1、风电机组基本构成
风力机分类
P130-26
三叶片风轮的性能比较好，目前，水平轴风电机组一般 采用两叶片或三叶片风轮，其中以三叶片风轮为主。我国安 装投运的大型并网风电机组几乎全部采用三叶片风轮。 叶片数量减少，将使风轮制造成本降低，但也会带来很 多不利的因素，在选择风轮叶片数时要综合考虑。两叶片风 轮上的脉动载荷大于三叶片风轮。另外，由于两叶片风轮转 速高，在旋转时将产生较大的空气动力噪声，对环境产生不 利影响，而且风轮转速快视觉效果也不好。 风轮实度：风轮叶片总面积与风轮扫掠面积的比值，常 用于反映风轮的风能转换性能。 风轮的叶片数多，风轮的实度大，功率系数比较大，但 功率曲线较窄，对叶尖速比的变化敏感。叶片数减小，风轮 实度下降，其最大功率系数相应降低，但功率曲线也越平坦， 对叶尖速比变化越不敏感。
P130-27
风轮转速、叶尖速比
叶尖速比为风轮叶片尖端线速度与风速之比，是描述 风电机组风轮特性的一个重要的无量纲量。 wR r
P130-18
• H形风轮结构简单，但离心力使叶片在其连接点处产生严 重的弯曲应力。直叶片借助支撑件或拉索来支撑，这些支 撑产生气动阻力，降低了风力机的效率。 • φ形风轮所采用的弯叶片只承受张力，不承受离心力载荷， 使弯曲应力减至最小。由于材料可承受的张力比弯曲应力 要强，对于相同的总强度，φ形叶片比较轻，且比直叶片 可以更高的速度运行。但φ形叶片不便采用变浆距方法来 实现自起动和控制转速。对于高度和直径相同的风轮，φ 形转子比H形转子的扫掠面积要小一些。
P130-19
§3-2 风电机组主要参数及设计级别
风电机组的性能和技术规格可以通过一些主要参数反映。
P130-20
一. 主要参数 风轮直径与扫掠面积
风轮直径是风轮旋转时的外圆直径，用D表示。风 轮直径大小决定了风轮扫掠面积的大小以及叶片的长度， 是影响机组容量大小和机组性价比的主要因素之一。 根据贝茨理论，风轮从自然风中获取的功率为 1 P SC P 3 2 式中，S为风轮的扫掠面积，S 4 D增加，则其扫掠面积与D2成比例增加，其获取的 风功率也相应增加。
风力发电基础
本章完
21
第二章 风资源概述 z 风的一般知识
—风的形成 —风向与风速
z 风的统计学
—风向频率 —风速频率
z 风的能量
§2.1 风的一般知识 一、风的形成
z 地球表面上，受太阳加热的空气较轻，上升到 高空；冷却的空气较重，倾向于去补充上升的 空气。这就导致了空气的 流动——风。
风力发电技术基础
崔新维 国家风力发电工程技术中心
2005.5.
授课内容
内容
1、风力发电机组概论 2、风资源概述 3、空气动力学基础 4、风力发电机方案设计 5、机组零部件
学时数
（2） （2） （4） （4） （4）
1
1、 概论
1.1. 风力发电机简介 1.2. 风力发电机设计总论
1.2.1. 设计过程 1.2.2. 风力发动机组结构形式 1.2.3. 机组载荷
23
N NNW NWWNWFra bibliotekNNE NE
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ESE
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SSW
SSE
S
—风速：
•风速——空气流动的速度。 —用空气在单位时间内流经的距离表示 ； —单位：m/s或km/h； —是表示风能的一个重要物理量； —风速和风向都是不断变化的。
•瞬时风速——任意时刻风的速度。 ——具有随机性因而不可控制。 ——测量时选用极短的采样间隔，如<1s。
水平轴机组必须考虑偏航问题。 z 下风式机组
——多用自由式偏航； ——施加偏航阻尼，以限制偏 航角速度和叶片中的陀螺力。
z 上风式机组
——通常采用主动偏航，其中含有偏航电机、 齿轮和刹车， ——要求塔架能承受偏航扭矩。
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。
风电场的构成
风电场的构成1.风电场的概念风电场是在风能资源良好的地域范围内，统一经营管理的由所有风力发电机组及配套的输变电设备、建筑设施和运行维护人员等共同组成的集合体，是将多台风力发电机组按照一定的规则排成阵列，组成风力发电机组群，将捕获的风能转化成电能，并通过输电线路送入电网的场所。
自20世纪70年代以来，随着世界性能源危机和环境污染日趋严重，风电的大规模发展便指日可待，德国、丹麦、西班牙、英国、荷兰等国在风力发电技术研究和应用上投入了大规模的人力及资金，研制出了高效、可靠的风力发电机。
风电场是大规模利用风能的有效方式，20世纪80年代初兴起于美国的加利福尼亚州，如今在世界范围内得到蓬勃发展。
2015年，世界风能协会在上海发布了全球风电发展报告。
该报告详细阐述了2014年的风电发展情况，并预测了未来5年内的全球风电发展。
截至2014年年底，全球风电新增装机容量达52.52GW，全球风电机组累计装机容量达371.34GW。
全球风电年发电量达到7500亿kW·h/a，风电占全球电力需求比例为3.4%。
风电利用比例高的国家有丹麦、西班牙、葡萄牙、爱尔兰、德国、乌拉圭。
表1-1为全球风电装机在各地区的分布，在中国的引领下，亚洲的新增风电装机容量连续多年超过欧洲和北美洲。
到2014年年底，亚洲的累计风电装机容量也首次超过了欧洲，位居世界第一位。
这说明全球风电产业的重心已经从欧洲移到了亚洲。
表1-1 全球风电装机在各地区的分布截至2014年年底，风电累计装机容量排行前10位的国家的累计装机容量都超过了500万kW，其装机容量占全球累计总装机容量的85.8%。
全球累计装机容量排名前10的国家见表1-2。
表1-2 全球累计装机容量排名前10的国家目前，风电场分布遍及全球，最大规模的风电场可达千万千瓦级，如我国甘肃酒泉的特大型风电项目，酒泉千万千瓦级风电场如图1-1所示。
图1-1 酒泉千万千瓦级风电场近年来，近海风能资源的开发进一步加快了大容量风力发电机组的发展。
风力发电基础知识
第一章风力发电机组结构1.8 控制系统控制系统利用微处理器、逻辑程序控制器或单片机通过对运行过程中输入信号的采集传输、分析，来控制风电机组的转速和功率；如发生故障或其他异常情况能自动地检测平分析确定原因，自动调整排除故障或进入保护状态。
控控制系统的主要任务就是自动控制风机组运行，依照其特性自动检测故障并根据情况采取相应的措施。
控制系统包括控制和检测两部分。
控制部分又设置了手动和自动两种模式，运行维护人员可在现场根据需要进行手动控制，而自动控制应在无人值班的条件下预先设置控制策略，保证机组正常安全运行。
检测部分将各传感器采集到的数据送到控制器，经过处理作为控制参数或作为原始记录储存起来，在机组控制器的显示屏上可以查询。
现场数据可通过网络或电信系统送到风电场中央控制室的电脑系统，还能传输到业主所在城市的总部办公室。
安全系统要保证机组在发生非常情况时立即停机，预防或减轻故障损失。
例如定桨距风电机组的叶尖制动片在运行时利用液压系统的高压油保持与叶片外形组合成一个整体，同时保持机械制动器的制动钳处于松开状态，一旦发生液压系统失灵或电网停电，叶尖制动片和制动钳将在弹簧作用下立即使叶尖制动片旋转约90°，制动钳变为夹紧状态，风轮被制动停止旋转。
根据风电机组的结构和载荷状态、风况、变桨变速特点及其他外部条件，将风电机组的运行情况主要分为以下几类：待机状态、发电状态、大风停机方式、故障停机方式、人工停机方式和紧急停机方式。
（1）待机状态风轮自由转动，机组不发电（风速为0~3m/s），刹车释放。
（2）发电状态发电状态Ⅰ：启动后，到额定风速前，刹车释放。
发电状态Ⅱ：额定风速到切出风速（风速12~25m/s），刹车释放。
（3）故障停机方式：故障停机方式分为：可自启动故障和不可自启动故障。
停机方式为正常刹车程序：即先叶片顺桨，党当发动机转速降至设定值后，启动机械刹车。
（4）人工停机方式：这一方式下的刹车为正常刹车，即先叶片顺桨，当发电机转速降至设定值后启动机械刹车。
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
风电机组介绍
的各种交变载荷和冲击。后机架通过螺栓联接到主机架上。
1.1.9 偏航系统
3
偏航装置能够自动解缆，在满足设定条件情况下可保证绕缆后自动解缆并复位，
而且设有绕缆保护功能，一旦自动解缆功能失灵或绕缆到一定程度时，通过绕缆保
护装置发出事故信号使机组紧急停机。 偏航系统由环形外齿圈和滑动轴承组成。偏航系统由四个安装在主机架的电
1.1.11 塔架
风机的塔架为圆筒+圆锥形管结构，通过顶部内螺栓法兰联接而成，具有很 高的维护安全性。塔架内部设置通往机舱的梯子，配备了蹬梯安全保护系统以防止 掉落。同时塔架在法兰联接处设置了工作平台，每段塔架还设置了休息平台，并设 置工作应急灯。塔基部分安装了防盗门。
1.2风电机组概览
2.1 轮毂
1.1.6 发电机
双馈异步发电机冷却效率高，噪音小。 可变转速范围宽，确保机组在低风速下获得较高的发电效率。
1.1.7 机械制动
机械制动装置是一个安装制动钳的制动盘，安装在齿轮箱的高速轴上。液压 解除制动，弹簧弹力恢复制动。
1.1.8 机架
机架分为主机架和后机架。主机架为铸造结构，可有效抵御风机运行过程中
2.4 减振系统
2.4.1 概述
风电机组中，齿轮箱通过其自身箱体固定在主机架上。当齿轮箱转速达到系统固 有频率时，系统即产生剧烈振动， 为减少这种振动对塔筒本身的损坏，需要降低系统 本身的固有频率，一个重要的措施即设置减振元件。
2.4.2 减振系统的组成
为降低各种振动对塔筒的振动冲击， 风电机组在风机的多个部位设置减振 元件。如图 2.11 所示。
传动链典型的组成由前至后依次是风轮，主轴，齿轮箱，联轴器，发电机及附 加在它上面与安全有关的机械制动，过载限制器等。现有的传动链主要可分为直驱 和有齿轮箱的结构，直驱的传动链系统指将风轮与发电机转子直接相连，其优点在于 发电机只承受风轮传递扭矩，不承受其他载荷，设计相对简单，但缺点在于主轴及其相 关的轴承、支座等构件，结构稍复杂，成本增加。有齿轮箱的传动链系统指风轮通过齿 轮箱与发电机相连，其优点在于技术较为成熟，价格较低， 缺点在于机组整体重量较 大。
风电设备基本结构知识
风机设备基础知识一、风电场的组成及基本原理 (1)二、风电集电线路 (8)三、风电场选址 (12)四、风速仪 (14)五、风能资源参数的计算 (16)一、风电场的组成及基本原理风电场是指将风能捕获、转换成电能并通过输电线路送入电网的场所，由四部分构成：1、风力发电机组风力发电机是风电场的发电装置，其工作原理是风轮把风作用在桨叶上的力转化为自身的转速和扭矩，通过主轴一一增速箱一一联轴器一一高速轴把扭矩和转速传递到发电机，实现风能一机械能一电能的转换。
风力发电机由传动系统、偏航系统、刹车系统、支承系统、冷却润滑系统、电控系统等六个系统组成。
1.1传动系统传动系统由桨叶、轮毂、主轴、轴承、轴承座、胀套、齿轮箱、联轴器、发电机组成。
传动系统主要作用有三个：1、把风能转化成旋转机械能；2、传递扭矩，并增速达到发电机的同步转速；3、将旋转机械能转化成电能。
1.2偏航系统偏航系统的作用是与控制系统相互配合，使机组风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高机组的发电效率。
提供必要的锁紧力矩, 以保障风机的安全运行。
回转支承内圈刹车系统能使风力发电机组在发生故障或紧急情况下，能快速、平稳的制动停机。
在运行情况下使机组保持稳定，不被侧风或绕流影响。
刹车机构由三部分组成：叶片刹车（小叶片或变桨）、风轮刹车（低速、高速制动装置）、偏航刹车（盘式制动器）1.4支承系统支承系统包括塔架和基础两部分。
塔架作用是支承风力发电机组的机械部件，承受各部件作用在塔架上的荷载。
基础作用是安装、支承风力发电机组，平衡运行过程中产生的各种载荷。
1.5冷却润滑系统冷却润滑系统主要是对齿轮箱各轴承、各齿面提供足够的润滑及对齿轮箱进行冷却散热。
1.6电控系统电控系统是现代风力发电机的神经中枢。
它承担着风机监控、自动调节、实现最大风能捕获以及保证良好的电网兼容性等重要任务，它主要由监控系统、主控系统、变桨控制系统以及变频系统（变频器）几部分组成。
2、道路包括风力发电机旁的检修通道、变电站站内站外道路、风场内道路及风场进出通道。
风力发电机概述
1.5MW双馈、恒频、变桨风力发电机国电联合动力技术有限公司1.5MW风力发电机一、风力发电机由叶轮、机舱、塔筒三大部分组成，1.5MW风力发电机满发时1小时可以向电网输送1500度电量。
一群风力发电机，组成风力发电场（一般5万千瓦以下风电场可由地方发改委审批，即可建风力发电场，即33台1。
5MW 4.95MW ）国内风电场厂每年满发电为2000-3000小时（每年8760小时）按平均2300小时计算每度电0.56元，一个4.95万千瓦风电场年售电收入为6375.6万元风场建设费约4亿元，收回成本的6—8年风力发电场由流体力学可知道，气流的动能为212E mv = 式中 m ——气体的质量V ——气体的速度设单位时间内气体流过截面积为S 的气体的体积为V ，则V=SV如果以ρ表示空气的密度，该体积的空气质量为m v SV ρρ==这时候气体所具有的动能为 312E SV ρ=风力发电机整机主要包括：1.机座2.传动链（主轴、齿轮箱）3. 偏航组件（偏航驱动、偏航刹车钳、偏航轴承）4.踏板和棒5.电缆线槽6.发电机7.联轴器8.液压站9.冷却泵(风冷型无)10.滑环组件11.自动润滑12.吊车13.机舱柜14.机舱罩15.机舱加热器16.轮毂17.叶片18.电控系统等。
1、机座：机座是风力发电整机的主要设备安装的基础，风电机的关键设备都安装在机座上。
(包括传动链（主轴、齿轮箱）、偏航组件（偏航驱动、偏航刹车钳、偏航轴承）、踏板和棒、电缆线槽、发电机、联轴器、液压站、冷却泵(风冷型无)、滑环组件、自动润滑、吊车、机舱柜、机舱罩、机舱加热器等。
机座与现场的塔筒连接，人员可以通过风电机塔进入机座。
机座前端是风电机转子，即转子叶片和轴。
2、偏航装置：自然界的风，方向和速度经常变化，为了使风力机能有效地捕捉风能，就相应设置了对风装置以跟踪风向的变化，保证风轮基本上始终处于迎风状况。
风力发电机的偏航系统也称为对风装置，其主要作用在于当风向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。
风电机组的构成
风电机组的构成
风电机组的构成：
风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成；它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。
风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成。
1、机舱。
机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。
维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。
机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。
2、低速轴。
风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。
在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。
轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。
3、高速轴及其机械闸。
高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。
它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。
4、偏航装置。
借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。
偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。
图
中显示了风力发电机偏航。
通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。
风电机组结构及选型
第一节风电机组结构1．外部条件根据最大抗风能力和工作环境的恶劣程度，按强度变化的程度对风电机组进行分级。
根据IEC61400设计标准，共分为4级。
一类风场I：参考风速为50m/s，年平均风速为10m/s，50年一遇极限风速为70m/s，一年一遇极限风速为52.5m/s；二类风场II：参考风速为42.5m/s，年平均风速为8.5m/s，50年一遇极限风速为59.5m/s，一年一遇极限风速为44.6m/s；三类风场III：参考风速为37.5m/s，年平均风速为7.5m/s，50年一遇极限风速为52.5m/s，一年一遇极限风速为39.4m/s；四类风场IV：低于三类风场风速，属低风速区，鲜有商业风电场开发。
对电网的要求：电压波动为额定值±10%，频率波动为额定值±5%。
2．机械结构2.1总体描述整机是建立在钢结构底座上，该结构应具有很大的强韧度，底部由坚固底法兰组成，风电机组所有的主要部件都连接于其上。
发电机固定位置与机舱轴线偏离,以使得风电机组在满载运行时，整机质心与塔架和基础中心相一致。
偏航机构直接安装在机舱底部，机舱通过偏航轴承与偏航机构连接，并安装在塔架上，整个机舱底部对叶轮转子到塔架造成的动力负载和疲劳负荷有很强的吸收作用。
机舱座上覆盖有机舱罩，材料是玻璃钢，具有轻质高强的特点，有效地密封，以防止外界侵蚀，如雨、潮湿、盐雾、风砂等。
产品生产采用多种工艺，包括：滚涂、轻质RTM、真空灌注等，机舱罩主体部分设置PVC泡沫夹层，以增加强度。
内层设置消音海绵，以降低主机噪声。
机舱上安装有散热器，用于齿轮箱和发电机的冷却；同时，在机舱内还安装有加热器，使得风电机组在冬季寒冷的环境下，机舱内保持在10℃以上的温度。
2.2载荷情况- 启动：从任一静止位置或空转状态到发电过渡期间，对风电机组产生的载荷。
- 发电：风电机组处于运行状态，有电负荷。
- 正常关机：从发电工况到静止或空转状态的正常过渡期间，对风电机组产生的载荷。
1风电机组设计及并网技术
2、塔架
1 风力机的塔架除了要支撑风力机的重量，还要承 受吹向风力机和塔架的风压，以及风力机运行中 的动载荷。它的刚度和风力机的振动有密切关系。 水平轴风力发电机的塔架主要可分为管柱型和桁 架型两类。
2 一般圆柱形塔架对风的阻力较小，特别是对于下 风向风力机，产生紊流的影响要比桁架式塔架小。 桁架式塔架常用于中小型风力机上，其优点是造 价不高，运输也方便。但这种塔架会使下风向风 力机的叶片产生很大的紊流。
风力发电机主要组成部分介绍
1、风轮
风力机区别于其他机械的最主要特 征就是风轮。风轮一般由2～3个叶 片和轮毂所组成，其功能是将风能 转换为机械能。 由于风力发电机的理论基础也是空 气动力学，故其叶片形状与机翼很 相似。风经过水平轴风力发电机的 叶片时由于叶片与风有一个夹角， 风在叶片上形成升力，风力发电机 就是依靠叶片上的升力把风能转换 为旋转的机械能，从而带动发电机 进行发电的。
航装置、控制系统、
塔架等部件组成， 其结构如右图所示
图3-7 并网运行的水平轴风力发电机组的原理框图
Байду номын сангаас
（3） 大型风力发电机组
并网运行的大型风力 发电机组的基本结构，它 由叶片、轮毂、主轴、增 速齿轮箱、调向机构、发 电机、塔架、控制系统及 附属部件（机舱、机座、 回转体、制动器）等组成， 结构如右图。
风机控制方式及内容
• 一个完整的风力发电机组通常由风轮、增速齿轮 箱、风力发电机、机座、塔架、调速器、调向器、 停车制动器、控制系统等构成，为使风力机组能 够稳定运行，必须对其进行有效的控制。考虑到 风力发电机组的特殊性，按重要性的顺序，控制 器应依次满足以下要求：
1）风能转换系统是稳定的； 2）运行过程中，在各种不确定的的因素如阵风、剪切风、负载变化 作用下具有鲁棒性； 3）控制代价小，即对不同输入信号的幅值有一定限制，如调向的时 间等；
关于风电机组火灾原因和管理措施
关于风电机组火灾原因与管理措施探讨一、概述风力发电机组（简称风电机组）的作用是将风能合理转化为电能。
通过风力的作用，实现叶片的转动，通过增速设备将叶轮旋转的频率加大，带动发电机发电。
1.风电机组的结构风电机组的主要组成部分包括：叶轮、机舱、塔筒以及传动系统、控制系统、发电系统等。
叶轮和机舱构成了一个横向的分区，这一区域的封闭性较强；塔筒与机舱共同构成了一个纵向的分区，这一分区也具有较强的封闭性。
塔筒一般有3-4层平台，构成了上部与下部互不连通的纵向分区。
2.风电火灾事故情况风电行业事故主要以叶片损坏、倒塔、火灾、雷击等为主。
风电火灾事故影响很大，除了造成设备损失，影响生产效益和人员伤亡外，还会降低风电作为先进的、可持续绿色能源行业的社会形象。
由于事故较敏感，各开发商或厂家不愿意公开统计数据，但风机着火已经是行业内较突出的风电事故之一。
而且风电场一般地处偏远地区，发生事故后容易遮掩。
据英国风能机构的不完全统计，截至2009年12月31日，全球共发生风电机组重大事故715起，其中火灾事故138起，占总数的19.3%，位列第二位。
另，据2014年其中一期《火灾科学》杂志上，有研究人员在对全球20多万台风机进行了评估之后，甚至认为风机发电机的火灾发生率要比业内普遍认为的平均每年11.7起的几率高出10倍，即认为每年至少有超过117起风机着火事故发生。
在我国也发生了不少风机火灾事故，造成了重大设备损失，甚至专业技术人员伤亡。
我国是风电容量第一大国，截止到2016年底，我国风电装机容量达1.69亿千瓦，意味着国内竖立的风电单机超过11万台。
因此，对如此巨量设备的火灾管控必须得到有关部门和单位的重视。
3.风电机组火灾的特征火灾扑救难度大。
一旦发生就造成极大的直接损失（当前单台风电机组设备价格约600-800万元）和间接损失（发电量减少），且外部救援可能性近乎为零。
火灾隐患点多。
风电机组从上到下都存在发生火灾可能，且火灾环境恶劣（机舱外部空气流动大，塔筒内部容易形成空气对流等）。
职业技能鉴定-风力发电运行检修员题库
职业技能鉴定-风力发电运行检修员题库
前言
随着风力发电技术的不断发展和应用，风力发电行业的技术人才需求不断增加，其中风力发电运行检修员为必不可少的关键岗位之一。
为了提高风电运行检修员的专业技能水平，同时推进风电行业的可持续发展，编制了这份题库，旨在为风电运行检修员的职业技能鉴定提供参考。
风力发电运行检修员题库
一、基础知识
1.风机发电机的构成包括哪些基本部件？
2.风机组件的类型有哪些？
3.风力发电机组的发电原理是什么？
4.风机组件的本质区别是什么？
二、安装与调试
1.风电站设计的基本流程是什么？
2.风机机组的基础有哪些？
3.安装风机组件的主要步骤是什么？
4.风机组件调试的基本流程是什么？
三、运行与检修
1.风电机组的日常运行检查应包括哪些内容？
2.风机组件异常状况的主要类型有哪些？
3.风电机组的常见故障有哪些？
4.风机组件的常规维护包括哪些方面？
四、安全与环保
1.风机组件的风险源有哪些？
2.风电机组的安全保障体系包括哪些方面？
3.风机组件的环保要求有哪些？
4.如何预防风机组件的环境污染？
本题库主要涵盖风力发电运行检修员所需的知识和技能，旨在为职业技能鉴定提供参考。
风电行业的可持续发展需要各类专业人才和技术人员的加入，希望此题库能够为风电运行检修员的职业发展和技能水平提升提供帮助。
《风力发电机组设计与制造》姚兴佳 第1章
3. 先进性 在风力发电机组的设计中技术起点要高，要采用新技术、新材料、新工 艺以保证风力发电机既能达到设计要求的指标，又能兼顾经济性能。使风力 发电机组结构简单、操作方便、易于维护、运行可靠、寿命长、安全性能好、 成本低，各项技术、经济指标得到尽可能完美的实现。 但是，也要注意采取可靠技术，不能采用未经试验证明的不成熟技术，以避 免造成损失和失败。 4．工艺性和易维修性 在设计中，应尽可能使零部件易于加工和组装，整机组装之后，应易于 检查和更换零部件。应该为维护和修理预留必要的空间。 应该注重外形设计，使整机和主要零部件造型美观。
1.3设计原则与内容
1.3.1 设计原则
1.可靠性 可靠性表示系统、机器或零件等在规定时间内能稳定工作的程度或性质。它 是风力发电机组基本质量标志，是产品质量重要组成部分。可靠性是来自设 计、制造和使用维护。设计可靠性是影响产品可靠性的重要因素。 2. 经济性与社会效益 经济性包括风力发电机组制造企业的制造成本、用户运行与维护等使用成本 及发电成本。社会效益是指风力发电机组在制造、使用过程中对环境的影响， 劳动力就业，人民生活的改善和提高等方面的效益。
1. 基本形式 水平轴与垂直轴、叶片数（2、3、4、5）、上风向与下风向、定桨与变桨、恒速恒 频与变速恒频 2. 基本参数 额定功率；转速范围；总功率；设计寿命；生产成本 3. 外部条件 运行环境条件、电网条件和风场的地质情况
1.2.2 设计内容
1.风电机组的外观图 整体结构并标注了主要尺寸，同时用文字注明了设备的技术特征。 。 2. 部件图 各层次安装工作的指导图样，表示各零件之间的装配关系、配合公差、轮廓尺 寸、装配技术条件和标题栏等。 3.零件图 生产零件的依据，包括零件的结构和形状、尺寸、粗糙度和几何公差、材料及表 面处理、技术条件、标题栏等。 4.设计文件 详细描述了机组设计、制造、装配、运行维护过程的理念、标准、理论依据、 方法和技术要求，用于设计部门存档、指导装配和安装、指导用户的维护作业 和指导维修人员的维修作业。
风电场基础知识
微观选址因素
微观选址按照以下原则设计：尽量集中布置、尽量
减小风电机组之间尾流影响、避开障碍物的尾流影 响区、满足风电机组的运输条件和安装条件、视觉 上要尽量美观。
风速仪
传统测风仪有风杯式风速仪、螺旋浆式风速计及 风压板风速仪等。新型测风仪有超声波测风仪、多普 勒测风雷达测风仪、风廓线仪等。 常用的风杯式风速仪如图1所示。
图1
风速仪
这是一种机械式测风仪，由一个垂直方向的螺 旋轴和三个风杯组成。风杯式风速仪的转速可以反 映风速的大小。 旋桨式风速计，由一个三叶或四叶螺旋桨组成 感应部分，将其安装在一个风向标的前端，使它随 时对准风的来向。桨叶绕水平轴以正比于风速的转 速旋转。 一般情况下，风速仪和风向标配合使用，可以 记录风速和风向数据。
风电场基础知识培训
涿鹿风电场
风电场的组成及工作原理
风电场是指将风能捕获、转换成电能并通过输 电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ路送入电网的场所，由四部分构成： 1、风力发电机组：风电场的发电装置。 2、道路：包括风力发电机旁的检修通道、变 电站站内站外道路、风场内道路及风场进出通道。 3、集电线路：分散布置的风力发电机组所发 电能的汇集、传送通道。 4、变电站：风电场的运行监控中心及电能配 送中心。
风速仪
机械式测风仪的优点在于可靠性高，成本低。 但同时也存在机械轴承磨损的情况，因此需要定期 检测甚至进行更换，另外，在结冰地区，需要安装 加热设备防止仪器结冰。
风速仪
非接触式测风仪有超声波风速仪和激光风速仪 等。超声波风速仪通过检测声波的相位变化来记录 风速，这些非机械式风速仪的优点在于受结冰天气 （气候）的影响较小。
风电场选址
宏观选址因素
微观选址因素
宏观选址因素
风电机组的构成
风电机组的构成
风电机组是一种以风能为动力的发电设备，由以下几个部分组成： 1. 风轮叶片：由数个叶片组成，可以根据风的方向和大小旋转。
叶片的形状和数量会影响风能的转换效率。
2. 主轴和齿轮箱：主轴连接叶片和发电机，齿轮箱将叶片的旋
转速度转换为适合发电机的转速。
3. 发电机：将风能转换为电能的关键部件，常用的包括异步发
电机和同步发电机。
4. 控制系统：用于监测风速和机组运行状态，并自动调节叶片
角度和转速以提高发电效率和保护机组。
5. 塔架和基础：支撑整个机组的结构，塔架的高度和基础的稳
固性都会影响机组的稳定性和发电效率。
以上是风电机组的主要构成部分，不同型号和规格的机组可能还包括变频器、变压器、传感器等其他辅助设备。
- 1 -。
风力发电机组的结构简介
发电机组的自动启动、自动调向、自动调速、自 动并网、自动解列、运行中机组故障时的自动停 机、自动执行电缆解绕、过振动停机以及风速过 大时的自动停机等自动控制。 风电
场的各风电机组群之间可以实现联网管理、互相 通信，出现故障的风电机组会在微机总站的微机 终端和显示器上显示出来，可以进行程序的调出 和修改程序等操作，实现现场无人值守
叶片一直正对着风的方向，以充分利用风的能量， 在机舱转盘底座上安装了调向机构。由调向电机 和调向制动器来共同实现该功能。调向系统具有 自动解缆和扭缆保护装置。 风轮
的直径比较大，在运行时转速比较低。为匹配交 流发电机，满足发电机的转速要求，在低速的风 轮轴和高速的发电机轴之间安装有增速器，使传 递到发电机轴上的转速达到发电机的额
机组现场具有可靠的通信连接。 风力发电机的微机自动控制是将风向标、风速仪、 风轮的转速、发电机的电压、电流、频率等参数， 以及发电机温升、增速器温升、机舱和塔架的
振动、电缆的过缠绕、电网的电压、电流、频率 等传感器信号，通过A/D转换，输送给微机，微 机进行分析比较后，再按设定的程序发出各种执 行指令。从而实现风力发电机组的自
的方向转动一定的角度，来使叶片所接受的风能 减少，以维持风轮在额定的转速之内运行；当风 速减小时，微机发出的指令信号与前述相反，变 桨矩液压油缸动作，以减小叶片的安装
角，使叶片所接受的风能增加，维持风轮在额定 的转速范围内运转。 交流发电机的防护等级应能满足防盐雾、防沙尘 暴的要求。在湿度较大的地区，发电机内部还设 有加热装置，
由叶片带动垂直轴转动，再去带动发电机进行发 电。垂直轴风力发电机的增速器、联轴器、发电 机、制动器等都是安装在地面上的，整个机组的 安装、调试和维修均比水平轴风力发电
机要方便一些。但由于一些难以解决的技术问题， 垂直轴风力发电机的发展和应用受到了很大的限 制。下面主要介绍水平轴风力发电机的结构以及 工作过程。 大型水平轴风力发电
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MY1.5s/se风力发电机组是3叶片、上风向、水平轴、变桨变速恒 频风力发电机组，额定功率为1500kW。
风轮系统通过主轴与齿轮箱连接，齿轮箱高速轴通过高速轴联轴 器与发电机连接。齿轮箱通过两个弹性支撑安装于机座上，由于弹性 支座的变形使得高速轴绕主轴中心线转动。发电机在额定负载情况下 与高速轴同心连接，在额定功率时，发电机轴承几乎不承受任何来自 联轴器的径向作用力和力矩。主轴通过齿轮箱传送动力到发电机。发 电机是双馈异步滑环电机，发电机定子直接与电网连接，转子功率通 过变频器输入到电网。风力发电机的主制动器为空气动力学制动，通 过3个叶片独立变桨实现。第2级是机械制动器，使用液压盘式制动器， 通过液压系统提供动力进行操作，作用在齿轮箱的高速轴输出端上。 偏航系统包括四个偏航驱动总成，偏航驱动总成由风力发电机的控制 系统根据安装在机舱顶部的风向仪发来的控制信号进行操作。偏航驱 动总成驱动偏航轴承，从而使机舱在阻尼力的作用下进行偏航对风。 机舱外壳由玻璃钢制成，它可保护机舱内部各组件免受雨、雪、灰尘、 太阳辐射等的破坏。从塔架内通过爬梯可以到达机舱，爬梯上配备有 助爬器（可选）。机舱内部包含有一台维护机舱吊机，额定起重重量 为250kg。明阳MY1.5s/se风力发电机组，塔架外形为锥形，分成三段。 塔架采用特殊的防腐蚀保护工艺，保证风场当地环境生存期的防腐要 求。风力发电机组的所有功能由控制系统启动并管理，控制系统是在 Beckhoff提供的TwinCAT环境下，用PLC语言开发的一个PLC控制系
统。控制系统软件是基于机组安全和控制策略设计的。
机组总体技术参数
技术参数
MY1.5s
MY1.5se
额定功率（kW）
1500
控制方式
变桨变速
对风方式
上风向
叶片数
3
旋转方向
顺时针
切入风速（m/s）
3
额定风速（m/s）
10.8/11.3
切出风速（m/s）
25
运行温度范围（℃）
-10~+40
-30~+40
生存温度范围（℃）
-20~+50
-40~+ห้องสมุดไป่ตู้0
设计寿命（年）
20
风机的基本构成
风力发电机组主要分为两个大系统：电控系统、机械系统。
电控系统包括： 主控系统 变频系统 变桨系统
机械系统包括： 风轮 传动链 齿轮箱 冷却系统 液压系统 偏航系统