风力发电机设计与制造课程设计
风力发电机设计与制造课程设计
Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
一．总体参数设计
总体参数是设计风力发电机组总体结构和功能的基本参数，主要包括额定功率、发电机额定转速、风轮转速、设计寿命等。
1. 额定功率、设计寿命
根据《设计任务书》选定额定功率Pr =；一般风力机组设计寿命至少为20年，这里选20年设计寿命。
2. 切出风速、切入风速、额定风速
切入风速 取 Vin = 3m/s
切出风速 取 Vout = 25m/s
额定风速 Vr = 12m/s（对于一般变桨距风力发电机组（选）的额定风速与平均风速之比为左右,Vr==×≈12m/s）
3. 重要几何尺寸
(1) 风轮直径和扫掠面积
由风力发电机组输出功率得叶片直径：
其中：
Pr——风力发电机组额定输出功率，取；
——空气密度（一般取标准大气状态），取m3；
Vr——额定风速，取12m/s；
D——风轮直径；
1——传动系统效率，取；
2——发电机效率，取；
3——变流器效率，取；
Cp——额定功率下风能利用系数,取。
由直径计算可得扫掠面积：
综上可得风轮直径D=104m，扫掠面积A=84822m
4. 功率曲线
自然界风速的变化是随机的, 符合马尔可夫过程的特征, 下一时刻的风速和上一时刻的结果没什么可预测的规律。由于风速的这种特性, 可以把风力发电机组的功率随风速的变化用如下的模型来表示：
)(tP——在真实湍流风作用下每一时刻产生的功率, 它由t时刻的V(t)决定;
)(tPstat——在给定时间段内V(t)的平均值所对应的功率；
)(△tP——表示t 时刻由于风湍流引起的功率波动。
对功率曲线的绘制, 主要在于对风速模型的处理。若假定上式表示的风模型中Pstat(t)的始终为零, 即视风速为不随时间变化的稳定值, 在切入风速到切出风速的范围内按照设定的风速步长, 得到对应风速下的最佳叶尖速比和功率系数,带入式：
1——传动系统效率，取；
2——发电机效率，取；
3——变流器效率，取；
——空气密度（一般取标准大气状态），取m3；
Vr——额定风速，取12m/s；
D——风轮直径；
Cp——额定功率下风能利用系数,取。
由以上公式，使用excel计算出不同风速对应的功率值,见表1
表1 风速功率关系 风速（m/s） 3 4 5 6 7 8 9 10 11
功率（w） 54744 129763 253444 437952 695452 1038109 1478090 2027558 2698680
风速（m/s） 12 13 14 15 16 17 18 19 20
功率（w） 3500000 3500000 3500000 3500000 3500000 3500000 3500000 3500000 3500000
风速（m/s） 21 22 23 24 25
功率（w） 3500000 3500000 3500000 3500000 3500000
将得到的数据对绘制成静态风功率曲线，如图一
图1 P—v静态功率曲线
5. 风轮额定转速
三叶片风力发电机组的风轮叶尖速比0一般在6至8之间，不同攻角下的风能利用系数随叶尖速比的变化曲线即CP0曲线如图。
图CP0曲线
由Cp0曲线可得出0 =，则风轮额定转速可由下式计算得到：
6. 叶片数
现代风力发电机的实度比较小，一般需要1-3个叶片。选择风轮叶片数时考虑风电机组性能和载荷、风轮和传动成本、风力机气动噪声及景观影响等因素。
3叶片较1、2叶片风轮有如下优点：
平衡简单、动态载荷小。基本消除了系统的周期载荷，输出较稳定转矩；
能提供较佳的效率； 更加美观；
噪声较小；
轮毂较简单等。
综上所述，叶片数选择3。
7、功率控制方式、制动系统形式
功率控制方式选择主动变桨距控制；制动系统形式为第一制动采用气动刹车，第二制动采用高速轴机械刹车。
8、风力机等级
由IEC标准，如表2，选择风力机等级为IECIIIA。
WTGS等级 I II III S
50
设计值由设计者选定 A
B
C
表2 风机等级规范表
注：表中数据为轮毂高度处值，其中：A表示较高湍流特性级；参考风速Vref为10min平均风速；B表示中等湍流特性级；I15风速为15m/s时的湍流强度特性值。C表示较低湍流特性级；除表基本参数外，在风力发电机组设计中，还需要某些更重要的参数来规定外部条件。对风力发电机组IA～IIIC级，统称为风力发电机组的标准等级。
阶段性总结表
总体参数 设计值 总体参数 设计值
叶片数 B=3 风轮直径 D=104m
额定输出功率 P= 轮毂高度 Zhub=
设计寿命 20年 风能利用系数 Cp=
切入风速 Vin=3m/s 叶尖速比
切出风速 Vout=25m/s 功率控制方式 主动变桨距控制
额定风速 Vr=12m/s 制动形式 气动刹车、机械刹车
风轮额定转速 nr=min 传动系统 高传动比齿轮箱传动
风力机等级 IECIIIA 电气系统 双馈发电机+变流器
二．叶片设计
1. 叶片材料选择
叶片选用T-700碳纤维，相比玻璃纤维，叶片密度较小，发电效率更高，密度为3/1800mkg。
2. 计算各剖面的叶尖速比
将叶片分为20个叶素，每个叶素间隔，其中5%半径处叶片是筒状，10%-60%半径处采用钝后缘叶片，65%-100%半径处 采用通用风电机组叶片翼型。叶片内圈采用钝后缘翼型，外圈采用63415翼型。 根据下式求各叶素的叶尖速比。
叶素位置和叶尖速比数值见下表2：
表2 不同叶素位置的叶尖速比
叶素位置/% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
叶尖速比
叶素位置/% 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
叶尖速比 7．500
3. 根据翼型确定叶片最佳攻角α，升力系数Cl，Cd
风力机翼型为NACA63-415，图3
图3 NACA63-415翼型图
计算雷诺数Re
在20℃，压强为标准大气压时，空气的动力粘度6109.17
根据所得雷诺数查得Cl/Cd、Cl/alpha，见图4
图4 Cl-Cd曲线 和Cl-alpha曲线
图5 Cl/Cd——alpha图
从图中可以得出翼型取得最大升阻比时，最佳攻角25.5，此时升力系数Cl=，Cd=，最佳升阻比7.118/dlCC,本次设计选取最佳攻角25.5，则升力系数和阻力系数分别为Cl=，Cd=。叶片每个截面的升力系数相同，为Cl=。
4. 叶片弦长计算步骤
通过下面的计算，可以得到沿叶片各径向位置r上的弦长C和叶素桨距角，即可完成叶片的初步设计，但要是想对叶片进一步优化，还需对翼型、叶根、叶尖风进行气动优化设计和工艺优化设计，在本次设计报告中，只对叶片作了初步设计。如下：
（1）求利用公式
（2）求轴向干扰因子k利用公式
（3）求切向干扰因子h利用公式
(4）求入流角利用公式
（5）求叶素桨距角
（6）计算叶片弦长C
叶片气动特性通过excel计算，得到叶片各个截面气动特性参数，如表3：
表3 叶片气动特性参数
位置(%) 半径r(m) 叶尖速比λ ψ k h φ β C(修正)
5
10
15
20
25 13
30
35
40 3
45
50 26
55
60
65
70
75 39
80 6
85
90
95
100 52
5. 叶片根部载荷计算与材料选择
叶片根部处理方式：距叶根0 ~ 5m处制作成直径为3m的圆柱结构处理，且根部采用金属法兰连接。见图 6
图6 金属法兰连接
表4 增强材料力学性能
根据表4 材料选择为T700碳纤维，抗拉强度为
取papa991047.1109.43.0
取min1555.311.72121dmcd
所以风轮根部直径选择
三. 确定主要部件
1．发电机
发电机类型：双馈异步变速恒频发电机；
额定功率：；
额定转速：1500r/min；
发电机极对数为2，发电机主轴转矩T发电机主轴为：
选择刚轴推荐最大扭剪应力：MPafs55
则发电机的主轴直径D发电机为：
取发电机主轴直径D为.
2．变流器
变流器功率通常为风力发电机组的1/2~1/3，为保证机组可靠性，通常为额定功率的1/2,所以变流器功率为1500kW。
3．齿轮箱
方式：行星齿轮传动两级NGW；
低速轴转速：ln =min
高速轴转速：hn=1500r/min
传动比：i = 90
齿轮箱效率：983.095.0331
齿轮箱功率：
4．联轴器
低速轴联轴器功率
高速轴联轴器功率：
5．主轴
低速轴角速度为：
高速轴角速度为：
低速轴功率为：
高速轴功率为：
低速轴转矩为：
高速轴转矩为：
低速轴直径：
高速轴直径：
综上可得，低速轴直径取，高速轴直径取。
6．偏航系统
类型：主动偏航，并选用强制外置6电机偏航；
偏航范围：o800——o800
偏航角速度：so/6.0
偏航轴承：4点接触球轴承；
偏航驱动：6个3kW偏航电机；
偏航制动：液压控制摩擦制动；
大齿轮齿数：135；小齿轮齿数：16
风力发电机传动系统的设计doc_图文
学号
密级 公开
xxxxxxxxx本科生毕业设计
风力发电机传动系统的设计
学院名称：培黎工程技术学院
专业名称：机械设计制造及其自动化
学生姓名：马
指导教师：同 教授
二○一三年五月
BACHELOR'S DEGREE THESIS OF
LANZHOU CITY UNIVERSITY
Design of Transmission System of Wind
Power Generator
College : School of Bailie Engineering & Technology
Subject : Mechanic Design Manufacturing and Automation
Name : Ma
Directed by : Professor Tong Changhong
May 2013
郑重声明
本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。
本人签名： 日期：
摘 要
风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，传动系统是风电机组的核心系统，而齿轮箱又为双馈式风电机组传动系统的核心部件，备受国内外风电行业和研究机构的关注。但由于国内齿轮箱的研究起步晚，技术薄弱，尤其在目前兆瓦级风力发电机中，其属于易过载和过早损坏率较高的部件，且易出故障。与之相对应的，直驱式风力发电机具备低风速时高效率、低噪音等优点，但直驱式发电机组在风力发电越来越大型化发展的今天，其过于庞大的低速发电机运输、吊装困难，制造成本较高。二者相比较，考虑到结构、经济问题，我们就不得不重新思考如何提高齿轮箱的传动效率，从而提高传动系统的传动效率。
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。在传送线的设计过程中，应合理选择输送方式和输送设备，并配备适当的安全措施。
风电场规划与设计课程设计报告
《风电场规划与设计》课程设计
班级：
姓名:
学号:
成绩:
2023年1月 目录
一、风电场资料 ......................................................................................................................... 1
1.地图坐标 .......................................................................................................................... 1
2.跨度及分辨率 .................................................................................................................. 1
3.地图及风能情况 ...................................................................................................................... 1
二、风电场选址方案1计算报告 ............................................................................................. 2
1.参数设置 .......................................................................................................................... 2
毕业设计 风力发电
毕业设计 风力发电
风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源技术。随着全球对可持续发展的需求不断增加，风力发电作为一种清洁、环保的能源选择，受到了广泛关注。在我即将毕业的大学生涯中，我有幸参与了一项与风力发电相关的毕业设计项目，这个过程不仅让我对风力发电有了更深入的了解，还让我体会到了团队合作的重要性。
在这个毕业设计项目中，我们小组的任务是设计一种新型的风力发电机，以提高发电效率和降低成本。我们小组由五名成员组成，分别负责不同的任务，包括风力发电机的结构设计、材料选择、发电效率测试等。在整个项目中，我们充分发挥了各自的专长和创造力，共同努力解决问题。
首先，我们进行了大量的文献研究，了解了目前市场上已有的风力发电机的设计和工作原理。我们发现，传统的风力发电机存在一些问题，比如转子叶片的设计不够优化，风向跟踪系统的精度不高等。因此，我们决定在这些方面进行改进。
在结构设计方面，我们采用了一种新型的转子叶片设计，利用了气动力学原理，使得风力发电机在低风速下也能发挥较高的效率。同时，我们还引入了一种自适应风向跟踪系统，能够根据实时风向进行调整，以确保风力发电机始终正对着风。
在材料选择方面，我们考虑了成本、耐久性和可再生性等因素。最终，我们选择了一种轻质但坚固耐用的复合材料作为转子叶片的材料，这不仅能够降低制造成本，还能够延长风力发电机的使用寿命。
为了测试我们设计的风力发电机的发电效率，我们搭建了一个实验平台，并进行了一系列的实验。通过对不同风速下的发电效率进行测试，我们发现我们的设计相比传统的风力发电机有明显的提高。这让我们对我们的设计感到非常满意，并对未来的应用前景充满信心。
通过这个毕业设计项目，我不仅学到了很多关于风力发电的知识，还锻炼了自己的团队合作能力。在整个项目中，我们小组成员之间密切合作，相互支持，共同解决问题。每个人都能够充分发挥自己的专长，同时也学会了倾听和尊重他人的意见。这种团队合作的经验将对我未来的职业发展有着重要的影响。
小型风力发电机组的设计
小型风力发电机组的设计
摘要：
风力发电的基本原理是风的动能通过风轮机转换成机械能，再带动发电机发电转换成电能。主导的风力发电机组一般为水平轴式风力发电机，它由叶片、轮毂、增速齿轮箱、发电机、主轴、偏航装置、控制系统、塔架等部件所组成。风轮的作用是将风能转换为机械能，它由气动性能优异的叶片装在轮毂上所组成，低速转动的风轮由增速齿轮箱增速后，将动力传递给发电机。上述这些部件都布置在机舱里，整个机舱由塔架支起。为了有效地利用风能，偏航装置根据风向传感器测得的风向信号，由控制器控制偏航电机，驱动与塔架上大齿轮咬合的小齿轮转动，使机舱始终对向风。
尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。
关键词：风力发电；轴类零件；主轴
一、叶片的设计
（一）叶片的设计基础
风机叶片，是风力发电机的核心部件之一，约占风机总成本的15%～20%，它设计的好坏将直接关系到风机的性能以及效益，其设计如下特征。
(1)密度轻且具有最佳的疲劳强度和力学性能，能经受暴风等极端恶劣条件和随机负载的考验。
(2)叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲线都正常，传递给整个发电系统的负载稳定性好，不得在失控（飞车）的情况下载离心力的作用下拉断并飞出，不得在风压的作用下折断，不得在飞车转速以下范围内产生引起整个风力发电机组的强烈共振。
(3)叶片的材料必须保证表面光滑以减小风阻，粗糙的表面亦会被风“撕裂”。
(4)不得产生强烈的电磁波干扰和光反射。
(5)不允许产生过大噪声。
(6)耐腐蚀、紫外线照射和雷击性能好。
(7)成本较低，维护费用低。
（二）材料的选择
根据叶片计算结果及经验最终确定制作3叶片风力发电机并决定用木板来加工叶片。购买了3块“长*宽*高”为60㎝*15㎝*2㎝的轻木板。（材料是通过查阅资料，店铺产品对比，最终选择了轻木板，其次通过计算叶片长度等选择了木板的规格）。
风力发电毕业设计
风力发电毕业设计
风力发电毕业设计
引言：
随着能源危机的日益严重，人类对可再生能源的需求越来越迫切。在各种可再生能源中，风力发电作为一种环保、可持续的能源形式，受到了广泛的关注。本文将探讨风力发电的原理、技术以及在毕业设计中的应用。
一、风力发电的原理
风力发电是利用风能转化为电能的一种方式。当风通过风机叶片时，叶片会受到风压力的作用而转动，通过与发电机的连接，将机械能转化为电能。这种转化过程基于法拉第电磁感应定律，即通过磁场变化产生感应电动势。
二、风力发电的技术
1. 风机叶片设计：风机叶片是风力发电系统的核心部件，其设计直接影响到发电效率。在毕业设计中，可以通过模拟软件或实验室测试，对不同形状、材料的叶片进行性能比较，以找到最佳设计方案。
2. 风力发电机组选型：根据毕业设计的需求，选择适合的风力发电机组是至关重要的。不同的机组具有不同的额定功率、转速等参数，需要根据实际情况进行选择。
3. 风力发电系统运行控制：风力发电系统需要实时监测风速、转速等参数，并根据实际情况进行调整。在毕业设计中，可以设计一套自动控制系统，实现对风力发电系统的精确控制。
三、风力发电在毕业设计中的应用
1. 风力发电系统性能分析：通过搜集实际风力发电系统的运行数据，对其性能进行分析和评估。可以通过对比不同参数下的发电效率，找出系统的优化方向。
2. 风力发电系统的可靠性分析：通过对风力发电系统的各个部件进行可靠性分析，评估系统的可靠性水平。可以通过故障树分析、可靠性块图等方法，找出系统的薄弱环节，并提出改进措施。
3. 风力发电系统的经济性评估：通过对风力发电系统的投资成本、运行维护成本以及发电收益进行评估，分析系统的经济性。可以通过敏感性分析等方法，评估不同因素对系统经济性的影响。
结论：
风力发电作为一种可再生能源形式，具有广阔的应用前景。在毕业设计中，通过对风力发电系统的设计、分析和评估，可以提高对风力发电技术的理解和应用能力。希望本文的内容能够为风力发电毕业设计提供一定的参考和指导。
1.5MW风力发电机总体设计
I
1.5MW风力发电机总体设计
摘 要
风是一种永不枯竭的清洁能源，随着传统能源的日渐枯竭，人们对风能的利用也越来越重视。特别是随着控制技术和制造技术的发展，风力发电机组的规模不断扩大，兆瓦级以上的风力发电机的研制已成为目前风电产业的主要发展方向。本次设计对1.5MW的风力发电机机组结构的总体布局，总体参数的规划以及各组成部件的选型原则和设计要求进行阐述。
关键词：MW级风力发电机，总体设计
II
The overall Design of 1.5MW Wind Power Generator
Abstract
The wind is an inexhaustible clean energy, Along with the traditional energy sources dried
up with each passing day, people are paying more and more attention to the use of wind
energy.Especially with the control technology and the development of production technology,
expanding the scale of wind power generating unit，MW above the level of the development of
wind turbines has become the main direction of the development of wind power industry.The
design of1.5MW wind generator structure of the overall layout, the overall planning and the
parameters of each component selection principles and design requirements .
风力发电机组方案设计
风力发电机组方案设计
满足客户需求
一、背景介绍
风力发电机组是利用风力机组的原理将风吹过特定型号叶片的旋转能转变为电能的发电装置。在有风的地方，风力发电机组能够使用本地资源发电，而不会影响环境。由于其能源利用的可再生性，风电发电机组被认为是可持续发展的优选技术，具有投资不高、可预测性好、节能环保等优点，被广泛应用于家庭、农村、工厂、学校等用电场所。
风力发电设计该提供给客户的解决方案将覆盖风力发电机组的供电范围、发电量等，具体要求如下：
1.功率范围：50kW-1000kW
2.电压：6kV-35kV
3.风速：从3.0m/s到25.0m/s
二、发电机组结构
根据客户提供的条件，选择风力发电机组结构，首先考虑使用技术可行性，同时也考虑风力机组的安装条件，选择合适的结构解决方案。
1.机组安装：风力发电机组采用水平安装或者倾斜安装，具体根据现场情况考虑，一般选择水平安装。
2.叶片：风力发电机组的叶片选择由客户提供，根据机组安装位置及风能资源分析选择叶片型号，提供常用的叶片型号。 3.齿轮箱：根据发电机组工况，选择低转速高扭矩的变速箱，提供低速大功率变速箱等方案。
幼儿园自然科学：风力发电原理与实践
幼儿园自然科学：风力发电原理与实践
一、引言
幼儿园自然科学课程的培养对象是3-6岁的孩子，他们是探索世界的好奇宝宝。在这个芳龄阶段，教师需要用简单、直观的方式，为幼儿呈现科学的魅力，培养他们对科学的兴趣和好奇心。本文将以“风力发电原理与实践”为主题，探讨如何在幼儿园开展有趣、生动的自然科学教学活动，让幼儿在玩中学，在学中愉快成长。
二、风力发电原理
风力发电是一种利用风能转换为电能的技术，其基本原理是利用风机转动产生动能，通过风机转动发电机，将机械能转化为电能。在幼儿园自然科学课堂上，教师可以通过模型或图片的形式，向幼儿们介绍风力发电的原理。可以借助孩子所熟悉的风车玩具或风力发电站的图片，让他们直观地感受风力发电的原理。
三、风力发电实践
1. 制作风车
在课堂上，教师可以引导孩子们一起制作风车，通过制作过程中的亲自实践，让幼儿们更加深入地理解风力发电的原理。在制作过程中，可以让孩子们尝试不同形状和材质的叶片，观察风车旋转速度的变化，从而了解叶片对风力的利用。
2. 观察风力发电站
如果条件允许，可以组织孩子们到附近的风力发电站参观。在现场观察中，他们将亲眼见到风力发电机如何利用风能转动，从而产生电能。这种实地参观能够让孩子们更深刻地体会到风力发电的实际运作情况，增强他们的学习体验和兴趣。
四、主题文字回顾
通过以上的讨论和实践，我们了解了风力发电的基本原理和实践应用。在幼儿园自然科学课程中，教师们可以通过多种形式来向幼儿展示风力发电的魅力，引导他们从身边的观察和实践中学习科学知识，培养他们对自然科学的兴趣和好奇心。
五、个人观点
在我的观点中，幼儿园自然科学课程应该以培养孩子对科学的兴趣和好奇心为目标，通过有趣、生动的教学活动，让幼儿在玩中学，在学中愉快成长。风力发电作为一个生活中常见的科学现象，可以成为幼儿园自然科学课程的一个生动教学内容。通过探究风力发电的原理和实践，可以引发幼儿对自然界的好奇心，培养他们的观察力和动手能力，为今后更深入的学习打下坚实的基础。
风力发电机组方案设计 2
第四章风力发电机组方案设计
内容
1. 叶轮直径
2. 额定风速
3. 叶轮转速
4. 叶片数
5. 功率控制
6. 制动系统
7. 定速与变速运行
8. 发电机类型
9. 传动系
10. 塔架的刚度
11. 人身安全与通道
2某机组总体方案
•机组设计等级：IEC Ⅰ级
•机组容量：1.3MW
•风轮直径：62m
•叶片数量：3
•额定风速参数：14m/s
•风轮额定转速：19rpm
•主轴-齿轮箱支撑形式：三
点支撑
•风轮布置形式：上风向
•轮毂高度：60m/70m
4.1 叶轮直径
1、风轮直径D
z风轮直径D主要取决于两个因素：
—风力机额定P
—额定风速V r
z计算公式的推导：
—叶轮输出功率：P
1=1/2 C
pρSV
r3
=P/(η
1η
2)
于是：P =1/2 C
pρV
r3 η
1η
2 D2π/4
—直径D的简化计算公式：
D 2
=8P/(πC
pρη
1η
2 V
r3
) ≈5P/ V
r3
其中，可取C
p ≈0.45，ρ≈1.25，η
1η
2 ≈风轮直径D的确定
除此之外，风轮直径选择时还应考虑：
•最小能量成本（费用/kWh/年）。
如某1.3MW机型对应的风轮直径为54～62m。
•根据调查资料显示，额定功率值/单位风轮扫
掠面积的比值（W/m2）。
如某1.3MW机型约为405W/m2，由此可算得
D≈64m
另外，可参照国外同类机型。
其它参数的确定
1）叶轮中心离地面高度H
取决于安装地点（山谷、丘陵等），垂直风
梯度，安装条件，单机容量等因素。
2）叶轮锥角γ—叶片和旋转平面的夹角。
—减少气动力引起的叶根弯曲应力（对下风式
风力机）；
—防止叶片梢部与塔架碰撞（对上风式）。
3）叶轮倾角δ—叶轮转轴与水平面的夹角。
减少叶片梢部与塔架碰撞的机会。
44.2. 额定风速Vr
z额定风速Vr：机组达到额定功率时的风速。
Vr=15m/s
额定风速Vr
成本与额定风速无
关的部件成本随额定风速