风力发电基础知识及风电液压应用--1
风电机组整机基础知识
空气密度按照标准空气密度(1.225kg/m3)计算功率曲线如下。
5.风力发电机的主要种类
竖轴式
横轴式
横轴风力发电机和竖轴风力发电机根据叶片固定轴的方位， 风力发电机可以分为横轴和竖轴两类。竖轴式风电机工作时转轴 方向与风向一致，横轴式风电机转轴方向与风向成直角。 横轴式风电机通常需要不停地变向以保持与风向一致。而 竖轴式风电机则不必如此，因为它可以收集不同来向的风能。 横轴式风电机在世界上占主流位置。 逆风风力发电机和顺风风力发电机 逆风风电机是一种风轮面向来风的横轴式风电机。而对於顺 风风电机，来风是从风轮的背後吹来。大多数的风力发电机是逆 风式的。 单叶片、双叶片和三叶片风力发电机 叶片的数目由很多因素决定，其中包括空气动力效率、复杂 度、成本、噪音、美 学要求等等。大型风力发电机可由1、2或 者3片叶片构成。叶片较少的风力发 电机通常需要更高的转速以 提取风中的能量，因此噪音比较大 。而如果叶片 太多，它们之 间会相互作用而降低系统效率。目前3叶片风电机是主流。从美 学角度上看，3叶片的风电机看上去较为平衡和美观。
抗拉强度：
当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新 排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形 虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提 高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形 的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑 性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现 象，直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应 力值（b点对应值）称为强度极限或抗拉强度。
齿轮箱的重量约占机舱重量的1/2。 减振元件增加在齿轮箱与主机架之间。
5.润滑冷却系统
对齿轮和轴承的保护作用： • 减小摩擦和磨损，具有更高 的承载能力，防止胶合。 • 吸收冲击和振动。 • 防止疲劳点蚀。 • 冷却、防锈、抗腐蚀。
风力发电中的液压系统的应用
风力发电中的液压系统的应用【摘要】近年来，我国的风电规模逐渐扩大，而大部分风力发电机组所处环境十分恶劣，机组经受各种极端工况的考验不断发生各类事故，目前各风力发电企业对于风电机组安全运行的要求也越来越高，而液压系统对风机平稳运行起着至关重要的作用，因此需要保证液压系统的稳定性，保证液压系统的良好运行，有效提高风机的可利用率。
本文对风力发电中的液压系统的应用进行了分析，对液压系统的稳定运行具有重要意义，同时也为液压系统的维护保养与维修提供了理论指导。
【关键词】风力发电；液压系统；液压泵引言液压技术由于可以达到大功率输出、可靠的控制精度、所占空间少等要求，在风电行业中得到广泛的应用。
在变桨距风力发电机组中，液压站的主要任务是执行机组的高速轴刹车和偏航刹车以及锁风轮锁。
1液压系统概述液压系统设计原理由于其优良的性能被广泛应用，这其中有前文提到的偏航控制系统和刹车制动功能，除此以外在风机齿轮箱传动系统也应用到了液压原理。
由于液压系统自身的稳定性、及时性能够有效提升风力发电整体系统的可靠性和智能化，因此国外知名的风力发电研究公司维斯塔斯公司针对变桨设计当中引用了液压控制原理，此种设计能够达到使得高速轴的制动性更加平稳及可靠，使得液压系统的优良特性达到最大程度的利用，有效提升风力发电系统的智能性。
风力发电系统中应当添加相关更为先进的传感设备，达到更好的采集和分析相关风能数据，使得风力发电系统整体运作更为合理科学，提升系统本身对风能的转化率，进而提升其经济价值和战略目的。
2风力发电中的液压系统的应用2.1风电机组的功率控制液压系统定浆距风电机组功率控制液压系统结构在不同环境下的工作流程是不同的，当风电机组所处区域风力较小时，叶轮转速经过齿轮箱增速后低于发电机额定转速时，液压系统会通过控制叶片末端的液压单元来驱动叶片旋转，达到增加叶轮旋转速度目的；当风速过大导致发电机转速超过其额定转速时，液压系统进行泄压，此操作将使得叶片末端发生位置改变，改变成与叶片主体呈直角的状态，使得叶片风阻加大，降低叶轮旋转速度。
风力发电基础知识
风力发电基础知识叶轮风电场的风力机通常有２片或３片叶片，叶尖速度50～70ｍ／ｓ，具有这样的叶尖速度，3叶片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮仅降低2～3％效率。
甚至可以使用单叶片叶轮，它带有平衡的重锤，其效率又降低一些，通常比2叶片叶轮低6％。
尽管叶片少了，自然降低了叶片的费用，但这是有代价的。
对于外形很均衡的叶片，叶片少的叶轮转速就要快些，这样就会导致叶尖噪声和腐蚀等问题。
更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意。
3叶片叶轮上的受力更平衡，轮毂可以简单些，然而2叶片、1叶片叶轮的轮毂通常比较复杂，因为叶片扫过风时，速度是变的，为了限制力的波动，轮毂具有翘翘板的特性。
翘翘板的轮毂，叶轮链接在轮毂上，允许叶轮在旋转平面内向后或向前倾斜几度。
叶片的摆动运动，在每周旋转中会明显的减少由于阵风和剪切在叶片上产生的载荷。
叶片是用加强玻璃塑料（GRP）、木头和木板、碳纤维强化塑料（CFRP）、钢和铝构成的。
对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于５米，选择材料通常关心的是效率而不是重量、硬度和叶片的其它特性。
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。
世界上大多数大型风力机的叶片是由GRP制成的。
这些叶片大部分是用手工把聚脂树脂敷层，和通常制造船壳、园艺、游戏设施及世界范围内消费品的方法一样。
其过程需要很高的技术水平才能得到理想的结果，并且如果人们对重量不太关心的话，比如对于长度小于２０米的叶片，设计也不很复杂。
不过有很多很先进的利用GRP的方法，可以减小重量，增加强度，在此就不赘述了。
玻璃纤维要较精确的放置，如果把它放在预浸片材中，使用高性能树脂，如控制环氧树脂比例，并在高温下加工处理。
当今，出现了简单的手工铺放聚脂，通过认真地选择和放置纤维，为GRP叶片提供了降低成本的途径。
偏航系统风力机的偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。
2-1风电基础知识
风电基础知识二〇一七年六月主要内容1.风电知识介绍2.风电机组介绍111.11.1 风的形成风的形成地球上和大气中，各处接收到的太阳辐射能和放出的长波辐射能是不同的，因此在各处的温度也不同，这就造成了气压的差别。
大气便由气压高的地方向气压低的地方流动。
水平方向的大气流动就是风。
风能就是空气的动能,是指风所负载的能量，风能的大小决定于风速和空气的密度和空气的密度。
据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍中国可开发风能资源总量约为10亿千可开发利用的水能总量还要大10倍。
中国可开发风能资源总量约为10亿千瓦。
121.21.2 我国风资源图我国风资源图13•安全可靠 1.31.3 风力发电特点风力发电特点•成本低，已经具备了和其他发电手段相竞争的能力。
•风力发电是绿色能源（可再生，无污染）•它的建设周期短（千万级别的只要一年）•装机规模灵活（资金应用灵活）•运行简单（可完全做到无人值守）•实际占地少（机组与监控、变电等建筑仅占风电场约1％的土地）在发电方式上有多样化的特点（既可联网运行也可独立运行）•在发电方式上有多样化的特点，（既可联网运行，也可独立运行）•不稳定、能量低、区域化•与用电负荷不匹配212.12.1 风电机组原理风电机组原理1. 1. 风电机组风电机组(Wind turbine)电能——风电机组(Wind turbine)风能机械能——风车(Windmill)2. 2. 风电机组和电网风电机组和电网风电机组总是连接着某种电网：——孤立电网孤立电网((小型机组小型机组))——大型公用电网大型公用电网((大型机组大型机组))212.12.1 风电机组原理风电机组原理从这个描述可以看出，要实现风能到电能的转变，风力发电设备必从这个描述看出要实现能到电能的转变力发电设备须具有如下2个基本要素：1、风轮2、发电机22鉴于风电机组的结构形式很多，因此，风电机组分类方法也2.22.2 风电机组分类风电机组分类是多种多样的：按风轮轴与地面的相对位置，可分为水平轴、垂直轴(竖轴)式；按风轮与机舱的的相对位置，可分为上风向、下风向；按风电机组并网方式，可分为并网型与离网型；按叶片数量，可分为单叶片、双叶片、三叶片和多叶片式；· · · · · ·现今风电机组的主要结构形式：1、采用鼠笼式异步发电机的定桨失速风电机组；采用鼠笼式异步发电机的定桨失速风电机组2、采用双馈式异步发电机的变速恒频风电机组；3、采用低速永磁同步发电机的直驱式变速恒速风电机组。
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10、基础
为钢筋混凝土结构，承载整个风力发电机组的重量。基础周围设置有预 防雷击的接地系统。
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11、机舱
风力发电机组的机舱承担容纳所有的机械部件，承受所有外力（包括静 负载及动负载）的作用。
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风力发电机组简图
转速范围 rpm
11.5-21.2
11-22
9.7-19
9.8-18.3
额定转速 2021/9/15
rpm
20.1
20.1
17.4
17.4 5
并网型风力发电机组由以下部分组成
1、 风轮(叶片和轮毂) 2、 传动系统 3、 偏航系统 4、 变浆系统 5、 液压系统 6、 制动系统 7、 发电机 8、 控制与安全系统 9、 塔筒 10、基础 11、机舱
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制动系统
使风轮减速和停止运转的系统。 SL1500系列风力发电机所用的制动器是一个液压动作的盘式制动器，用 于锁住转子。例如，在风力发电装置紧急切断时，制动器制动，使系统 停机。它具有自动闸瓦调整功能，也就是说当闸瓦磨损时不需要手动调 整制动器.
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制动器在风力发电机组中的安装位置
例如：运行、停机、故障
查看即时的故障信息
例如：故障代码、简单描述
各个设备的即时参数
例如：温度、电压、角度
各个设备所处的状态
例如：启动、停止
信息的记录
例如：发电量、发电时间、 耗电量
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Control－控制面板
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Control－菜单内容
风力发电机组及应用：定桨距风力发电机组的液压系统(电)
通
常它由两个压力保持回路组成, 通过蓄能器供给叶尖
扰流器,
通过蓄能器供给机械刹车机构。这
。当
需要停机时,两回路中的常开电磁阀先后失电,叶尖扰流器
一路压力油被泄回油箱,叶尖动作；稍后,ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ械刹车一路压
力油进入刹车油缸,驱动刹车夹钳,使叶轮停止转动。在两
个回路中各装有两个压力传感器,以指示系统压力,控制液
图4-7 定桨距风力发电机组的液压系统
• 图左侧是气动刹车压力保持回路,压力油经油泵、精滤油 器进入系统。溢流阀用来限制系统最高压力。开机时电磁 阀12-1接通,压力油经单向阀7-2进入蓄能器8-2,并通过单 向阀7-3和旋转接头进入气动刹车油缸。压力开关9-2由蓄 能器的压力控制,当蓄能器压力达到设定值时,开关动作,电 磁阀12-1关闭。
• 由于系统的内泄漏、油温的变化以及电磁阀的动作,液压 系统的工作压力实际上始终处于变化的状态之中。其气动 刹车与机械刹车回路的工作压力分别如图4-8（a）、（b） 所示。
图4-8 气动刹车与机械刹车压力图
图4-8 气动刹车与机械刹车压力图
• ①开机时液压泵启动；②内泄漏引起的压力降；③液压泵 重新启动；④温度引起的压力升高；⑤电磁阀动作引起的 压力降；⑥停机时电磁阀打开
压泵站补油和确定刹车机构的状态。
• 图4-7所示为FD43600kW风力发电机 组的液压系统。由 于偏航机构也引入 了液压回路,它
1—油箱；2—液 压泵；3—电动机； 4—精滤油器；5—油 位指示器；6—溢流 阀；7—单向阀；8— 蓄能器；9—压力开 关；10—节流阀； 11—压力表； 12,13,16—电磁阀； 14—刹车夹钳； 15—突开阀
偏航系统有两个工作压力,分别提 供偏航时的阻尼和偏航结束时的制动力。工作压力仍由蓄 能器8-1保持。由于机舱有很大的惯性,调向过程必须确保 系统的稳定性,此时偏航制动器用作阻尼器。工作时,4DT 得电,电磁阀左侧接通,回路压力由溢流阀保持,以提供调向 系统足够的阻尼；调向结束时,4DT失电,电磁阀右侧接通， 制动压力由蓄能器直接提供。
风力发电基础知识介绍
1) 大气层包围着地球 它的内部被称为对流层，距地球表面约十公里，完全由空气组成。 接近地球表面有大量的空气，而8－10公里以外空气却很稀薄，
2) 风的形成主要有两个原因： 地球总是绕着自己的中心轴旋转。当地球转动时，对流层静 止不动，这样你的脑海里可能就会有风形成的概念了。而事 实上在地表数百米的空气层是跟着地球旋转的。因此如果所 有空气（包括地表附近）完全静止，那么风就不能形成了。
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当你往空中扔一块石头时，石头不会很长时间以后才落地，但是滑翔机却能在空中 呆数小时－－为什么会这样呢？
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升力 滑翔机的机翼上的升力在地心引力作用的同时将滑翔机浮在空中风机叶片就是应用了这种 原理。
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发电机 发电机达到转速后开 始产生电流，电流通 过粗的电缆被送到塔 架下面的控制柜.
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散热器 发电机高速转动时产 生热量，如果温度过 高发电机就会损坏， 这就是为什么电机需 要冷却。在一些风机 上采用水冷却方式， 而散热器再将水冷却！
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这就是高速轴看起来很细的原因。 另一方面，高速轴转速很快， 达到了每分钟1500转
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机械刹车
一台风机有两套原理不同的刹车：一套是叶 尖刹车，另一套是机械刹车。
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机械刹车被安装在发电机与齿轮箱之间的高速轴上， 它仅仅被用在当叶尖刹车失败需要紧急刹车时。当 风机在停机检修状态时，启动刹车装置以避免因风 机突然启动而产生的隐患。
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。
太阳能发电是指将太阳能转换成电能，即直接将太阳光能转换电能的发电方式，光伏发电是利用太阳电池这种半导体电子器件有效地吸收太阳光辅射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。
风力发电存在着无风时（尤其是夏季白天长夜间短，太阳光强季节）不发电的问题，太阳能发电也存在着无阳光时（尤其是冬季白天短夜间长，北风大的季节）不发电的问题，如果能把风力发电、太阳能发电结合在一起互补发电就解决了这个问题，实现了365 天连续供电。
风能和太阳能的利用和发展已有三千多年的历史，是一门古老而又年青的科学、实用而又和生活关系密切的科学、可再生而又能保护环境的科学、现时而又可持续发展的科学、一次投资多年受益的项目。
在众多新能源领域中，风力发电和太阳能发电的开发和利用被首当其冲优先发展，是当今国际上的一大热点，因为风电和光电的利用，不用开采、不用运输、不用排放垃圾、没有环境污染的技术，是保护我们的地球，造福子孙后代的百年大计工程。
风力发电和太阳能发电从生产到回收处理的整个过程都不产生任何污染，它既可以增加电力供应，又可以减少燃料带来的环境污染，从而起到保护地球生态环境的作用，是真正的绿色能源。
以 2000年为例，我国年风力发电总量为7.0 1GW，代替火电可直接节约标准煤278800吨，减少SO2的排放MSO2为5668.5吨，减少CO2的排放MCO2为718653吨，减少NOX的排放MNOX为8986吨，减少飘尘排量MTSP为251吨，节水12.8亿吨。
而且由于其减少空气污染而带来的间接效益则更是巨大。
风电基础知识
风电基础知识第一篇：风电基础知识叶轮风电场的风力机通常有２片或３片叶片，叶尖速度50～70ｍ／ｓ，具有这样的叶尖速度，3叶片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮仅降低2～3％效率。
甚至可以使用单叶片叶轮，它带有平衡的重锤，其效率又降低一些，通常比2叶片叶轮低6％。
尽管叶片少了，自然降低了叶片的费用，但这是有代价的。
对于外形很均衡的叶片，叶片少的叶轮转速就要快些，这样就会导致叶尖噪声和腐蚀等问题。
更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意。
3叶片叶轮上的受力更平衡，轮毂可以简单些，然而2叶片、1叶片叶轮的轮毂通常比较复杂，因为叶片扫过风时，速度是变的，为了限制力的波动，轮毂具有翘翘板的特性。
翘翘板的轮毂，叶轮链接在轮毂上，允许叶轮在旋转平面内向后或向前倾斜几度。
叶片的摆动运动，在每周旋转中会明显的减少由于阵风和剪切在叶片上产生的载荷。
叶片是用加强玻璃塑料（GRP）、木头和木板、碳纤维强化塑料（CFRP）、钢和铝构成的。
对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于５米，选择材料通常关心的是效率而不是重量、硬度和叶片的其它特性。
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。
世界上大多数大型风力机的叶片是由GRP制成的。
这些叶片大部分是用手工把聚脂树脂敷层，和通常制造船壳、园艺、游戏设施及世界范围内消费品的方法一样。
其过程需要很高的技术水平才能得到理想的结果，并且如果人们对重量不太关心的话，比如对于长度小于２０米的叶片，设计也不很复杂。
不过有很多很先进的利用GRP的方法，可以减小重量，增加强度，在此就不赘述了。
玻璃纤维要较精确的放置，如果把它放在预浸片材中，使用高性能树脂，如控制环氧树脂比例，并在高温下加工处理。
当今，出现了简单的手工铺放聚脂，通过认真地选择和放置纤维，为GRP叶片提供了降低成本的途径。
偏航系统风力机的偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。
风电基础知识
1.2 地球上的环流
1.2.3 局地环流
(图3) 海陆风
(图4)山谷风
风资源描述
2.2 平均风速
平均风速 v 为风速在规定时距T内的时间平均值， 1 T 即： v v( x, y, z, t )dt
T
0
采用合适时距T的平均风速（例如10分钟），它在一段观测期 内的变化一般不明显。 实际平均风速是由在相应的时距中，将其瞬时风速相互抵消后 所得的综合结果，采用不同的平均时距就会得到不同的平均风速， 时距愈大，平均风速的变化愈小，而相应的平均风速最大值也愈小。 为了得可以相互比较的平均风速记录，气象上规定一个统一的平均 时距，世界气象组织和我国规定将10分钟平均时距作为平均风速的 标准时距。由于历史的原因和条件的限制（如目测），在一些报表 和项目中使用的是2分钟或更多种的平均风速，使用时必须加以注 意。
缺少 一般 详细
风
力 材料
V, P(t)
F s, e
V(t), V(t+Δt)
F(t), F(t+Δt)
V(t)
F(t)
s (t), s (t+Δt) s (t), e (t), e (t+Δt) e (t)
（这里还涉及一个问题，材料的疲劳特性，与一个国家的原材料工业及其研究有关）
风资源知识
风的形成
2.2.2 平均风速随高度变化 大气受下垫面的动力和热力作用，风速沿铅直方向有明显的变 化，在大气边界层或近地层中尤其如此。风速廓线受地形、层结稳定度、 大型天气形势的影响，在铅直方向呈不同的分布规律。如在平坦地表、 中性层结、近地层风速随高度分布为“对数律”：
（1）
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海上风场的建设成为未来发展趋势
风机噪声将随叶尖速度急剧上升. 对一定的功率而言，传动链负载与噪声之间存在此消彼长的关系，对于陆地风场，噪声是一个主要的制约；离陆地30公里以外的海上风场的风机噪声不会如此敏感；
另外，风力资源和大型传动部件的运输都是海上风力发电发展的理由。
3、大功率风机的叶片桨距是连续变化的，未来变桨调节控制将成为标配。
4、变速恒频，利用变速恒频发电方式，风力机就可以改恒速运行为变速运行，这样就可能使风轮的转速随风速的变化而变化，使其保持在一个恒定的最佳叶尖速比，使风力机的风能利用系数在额定风速以下的整个运行范围内都处于最大值。
5、采用直接驱动发电机
在原理上通过转子滑环与励磁电路达到同步，风力发电机直接与风机转子联接而取消齿轮箱的优势是降低的设备投资、减小了机舱重量、传动链效率损失、维修成本及维修停机时间；
六、风力发电设备液压及密封应用
一）、风电液压系统
风机是有许多转动部件的。
机舱在水平面旋转，随时跟风。
风轮沿水平轴旋转，以便产生动力。
在变桨矩风机，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。
在停机时，叶片尖部要甩出，以便形成阻尼。
液压系统就是用于调节叶片桨矩、阻尼、停机、刹车等状态下使用。
1、驱动系统
风力发电机使用两个驱动系统，即制动系统(偏转器和主轴一高速轴回转系统)和叶片角度控制及机舱偏转器回转控制系统。
制动系统用液压控制，而叶片和偏转器的控制则用液压或电气驱动方式。
采用那一种传动的争论在风力发电机的设计中也不例外。
至于采用液压还是电气来控制叶片角度的输出功率、速度或频响，一般取决于制造厂家的经验而定。
2、变桨控制系统
叶片角度（变桨）控制系统设计时主要应考虑当风力发电机遇到像台风等强风力时，机组能立即停止运行，以使电源中断，而此时的叶片需要控制在和风向相平行的位置上，确保叶片不再转动，电源中断后，机组的能量贮存系统开始工作，如液压蓄能器或蓄电池。
用液压控制时，用液压直线驱动器(液压缸)，用电气控制时，采用电气回转式驱动器。
装在主轴内的液压直线驱动器，及停止时应用的蓄能器也装在轴内。
国外液压直线驱动器是将液压、电子、电气的优点融合在一起的液压直线驱动装置（Electro-hydraulic system），简称Hybrid 系统，这种系统节能是值得提倡。