风力发电机组设计与制造.
大型风力发电机的设计与制造
大型风力发电机的设计与制造近年来，随着环境保护意识的提高以及能源需求的增加，风力发电作为一种清洁能源备受瞩目，并得到了迅速的发展。
其中，大型风力发电机作为风电设备的核心组成部分，其设计和制造水平在风电产业的发展中具有重要意义。
本文将从大型风力发电机的设计和制造两个方面进行论述。
一、大型风力发电机的设计大型风力发电机的设计主要包括三个方面：风机叶片的设计、变速器的设计和发电机的设计。
1. 风机叶片的设计大型风力发电机的风机叶片是转化风能的关键部件，其设计需要考虑多个因素，包括叶片的形状、长度、厚度、材料等。
在叶片的形状设计上，需要保证其在高速运转时具有良好的气动性能和结构强度，同时要尽可能提高其捕捉风能的效率。
在材料选择方面，需要综合考虑材料的强度、重量、成本以及适应环境变化等因素。
2. 变速器的设计大型风力发电机需要通过变速器将风轮旋转转速转化为适合发电机的电机转速，从而实现发电功能。
变速器的设计需要考虑到负载变化范围、精度要求、工作环境等多个因素。
同时，为了减少能量损失，变速器的传动效率要尽可能高。
3. 发电机的设计大型风力发电机的发电机是将机械能转化为电能的核心部分。
其设计需要考虑到电压、电流、功率、转速等多个因素。
发电机的转子需要保证在高速旋转和受力的情况下具有足够的强度，同时需要采取一定的散热措施来保证其长时间工作的可靠性。
二、大型风力发电机的制造大型风力发电机的制造主要包括三个环节：部件加工、组装和调试。
1. 部件加工大型风力发电机的各部件需要经过精密的加工工艺才能保证其质量和精度。
在风机叶片加工中，需要进行精密修形、平衡调试、表面处理等工序。
在变速器加工中，需要采用先进的数控加工工艺来保证其高精度和高可靠性。
在发电机加工中，需要考虑到大电流、高温度对材料的影响，以及绕组的精确度和绝缘性能等。
2. 组装大型风力发电机的组装需要考虑到各部件的相互匹配和安装精度。
在叶片与风机轴的组装中，需要确保叶片的位置和角度精确，并进行平衡调试。
风力发电机组的制造工艺与生产线设计
风力发电机组的制造工艺与生产线设计一、引言随着可再生能源领域的快速发展，风力发电逐渐成为清洁能源的重要组成部分。
风力发电机组的制造工艺及生产线设计对于提高发电机组的质量和生产效率至关重要。
本文将从风力发电机组的制造工艺和流程以及生产线的设计方面进行探讨，以满足任务要求。
二、风力发电机组的制造工艺1. 机组设计：风力发电机组的制造工艺始于机组设计阶段。
在机组设计过程中，应注重优化机组结构和风叶形状，以提高发电效率和减小噪音。
同时，还要考虑机组的可靠性和维修方便性，以降低后续维护成本。
2. 风叶制造：风叶是风力发电机组的核心组件之一。
其制造工艺包括材料选择、切割、成型、结构加固和表面处理等。
在材料选择方面，应选用轻质、高强度材料，并进行适当的表面处理以提高耐久性。
同时，采用先进的成型技术，如复合材料制造工艺，可提高风叶的强度和轻量化程度。
3. 发电机制造：发电机是风力发电机组的核心部件之一。
其制造工艺主要包括定子线圈绕制、转子制造、组装以及检测和调试等环节。
在制造过程中，应注重材料的选用和工艺参数的控制，以确保发电机的高效运行和稳定性。
4. 塔架制造：塔架是风力发电机组的支撑结构，其制造工艺主要包括材料加工、组装和涂装等。
在材料选择方面，应选用高强度且耐腐蚀的材料，并进行适当的表面处理。
此外，塔架的组装和涂装要求精确，以确保其安全性和美观度。
5. 控制系统制造：风力发电机组的控制系统是实现发电机组运行和功率调节的关键。
其制造工艺包括电气元件的选择和焊接、线路布局、系统组装和程序编码等。
在制造过程中，应注重电气接口的设计和系统的可靠性，以确保控制系统的稳定运行。
三、风力发电机组的生产线设计1. 装配线设计：风力发电机组的装配线应考虑到制造工艺的流程和工艺要求。
装配线应分为零部件装配、部件组装和总装三个阶段，通过合理的布局和工艺流程的优化，以提高生产效率和降低生产成本。
2. 传送线设计：风力发电机组的传送线设计应考虑到物料的输送和分配，既要确保生产流程的顺畅，又要减少物料的损耗和损坏。
风力发电机组设计与制造答辩PPT
100%
47
5.1 86.3020923 0.335192407
1.0169204
7.395815 -1.60418 2.633236
精品资料
风电机组气动(qì dònɡ)特性初步计算
精品资料
风电(fēnɡ diàn)机组气动特性初步计算
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齿轮箱、发电机、变流器等的技术参数
变流器 发电机
精品资料
公式
2080kN
荷兰ECN的公式
德国DFVLR公式
丹麦RIS公式
精品资料
塔架根部(ɡēn bù)截面应力计算
截面应力(yìnglì) 256.24MPa
强度校核
极限应力：
284.37MPa
安全系数：1.1
精品资料
机组(jīzǔ)结构图
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谢谢(xiè xie)大家
请老师(lǎoshī)指点
5.1
Ⅲ
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风电机组气动(qì dònɡ)特性初步计算
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风电机组气动特性(tèxìng)初步计算
精品资料
风电机组气动特性初步(chūbù)计算
叶素位置 r
尖速比
Ψ
轴向干扰因子 切向干扰因子 入流角
桨距角
弦长
10%
4.7
0.51 69.0071939 0.402151404 2.05496768 41.98561 32.98561 8.124567
额定功率 设计寿命(shòumìng) 额定风速 切入风速 切出风速 发电机额定转速和转速范围 风轮直径和扫略面积 轮毂高度 风轮转速 叶尖速比 机组等级
3MW 20年 13m/s 3m/s
25m/s 1500r/min
风力发电机组设计与制造过程中的关键性能指标分析与优化
风力发电机组设计与制造过程中的关键性能指标分析与优化一、引言风力发电作为可再生能源的一种，具有环境友好、永续可持续的特点，逐渐成为能源行业的重要组成部分。
风力发电机组设计与制造过程中，关键性能指标的分析与优化对于提高风电场发电效率、降低故障率具有重要意义。
本文将对风力发电机组设计与制造过程中的关键性能指标进行详细分析，并提出优化措施。
二、关键性能指标分析1. 动力转换效率动力转换效率是指风力发电机组将风能转化为电能的能力。
影响动力转换效率的主要因素包括风轮设计、叶片形状、风速变化等。
针对风轮设计，优化轮盘形状，减小阻力和风力损失，提高动力转换效率；对于叶片形状，可利用倾角变化等方式，使得叶片在不同风速下都具有较高的动力转换效率。
2. 频率响应特性风力发电机组的频率响应特性是指其在受到干扰时的响应速度和稳定性。
提高风力发电机组的频率响应特性可以使其更好地适应风速的变化和外界干扰。
为了优化频率响应特性，设计师可以采用多种控制方法，如模糊控制、PID控制等，使得风力发电机组能够更快速地调整发电功率。
3. 额定功率及风速特性额定功率是指风力发电机组在额定工况下能够输出的最大功率。
风速特性是指在不同风速下发电机组输出功率的变化情况。
为了提高额定功率和优化风速特性，可以从设计风轮尺寸、叶片数目、发电机额定功率等方面入手。
合理选择风轮尺寸和叶片数目可以使得风力发电机组在不同风速下都能够达到最佳发电效果。
4. 可靠性与可维护性风力发电机组的可靠性是指其在长时间运行过程中的稳定性和故障率。
可维护性是指发电机组在故障发生后可以方便快速地进行维修和保养。
为了提高风力发电机组的可靠性和可维护性，可以采用高品质的零部件、合理的维护计划和可靠的监测系统。
定期进行设备检查和维护，并及时处理问题，可以有效降低故障率。
三、关键性能指标的优化方法1. 优化风轮设计通过减小轮盘形状的阻力和风力损失，可以提高风力发电机组的动力转换效率。
风力发电机组的设计与制造技术研究
风力发电机组的设计与制造技术研究近年来，风电发电已成为全球最受欢迎的可再生能源之一。
这是因为风能在全球上到处都可以获得，是一种高效，稳定，清洁的能源。
风力发电机组是将风能转换为电能的设备。
本文将探讨风力发电机组的设计与制造技术。
一、风力发电机组的基本构造风力发电机组主要由轮毂、叶片、发电机和塔架组成。
轮毂是将风能转化为转速的组件，叶片则将这种能量转化为转矩。
发电机是将机械能转化为电能，而塔架则是为机组提供支撑。
二、风力发电机组的设计参数设计参数是决定风力发电机组性能的关键因素。
其中包括机组功率、转速、风力等参数。
而设计参数又会影响到机组的各项性能指标，如功率密度、转矩、强度等。
机组功率是指机组最大可输出功率，在机组设计时需要考虑到机组的使用环境和所需的电量。
转速是风力发电机组最核心的参数之一，决定了机组的整体性能。
而风力则是影响机组输出功率的重要因素。
三、风力发电机组的制造技术风力发电机组的制造技术不仅需要掌握机组结构和工艺，还需要懂得机组的材料、加工、装配和测试技术。
机组材料风力发电机组使用的材料需要达到高强度、高耐腐蚀和高可靠性的要求，同时还得在长期暴露于自然环境中具有一定的耐久性能。
常用的材料有碳纤维复合材料和高强度钢材等。
加工和装配机组加工和装配要求精度高、稳定性好，同时还需要注意到机组的重量和尺寸。
常用的加工和装配技术包括铸造、锻造、切削加工和焊接等。
测试机组测试是保证机组安全和可靠性的关键环节。
机组测试要求非常严格，需要经历实验室测试和现场测试。
实验室测试包括强度测试、疲劳测试和噪声测试等；现场测试主要针对机组运行状态进行测试，如电气性能测试和风场测试等。
四、未来展望随着世界各国越来越重视可再生能源的发展，风力发电作为其中的一员将在市场上越来越受欢迎。
制造商们也在不断进步，提高风力发电机组的效率和可靠性。
未来，风力发电机组制造技术将更加成熟，继续探索创新性设计，减少材料损失和摩擦损失。
风力发电机组设计与制造答辩PPT
设计应减少对周围环境的负面影响，如降 低噪音、减少视觉干扰，以及合理利用土 地资源。
风力发电机组的优化方法
空气动力学优化
通过改进机翼设计，降低风阻 ，提高风能利用率。
控制策略优化
调整发电机组的控制逻辑，使 其在各种风速条件下都能高效 运行。
材料与结构优化
采用高强度、轻质材料，减轻 机组重量，降低基础成本。
利用数字化技术实现风力发电机组的数字化制造， 提高制造效率和产品质量。
定制化服务
根据客户需求进行定制化的风力发电机组设计和 制造，满足不同客户的需求。
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问题解决方案与实施
加强跨学科合作
加强空气动力学、结构力学、材料科学等领域的跨学科合作，共同研 究解决设计中的复杂问题。
提高制造工艺水平
加大投入，引进先进的制造工艺和设备，提高制造精度和产品质量。
强化环境适应性设计
在设计时充分考虑各种极端环境和气候条件，强化风力发电机组的环 境适应性设计。
加强安全性能测试与评估
风力发电机组制造质量控制
01
02
03
质量管理体系
建立完善的质量管理体系， 确保从原材料采购到产品 出厂的全程质量控制。
检验与试验
对风力发电机组的各个部 件和整体性能进行严格检 验和试验，确保符合设计 要求和安全标准。
不合格品控制
对不合格的原材料、零部 件和成品进行严格控制和 处理，防止不良品流入市 场。
布局优化
合理配置风力发电机组的位置 和朝向，以充分利用风资源。
风力发电机组的设计实例
华锐风电SL1500/82型风力发电机组
采用先进的直驱永磁技术，具有高可靠性、高发电效率和低维护成本的特点。
风力发电机组国际标准化设计制造与优化
风力发电机组国际标准化设计制造与优化风力发电机组是一种利用风能发电的装置，通过将风的动力转化为机械能，然后进一步转化为电能。
随着可再生能源的重要性逐渐凸显，风力发电机组的设计制造与优化变得越来越重要。
本文将探讨风力发电机组国际标准化设计制造与优化的相关内容。
一、风力发电机组设计与制造1. 设计原则风力发电机组设计的目标在于最大化输出电能的同时，考虑到可靠性、经济性以及环境友好性。
设计师需要综合考虑风场条件、风轮直径、塔高、转子系统和发电机等因素，以确保风力发电机组的性能稳定和可靠。
2. 制造工艺制造工艺对于风力发电机组的性能和质量至关重要。
在制造过程中，需要使用高质量的材料，并采用先进的加工技术和工艺流程。
此外，制造过程还必须符合相关的国际标准和规范，以确保产品的合格性和一致性。
3. 安全性与可维护性风力发电机组的安全性和可维护性是设计与制造过程中必须重视的因素。
设计师需要考虑到设备的健康与安全要求，并采用合适的安全保护措施。
同时，在制造过程中，应该遵循可维护性的原则，使得设备的维修和保养更加简便和高效。
二、风力发电机组优化1. 提升发电效率提升风力发电机组的发电效率是优化的关键目标之一。
通过改善风轮设计、提高风能捕捉率、减小功率损耗等措施，可以实现风力发电机组的发电效率的提升。
2. 噪声控制风力发电机组在运行中会产生一定的噪声，对周围环境和附近居民造成影响。
因此，在优化过程中，需要考虑到降低风力发电机组的噪声水平，采取噪声控制措施，保证设备的环境友好性和社会接受度。
3. 适应不同环境条件风力发电机组的设计与制造需要考虑到不同环境条件下的适应性。
在设计中，应该考虑到不同的风速、温度、海拔高度等因素对设备性能的影响，以保证设备的可靠性和稳定性。
三、国际标准化设计制造1. 标准化原则国际标准化设计制造的原则在于提高产品的质量和一致性，促进全球风力发电产业的发展。
设计师应遵循相关的国际标准和规范，确保产品的合法性和可比性。
风力发电机组设计与制造课程设计报告-风力发电设计报告
《风力发电机组设计与制造》课程设计报告院系：可再生能源学院班级：风能0902班******学号：**********指导老师：田德、王永提交日期：一、设计任务书1、设计内容风电机组总体技术设计2、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：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：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。
每人撰写一份课程设计报告。
3、主要内容每人选择功率范围在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48m/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。
（3）塔架根部截面应力计算。
计算暴风工况下风轮的气动推力，参考风电机组的整体设计参数，计算塔架根部截面的应力。
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机型主要部件的功率
变流器 额定功率
P 2000
Prຫໍສະໝຸດ 30.95 2105 kW
发电机 额定功率
Pr
P
2 3
2000 0.97 0.95
2170 kW
发电机
• 额定功率2170kW • 额定电压 690v • 额定频率 50Hz • 额定转速1800rpm • 转速范围 1000-2000rpm • 定子额定电流 1035A • 转子额定电流 382A • 形式 4极双馈异步电机 • 绝缘等级 F • 效率 97% • 重量 6.8t
齿轮箱 额定功率
P
2000
Pr
1 2 3
0.95 0.97 0.95
2284 kW
齿轮箱
• 结构形式 1极行星和2极平行轴 • 增速比 • 效率 0.95 • 润滑方式 油泵强制润滑 • 油冷却方式 循环式风冷 • 重量 17t
偏航系统
• 偏航电机 • 偏航齿轮箱 • • 偏航轴承 • • 偏航速度
C p D2vr3123
D
8P
Cp vr3123
8 20001000
0.251.22513.23 0.95 0.97 0.95
90m
风轮额定转速计算
n 60vr 6013.25 14.0rpm
D
90
风轮扫掠面积
A D2 902 6362 m2
气流经过风轮后，除轴向速度会发生变化以 外，还将产生与风轮转动方向相反的旋 转角速度ω，因而作用在叶轮r~r+dr环域 上的转矩为
dM 2vr3dr
引入切向诱导因子h=(Ω+ω)/Ω ,其中 是风轮转 速。则，比较小时，可认为上式依然成 立，因此
dM vr31 k h 1dr
风力发电机组等级
• 风电机组安全等级 I II III S
• vref (m/s)
50 42.5 37.5 设置值由
设计者选定
• A Iref(-)
0.16
• B Iref(-)
0.14
• C Iref(-)
0.12
• vref=5*v=5*7.6=38m/s,故风力发电机组等级可选为 IIIA等级
四台3kW电动机；380v；960rpm 速比1110；模数20；齿数14；重 量540kg 四点接触滚珠轴承；模数20；齿 数128；重量1930kg 0.6度/秒
二、风电机组气动特性初步计算
动量理论
• ①来流风速为v∞，静压p∞ • ②流过风轮风速为v，风轮前后静压 为p+ p• ③风轮后很远处风速为v2，静压为p∞
• 主传动系统的总效率1 0.95 • 发电系统的总效率2 0.97 • 变流器效率 3 0.95 • 叶尖速比 λ=5 • 最佳升阻比
Cl/Cd=72.61 • 攻角 α=10° • 升力系数 Cl=1.307 • 风轮仰角 5° • 风轮锥角 0°
参数计算
风轮直径计算
P
1 8
r 65 5
vr 13.2
查风能利用系数Cp曲线 得Cp=0.25
由任务书所给数据可得攻角α与升阻比Cl/Cd 的关系
攻角α与升力系数Cl、阻力系数Cd特性曲线
根据以上两图，并参考整机设计的实际 情况， 选取攻角α=10°
此时 Cl=1.307，Cd=0.018
基本参数的确定
1 2
v
2
2
p
1 2
v2
pd
根据以上两式相减，带入（2—2）得
dF rv(v2 v22 )dr
联立（2-1）、（2-5）两式，可得
v v v2 / 2
引入轴向诱导因子 k=v2/v∞
v 1 k v / 2
dF v2 (1 k 2 )dr
从而可知，在r~r+dr环域上，气流所提供的功 率为
dP dM v2r31 k h 1dr
叶素理论
①轴向风速
②气流相对叶片的角速 度为
一、风电机组整体参数设计
风能利用系数Cp和叶尖 风能推力系数Ct和叶尖
速比λ
速比λ
0.5
1.5
0.4
1.2
0.3
0.9
0.2
0.6
0.1 0.3
0.0
0.0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2
Cp
Ct
风力发电机组产生的气动噪声正比与叶 尖速比的5次方。通常将陆基风力发 电机组的叶尖速度限制在65m/s。
参数选择
• 轮毂高度H=70m • 叶片数B=3 • 年平均风速v=7.6 m/s • 额定风速 vr 3 v 13.2m/s • 切入风速v1=4m/s • 切出风速v2=25m/s • 额定功率P=2000kW • 风能利用效率Cp=0.25 • 空气密度 ρ=
1.225kg/m3
《风力发电机组设计与制造》 课程设计
可再生能源学院 风能0902班 马丽 1091540219
主要设计内容
一 二 三 四 五
主要内容
每人选择功率范围在1.5MW至6MW之间的风电机组 进行设计。
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 48m/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。
4
4
控制系统
功率控制方式
采用液压驱动独立变桨距控制系统 (7-12°/s)
偏航系统
• 类型 • 偏航轴承形式 • 偏航速度
主动电驱动型 四点接触滚珠轴承,内齿 0.6度/秒
制动系统
• 主制动:全顺桨独立制动 • 第二制动系统:转向刹车 偏航改变风轮迎风角度
液压刹车 高速轴盘式液压软刹车 机械刹车 手动插销圆盘刹车
在风轮r~r+dr的环域内应用动量定理，则 风作用在该环域上的轴向推力为
dF (v v2 ) 2rvdr
又由于风轮前后有压力差ΔP= P+_ P- , 则 轴向力又可用下式表示
dF 2r( pd pd )dr
利用伯努力方程得
1 2
v2
p
1 2
v2
pd