尾翼与机头的连接转轴向后倾斜一个角度。当风轮位置（a）→（b）→（c）时，尾舵绕其转轴向轮靠拢，它的相对高度发生了变化，从B向看，对应为（aˊ）→（b ˊ）→（cˊ）。尾舵重心提高了，产生了回位力矩，当风速变小时，它依次回位（cˊ）→（bˊ）→（aˊ）。尾舵如此安装，就相当于一个重心能上下变动的配重，用它们位置高度的变化，代替弹簧拉力的作用。
图3-3-16 尾翼升降调节原理示意图
1）缩小风轮圆形迎风面积。图3-3-17所示为叶片用铰链安装在风轮轴上，并借助弹簧的压力保持其设计位置。当风速超过额定值时，作用在叶片上风的正面力加大，克服弹簧作用力，叶片由实线位置变到虚线位置，风轮扫掠面积缩小了，转速不再增加；当风速变小时，在弹簧力的作用下，叶片由虚线位置恢复到实线位置。
利用减少风轮迎风面积的调速方法，多用于15kW以下的微型、小型及中型风力机上。
（1）改变叶片翼型攻角值
前已述及，叶片升力与翼型攻角值有着密切的关系。改变翼型攻角的基本方法是：当风速达到一定量值后，设法使叶片能绕叶片长度方向的转动轴回转某一角度，改变了攻角α值；当然同时也改变了叶片安装角β值。风速再变大，而叶片升力却不再增加；甚至随叶片阻力的增大，可使风轮转速降低。利用改变叶片翼型攻角值的调速方法，常被称作变桨距调速法。不同风轮上的叶片有两种安装型式：一种叶片安装后可绕其长度方向的转动轴转动，这种风轮称为变桨距风轮；另一种叶片与轮毂的连接是固定的，叶片不能绕叶柄方向的轴转动，这种风轮称为定桨距风轮。下面介绍利用改变叶片攻角值进行调速的3种方法。
1）配重（飞球）与弹簧配合装置（图3-3-18）。当风轮转速达到额定值时，风速再增大，风轮转速再加快，配重（飞球）的离心力将克服套管（未绘了出）中弹簧的作用力，向外移动，这时曲柄将拉动叶片轴（柄）转动，改变叶片横截面的弦与吹来的风之间的夹角（攻角），升力系数随之减少，升力不再增大，风轮的转速也就不再增加。当风速减小时，在弹簧的作用下，配重与叶片又都恢复到原来的状态。
图3-3-15 仰头调速
（a）力发电机在额定风速下运转；(b)超额定风速仰头调速
1）尾翼升降装置（图3-3-16）。上述两种调速装置都用了弹簧，但是弹簧暴露于大气中很容易锈蚀，可用配重或能产生回位力矩的尾舵来代替弹簧。利用尾翼升降进行调节的基本结构是将尾翼与机头的连接转轴向后倾斜一个角度。当风轮位置（a）→（b）→（c）时，尾舵绕其转轴向轮靠拢，它的相对高度发生了变化，从B向看，对应为（aˊ）→（bˊ）→（cˊ）。尾舵重心提高了，产生了回位力矩，当风速变小时，它依次回位（cˊ）→（bˊ）→（aˊ）。尾舵如此安装，就相当于一个重心能上下变动的配重，用它们位置高度的变化，代替弹簧拉力的作用。
图3-3-16 尾翼升降调节原理示意图
1）缩小风轮圆形迎风面积。图3-3-17所示为叶片用铰链安装在风轮轴上，并借助弹簧的压力保持其设计位置。当风速超过额定值时，作用在叶片上风的正面力加大，克服弹簧作用力，叶片由实线位置变到虚线位置，风轮扫掠面积缩小了，转速不再增加；当风速变小时，在弹簧力的作用下，叶片由虚线位置恢复到实线位置。
利用减少风轮迎风面积的调速方法，多用于15kW以下的微型、小型及中型风力机上。
（1）改变叶片翼型攻角值
前已述及，叶片升力与翼型攻角值有着密切的关系。改变翼型攻角的基本方法是：当风速达到一定量值后，设法使叶片能绕叶片长度方向的转动轴回转某一角度，改变了攻角α值；当然同时也改变了叶片安装角β值。风速再变大，而叶片升力却不再增加；甚至随叶片阻力的增大，可使风轮转速降低。利用改变叶片翼型攻角值的调速方法，常被称作变桨距调速法。不同风轮上的叶片有两种安装型式：一种叶片安装后可绕其长度方向的转动轴转动，这种风轮称为变桨距风轮；另一种叶片与轮毂的连接是固定的，叶片不能绕叶柄方向的轴转动，这种风轮称为定桨距风轮。下面介绍利用改变叶片攻角值进行调速的3种方法。
1）配重（飞球）与弹簧配合装置（图3-3-18）。当风轮转速达到额定值时，风速再增大，风轮转速再加快，配重（飞球）的离心力将克服套管（未绘了出）中弹簧的作用力，向外移动，这时曲柄将拉动叶片轴（柄）转动，改变叶片横截面的弦与吹来的风之间的夹角（攻角），升力系数随之减少，升力不再增大，风轮的转速也就不再增加。当风速减小时，在弹簧的作用下，配重与叶片又都恢复到原来的状态。
1）叶片重量与弹簧配合装置。图3-3-19所示为两叶片风力发电机的风轮，在轮毂上有两个平行的孔洞，孔内塞有螺旋底面的滑键。叶柄与滑键垂直，叶柄上铣出螺旋槽，滑键插入槽内。当风速超过额定值时，风轮转速加快，叶片的离心力增大，克服压缩弹簧作用力向外甩出。由于叶柄螺旋槽与装在其内的滑键的制约，叶片在外甩的同时，发生偏转，攻角改变，升力系数下降，风轮转速不再增加。当风速变小，在弹簧力的作用下，叶片又缩回到原来位置。这种调速装置曾被称作离心——螺旋槽式调速机构。
图3-3-19 叶片重量与弹簧配合调速装置示意图
1—叶片；2—滑键；3—风轮毂；4—叶柄；5—调速弹簧；6—起动弹簧；7—弹簧座；8—开口销；9—螺旋槽。
图3-3-18和3-3-19两种调速装置多用于中、小型风力发电机上。
1）液压变桨距调速装置。液压变桨距调速是当代大型风力发电机调速的方式之一。图3-3-20是美国MOD-0型大型风力发电机变桨距调速装置。它是两个小液压油缸驱动的两个小齿条啮合的一个齿轮，齿轮同轴的大圆锥齿轮再啮合使叶片变桨距的小圆锥齿轮来实现叶片变桨距调速的。整个变桨距调速装置都安装在轮毂内。液压油通过旋转接头送至两个小液压油缸。液压油缸及齿轮是微机控制变桨距调速的执行机构。
图3-3-20 美国MOD—O型大型风力发电机
液压驱动变桨距调速装置
1—液压小油缸及齿条；2—大圆锥齿轮；3—小圆锥齿条；4—叶片变桨距方向；5—齿条驱动的齿轮。
（1）利用空气在风轮圆周切线方向的阻力
当风速开始超过额定风速时，设法增加空气在风轮圆周切线方向对叶片的阻力，以抵消叶片升力的再增值，从而达到风轮转速不再提高的目的。介绍两种装置。
a) 阻力翼
图3-3-21所示，在风轮轮毂上焊有两个支臂，两处弧板（阻力翼）铰接在支臂上，与弹簧构成了一个风载系统。当风轮转速超过额定转速时，弧板的离心力超过了弹簧的拉力，甩出向外，它回转面积增大，受到的空气阻力也变大，阻尼风轮转速的增加；当风速变小时，在弹簧的作用下，弧板又恢复到了原来的位置。
图3-3-21 阻力翼调速原理示意图
a) 阻尼板
图3-3-22所示，在叶片尖端铰接着带弹簧的阻尼板（也称扰流器），在额定风速内弹簧的拉力使阻尼板靠在叶片尖端面上；当风速变大使风轮转速超过额定值后，阻尼板的离心力克服弹簧的拉力向外张开，拢动气流，增加了风轮的转动阻力，限制了风转的转速增大。当风速变小，阻尼板又回靠在叶片尖端面上。
图3-3-22阻尼板调速原理示意图
上述扰流器是装在叶片的尖端，在功率较大的风力机上，有的将其设置在距叶尖1/3的长度段内，在风轮未超速旋转时，阻尼板面与叶片表面贴合着，无阻碍作用。阻尼板开始张开起调速作用的动作，可以靠风轮转动的离心力；也可根据风轮转速信号由液压传动系统或机械传动系统使阻尼装置动作。前者称为被动式的，后者称为主动式的。
5 制动器
制动器是使风力发电机停止运转的装置（也称刹车系统）。对于微型和小型风力发电机，可采用如图3-3-23所示的刹车机构。
图3-3-23 小型风力发电机刹车机构
图3-3-23（a）是手动停车，人手向下拉刹车绳，则制动刹车带将刹车鼓紧紧抱住而实现停车；图3-3-23（b）是自动停车，当风速超过限定的最大风速时，此时刹车风板被大风有力地推动（如图中箭头所示方向），从而带动了刹车杠杆，而杠杆则拉动刹车绳向下并使制动刹车带紧紧抱住刹车鼓而实现自动停车。刹车风板面积的大小与限定的最大风速值之间的配合关系可通过试验来确定。
在中型和大型风力发电机中，有采用叶尖气动刹车和机械式刹车组成的制动系统。叶尖气动刹车原理如“扰流器”中所述。机械式刹车一般由液压供油系统、制动闸卡钳和制动盘组成，需停车时，由液压驱动的卡钳动作将制动盘卡值，使风力机停止转动。
功率较大的风力发电机，也有应用电磁制动器和液压制动器的。当采用电磁制动器时，需有外电源；当采用液压制动器时，除需外电源外，还需油泵、电磁阀、液压油缸和管路等。
1 传动装置
风力发电机的传动装置包括增速器与联轴器等。通常，风轮的转速低于发电机转子需要的转速，所以要增速（有的微型风力发电机不设增速器而直接连接）。增速器与发电机之间用联轴器连接，为了减少占用空间，往往将联轴器与制动器设计在一起。风轮轴与增速器之间也有用联轴器的，称低速联轴器。风力发电机的增速器和联轴器，与机械行业中常用的没用多大差异，就不多述。
2 发电机
发电机是将由风轮轴传来的机械能转变成电能的设备。风力发电机上常用的发电机有4种：
（1）直流发电机。常用在微、小型风力发电机上。直流电压为12V、24V、36V等。中型风力发电机上也有用直流发电机的。
（2）永磁发电机。常用在小型风力发力发电机上，中、大型风力发电机上一般不用，其电压为115V、127V等，有交流也有直流。最近我国发明了交流电压440/240V的高效永磁交流发电机，可以制成多极低转速，比较适合风力发电机用。
（3）同步交流发电机。它的电枢磁场与主磁场同步旋转，同步转速。
（4）异步交流发电机。它的电枢磁场与主磁场不同步旋转，其转速略比同步转速低。当并网时转速应提高。
交流发电机与直流发电机相比，具有体积小、重量轻、结构简单、低速发电性能好、对周围无线电设备干扰少等优点，因此，在独立运行的小容量发电系统中，较多地采用永磁式或自励式交流发电机；对于在并网运行的中大型发电系统中，普遍采用同步发电机或异步发电机。
3 几个电气部件
（1）整流器
现代风力发电机多数是交流发电机，当需要把风电变成直流向蓄电池充电或直接向直流用电设备供电时，就得将交流电用整流器变成直流电。
整流器一般可分为机械整流器装置和电子整流器装置两类。机械整流器一般为旋转机械装置；电子整流装置的确良元器件皆为静止的部件。在风力发电机系统中主要采用后者。
电子整流器又可分为不可控整流与可控整流两类。不可控整流器主要由二极管组成，其整流电路型式常见的有：单相半波、单相全波、单相桥式、三相半波及三相桥式整流电路。可控整流器主要由晶闸管（或称可控硅整流元件）组成，常见的可控整流电路形式有：单相全波、单相桥式、三相半波可控整流电路，三相桥式半控整流电路，三相桥式整流电路等。
（2）逆变器
由蓄电池或直流发电机输出的是直流电，然而很多用电设备是用交流电的，把直流电变成交流电的设备称为逆变器。
如同整流器一样，逆变器也可分为旋转型和静止型两类。旋转型逆变器是指由直流电动机驱动交流发电机，由交流发电机给出一定频率（50赫）及波形为正弦波的交流电。静止型逆变器则是使用晶闸管或晶体管组成的逆变电路，没有旋转部件，输出的波形多为矩形波，需要时也可给出正弦波。静止型逆变器的接线方式也很多，有单相、三相、零式、桥式等等。风力发电系统中多采用静止型逆变器。
（3）控制器
在风力发电系统中，目前利用最多的储能设备是酸性蓄电池，而酸性蓄电池抗过充电、过放电的能力较低，过充电不仅会造成蓄电池容量降低，并可能导致蓄电池失效；过放电将造成蓄电池亏电，严重影响蓄电池的使用寿命。因此，在风力发电系统中，须配备控制器，保证风力发电机对蓄电池的正常充电，防止蓄电池过充电、过放电，并控制输向用电器的电压。有些控制器同时还具有防止负载短路、过载和自动恢复的保护功能，延长蓄电池及用电器的使用寿命。
控制器是由一些电阻、电容、半导体器件、继电器等电子元件组成。控制器像个“开关”，当风力发电机向蓄电池充电时，如果蓄电池电压低于系统设定的电压时，控制器使充电电路接通，当蓄电池电压上升达到保护电压时，充电控制开关电路截止，以免蓄电池过充电；蓄电池放电时，无论是负载用电还是蓄电池自己慢慢放电，当其电压下降到设定值时，充电控制开关又会接通，进行充电；有些用电设备（如洗衣机、电视机等）启动时电流很大，会造成蓄电池电压突然下降，为避免错误保护，使启动一次成功，控制器有延时保护功能，延时时间在0.5~1s之内可调，以满足不同负载的启动要求。
（4）泄荷器与避雷器
当蓄电池电已充足了，而风力发电机仍在继续发电。设置一个泄荷器，给发电机提供一个放电通道。泄荷器一般由电阻丝组成，要求它有较强的抗氧化能力，并能适应风力发电机的最大输出功率要求，以防烧毁。
风力发电机本身就较高，又常安装在较高的地势上，遭受雷击现象屡见不鲜。因此，在安装风力发电机时，一定要有防雷击设施，装避雷器。
4 机舱
风力机长年累月在野外运转，工作条件恶劣。风力机一些重要工作部件多数集中在塔架的上端，组成了“机头”（见图3-3-24）。为了保护这些部件，用罩壳把它们密封起来，此罩壳称为“机舱”。机舱应美观，尽量呈流线型，最好采用
重量轻、强度高、耐腐蚀的玻璃钢制作，若用其它材料制造应考虑防锈措施。罩壳的结构应考虑对内部各部件保养、维修方便。
图3-3-24 下风式风力发电机的机头及机舱
1 塔架
塔架用于把风轮等部件举列设计高度处运行。塔架主要承受两个载荷：一是风力机机头的重力；二是风吹向风轮
等部件的压力（阻力）。塔架的最低高度可按下式考虑（见图3-3-25）：
图3-3-25 塔架的高度要求
（3-3-1）式中：h——接近风力机的障碍物高度；
C——由障碍物顶点到风轮扫掠面最低点的距离；常取C=1.5~2.0m；
R——风轮半径。
塔架的基本形式有4种：单管拉线式、桁架拉线式、桁架式和圆台（或棱台）式（见图3-3-26）。
图3-3-26 塔架的基本结构形式
（1）单管拉线式（图3-3-26a）。
塔架由一根钢管和3~4条拉线组成。它具有简单、轻便、稳定等优点。微型风力机几乎都采用这种形式的塔架。
（2）桁架拉线式（图3-3-26b）。
它是由钢管或角钢焊接而成的桁架，再辅以3~4根拉线组成。桁架的断面形状常见的有等边三角形和正方形两种。中、小型风力机常常采用这种形式塔架。
（3）桁架式（图3-3-26c）。
它是由钢管或角钢焊接而成的底大顶小的桁架，其断面最常用的是正方形，也有采用多边形的，它不设拉线。下风式的中、大型风力机多采用这种结构形式的塔架。
（4）圆台（或棱台）式（图3-3-26d）。
它是由钢板卷制（或轧制）焊接而成的上小下大的圆台（或棱台）。机组的动力盘或控制柜通常就装在塔架的内壁上，无需再建控制室，塔内有直梯通向机舱。它结构紧凑、外形美观。近年来，上风式大型风力机多采用这种形式的塔架。
2 风力发电机微机控制
现代大、中型风力发电机基本上都是微机控制。微机控制实现了风力发电机的自动启动、停机，自动并网、解列（脱网），自动调向，多台发电机的自动切入、切除，补偿电容的自动切入、切除；电缆的自动解绕；风电机组及电网有故障的自我诊断并自动采取保护措施；风电机组故障不能自我处理时自动停机并自动在微机终端输出故障原因请求修理；风电机组的远距离控制等，使现代的风力发电机基本达到了无人现场值守的程度。
风电机组在运行中，各传感器采集风电机组在运行中的各种运行参数：风电机组的电压、电流、频率；电网的电压、电流、频率；风向、风速、液压的压力、油温、发电机温度、增速器内油温、电缆缠绕、塔架振动、机舱振动等，
微机会根据这些信息按已编好的程序执行各种相应的指令，实施风电机组的自控或远程控制。
计算机的飞速发展为风力发电机的自动控制提供了有利条件，使风力发电机的发展进入了一个崭新的阶段。
3 关于风力发电的储能问题
风能是随机性能源，具有间歇性。将风力发电机发出的、用之有余的电能储存起来，以待无风（或小风）时好持续供电，是很有必要的。然而这一问题直到目前，尚没得到完美的解决。下面介绍几种还在应用或研究中的储能方法。
（1）蓄电池蓄能
当风力发电机组将风能转换为电能后，除向负荷供电外，多余的电能，可以向蓄电池充电，将能量储存在蓄电池内，用电时再输出。风力发电系统中经常采用铅电池（亦称蓄电池）或镍镉电池（也称碱性蓄电池）。如图3-3-4中之“8”所示。蓄电池储能被广泛应用，但蓄电池使用维护比较烦琐；酸性蓄电池寿命较短，碱性蓄电池价格较高；蓄电池的容量有限，欲多储能，势必造成设备庞杂。
（2）飞轮蓄能
近一个世纪以来，有很多人设想用风力机发出的过剩的电驱动带一个大飞轮的电动机旋转；或者在风力发电机的轴上再装上一个大飞轮，飞轮转动时以动能的形式将能量储存起来。当风力微弱时，储存在飞轮中的动能被释放出来，带动发电机发电或直接驱动需动能的机械作功。但是，存在待解决的问题：一是要想储存能量多，就得将飞轮做得很大，或者使其转速很高。飞轮太大，势必笨重；转速太高，材质强度不够就会开裂。二是飞轮在释放其储存的能量时，其转速是无级地减少，若无一套理想的跟踪其转速的变速装置，就难以满足飞轮所拖动的发电机或其它作功机械对转速的要求。
（3）抽水蓄能
在地形条件适合的地点可以采用这种蓄能方法。当风力强而负荷所需电能较少时，将风力发电机组发出的多余电能带动抽水机，将低处的水抽到高处的水库中储存起来；当无风或风力弱时，将高处水库中的水释放出来流向低处并推动水轮机转动，从而带动发电机发电。这种蓄能方式比较适合在水库的水力发电站附近建有风电场的情况，国外已有应用。
（4）电解水储能
用多余的风电去电解水，使水分解成氢和氧，将其分别压缩到钢瓶或储气罐中储起来。待用电负荷增加或风弱时，把氢和氧在燃料电池中进行反应生成电能，或用燃氢内燃机拖动发电机发电。电解水储能是一种有发展前途的方法，但是需要较复杂的设备。
（5）压缩空气蓄能
利用多余的风电驱动电动机，再由电动机带动空气压缩机将空气压缩后储入罐中，或储存在地下岩洞或废弃的矿坑内；在无风期或用电负荷达到高峰时，则以储存的压缩空气为动力推动涡轮机并带动发电机发电。这种储能方式受资金和条件限制，尚未进和实用阶段。
（6）研讨中的其它蓄能方法
有人探讨地，用多余的风电驱动绞盘把重物升起，以位能的形式贮存能量。用电时让重物下降，设法将释放的能量转换成电能。用风力致热装置把水加热，这是以热能的形式贮存能量，若将热能再转变成电能使用，需要热水得有足够的容量和温度。随着高温超导磁技术的发展，电力电子技术的进步和高强度复合材料的出现，美国、日本以及我国，正在研制储存能量“MW·h级”的高温超导磁悬浮轴承飞轮储能装置，有望取得成功。
（7）风电的并网储存电能
从广义来讲，并网发电是最简便、最有效、最有前途的“贮电”方式，多余的电送给电网公用，当无风或风小时，风力发电机不发民或发电不够用时，再从电网“取电”给用电设备。值得指出的是电业管理部门，一般只允许发电额定功率大于500kW时，才可申请并网，并且对发电质量有较严格的要求。
风力发电基础知识
风力发电基础知识 风力发电是将风能转换成电能，风能推动叶轮旋转，叶轮带动转动轴和增速机，增速机带动发电机，发电机通过输电电缆将电能输送地面控制系统和负荷。风力发电技术是一项多学科的，可持续发展的，绿色环保的综合技术。 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 车技术，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。风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电 没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。 转子空气动力学 为了解风在风电机的转子叶片上的移动方式，我们将红色带子 绑缚在模型电机的转子叶片末端。黄色带子距离轴的长度是叶 片长度的四分之一。我们任由带子在空气中自由浮动。本页的 两个图片，其中一个是风电机的侧视图，另一个使风电机的正视图。 大部分风电机具有恒定转速，转子叶片末的转速为64米/秒，在轴心部分转速为零。距轴心四分之一叶片长度处的转速为16米/秒。图中的黄色带子比红色带子，被吹得更加指向风电机的背部。这是显而易见的，因为叶片末端的转速是撞击风电机前部的风速的八倍。 为什么转子叶片呈螺旋状？ 大型风电机的转子叶片通常呈螺旋状。从转子叶片看过去，并向叶片的根部移动，直至到转子中心，你会发现风从很陡的角度进入（比地面的通常风向陡得多）。如果叶片从特别陡的角度受到撞击，转子叶片将停止运转。因此，转子叶片需要被设计成螺旋状，以保证叶片后面的刀口，沿地面上的风向被推离。 风电机结构
机舱：机舱包容着风电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风电机塔进入机舱。机舱左端是风电机转子，即转子叶片及轴。 转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。 轴心：转子轴心附着在风电机的低速轴上。 低速轴：风电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。 齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。 高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风电机被维修时。 发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。 偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装 置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。 图中显示了风电机偏航。通常，在风改变其方向时，风电机一 次只会偏转几度。 电子控制器：包含一台不断监控风电机状态的计算机，并控制 偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该 控制器可以自动停止风电机的转动，并通过电话调制解调器来 呼叫风电机操作员。 液压系统：用于重置风电机的空气动力闸。 冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风电机具有水冷发电机。 塔：风电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。 风速计及风向标：用于测量风速及风向。 风电机发电机 风电机发电机将机械能转化为电能。风电机上的发电机与你通常看到的，电网上
风力发电机的分类
1,风力发电机按叶片分类。 按照风力发电机主轴的方向分类可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。 （1）水平轴风力发电机：旋转轴与叶片垂直，一般与地面平行，旋转轴处于水平的风力发电机。水平轴风力发电机相对于垂直轴发电机的优点；叶片旋转空间大，转速高。适合于大型风力发电厂。水平轴风力发电机组的发展历史较长，已经完全达到工业化生产，结构简单，效率比垂直轴风力发电机组高。到目前为止，用于发电的风力发电机都为水平轴，还没有商业化的垂直轴的风力发电机组。 （2）垂直轴风力发电机：旋转轴与叶片平行，一般与地面吹垂直，旋转轴处于垂直的风力发电机。垂直轴风力发电机相对于水平轴发电机的优点在于；发电效率高，对风的转向没有要求，叶片转动空间小，抗风能力强（可抗12-14级台风），启动风速小维修保养简单。垂直轴与水平式的风力发电机对比，有两大优势：一、同等风速条件下垂直轴发电效率比水平式的要高，特别是低风速地区；二、在高风速地区，垂直轴风力发电机要比水平式的更加安全稳定；另外，国内外大量的案例证明，水平式的风力发电机在城市地区经常不转动，在北方、西北等高风速地区又经常容易出现风机折断、脱落等问题，伤及路上行人与车辆等危险事故。 按照桨叶数量分类可分为“单叶片”﹑“双叶片”﹑“三叶片”和“多叶片”型风机。 凡属轴流风扇的叶片数目往往是奇数设计。这是由于若采用偶数片形状对称的扇叶，不易调整平衡。还很容易使系统发生共振，倘叶片材质又无法抵抗振动产生的疲劳，将会使叶片或心轴发生断裂。因此设计多为轴心不对称的奇数片扇叶设计。对于轴心不对称的奇数片扇叶，这一原则普遍应用于大型风机以及包括部分直升机螺旋桨在内的各种扇叶设计中。包括家庭使用的电风扇都是3个叶片的，叶片形状是鸟翼型（设计术语），这样的叶片流量大，噪声低，符合流体力学原理。所以绝大多数风扇都是三片叶的。三片叶有较好的动平衡，不易产生振荡，减少轴承的磨损。降低维修成本。 按照风机接受风的方向分类，则有“上风向型”――叶轮正面迎着风向和“下风向型”――叶轮背顺着风向，两种类型。 上风向风机一般需要有某种调向装置来保持叶轮迎风。 而下风向风机则能够自动对准风向, 从而免除了调向装置。但对于下风向风机, 由于一部分空气通过塔架后再吹向叶轮, 这样, 塔架就干扰了流过叶片的气流而形成所谓塔影效应,使性能有所降低。 2,按照风力发电机的输出容量可将风力发电机分为小型，中型，大型，兆瓦级系列。 （1）小型风力发电机是指发电机容量为0.1~1kw的风力发电机。 （2）中型风力发电机是指发电机容量为1~100kw的风力发电机。 （3）大型风力发电机是指发电机容量为100~1000kw的风力发电机。 （4）兆瓦级风力发电机是指发电机容量为1000以上的风力发电机。 3,按功率调节方式分类。可分为定桨距时速调节型，变桨距型，主动失速型和 独立变桨型风力发电机。 （1）定桨距失速型风机；桨叶于轮毂固定连接，桨叶的迎风角度不随风速而变化。依靠桨叶的气动特性自动失速，即当风速大于额定风速时依靠叶片的失速特性保持输入功率基本恒定。
风力发电机结构图分析风力发电机原理
风力发电机结构图分析风力发电机原理 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。风力研究报告显示：依据目前的风车技术，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。风力发电正在世界上形成一股热潮，为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。下面先看风力发电机结构图。 风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。
风力发电机结构图指出：风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25v变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220v市电，才能保证稳定使用。 通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。风力发电机结构图显示：目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内地，小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台200w风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用，获得500w甚至1000w乃至更大的功率出。 现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距(风轮转动惯量)，通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。 最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成，立在一定高度的塔干上，这是小型离网风机。最初的风力发电机发出的电能随风变化时有时无，电压和频率不稳定，没有实际应用价值。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。 齿轮箱可以将很低的风轮转速(1500千瓦的风机通常为12-22转/分)变为很高的发电机转速(发电机同步转速通常为1500转/分)。同时也使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向。要知道，1500千瓦的风机机舱总重50多吨，叶轮30吨，使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度。 风机是有许多转动部件的，机舱在水平面旋转，随时偏航对准风向;风轮沿水平轴旋转，以便产生动力扭距。对变桨矩风机，组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转，以便适应不同的风况而变桨距。在停机时，叶片要顺桨，以便形成阻尼刹车。 早期采用液压系统用于调节叶片桨矩(同时作为阻尼、停机、刹车等状态下使用)，现在电变距系统逐步取代液压变距。 就1500千瓦风机而言，一般在4米/秒左右的风速自动启动，在13米/秒左右发出额定功率。然后，随着风速的增加，一直控制在额定功率附近发电，直到风速达到25米/秒时自动停机。 现代风机的设计极限风速为60-70米/秒，也就是说在这么大的风速下风机也不会立即破坏。理论上的12级飓风，其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒。 风力发电机结构图显示：风机的控制系统要根据风速、风向对系统加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网;同时监视齿轮箱、发电机的运行温度，液压系统的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停机，属于无人值守独立发电系统单元
风力发电机介绍
风能发电机 一风力机的分类 风力机按照风轮轴所在的位置分为：水平轴风力机HAWT (Horizontal-axis wind turbines)和垂直轴风力机V AWT (V ertical-axis wind turbines)，如图1所示。 图1 两种类型的风力机 这两种类型的风力机各有优缺点： 垂直轴风力机V AWT的优点有：(1) 无需偏航对风系统；(2) 设备在地面，安装维护方便；(3) 制造工艺简单，造价低。其缺点为：(1) 难以自启动；(2) 易失速；(3) 风能利用率低。 水平轴风力机HAWT的优点有：(1) 转轮相对较高；(2) 占地面积小；(3) 风能利用率高。其缺点为：(1) 叶片悬臂梁固定，受力大；(2) 设备安装在塔柱顶部，安装维护困难。 其中，水平轴风力机HAWT制作工艺成熟，风能利用率高而被广泛采用。 二风力机的构成 下面以水平轴风力机HAWT为例，介绍风力机的组成。 风力发电机主要由风轮（叶片和轮毂）、机舱、高速轴、低速轴、增速齿轮箱、发电机、调向装置、调速装置、刹车制动装置、塔架、避雷装置等组成，如图2所示。 风力机的组成分为三部分： 1. 旋转部件主要为风轮，将风能转化为低速旋转的机械能。 2. 发电部件风力机的核心部件，包括发电机、调向装置、调速装置、高速轴、低 速轴、增速齿轮箱。通过增速齿轮箱将低速旋转变成合适的高速旋转。 3. 支撑部件包括塔架和旋转关节。
图2风力机的组成 三风力机的工作原理 风力发电是将风能转换为机械能，再由机械能转换为电能，所以，风力资源的好坏将是影响风力发电成本的最重要的因素。风速会随着高度的增加而变大，如图3所示。 图3 风速与高度的关系 风力发电机出力受风速变化的影响，图4是风机的典型出力曲线图。 图4 风力机的典型出力曲线
风力发电机原理及结构
风力发电机原理及结构 风力发电机是一种将风能转换为电能的能量转换装置，它包括风力机和发电机两大部分。空气流动的动能作用在风力机风轮上，从而推动风轮旋转起来，将空气动力能转变成风轮旋转机械能，风轮的轮毂固定在风力发电机的机轴上，通过传动系统驱动发电机轴及转子旋转，发电机将机械能变成电能输送给负荷或电力系统，这就是风力发电的工作过程。 1、风机基本结构特征 风力机主要有风轮、传动系统、对风装置（偏航系统）、液压系统、制动系统、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。 （1）风轮 风力机区别于其他机械的主要特征就是风轮。风轮一班有2~3个叶片和轮毂所组成，其功能是将风能转换为机械能。 风力发电厂的风力机通常有2片或3片叶片，叶尖速度50~70m/s，3也片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮及降低2%~3%效率。更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意。3叶片叶轮上的手里更平衡，轮毂可以简单些。 1）叶片叶片是用加强玻璃塑料（GRP）、木头和木板、碳纤维强化塑料（CFRP）、钢和铝职称的。对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于5m，选择材料通常关心的是效率而
不是重量、硬度和叶片的其他特性，通常用整块优质木材加工制成，表面涂上保护漆，其根部与轮毂相接处使用良好的金属接头并用螺栓拧紧。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。 目前，叶片多为玻璃纤维增强负荷材料，基体材料为聚酯树脂或环氧树脂。环氧树脂比聚酯树脂强度高，材料疲劳特性好，且收缩变形小，聚酯材料较便宜它在固化时收缩大，在叶片的连接处可能存在潜在的危险，即由于收缩变形，在金属材料与玻璃钢之间坑能产生裂纹。 2）轮毂轮毂是风轮的枢纽，也是叶片根部与主轴的连接件。所有从叶片传来的力，都通过轮毂传到传动系统，在传到风力机驱动的对象。同时轮毂也是控制叶片桨距（使叶片作俯仰转动）的所在。 轮毂承受了风力作用在叶片上的推理、扭矩、弯矩及陀螺力矩。通常安装3片叶片的水平式风力机轮毂的形式为三角形和三通形。 轮毂可以是铸造结构，也可以采用焊接结构，其材料可以是铸钢，也可以采用高强度球墨铸铁。由于高强度球墨铸铁具有不可替代性，如铸造性能好、容易铸成、减振性能好、应力集中敏感性低、成本低等，风力发电机组中大量采用高强度球墨铸铁作为轮毂的材料。 轮毂的常用形式主要有刚性轮毂和铰链式轮毂（柔性轮毂
风力发电机的基础知识
风力发电机的基础知识 一、风的认知 从某一个角度讲，风是太阳能的一种表现形式。 1.风的成因： ①地球的自转 ②温差: 地球表面的不同状态对太阳的吸热系数以及放热系数不同从而造成空气之间温度的差异，而导致风的形成。(如水面比地面的吸热慢,放热也慢)。 2.风的运动轨迹 风在遇到障碍物后，都会形成湍流。 二、风力发电机 风力发电机是一种将风能转换为电能的一种发电装置，实现风能转换成机械能，再由发电机把机械能转换成电能的过程。 1.风力发电机的技术原理 三相三相不控桥整流蓄电池 (1)发电机为三相(即三根线)，输出三相应该是相互导通的,两根引出线的电阻是相同的,任意两根线一打是会出现火花。 (2)12V蓄电池充满电之后,电压会上升，一般蓄电认为电池充满在13.8V~14.5V之间。用风力充电,蓄电池电压都会高,1.1V~1.3V为额定电压，多种蓄电池工作状态选择是不一样的。10.2V切入逆变器。 发电机频率的监控,控制器增加监控点,电压信号选择保护。 2.风力发电机实际上是一个由风机叶片、发电机及尾舵组成的机组。 (1)最理想的叶片 叶片扫风面积越大，接受风能则越大。叶片侧面叶型的不同设计，可提高转速，减小阻力。 叶片理论极限值CP(max)=0.593 P∝SρO3 *cp (目前,大风机叶片实际做出来最理想的CP值为0.48,小风机为0.48~0.36,而HY系列的叶片CP值可做到0.42。) （2）高效能的发电机 发电机效率： 大型发电机0.95 小型发电机0.6~0.5 整机转化效率：整机转化效率= 气动效率(CP值) * 发电机效率 三、风力发电机的特点 风是一种随机能源,我们要利用风能发电，便要捕捉风能。而风能可以无限大,在这种特性下，如果不作限速，即使再优良的风机也会被损 坏。现在风机一般利用于发电的，都是在3M/S~60M/S输出空间。 一般采用以下几种限速装置： （1）变浆距（离心变浆距） 这是目前较先进的叶片控制方式，当大风来时，调型叶片，形成阻力，使风能大部分消耗在叶尖，限制能量输出。 （2）折尾 （3）机头上昂（或上侧昂）：风大时向上推动，避让风。 以上三种叶片控制方式均有可靠性较差、较容易磨损风机相关部件的缺点。
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
风力发电机的组成部件其功用
风力发电机的组成部件及其功用 风力发电机是将风能转换成机械能，再把机械能转换成电能的机电设备。风力发电机通常由风轮、对风装置、调速装置、传动装置、发电机、塔架、停车机构等组成。下面将以水平轴升力型风力发电机为主介绍它的各主要组成部件及其工作情况。图3-3-4和3-3-5是小型和中大型风力发电机的结构示意图。 图3-3-4 小型风力发电机示意图 1—风轮2—发电机3—回转体4—调速机构5—调向机构6—手刹车机构7—塔架8—蓄电池9—控制/逆变器 图3-3-5 中大型风力发电机示意图 1—风轮；2—变速箱；3—发电机；4—机舱；5—塔架。 1 风轮 风轮是风力机最重要的部件，它是风力机区别于其它动力机的主要标志。其作用是捕捉和吸收风能，并将风能转变成机械能，由风轮轴将能量送给传动装置。
风轮一般由叶片（也称桨叶）、叶柄、轮毂及风轮轴等组成（见图3-3-6）。叶片横截面形状基本类型有3种（见图第二节的图3-2-3）：平板型、弧板型和流线型。风力发电机的叶片横截面的形状，接近于流线型；而风力提水机的叶片多采用弧板型，也有采用平板型的。图3-3-7所示为风力发电机叶片（横截面）的几种结构。 图3-3-6 风轮 1.叶片 2.叶柄 3.轮毂 4.风轮轴 图3-3-7 叶片结构 （a）、(b)—木制叶版剖面； (c)、(d)—钢纵梁玻璃纤维蒙片剖面； (e) —铝合金等弦长挤压成型叶片；(f)—玻璃钢叶片。 木制叶片（图中的a与b）常用于微、小型风力发电机上；而中、大型风力发电机的叶片常从图中的（c）→（f）选用。用铝合金挤压成型的叶片（图中之e），基于容易制造角度考虑，从叶根到叶尖一般是制成等弦长的。叶片的材质在不
风力发电基础知识汇总
风力发电 把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。 风力发电的原理， 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。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。 风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。（大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型（包括家用型）才会拥有尾舵） 风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同） 由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。 铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内。 发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。 小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。 一般说来，三级风就有利用的价值。但从经济合理的角度出发，风速大于每秒4米才适宜于发电。据测定，一台55千瓦的风力发电机组，当风速为每秒9.5米时，机组的输出功率为55千瓦；当风速每秒8米时，功率为38千瓦；风速每秒6米时，只有16千瓦；而风速每秒5米时，仅为9.5千瓦。可见风力愈大，经济效益也愈大。 在我国，现在已有不少成功的中、小型风力发电装置在运转。 我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区，发展风力发电是很有前途的。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约 2.53亿千瓦。2009年，中国（不含台湾地区）新增风电机组10129台，容量13803.2MW，同比增长124%；累计安装风电机组21581台，容量25805.3MW。按照国家规划，未来15年，全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算，根据《风能世界》杂志发布，未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。风电发展到目前阶段，其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风电的优势在于：能力每增加一倍，成本就下降15% 风力发电的输出
风力发电机机组基础预算
风力发电机机组基础预算
目录 引言 750KW风力发电机组基础土建工程 750KW风力发电机组基础电气工程 750KW风力发电机组基础预算书 750KW风力发电机组基础单位工程预表750KW风力发电机组基础单位工程费用表汇总表 总结
关键词： 施工图预算：施工图预算是指一般意义上的预算，指当工程项目的施工图设计完成后，在单位工程开工前，根据施工图纸和设计说明、预算定额、预算基价以及费用定额等，对工程项目所应发生费用的较详细的计算。它是确定单位工程、单项工程预算造价的依据；是确定招标工程标底和投标报价，签订工程承包合同价的依据；是建设单位与施工单位拨付工程款项和竣工决算的依据；也是施工企业编制施工组织设计、进行成本核算的不可缺少的文件。 单位工程：单位工程指具有独特的设计文件，独立的施工条件，但建成后不能够独立发挥生产能力和效益的工程。 直接工程费：直接工程费是指施工企业直接用与施工生产上的费用。它由直接费、其他直接费和现场经费组成。 间接费：间接费是指施工企业用与经营管理的费用，它由企业管理费、财务费用和其他费用组成。
风力发电机机组主要包括：机舱（主机）、叶轮、塔架、基础、控制系统等等。风力发电机机组基础是风力发电机重要组成成分之一，一般陆地风电场风力发电机机组基础占风力发电机总造价16%左右；海上风电场风力发电机机组基础占风力发电机总造价25%左右。 风力发电机机组基础的外型为正八边形，一般是依据地质报告和冻土层深度可分为三种基础：标准基础、深基础、加深基础。 风力发电机机组基础预算计算主要包括：挖基坑、回填土、自卸汽车运土、混凝土基础垫层、钢筋、现浇砼独立基础。 以新疆达坂城风电三场一期30MW项目工程750KW机组基础预算工程量计算为例：
(完整版)【速度收藏】风力发电机工作原理
风力发电机工作原理__图文 前言：由于环境污染，人类对大自然的过度开采，我们对无污染、可再生的能源越来越重视。风能就是这样一种无须燃料、无污染、可再生的能源。风力发电机作为把风能运用率较高的产品，受到世界各国的重视。为了让风力发电机更好的为人们服务，今天我们来研究一下风力发电机工作原理。 关键词：风力发电机，风力发电机工作原理，风力发电机结构 一、风力发电机结构 高 由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风力发电机偏航。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。 7、电子控制器：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。 8、液压系统：用于重置风力发电机的空气动力闸。 9、冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。
10、塔：风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。 11、风速计及风向标：用于测量风速及风向。 二、风力发电机原理 现代风力发电机采用空气学原理，就像飞机的机翼一样。风并非“推动”风轮叶片，而是吹过叶片正反面的压差，这种压差会产生升力，令风轮旋转并不断横切风流。 面向来风，从而令风轮刹车。 在风速很低的时候，风力发电机风轮会保持不动。当到达切入风速时(通常每秒3到4米)，风轮开始旋转并牵引发电机开始发电。随著风力越来越强，输出功率会增加。当风速达到额定风速时，风电机会输出其额定功率。之后输出功率会保留大致不变。当风速进一步增加，达到切出风速的时候，风电机会刹车，不再输出功率，为免受损。 青岛恒风风力发电机有限公司是一家专注研发、制造、销售为一体的科技型企业，公司始建于2004年，厂房占地面积5000 余平。公司主要生产150瓦至500千瓦的水平和垂直轴的中小型风力发电机组，风光互补供电系统，广泛应用于离网和并网型发电系统。生产中我们严格按照ISO9001国际标准生产管理体系，并拥有标准的生产线，自动包装流水线，严
风力发电机的分类
,风力发电机按叶片分类. 按照风力发电机主轴地方向分类可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机. （）水平轴风力发电机：旋转轴与叶片垂直，一般与地面平行，旋转轴处于水平地风力发电机. 水平轴风力发电机相对于垂直轴发电机地优点；叶片旋转空间大，转速高.适合于大型风力发电厂.水平轴风力发电机组地发展历史较长，已经完全达到工业化生产，结构简单，效率比垂直轴风力发电机组高.到目前为止，用于发电地风力发电机都为水平轴，还没有商业化地垂直轴地风力发电机组. 资料个人收集整理，勿做商业用途 （）垂直轴风力发电机：旋转轴与叶片平行，一般与地面吹垂直，旋转轴处于垂直地风力发电机.垂直轴风力发电机相对于水平轴发电机地优点在于；发电效率高，对风地转向没有要求，叶片转动空间小，抗风能力强（可抗级台风），启动风速小维修保养简单. 垂直轴与水平式地风力发电机对比，有两大优势：一、同等风速条件下垂直轴发电效率比水平式地要高，特别是低风速地区；二、在高风速地区，垂直轴风力发电机要比水平式地更加安全稳定；另外，国内外大量地案例证明，水平式地风力发电机在城市地区经常不转动，在北方、西北等高风速地区又经常容易出现风机折断、脱落等问题，伤及路上行人与车辆等危险事故.资料个人收集整理，勿做商业用途 按照桨叶数量分类可分为“单叶片”﹑“双叶片”﹑“三叶片”和“多叶片”型风机. 凡属轴流风扇地叶片数目往往是奇数设计. 这是由于若采用偶数片形状对称地扇叶，不易调整平衡.还很容易使系统发生共振，倘叶片材质又无法抵抗振动产生地疲劳，将会使叶片或心轴发生断裂. 因此设计多为轴心不对称地奇数片扇叶设计.对于轴心不对称地奇数片扇叶，这一原则普遍应用于大型风机以及包括部分直升机螺旋桨在内地各种扇叶设计中.包括家庭使用地电风扇都是个叶片地，叶片形状是鸟翼型（设计术语），这样地叶片流量大，噪声低，符合流体力学原理.所以绝大多数风扇都是三片叶地.三片叶有较好地动平衡，不易产生振荡，减少轴承地磨损.降低维修成本.资料个人收集整理，勿做商业用途 按照风机接受风地方向分类，则有“上风向型”――叶轮正面迎着风向和“下风向型”――叶轮背顺着风向，两种类型.资料个人收集整理，勿做商业用途 上风向风机一般需要有某种调向装置来保持叶轮迎风. 而下风向风机则能够自动对准风向, 从而免除了调向装置.但对于下风向风机, 由于一部分空气通过塔架后再吹向叶轮, 这样, 塔架就干扰了流过叶片地气流而形成所谓塔影效应,使性能有所降低.资料个人收集整理，勿做商业用途 ,按照风力发电机地输出容量可将风力发电机分为小型，中型，大型，兆瓦级系列. （）小型风力发电机是指发电机容量为地风力发电机. （）中型风力发电机是指发电机容量为地风力发电机. （）大型风力发电机是指发电机容量为地风力发电机. 兆瓦级风力发电机是指发电机容量为以上地风力发电机. ,按功率调节方式分类.可分为定桨距时速调节型，变桨距型，主动失速型和独立变桨型风力发电机. （）定桨距失速型风机；桨叶于轮毂固定连接，桨叶地迎风角度不随风速而变化.依靠桨叶地气动特性自动失速，即当风速大于额定风速时依靠叶片地失速特性保持输入功率基本恒定.资料个人收集整理，勿做商业用途 （）变桨距调节：风速低于额定风速时，保证叶片在最佳攻角状态，以获得最大风能；当风速超过额定风速后，变桨系统减小叶片攻角，保证输出功率在额定范围内.资料个人收集整理，勿做商业用途 （）主动失速调节：风速低于额定风速时，控制系统根据风速分几级控制，控制精度低于变桨距控制；当风速超过额定风速后，变桨系统通过增加叶片攻角，使叶片“失速”，限制风轮吸收功率增加资料个人收集整理，勿做商业用途 （）独立变桨控制风力机：由于叶片尺寸较大，每个叶片有十几吨甚至几十吨，叶片运行在不同地位置，受力状况也是不同地故叶片中立对风轮力矩地影响也是不可忽略地.通过对三个叶片进行独立地控制，可以大大减小风力机叶片负载地波动及转矩地波动，进而减小传动机构与齿轮箱地疲劳度，减小塔架地震动，输出功率基本恒定在额定功率附近.资料个人收集整理，勿做商业用途
风力发电机结构介绍
风力发电机结构介绍 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。该机组通过风力推动叶轮旋转，再通过传动系统增速来达到发电机的转速后来驱动发电机发电，有效的将风能转化成电能。风力发电机组结构示意图如下。 1、叶片 2、变浆轴承 3、主轴 4、机舱吊 5、齿轮箱 6、高速轴制动器 7、发电机 8、轴流风机9、机座10、滑环11、偏航轴承12、偏航驱动13、轮毂系统 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。叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致。由叶片、轮毂、变桨系统组成。每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节。叶片配备雷电保护系统。风机维护时，叶轮可通过锁定销进行锁定。 （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。明阳1.5s/se机组采用是带滑环三相双馈异步发电机。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。 MY1.5s/se型风电机组主要技术参数如下： （1）机组： 机组额定功率：1500kw
兆瓦级风力发电机综述
兆瓦级风力发电机综述 摘要: 阐述了风力发电机的组成及设计思想 ; 介绍了新型兆瓦级风力发电机产品 , 如双馈异步、永磁和电励磁同步及直接驱动等发电机 , 为我国自主研制风力发电系统提供有价值的参考。 关键词: 风力发电机; 直接驱动; 双馈异步; 永磁同步 中图分类号: TM315 文献标识码:A 文章编号 : 1673 2 6540 (2007) 02 2 0001 2 04 Overview of Megawatt Wind Generator Abstract: The structure and design thought of wind generator were exp lained. The newly p roducts of megawatt wind generator such as double feed asynchronousmotor, permanentmagnet generator, excitation synchronous generator and directly drive generatorwere introduced. The designed wind generator p rovided some valuable reference to our self - design wind generator. Key words: wind generator; directly drive; double feed a synchronous; permanentmagnet synchronous 0 引言 大气污染、水环境恶化与矿物质能源枯竭 , 给人类发展提出了新的问题 , 从而使可再生能源的利用成为科技工作者们重视研究的热门课题。可再生能源主要是指太阳能、风能、地热能、潮汐能和生物质能等洁净能源。风力发电正是利用自然界气候变化引起大气环流过程中的风能造福人类的发电形式之一。 自20 世纪 70 年代以来 , 风力发电取得了飞速发展。目前单机功率已达到数兆瓦 , 风电场功率已超过数百兆瓦 , 且风力发电正从内陆向近海发展。本文主要综述兆瓦级风力发电机组成、设计思想 , 以及风力发电机的最新进展。 1 风力发电机组成 1 . 1风轮 大型风力发电机的风轮结构分为水平轴、垂直轴 ( 达拉斯 ) 和扩散体三种。风轮转子直径随着风力发电机功率的增大而增大。风轮叶片通常是三片。叶片材料主要是增强型树脂玻璃纤维、增强型聚酯玻璃纤维和碳纤维 , 表面涂层为浅灰色以防光反射。有的叶尖是可旋转的 , 作为风力发电机主空气动力制动扰流器。变桨距功率控制的叶片用应急电源同步控制 , 具有雷电保护功能。风轮的运行是全自动的。风速达到切入风速 3 ～ 4 m / s 时 , 风轮起动。发电机通过控
东方电气风力发电机参数
一、介绍 东风电机于2006年从德国公司引进先进的风力发电机制造技术，高起点进军风力发电机领域，截止2010年10月，已经产出1.5MW风力发电机2300多台，成功为集团内外风电设备整机制造厂家配套供应风力发电机。 从2008年初起，公司风力发电机在吉林、新疆、内蒙古等地多个风场投入运行，运行时间最长的超过两年，质量保持稳定状态，无一台下架返修。公司1.5MW双馈异步风力发电机获2009年度四川省科技进步奖，兆瓦级双馈异步风力发电机产品被认定为四川省第九届名牌产品，还成功通过100次大电流冲击试验。 公司1.5MW和2.5MW风力发电机开发研制项目分别获得四川省专项资金资助，建立了兆瓦级风力发电机试验台，目前已经形成了完整的兆瓦级风力发电机系列产品，包括1MW、 1.5MW、2MW、 2.5MW的常温型、低温型、防盐雾型、高原型等各种规格型号的双馈异步风力发电机，能有效解决风速变化、上网频率不稳定的问题，可以保证风场在各种环境条件下稳定发电。 随着公司与东方电气集团有限公司共同投资组建的东方电气（乐山）新能源设备有限公司的投入使用，公司已形成年产2000台兆瓦级风力发电机的批量制造能力。 二、发电机基本参数 1. 1.5MW双馈异步风力发电机（包括常温型、防盐雾型、低温型） 型号：FG500M46-4RB+KK 额定功率：1560kW 额定电压：690V 额定效率：≥96.3%功率因数：从0.95（感性）到0.95（容性） 额定频率：50Hz 额定转速：1800r/min 转速范围：1000～2000r/min 相数： 3 工作制: S1 防护等级：IP54 结构型式: IM1001 冷却方式: IC616 绝缘等级：H/H 最高温升：105K 定子额定电压：690V 定子额定电流：1095A 转子开口电压：1955V 转子额定电流：420A 最大转子电流：550A 发电机重量： 6.35t 2. 2.0MW双馈异步风力发电机 型号：FG500M46-4RB+KS 额定功率：2150kW 额定电压：690V 额定效率：≥96.5%功率因数：从0.95（感性）到0.95（容性） 额定频率：50Hz 额定转速：1755r/min 转速范围：950～2050r/min 相数： 3
十千瓦风力发电机设计
前言 传统燃料终将逐渐耗竭，其价格势必日益上涨。因此，风能业已唤起人们再检视其能否成为未来主要可靠能源之一。 风能是一种干净的、储量极为丰富的可再生能源，他和存在于自然界的矿物燃料能源，如煤、石油、天然气等不同，它不会随着其本身的转化和利用而减少，因此也可以说是一种取之不尽、用之不竭的能源。 风能利用已有数千年的历史，在蒸汽机发明以前，风帆和风车是人类生产和生活的重要动力装置埃及被认为可能是最先利用风能的国家，约在几千年以前，他们就开始用风帆来帮助行船。波斯和中国也很早开始利用风能，主要使用垂直轴风车。 我国是最早使用风帆船和风车的国家之一，至少在3000年前的商代就出现了帆船，到唐代风帆船已广泛用于江河航运。明代以后风车得到了广泛的应用，我国沿海沿江的风帆船和用风力提水灌溉或制盐的做法，一直延续到20世纪50年代，仅在江苏沿海利用风力提水的设备增达20万台。 有效利用风能资源，减少对不可再生资源的消耗，降低对环境的污染。在设计的过程中主要解决的问题是风力发电机的总体设计，叶片、桨叶复位机构的设计，回转体机构的设计等。 大自然的风完全不用进口，是地道的自产能源，多加利用可减低对进口石油、煤炭等化石能源的依赖，促进能源来源多元化，在国家安全上也有其战略意义。另外，风力发电机作为防风墙不但可以发出电能还可以为我国沙尘天气的防治起到一定的作用，并且在偏远山区电网无法安装的地区风力发电机还可以为其解决用电难的问题[]3,2,1。 所以我选择这个题目作为我的毕业设计，希望可以在发挥出其基本功能的前提下，做出价格便宜，结构简单，通用性强的机械设备来填写我在大学最后的一次答卷！ 1
风力发电机基础施工方法
一、施工方法： 1、风机基础的施工顺序： 材料进场→各机位定位放线→机械挖土→人工清理修正→基槽验收→垫层混凝土浇筑→预埋基础环支撑钢板→放线→安装基础环地脚螺栓支撑件→安装基础环→钢筋绑扎→预埋电力电缆管→支模→基础混凝土浇筑→拆模→验收→土方回填。 2、基础开挖 a.根据施工现场坐标控制点，包括基线和水平基准点，定出基础轴线，再根据轴线定出基坑开挖线。利用白灰进行放线。灰线、轴线经复核检查无误后进行挖土施工。 b.土方开挖采取以机械施工开挖为主，人工配合为辅的方法。考虑到风机塔架基础混凝土浇筑在冬季进行，根据现场开挖情况，基坑开挖中局部部位可能会采用小剂量爆破松动后机械挖除的方式进行。基坑开挖（考虑结合接地网施工）按照沿基础结构尺寸每边各加宽一米进行，结合云南省红河州蒙自老寨风电场的地质条件，基坑开挖边坡系数采用3:1，施工过程中控制好了基底标高，无超挖现象发生。 c.开挖完工后，应人工进行基坑清理，清理干净后进行基槽验收，根据不同地质情况分别采取措施进行处理，验收合格后进行下道工序施工。 d.风机基础接地应随同基坑开挖进行，并在基坑回填前依据规范进行隐蔽验收工作。 e.根据工程地质勘察资料，场区位置地下水埋深较深，所以在基础施工中没考虑地下水的影响，只考虑地表水及雨水排放问题。 f、基础开挖完毕，如基坑遇降雨积水浸泡，垫层混凝土浇筑前应对基坑进
行人工晾晒清挖，清挖深度不小于30cm。 土方开挖后，利用机械将开挖出的土石方铺设吊装平台，吊装平台绕基坑四边进行修整，保证了吊车和罐车以及安装使用。 3、基础回填 a、基础施工完毕，在混凝土强度达到规范要求、隐蔽工程验收合格后，进行土方回填。 b、土方回填采用汽车运输、人工分层回填、机械夯实的方式，根据设计要求，回填时要求压实干容重大于18kN/m3(密实度不小于。土石方分层回填厚度、土质要求按照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002执行。 c、在碾压（或夯实）前应进行回填料含水率及干容重的试验，以得出符合设计密实度要求条件下的最佳含水量和最少碾压遍数。 d、基坑回填前必须先清除基坑底的杂物。土方回填时，要对每层回填土进行质量检验，用环刀法等取样方法测定土的干密度，符合设计要求后才能填筑上层。 e、回填应由坑内最低部位开始自下而上分层铺筑，每层虚铺土厚度应≤30mm，用小型柴油振动碾压机压实，一般来回碾压3～4遍（需根据现场试验确定）。振动碾压机移动时，做到一碾压半碾。如必须分段填筑，交接处应留出阶型接头，上、下层错缝间距应≥1m，以后继续回填时应分层搭接夯实，使新老回填层接合严密。 4、基础环施工工艺 （1）基础环安装工序： 千斤顶就位—吊车抬吊—立直—安装调平螺栓—起钩转杆就位