风电机组设计与制造课程设计任务书-2013.6.28

课程设计(综合实验)报告
( 2012 – 2013 年度第二学期年度第二学期
年度第二学期) )
名 称：称： 题 目：目： 院 系：系： 班 级：级： 学 号：号： 学生姓名：学生姓名：
指导教师：指导教师：
设计周数：设计周数：
成 绩：绩：
日期：2013年
6月28日
《风力发电机组设计与制造》
课程设计
任 务 书
一、 设计内容
风电机组总体技术设计风电机组总体技术设计
二、 目的与任务
主要目的：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；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；熟悉相关的工程设计软件；
3. 掌握科研报告的撰写方法。

掌握科研报告的撰写方法。

主要任务：主要任务：
每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：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；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；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；完成叶片设计任务；
5. 确定塔架的设计方案。

确定塔架的设计方案。

6. 每人撰写一份课程设计报告。

每人撰写一份课程设计报告。

三、 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。

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49m/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/m 3。

2）设计内容）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；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。

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。

最后提交有关的分析计算报告。

整体设计参数，计算塔架根部截面的应力。

最后提交有关的分析计算报告。

四、 进度计划
序号
设计(实验)内容
完成时间 备注
1 风电机组整体参数设计风电机组整体参数设计 2.5天
2 风电机组气动特性初步计算风电机组气动特性初步计算 2天
3 机组及部件载荷计算机组及部件载荷计算
2天 4 齿轮箱、发电机、变流器技术参数齿轮箱、发电机、变流器技术参数 1.5天 4 塔架根部截面应力计算塔架根部截面应力计算 1天 5 报告撰写报告撰写 1.5天
6 课程设计答辩课程设计答辩
1.5天
五、 设计（实验）成果要求
1． 提供设计的风电机组的性能计算结果；提供设计的风电机组的性能计算结果；
2． 绘制整机总体布局工程图。

绘制整机总体布局工程图。

六、 考核方式
每人提交一份课程设计报告；准备课程设计PPT PPT，答辩。

，答辩。

，答辩。

2013年 6 月 28 日
表1 63418翼型的升力系数和阻力系数翼型的升力系数和阻力系数
攻角攻角
升力系数 阻力系数 扭矩系
数 -180 -0.475 0.028 0 -179.9 -0.475 0.028 0 -177.79 0.083 0.039 0 -172.18 0.701 0.07 0 -168.55 0.917 0.172 0 -165.1 0.661 0.268 0 -159.59 0.477 0.344 0 -154.91 0.612 0.426 0 -150.61 0.697 0.536 0 -145.49 0.757 0.681 0 -141.27 0.716 0.772 0 -134.54 0.643 0.829 0
-127.58 0.572 0.886 0 -124.17 0.537 0.938
0 -120.56 0.466 1 0 -115.24 0.361 1.069 0 -109.23 0.287 1.108 0 -104.33 0.179 1.145 0 -100.65 0.094 1.167 0 -96.72 0.023 1.183 0 -88.29 -0.099 1.18 0 -82.73 -0.192 1.166 0 -78.79 -0.261 1.148 0 -74.68 -0.332 1.112 0 -68.72 -0.437 1.044 0 -62.9 -0.538 1.003 0 -58.21 -0.597 0.965 0 -53.67 -0.656 0.902 0 -50.77 -0.673 0.825 0 -44.08 -0.68 0.702 0 -38.09 -0.698 0.602 0 -32.99 -0.655 0.508 0 -29.64
-0.535
0.429 0 -24.44 -0.386 0.28 0 -19 -0.354 0.191 0 -12.78 -0.463 0.092 0 -11.58 -0.8
0.036
攻角攻角
升力系数 阻力系数 扭矩系
数
-11.04 -0.77 0.031 0
-9 -0.745 0.012 0 -8 -0.626 0.01 0 -7 -0.508 0.01 0 -6 -0.39 0.009 0 -5 -0.263 0.008 0 -4 -0.138 0.007 0 -3 -0.03 0.006 0 -2 0.079 0.006 0 -1 0.175 0.006 0 0 0.313 0.006 0 1 0.446 0.006 0
2 0.551 0.006 0
3 0.666 0.007 0
4 0.777 0.007 0
5 0.904 0.007 0
6 0.984 0.008 0
7 1.074 0.01 0
8 1.17 0.013 0
9 1.244 0.015 0 10 1.307 0.018 0 12 1.395 0.025 0 14 1.395 0.032 0 16 1.37
0.039 0 20 1 0.185 0 25 1.04 0.315 0 30 1.02 0.442 0 40 0.95 0.68 0 45 0.9 0.78 0 50 0.82 0.891 0 55.54 0.697 1.022 0 60.67 0.626 1.095 0 66.93 0.495 1.144 0 71.07 0.401 1.179 0 75.5 0.303 1.235 0 80.75
0.199
1.268
攻角攻角
升力系数 阻力系数 扭矩系
数 86.9 0.099 1.272 0 91.87 -0.014 1.265 0 95.79 -0.112 1.26 0
99.84 -0.214 1.254 0 104.93 -0.317 1.205 0 110.44 -0.427 1.127 0 115.85 -0.539 1.094 0 124.05 -0.629 0.978 0 129.73 -0.695 0.872 0 136.34 -0.796 0.805 0 140.53 -0.77 0.732 0 144.46 -0.729 0.633 0 145.07 -0.721 0.616 0 150.54 -0.674 0.466 0 155.32 -0.597 0.308 0 160.62 -0.843 0.271 0 163.66 -1.124 0.183 0 168.46 -0.88 0.073 0 175.01 -0.475 0.028 0 179.9 0.083 0.039 0 180
0.083
0.039。