风力发电机组构成

固定式轮毂： 相对固定铰链式轮毂： 自由的铰链式轮毂：
2、 传动系
将风轮的力和力矩通过变速后传递给发电机，当风轮转速过高 时并能限制传动轴转动。
传动系包括低速传动轴、叶片刹车盘、增速箱、耦合器和高速 传动轴。
齿轮箱和叶片：中国风电发展限制的主要因素。
2.1齿轮箱
（1）由于发电机转速高，二极三相交流发电机转速约每分 钟3000转，四极三相交流发电机转速约每分钟1500转， 六极三相交流发电机转速约每分钟1000转，而风力机风轮 转速低，小型风力机转速每分钟最多几百转，大中型风力 机转速约每分钟几十转甚至十几转。这么大的转速差别， 风轮只有通过齿轮箱增速才能带动发电机以额定转速旋转。
南高齿还与美国通用开展技术合作，专为通用公司做配套。
齿轮箱外资企业主要是弗兰德机电传动（天津）有限公司，2005年被西门子公司 收购后改名西门子机械传动（天津）有限公司，主要为外资整机厂供货。
2.2轴 承
风电机组主轴承在国内还没有专业制造厂， 目前几乎全部依赖进口，主要的国外厂商有 SKF、FAG等；其他部位的轴承，如偏航轴 承和变桨轴承，徐州罗特艾德公司可以生产。
风力发电系统构成
一、风力发电机组的系统组成
风力发电系统是将风能转换为电能的机械、电气及控制设 备的组合。
水平轴发电装置通常包括风叶、传动机构（传动轴、增速 器）、停车制动器、发电机、机座、 塔架、调速器（或限 速器）、对风装置、储能装置和控制器等。
（1）叶轮
将风的动能转换为机械能并带动其它装置。 叶轮由叶片与轮毂组成。 1.1叶片数目的确定 依据使用目的、当地风能状况决定采用高速或低速风轮后。 叶片数选择的基本原则： （1）提高风轮转速就要减少叶片数，这样可使齿轮箱变速比减小，并可降
三叶片：转速动态平衡较好，质量分布均匀。 多叶片：获得较大的转动力矩，只适用于低速风机。
1.2 叶片翼型
现有美国NACA系列，德国DVL系列，英国有RAE系列和前苏联
有ЦΑΓИ系列等。
高速风轮：薄而弯曲度小的高速翼型，具有较小的阻力，也 能保证大型风力机的气动性能。
低速风机：由于叶片上气流雷诺数较小，对气动设计没有特 殊要求，一般不进行特殊叶型设计。
目前中国对风电机组中叶片的研制技术已经基本掌握，能 批量生产1.5MW以下各系列化叶片，具有代表性的有保定 惠腾、中复连众、上海玻璃钢研究院等。
另外丹麦LM公司早在2002年就在天津设立了生产工厂， 为国内外整机企业配套生产叶片；
外资整机制造企业，如维斯塔斯、歌美飒和苏司兰公司， 也都在国内设有自己的叶片生产厂。
低齿轮箱费用； （2）要减少风轮成本就要减少叶片数； （3）叶片叶素的弦长与叶片数成反比； （4）风轮转动质量的动力平衡、震动控制问题的难易度，风轮运转的噪声
大小。
单叶片：转速提高，但动态不平衡问题突出，系统震动增强，噪音增大，基 本无应用。
双叶片：结构成本较低，叶片实度小，转速较高，但工作过程中支撑塔架的 受力影响较大；
国内正在进行叶片研发试制的企业还有多家，包括保定华 翼、天津东汽、北京玻璃钢研究院等
1.4 轮毂
连接叶片与风轮转轴，将风轮的力和力矩通过风轮转轴转给 后面的传动变速结构。
要求：能够承载大的、复杂的负荷 结构形式：固定式轮毂、相对固定铰链式轮毂和自由的铰链
式轮毂
中小型风力机பைடு நூலகம்采用固定 式轮毂，兆瓦级风机采用 自由铰链式轮毂。
NACA翼型系列主要包括下列一些翼型族： ①4位数翼型族:这是最早建立的一个低速翼型族。例
如,NACA2415翼型,这4位数字的意义是:最大相对弯度为2％，最大弯度 位于翼弦前缘 的40％处,末两位数15表示相对厚度为15％。四为数翼型 最大厚度一般在离前缘的30%弦长处，已取得实验数据的有相对厚度为 6%、8%、9%、10%、12%、15%、18%、21%、24%，相对弯度为 0%、1%、2%三种，中弧线最高点位置均在4%弦长处。
②5位数翼型族：这是在4位数翼型族的基础上发展 的。这一族翼型的中线有两种类型,一类是简单中 线,它的前段为三次曲线，后段为直线；另一类是S 形中线,前后两段都是三次曲线，后段上翘的形状 能使零升力矩系数为零。这族翼型的厚度分布与4 位数翼型族的相同。
③6族翼型：适用于较高速度的一些翼型族,得到 广泛应用。这种翼型又称层流翼型，它的前缘半径 较小，最大厚度位置靠后，能使翼型表面上尽可能 保持层流流动，以便减小摩擦阻力。
（3）由于风力机的工作环境恶劣，对制作齿轮箱的材料与 工艺要求很高，同时对对齿轮箱的润滑系统要求也很高。
我国风电齿轮箱生产企业都是从国家大型齿轮箱企业延伸出来的，如南京高速齿 轮制造有限公司、重庆齿轮箱有限责任公司和杭州前进齿轮箱公司，此外大连重 工、四川二重等企业也开始齿轮箱的生产。其中前两者占国产化齿轮箱市场份额 的80%～90%以上。
④1族、7族、8族等翼型族，还有各种修改翼型。
Clark Y （低性能，允许制造误差大，下表面很长一段是直线容易造）
NACA 4412/4415 （低性能，允许制造误差大，头部圆钝不易气流分离， 下表面平坦容易制造）
（升力比较大，但下表面内凹，不便制造，俯仰力矩大，一般不用。 模型上通常用较薄的NACA6409）
（2）齿轮变速主要有两种形式，一种是圆柱齿轮变速，一 种是行星齿轮变速，风力机的齿轮增速箱增速比较大，多 采用二级行星齿轮增速或一级行星齿轮加一级圆柱齿轮增 速，当然也有三级增速的。圆柱齿轮增速箱的输入输出轴 多数不在同一轴线上，而行星齿轮增速箱的输入输出轴则 在同一轴线上。行星齿轮增速箱还有体积较小、效率较高、 加工成本较低的优点，故行星齿轮增速在风力机中用得较 多。
NACA 23012/23015/23018（综合性可靠的，商务飞机最常用的，厚度范围比较大） FX 63-137（低速大升力翼型，通常仅用于人力飞机类慢速飞机）
1.3 叶片材料： 要求：强度高、重量轻、耐腐蚀
常用：轻木、铝合金、不锈钢、玻璃纤维树 脂基复合材料、碳纤维树脂基复合材料
存在的主要问题： 1、刚度 2、雷击 3、疲劳强度 4、腐蚀