风力机叶片的设计23页PPT
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风力发电机整体结构PPT课件
验和水平承载力试验合格
b.桩位偏差合格（1/3D） c.桩头清理（油污，砼碎块）
2021
20
2．2．钢筋检验 a．出厂合格证 b．复检合格证明 c．.钢筋机械连接抗 拉试验合格证明 d．表面清理
2021
21
2．3．基础环的检验和固定
a．基础环合格证明，外观检查
b．基本尺寸的现场检验（L法兰）
风力发电机机组对基础的所产生的载荷主要 应考虑机组自重Q和倾覆力矩Mn
2021
14
7．REpower对风机基础的具体要求 混凝土和钢筋用量（如图）
2021
15
8．预埋管
布置保护电缆，但同时对基础结构 不利，施工时布置均匀相互间留有间 距，尽量减少对基础结构的影响。
2021
16
预埋管
2021
2021
8
3．基础设计满足以下两个条件
3．1．要求作用于地基上的载荷不超 过地基的容许应力，保证地基有足够 的安全储备
3．2．控制基础的沉降，使其不超过 地基容许变形值
2021
9
4．风电机组基础的种类
风力发电机基础均为钢筋混凝土独立基础， 根据风电场工程地质条件和地基承载力和风 机载荷的不同分为：天然重力基础和桩基础 （本风场选用桩基础）。
提供必要的锁紧力矩，以保障风 力发电机组的安全运行
2021
41
风机偏航系统的组成
偏航系统由风向标传感器、偏航轴承、 偏航驱动电机、偏航制动器、扭缆保护 装置等几个部分组成。
2021
42
风向标传感器
MM82风机有两个待加热的风速 计安装在气象塔上。气象塔被接 地并具有围绕风速计的雷电捕获 回路。
2021
50
解缆和扭缆保护装置
b.桩位偏差合格（1/3D） c.桩头清理（油污，砼碎块）
2021
20
2．2．钢筋检验 a．出厂合格证 b．复检合格证明 c．.钢筋机械连接抗 拉试验合格证明 d．表面清理
2021
21
2．3．基础环的检验和固定
a．基础环合格证明，外观检查
b．基本尺寸的现场检验（L法兰）
风力发电机机组对基础的所产生的载荷主要 应考虑机组自重Q和倾覆力矩Mn
2021
14
7．REpower对风机基础的具体要求 混凝土和钢筋用量（如图）
2021
15
8．预埋管
布置保护电缆，但同时对基础结构 不利，施工时布置均匀相互间留有间 距，尽量减少对基础结构的影响。
2021
16
预埋管
2021
2021
8
3．基础设计满足以下两个条件
3．1．要求作用于地基上的载荷不超 过地基的容许应力，保证地基有足够 的安全储备
3．2．控制基础的沉降，使其不超过 地基容许变形值
2021
9
4．风电机组基础的种类
风力发电机基础均为钢筋混凝土独立基础， 根据风电场工程地质条件和地基承载力和风 机载荷的不同分为：天然重力基础和桩基础 （本风场选用桩基础）。
提供必要的锁紧力矩，以保障风 力发电机组的安全运行
2021
41
风机偏航系统的组成
偏航系统由风向标传感器、偏航轴承、 偏航驱动电机、偏航制动器、扭缆保护 装置等几个部分组成。
2021
42
风向标传感器
MM82风机有两个待加热的风速 计安装在气象塔上。气象塔被接 地并具有围绕风速计的雷电捕获 回路。
2021
50
解缆和扭缆保护装置
风机叶片构造ppt课件
0°标记
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
0°标记
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
挡雨环
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
人孔盖
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
铭牌
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
雷电峰值卡卡片夹
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
避雷系统电阻
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
叶片固定工装示意图
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
叶片固定工装
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
向塔架变形。 导雷系统： 接收和传导雷电的系统 接收器： 装进叶片表面的金属设备来传导电流以使叶片
避免电击破坏。
叶片扭旋： 所有叶片轮廓截面上的叶片扭旋。
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
叶片（blade）
Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006
第4章_风轮叶片设计
设计概述
图4-1 叶片设计所涉及的内容
n
基本设计过程与内容
一般而论，叶片设计可分为空气动力学设计(以下简称气动设计) 阶段和结构设计阶段。 在气动设计阶段需要通过选择叶片几何最佳外形，实现年发电量 最大的目标； 结构设计阶段需要分析选择叶片材料、结构形式和其他设计参数 ，实现叶片强度、刚度、稳定性以及动特性等目标，叶片基本设计流 程如图4-2所示。 一般情况下，设计需要首先从叶片的气动外形设计展开，然后再 根据气动设计要求进行结构设计。 但实际上，这种设计流程并不是绝对的，亦即叶片结构设计不能 也不可能完全处于从属地位。从叶片总体设计开始，往往就需要从结 构设计角度对气动方案提出修改意见，甚至不得不改变某些截面的气 动外形，以获得叶片气动与结构性能的合理匹配。因此，优良的叶片 设计是在各种性能关系合理平衡的过程中形成的结果。
l
叶片主梁结构主要承载叶片的大部分弯曲载荷。叶片主梁材料一 般需采用单向程度较高的玻璃纤维织物增强，以提高主梁的强度及刚 度。根据主梁结构形式，需要进行相应的剖面几何与力学特性计算， 如质心、惯性矩和扭转刚度分析等。 叶片的铺层设计是复合材料叶片设计的重要环节之一，铺层设计 过程需要确定叶片铺层数量，以及铺层增强纤维的方向。叶片的铺层 方案通常是由叶片所受的外载荷决定的，叶片铺层结构的厚度一般从 叶尖向叶根逐渐递增。 叶片校核分析是保证设计质量的关键环节，需要根据校核分析结 果对设计结构进行修正，并确定叶片最终结构形式。叶片校核分析的 过程需要参照详细具体的设计载荷规范进行叶片总体和构件的载荷分 析、极限强度及疲劳强度分析、刚度与变形计算、屈曲稳定计算和动 力学分析等。计算分析需要基于复合材料结构力学理论，如层压板理 论、复合材料连接和稳定性分析等，并借助有限元建模和数值计算分 析方法，采用专业的计算分析程序和软件获得尽可能精确的分析结果 ，以保证叶片结构设计的质量。
风力机的机械设计.pptx
——由于随风速的增加，气动推力加大，即便功率恒定 或稍有下降。此时叶片、机舱和塔架上将承受较高的 动态载荷。
——在频繁的刹车过程中，使叶片与传动系统产生较大 的动载荷。
——起动风速较高，使起动性较差。 ——在低空气密度地区难以达到额定功率。
§3.6 桨叶设计中的若干问题
3.6.1 叶轮的总体参数
一台设计良好的风力机必须具有良好的空气 动力性能。
3、失速调节的特点
优点 ——无变桨距调节时的运动机构，轮毂结构简化， 生产成本降低，维护费用减少。 ——失速后，阵风对叶轮的输出功率影响不大，
即
该功率不会随阵风出现太大的波动。因此风力机 无
需进行功率调节，进而省去功率调节系统的费用。
缺点 ——需可靠的刹车以免在风速过大失速消失后出现飞车， 这导致了额外的费用。
原理：通过改变桨叶的升阻比。 实现：常通过超速时的离心作用。
§3.3 对风装置
为了使风力机有效地捕捉风能，应保证叶 轮始终基本上处于迎风状态。
这里简单介绍电动对风装置。 大中型风力机中普遍使用电动对风装置。 一、系统组成 风向标，控制电路，偏航齿轮，伺服电机， 刹车等。
二、对风原理
三、其它问题
承载能力大、躁声小、起动力矩小。
类别：
定轴齿轮传动
齿轮传动 行星齿轮传动
混合轮系传动
600kw风力机用的齿轮箱
二、机械刹车
一般有两种刹车装置： ——运行刹车：正常情况下反复使用。 ——紧急刹车：出现运行故障时使用。
安置位置：低速端或高速端。
三、空气动力刹车
用途：常用于失速型风力机的超速保护， 作为机械刹车的补充。
——改变S：叶轮侧偏 ——改变Cp：变桨距、失速 。
一、变桨距调节
——在频繁的刹车过程中，使叶片与传动系统产生较大 的动载荷。
——起动风速较高，使起动性较差。 ——在低空气密度地区难以达到额定功率。
§3.6 桨叶设计中的若干问题
3.6.1 叶轮的总体参数
一台设计良好的风力机必须具有良好的空气 动力性能。
3、失速调节的特点
优点 ——无变桨距调节时的运动机构，轮毂结构简化， 生产成本降低，维护费用减少。 ——失速后，阵风对叶轮的输出功率影响不大，
即
该功率不会随阵风出现太大的波动。因此风力机 无
需进行功率调节，进而省去功率调节系统的费用。
缺点 ——需可靠的刹车以免在风速过大失速消失后出现飞车， 这导致了额外的费用。
原理：通过改变桨叶的升阻比。 实现：常通过超速时的离心作用。
§3.3 对风装置
为了使风力机有效地捕捉风能，应保证叶 轮始终基本上处于迎风状态。
这里简单介绍电动对风装置。 大中型风力机中普遍使用电动对风装置。 一、系统组成 风向标，控制电路，偏航齿轮，伺服电机， 刹车等。
二、对风原理
三、其它问题
承载能力大、躁声小、起动力矩小。
类别：
定轴齿轮传动
齿轮传动 行星齿轮传动
混合轮系传动
600kw风力机用的齿轮箱
二、机械刹车
一般有两种刹车装置： ——运行刹车：正常情况下反复使用。 ——紧急刹车：出现运行故障时使用。
安置位置：低速端或高速端。
三、空气动力刹车
用途：常用于失速型风力机的超速保护， 作为机械刹车的补充。
——改变S：叶轮侧偏 ——改变Cp：变桨距、失速 。
一、变桨距调节
风力发电机PPT课件
图3-15 电磁式直流发电机结构
2023/8/18
第28页/共119页
（2）永磁式交流同步发电机
永磁式交流同步发电机的转子 上没有励磁绕组，因此无励磁绕 组的铜损耗，发电机的效率高； 转子上无集电环，发电机运行更 可靠；采用钕铁硼永磁材料制造 的发电机体积小，重量轻，制造 工艺简ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，因此广泛应用于小型 及微型风力发电机中。
2023/8/18
第37页/共119页
2）超同步运行状态。此时n>n1，转差率s<0，转子中的电流相序发 生了改变，频率为f2的转子电流产生的旋转磁场的转速与转子转速反方
向，功率流向如图所示。
3）同步运行状态。此时n=n1，f2=0，转子中的电流为直流，与同步
发电机相同。
2023/8/18
第38页/共119页
1
6
S
5
N
N
S 4
2 3
图3-17 凸极式永磁发电机结构示意图
1—定子齿 2—定子轭 3—永磁体转子 4—转子轴 5—气隙 6—定子绕组
2023/8/18
第29页/共119页
（3）硅整流自励式交流同步发电机
如下图，硅整流自励式交流同步发电机电路原理图。
硅整流自励式交流同步发电机一般带有励磁调节器，通过自动调节励 磁电流的大小，来抵消因风速变化而导致的发电机转速变化对发电机 端电压的影响，延长蓄电池的使用寿命，提高供电质量。
本章主要内容
3.1 风的特性及风能利用 3.2 风力发电机组及工作原理 3.3 风力发电机组的控制策略 3.4 风力发电机组的并网运行和功率补偿 3.5 风力发电的经济技术性评价
2023/8/18
第1页/共119页
风电叶片气动设计PPT课件
K Cy Cx
叶片各切面示意图
叶片各切面示意图
叶片各切面示意图
叶片设计一般流程
1. 确定叶片厚度分布 2. 确定叶片个切面扭角 3. 优化叶片弦长 4. 布置叶片变距轴线 5. 设置叶尖和叶根
设计目标： ➢ 最大风能利用系数/最大
发电量 ➢ 合理可接受的载荷 ➢ 较低的噪声
叶片各切面翼型选择
NACA四位数字翼型，以NACA 2412为例
第一位数字2—— f 2% 相对弯度
第二位数字4—— x f 40%
最后两位数字12—— c 12% 相对厚度 所有NACA四位数字翼型的 xc 30%
翼型参数含义
NACA六位数字翼型，以NACA 643-618为例 第一位数字6—— 指所属的翼型族号 第二位数字4—— 指当翼型弯度为零时，零迎角下最
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
叶尖：高的升阻比（Cl/Cd）,薄翼型 叶根：高升力系数（Cl），由于结构原因要求大厚度 叶片中段：协调翼型厚度和升阻比
Betz 设计
叶尖速比
Betz 扭角设计
Betz 设计
Betz 弦长设计
Betz 设计
14 12 10
8 6 4 2 0
0
10
20
30
40
Hale Waihona Puke 5060Betz 设计
叶片弦长和叶片数量的关系
低压强点 xcp值的十分数
叶片各切面示意图
叶片各切面示意图
叶片各切面示意图
叶片设计一般流程
1. 确定叶片厚度分布 2. 确定叶片个切面扭角 3. 优化叶片弦长 4. 布置叶片变距轴线 5. 设置叶尖和叶根
设计目标： ➢ 最大风能利用系数/最大
发电量 ➢ 合理可接受的载荷 ➢ 较低的噪声
叶片各切面翼型选择
NACA四位数字翼型，以NACA 2412为例
第一位数字2—— f 2% 相对弯度
第二位数字4—— x f 40%
最后两位数字12—— c 12% 相对厚度 所有NACA四位数字翼型的 xc 30%
翼型参数含义
NACA六位数字翼型，以NACA 643-618为例 第一位数字6—— 指所属的翼型族号 第二位数字4—— 指当翼型弯度为零时，零迎角下最
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
叶尖：高的升阻比（Cl/Cd）,薄翼型 叶根：高升力系数（Cl），由于结构原因要求大厚度 叶片中段：协调翼型厚度和升阻比
Betz 设计
叶尖速比
Betz 扭角设计
Betz 设计
Betz 弦长设计
Betz 设计
14 12 10
8 6 4 2 0
0
10
20
30
40
Hale Waihona Puke 5060Betz 设计
叶片弦长和叶片数量的关系
低压强点 xcp值的十分数
风力机叶轮设计.
1 2 P S(v 1 v 2 )(v 12 v 2 ) 4
2 v 1 是已知条件，所以可得 v 2 1 v 1 时，此时 v v 1 风轮功率最大。 3 3
所以，风轮的功率如下
Pmax
8 Sv 13 27
max
Pmax
1 Sv 13 2
16 0.593 27
表明粗糙度和雷诺数的影响
粗糙度对表面边界层的影响很大，在叶片失速的时候，噪声会增大，引起震 动。 有限翼展的影响 会在叶尖产生涡流，形成阻力，该阻力称为诱导阻力。
实际工程中设计方法介绍 Glauert理论
对于有限长的叶片，叶轮叶片的下游存在着尾迹涡，从而形成两个主要 的涡区；一个在轮毂附近，一个在叶尖。对于空间的某一个定点，其风 速可以被认为是由非扰动的风速和涡流系统产生的风速之和。
C lnl
16 9
r
4 2 (1 tan ) 9 3
2
设叶尖处和距转轴半径r处的尖速比分别为 同时，由于
0
tan
R v1
和
r v1
，
为小值，所以上式可以再简化为
16 C lnl 9
R r2 4 0 0 2 9 R
2
只需要再确定R和
0 的值即可。
Glauert的升级版，考虑的非工况下 风轮的性能
基于Soildworks的叶片绘制（前端处理）
用Profili软件进行数值模拟
用ANSYS进行叶片动静载荷，震动分析
叶片材料
木制叶片及布 蒙皮叶片
• 近代微、小型，观赏用风力发电机也有用木制叶片，由于叶片不易弯曲，常采用等安装角叶片。在采用木 制叶片的时候需要用强度很好的整体方木做叶片纵梁来承担工作时候所需要承担的力和弯矩。
风力机叶片的设计ppt课件
73.1583
-0.0125
75.252
-0.011
76.5039
-0.0093
75.8358
-0.0075
7风7力.7机3叶72 片的设计-0.0063
风力机叶片的设计
（5）、确定各个截面的安装角和弦长。
1）、确定翼型的设计升力系数和最佳攻角 2）、应用Glauert方法设计
风力机叶片的设计
1）、确定翼型的设计升力系数和最佳攻 角 根据Profili软件输入翼型型号NACA23012,可得到表3-1和图3-1、图3-2、图3-3及图3-4如下所示
0.01 0.0103 0.0107
0.011 0.0114
0.012 0.0123 0.0127 0.0134 0.0137
Cl/Cd
Cm
-30.917
-0.0119
-34.019
-0.0078
-35
-0.0043
-35.7263
-0.0014
-33.976
-0.0049
-31.9481
-0.009
Alfa -8
-7.5 -7
-6.5 -6
-5.5 -5
-4.5 -4
-3.5 -3
-2.5 -2
-1.5 -1 0
0.5 1
1.5 2
2.5 3
3.5 4
4.5 5
5.5 6
6.5 7
7.5 8
8.5
Cl -0.7451 -0.7144
-0.679 -0.6395 -0.5674
-0.492 -0.4268
350 1400
1.13
4
r
r4 R
4.51
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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Thaபைடு நூலகம்k you
风力机叶片的设计
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
风力机叶片的设计
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿