风力发电机组总体设计

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风电机组设计

风电机组设计

1.5 MW 双馈式风力发电机组的整体设计第一章引言第二章目录第三章正文1 风力发电(机)背景1.1风力发电发展历史及意义人类很早就利用风作为帆船、碾磨和灌溉的动力,其历史可以追溯到公元前5000年。

当人们开始用汽轮机和水轮机发电的时候,就有人建议利用风能进行发电。

1887年苏格兰教授James Blyth为了给用于照明的蓄电池充电而建立了人类历史上第一台用于发电的风机,该风机属于垂直轴型风机,高10米,叶轮直径8米。

几乎在同一个时间克利夫兰市(美国俄亥俄州东北部城市)的 Charles F. Brush利用当时在美国建造了当时已经算非常先进的风机,该风机高20米,风轮直径17m,有144个由雪松木制作的叶片,通过两级皮带传动带动一个12 KW 的直流发电机。

其安全系统确保发电机在任何转速下电压不能超过90伏,控制系统控制发电机的输出电压保持在70伏左右。

Brush 风机解决了很多令人头疼的问题,它不仅实现了自动控制,而且运行了20年。

但是由于 Brush 本人对空气动力学缺乏的充足认识,加之当时的空气动力学还没有形成相当完备的理论体系,使得其设计的风机虽有较好的扭距输出,但是能量转换效率较低。

1891年丹麦 Askov大学教授 Poul La Cour将气动翼型理论引入到风力发电机领域,并建造了一台只有四个叶片的直流风力发电机,该风机拥有相对较高的能量转换效率。

到1918年第一次世界大战结束时,丹麦已建造了120台 Cour 式风力发电机,总装机容量达到 3MW,发电量占到丹麦电力总消耗的3%。

Blyth风机Brush 风机 Cour 风机第一次世界大战之后,气动理论及相关技术发展到了一定的水平,所积累的大量经验促进了风电技术的进一步发展和理论的成熟。

1920年德国人 Albert Betz(贝兹) 提出了风机从风中获得最大能量的物理学准则,1926年,他借鉴空气动力学中的翼形理论对风机叶片的外形进行优化设计,并由此得出了一种简便的设计方法 ,即著名的Betz 设计理论。

风力发电机组总体设计

风力发电机组总体设计

1.总体设计一、气动布局方案包括对各类构形、型式和气动布局方案的比较和选择、模型吹风,性能及其他气动特性的初步计算,确定整机和各部件(系统)主要参数,各部件相对位置等。

最后,绘制整机三面图,并提交有关的分析计算报告。

二、整机总体布置方案包括整机各部件、各系统、附件和设备等布置。

此时要求考虑布置得合理、协调、紧凑,保证正常工作和便于维护等要求,并考虑有效合理的重心位置。

最后绘制整机总体布置图,并编写有关报告和说明书。

三、整机总体结构方案包括对整机结构承力件的布置,传力路线的分析,主要承力构件的承力型式分析,设计分离面和对接型式的选择,和各种结构材料的选择等。

整机总体结构方案可结合总体布置一起进行,并在整机总体布置图上加以反映,也可绘制一些附加的图纸。

需要有相应的报告和技术说明。

四、各部件和系统的方案应包括对各部件和系统的要求、组成、原理分析、结构型式、参数及附件的选择等工作。

最后,应绘制有关部件的理论图和有关系统的原理图,并编写有关的报告和技术说明。

五、整机重量计算、重量分配和重心定位包括整机总重量的确定、各部分重量的确定、重心和惯量计算等工作。

最后应提交有关重量和重心等计算报告,并绘制重心定位图。

六、配套附件整机配套附件和备件等设备的选择和确定,新材料和新工艺的选择,对新研制的部件要确定技术要求和协作关系。

最后提交协作及采购清单等有关文件。

总体设计阶段将解决全局性的重大问题,必须精心和慎重地进行,要尽可能充分利用已有的经验,以求总体设计阶段中的重大决策建立在可靠的理论分析和试验基础上,避免以后出现不应有重大反复。

阶段的结果是应给出风力发电机组整机三面图,整机总体布置图,重心定位图,整机重量和重心计算报告,性能计算报告,初步的外负载计算报告,整机结构承力初步分析报告,各部件和系统的初步技术要求,部件理论图,系统原理图,新工艺、新材料等协作要求和采购清单等,以及其他有关经济性和使用性能等应有明确文件。

风力发电机组总体设计9

风力发电机组总体设计9

第五章 风力发电机组总体设计5.1设计步骤 ......................................................................................... - 141 -5.2设计标准 ......................................................................................... - 142 -5.2.1风条件定义标准 .................................................................. - 143 -5.2.2 IEC 负载级别 ...................................................................... - 143 -5.2.3 局部安全因子 ..................................................................... - 144 -5.2.4极端负载状况 ...................................................................... - 144 -5.3 风力发电机组的几种结构形式 .................................................... - 147 -5.3.1 风轮轴方向的不同形式:水平轴或垂直轴 ..................... - 147 -5.3.2功率控制方式:失速、变桨距、气动表面控制或偏航控制 .... -147 -5.3.3风轮位置:塔架下风向或塔架上风向 .............................. - 148 -5.3.4偏航控制:驱动偏航、自由偏航或固定式偏航 .............. - 148 -5.3.5风轮速度:恒速或变速 ...................................................... - 148 -5.3.6设计尖速比和实度 .............................................................. - 148 -5.3.7轮毂类型:实体、摇摆、铰链叶片或万向型 .................. - 148 -5.3.8实度的选择,柔性叶片或硬性叶片 .................................. - 148 -5.3.9叶片数量 .............................................................................. - 149 -5.3.10塔架结构 ............................................................................ - 150 -5.3.11其它考虑因素 .................................................................... - 150 -5.4材料的选择 ..................................................................................... - 150 -5.4.1钢 .......................................................................................... - 150 -5.4.2复合材料 .............................................................................. - 151 -5.4.3铜 .......................................................................................... - 151 -5.4.4混凝土 .................................................................................. - 151 -5.5 风机性能曲线 ................................................................................ - 151 -5.5.1λ-P C 性能曲线 .................................................................. - 152 -5.5.2实度对性能曲线的影响 ...................................................... - 152 -5.5.3λ-Q C 性能曲线 .................................................................. - 153 -5.5.4λC性能曲线 .................................................................. - 154 --T5.6设计成本优化................................................................................. - 154 -5.6.1以风轮直径为设计参考值.................................................. - 155 -5.6.2以额定风速为设计参考值.................................................. - 156 -5.6.3各参数与风轮半径的比例变化关系.................................. - 158 -5.7风力发电机组优化设计................................................................. - 161 -5.7.1风轮转速优化设计.............................................................. - 161 -5.7.2叶片数量优化设计.............................................................. - 162 -5.7.3跷跷板摆动结构.................................................................. - 164 -5.7.4功率控制.............................................................................. - 165 -5.7.5刹车系统.............................................................................. - 169 -5.7.6变速运行方式...................................................................... - 169 -5.7.7发电机的选择...................................................................... - 171 -5.7.8传动链布局.......................................................................... - 171 -5.8人身安全设计考虑......................................................................... - 173 -第五章风力发电机组总体设计风力发电机组除了完成最基本的能量转换之外,还要考虑成本和竞争性。

1MW风力发电机组设计——总体设计

1MW风力发电机组设计——总体设计

4、配套附件
整机配套附件和备件等设备的选择和确定,新材 料和新工艺的选择,对新研制的部件要确定技术要 求和协作关系。最后提交协作及采购清单等有关文 件。总体设计阶段将解决全局性的重大问题,必须 精心和慎重地进行,要尽可能充分利用已有的经验, 以求总体设计阶段中的重大决策建立在可靠的理论 分析和试验基础上,避免以后出现不应有重大反复。
THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!
A 2886m2
重要几何尺寸
轮毂高度:
设计塔架高度取59m;
轮毂直径 轮毂高度
dhub 1.62m zhub H rhub
zhub 59.81m
总体布局
1、气动布局: 包括对各类构形、型式和气动布局方案的比较
和选择、模型吹风,性能及其他气动特性的初步计 算,确定整机和各部件(系统)主要参数,各部件 相对位置等。
D
8Pr Cpv3r 12
——额定输出功率 Pr 1MW
——主传动系统的总效率
1 0.90
——发电系统效率 2 0.91
—— 风能利用系数 Cp 0.40
——空气密度 1.225 kg / m3 ——额定风速 vr 12m / s
重要几何尺寸
计算得 : 扫掠面积:
D 60.62m
A D2 4
2、整机总体布置:
包括整机各部件、各系统、附件和设备等布置。 此时要求考虑布置得合理、协调、紧凑,保证正常 工作和便于维护等要求,并考虑有效合理的重心位 置。
3、整机总体结构:
包括对整机结构承力件的布置,传力路线的分 析,主要承力构件的承力型式分析,设计分离面和 对接型式的选择,和各种结构材料的选择等。
1MW风力发电机组设计 ——总体设计

1.5MW直驱永磁风力发电机总体设计

1.5MW直驱永磁风力发电机总体设计

1 6 5 0 6 9 0 1 5 0 8 8 8 . 1 0 . 9 4 8 l O 5
[ 2 】 周寿增 , 董清 飞. 超强永磁体【 l . 北京: 冶金工业出版社,
2 0 0 4
【 3 】薛玉石, 韩力, 李辉. 直驱永磁 同步风力发电机组研 究现
状与发展前景 [ J 】 。 电机与控制应用. 2 0 0 8 , 3 5 ( 4 ) .
东方 电机 》 2 0 l 4年 第 1 期
5 7 等 性 能指 标均满 足规 定要求 , 运行 平稳 , 效 率高 , 振 动小, 噪声低 。 各项性 能 指标达 到 国际 同类 产 品先
进水平。
同步 发 电机 第 1 部分 : 技 术条 件
G B / T 2 5 3 8 9 . 1 . 2 0 1 0风力 发 电机 组 低速永 磁 同 步发 电机 第 2部 分 : 试 验方 法
… 1 唐任远. 现代永磁 电机理论 与设计【 M】 . 北京 : 机械工业出
版社, 2 0 1 0
额定功率 P ( k w) 1 6 5 5 额定 电压 【 V) 6 9 2 . 3 2 7 额定电流 , ( A ) 1 5 0 1 . 6 l 绕 组电阻 R( mf D 9 . 9 0 7 电压 总谐波畸变量量( T H D) ( %) 0 . 9 2 6 绕组温升 ( K) l O 1 . 1 轴承温升( K) 3 0 噪音测 试 ( d B ) 9 0 . 6 效率效率n ( %) 9 4 . 9 振动测量 ( 1 a r n ) 0 . 6 8 7
( 2 ) 结合直 驱风 力 发 电机 的特 点 , 优 化 磁路 结 构 设计 , 推广、 应用 性 能优越 的新 型永磁 材料 。

小型风力发电机总体结构的设计

小型风力发电机总体结构的设计

小型风力发电机总体结构的设计首先,塔架结构是小型风力发电机的基础支撑结构,主要作用是稳定风轮的位置和方向。

塔架通常由金属或钢筋混凝土制成,高度一般在10米至30米之间。

在设计时,需要考虑到塔架的强度、稳定性和耐久性,以及便于安装和维护。

其次,风轮(葉片)设计是小型风力发电机的核心部分,负责接受风能并驱动发电机发电。

风轮通常由数个叶片组成,常见的材料有玻璃纤维、碳纤维等。

在设计时,需要考虑到叶片的形状、长度和材料的选择,以提高风轮的效率和稳定性。

风轮的设计应考虑到叶片的形态优化,以降低风阻和噪音,提高风能的利用率。

通常采用的形状有直接扇形、折叠扇形、三角扇形等,可以通过风洞实验和仿真计算来确定最佳形状。

此外,风轮还需要考虑叶片的长度和数量,以适应不同风速和功率要求。

第三,发电机是将风能转换为电能的关键设备。

通常采用的是永磁同步发电机,可以有效提高发电效率。

永磁同步发电机结构简单、效率高、体积小、重量轻,是小型风力发电机中较为常用的一种类型。

同时,发电机还需要配备适当的传感器和电器设备,以确保风能可以稳定地转换为电能,并兼容与电网或电池的连接。

最后,控制系统是小型风力发电机的重要组成部分,主要用于监测风速、机组运行状况、电压输出等,并根据实时情况对发电机进行调节。

控制系统通常包括风速传感器、转速传感器、电流传感器、电压传感器、电池管理系统等。

这些传感器和电器设备可以与发电机和电网进行连接,实现风力发电机的自动化控制和监测。

总之,小型风力发电机的总体结构设计需要考虑到塔架结构、风轮(葉片)设计、发电机和控制系统。

这些设计要素的合理搭配和优化可以提高风力发电机的效率、稳定性和可靠性,为户外和偏远地区提供可持续的电力供应。

风力发电机总体结构设计

风力发电机总体结构设计

风力发电机总体结构设计
风力发电机结构由发电机组、风轮、变换器、轮毂装置、定子结构及支架等部分组成。

发电机组由定子、转子组成,定子由传动轴、主定子绕组和变换器绕组组成,转子由发电机轴和转子绕组组成。

风轮是风力发电机的核心部件,是将风能转化为机械能的器件,将风轮与发电机传动轴连接上,形成发电机的输入部分,从而实现风能的机械转换。

变换器主要由三部分组成:变换器绕组、变换器定子绕组和变换器转子绕组,用于改变定子绕组诱导电流。

轮毂装置是由轮毂、卧链条和滑块组成的,用于实现发电机组的调速。

定子结构主要由铁心和定子夹紧组成,负责定子绕组的固定。

支架是整个风力发电机的支撑结构,需要具有足够的强度、刚度和稳定性,用于将风力发电机吊装在柱上,并将风力发电机组整体固定在柱上。

风力发电机总体结构设计

风力发电机总体结构设计

风力发电机总体结构设计
风力发电机是一种利用风能转换成电能的设备,其总体结构设计包括以下几个方面:
1.叶轮和轴:叶轮是将风能转化成机械能的关键部件,其大小、形状和材料的选择会影响风力发电机的转速、转矩和效率。

轴是连接叶轮和发电机的部件,其强度和刚度需满足叶轮的要求。

2.发电机:发电机是将机械能转化成电能的核心部件,其转速和功率输出需与叶轮匹配。

发电机的类型、转子和定子的结构以及电磁设计都会影响风力发电机的性能。

3.塔架和基础:塔架是支撑叶轮和发电机的结构,其高度和稳定性需满足风场的要求。

基础是连接塔架和地面的部件,其承载能力和稳定性需考虑土壤和地形条件。

4.控制系统:控制系统包括风向传感器、风速传感器、转速传感器和电控箱等部件,其主要作用是监测风力发电机的状态,控制叶轮和发电机的运行,保证风力发电机的安全性和稳定性。

综上所述,风力发电机的总体结构设计需要综合考虑叶轮、轴、发电机、塔架、基础和控制系统等方面的要求,以达到最佳的性能和经济效益。

- 1 -。

小型风力发电机总体结构的设计(有全套图纸)

小型风力发电机总体结构的设计(有全套图纸)

摘要基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义,本论文对风力机的特性作了简要的介绍,且对风力机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。

在此基础上,对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。

首先,对风力发电机的总体机械结构进行了设计,并且设计了限速控制系统。

本课题设计的是一种新型的立式垂直轴小型风力发电机,由风机叶轮、立柱、横梁、变速机构、离合装置和发电机组成。

这种发电机有体积小、噪音小、使用寿命长、价格低的特点,适合在有风能资源地区的楼房顶部,供应家庭用电,例如照明:灯泡,节能灯;家用电器:电视机、收音机、电风扇、洗衣机、电冰箱。

其次,在老师的帮助下制作了限速控制的模型。

通过模型验证了小型垂直式风力发电机限速控制系统总体方案在实践中的效果,并且验证了程序是否正确,以及电路的设计是否合理。

最后,模型验证的结果表明我设计的限速控制系统方案可行,程序正确,电路设计合理。

为该类型风力发电机的设计和商品生产提供了理论依据。

关键词:风力发电;限速控制系统;小型风力发电机;小型垂直轴风力发电机。

AbstractExploiting wind energy resources is of great significance in improving energy structure.In the discourse,the characters of wind generator are introduced briefly,while parameters and types of wind generators are also narrated.Base on these,the theory and constitution of the wind generator are meticulously analyzed.Firstly,Has carried on the design to wind-driven generator's overall mechanism,And has designed the regulating control system.What I design is one kind of new vertical axis small wind-driven generator,by the air blower impeller,the column,the crossbeam,the gearshift mechanism,the engaging and disengaging gear and the generator is composed.This kind of generator has the volume to be small,the noise is small,the service life is long,the price low characteristic,suits in has the wind energy resources area building crown,the supply family uses electricity,For example illumination:The light bulb,conserves energy the lamp;Domestic electric appliances:Television,radio, electric fan,washer,electric refrigerator.Secondly,I have manufactured the regulating control model.Through model verification small perpendicular wind-driven generator regulating control system overall concept effect in reality,and has confirmed the procedure to be whether correct,as well as electric circuit's design to be whether reasonable.Finally,Model verification's result indicated I design the regulating control system plan is feasible,the procedure is correct,the circuit design is reasonable.It provides according as theory for qualitative design and commercial manufacture of this type of wind generator.Key words:Wind power generation;Regulating control system;Small wind-driven generator;Small vertical axis wind-driven generator.目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第一章概述 (1)1.1风力发电机概况 (1)1.2风力发电机的研究现状 (1)1.2.1国外风力发电机的研制情况 (1)1.2.2国内风力发电机的研制情况 (2)1.3研究风力发电机的目的和意义 (4)1.4我国的风能资源及其分布 (5)第二章风力机理论 (8)2.1基本公式 (8)2.1.1风能利用系数 (8)2.1.2风压强 (8)2.1.3阻力式风力机的最大效率 (8)2.2工作风速与输出功率 (9)2.2.1风力发电机的输出效率 (9)2.2.2工作风速与输出功率 (9)2.2.3启动风速和额定风速的选定 (10)2.3风能利用与气象 (12)2.3.1风的观测对风能利用的意义 (12)2.3.2风能利用中需要的气象调查 (13)2.4风的观测 (13)第三章风力发电机方案和结构设计 (14)3.1小型垂直式风力发电机方案设计 (14)3.2风叶 (14)3.3行星齿轮加速器设计计算 (14)3.3.1设计要求 (15)3.3.2选加速器类型 (16)3.3.3确定行星轮数和齿数 (16))的选择 (16)3.3.4压力角(3.3.5齿宽系数的选择 (17)3.3.6模数选择 (17)3.3.7预设啮合角 (17)3.3.8太阳轮与行星轮之间的传动计算 (17)3.3.9行星轮与内齿轮之间的传动计算 (18)3.3.10行星排各零件转速及扭矩的计算 (18)3.3.11行星排上各零件受力分析及计算 (19)3.3.12行星齿轮传动的强度校核计算 (20)3.4电磁离合器设计计算 (24)3.4.1选型 (24)3.4.2牙嵌式电磁离合器的动作特性 (24)3.4.3离合器的计算转矩 (24)3.4.4离合器的外径 (24)3.4.5离合器牙间的压紧力 (24)3.4.6线圈槽高度 (24)3.4.7磁轭底部厚度 (25)3.4.8衔铁厚度 (25)第四章限速控制系统方案设计 (26)4.1设计限速控制系统的目的 (26)4.2限速控制系统方案分析 (26)4.3单片机 (26)4.4信号采集 (26)4.5电路 (26)4.6限速控制程序 (27)4.6.1定时器周期 (27)4.6.2程序流程图 (27)4.6.3限速控制程序 (28)第五章控制系统总体分析 (30)5.1实验和模型设计的目的 (30)5.2模型设计 (30)5.2.1设计技术指标 (30)5.2.2模型设计器件 (30)5.3电路板 (30)5.4限速控制程序装置 (31)5.5实验模型结果分析 (32)第六章结束语 (33)致谢 (34)参考文献 (35)第一章概述1.1风力发电机概况风能的利用有着悠久的历史。

第3章_风电机组总体设计

第3章_风电机组总体设计

l
设计风速的选择原则
同样可分析额定风速vR与切出风速vF的关系。目前典型商业风电 机组的vF一般为20~25m/s,而vR在10~15m/s之间。显然,风电机组切 出风速vF高,可以更有效的利用风能,但同时会导致风电机组制造成 本的增加。比如,若取vF = 2.5vR,即(2.53=15.6),则要求风电机组至 少能够在15倍vR风速所提供能量的范围正常发电,对结构强度和控制 系统等方面的设计要求会随之提高。因而,除非为了特定的目的取很 小的vR值时,一般情况下取vF < 2.5vR 。 对额定风速vR的分析中需要提及,出于扩大设备的生产规模和降 低制造成本的考虑,以往欧美国家的风电制造企业一般只选择两种额 定风速作为设计值:其一为vR =11m/s,主要针对平均风速小于6m/s的 风场的需求;另一个则取vR =13m/s或vR =14m/s,用于平均风速较高些 的风场。此种选择可以不考虑一般风场的额定风速设计,对大批量生 产当然很实用。但有鉴于目前风电场大型化的发展趋势,简单的估算 和选择风电机组额定风速可能对风电机组的发电量产生较大影响。
式中,PeR为额定电功率;vC为切入风速;vR为额定风速;vF为切出风 速。
Ø
设计风速与电功率的基本关系 式(3-3)中的指数k为威布尔分布f(v)的形状参数,相应的系数a和b 由下式给出:
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风电机组平均功率及其分析
平均功率主要用于风电机组总发电量的评估。积分形式表达的平 均功率定义为 ∞ 3-6 P = P f (v)dv
n l
风电机组设计风速与功率 基本概念 如图3-1所示,在风功率PW的作用下,风轮低速轴产 生机械功率Pm,一般需要经传动链产生高速轴功率Pt,输 入发电机后产生电功率Pe。
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mw风力发电机组设计-总体设计

mw风力发电机组设计-总体设计

输电系统设计
根据风力发电机组的分布 和电力需求,设计合理的 输电系统,确保电力的高 效传输。
控制系统设计
建立完善的控制系统,实 现对风力发电机组的远程 监控和自动控制,提高运 行效率。
维护设施设计
合理规划维护设施,如机 道路、维修车间等,确保 风力发电机组的维护和检 修方便快捷。
05
总体设计的优化与改进建议
采用传感器和远程监控技术,实时监测机组运行状态, 及时发现并处理故障,提高机组可靠性。
感谢观看
THANKS
总体设计是MW风力发电机组设计的关键环节,它决定了整个机组的性能、可 靠性、成本和生产周期。一个优秀的总体设计方案能够提高风能利用率、降低 机组重量、减少维护成本,从而提升机组的整体经济效益。
总体设计的原则与目标
原则
总体设计应遵循结构简单、性能稳定、成本低廉、易于维护等原则。同时,要充 分考虑风能资源的特性、环境条件、载荷条件等因素,确保机组的安全性和可靠 性。
MW风力发电机组设 计-总体设计
• 风力发电机组概述 • 总体设计概述 • 风能资源评估 • 风力发电机组选型与布置 • 总体设计的优化与改进建议
目录
01
风力发电机组概述
风力发电机组简介
01
风力发电机组是一种将风能转化 为电能的装置,主要由风轮、发 电机、塔筒等部分组成。
02
风能是一种清洁、可再生的能源 ,风力发电机组在实现能源转换 的同时,也有助于减少对化石能 源的依赖和环境污染。
模块化设计
将机组划分为多个模块,便于生产 和维护,降低制造成本。
优化维护策略
制定合理的维护计划,延长机组使 用寿命,降低维修成本。
提高机组可靠性的设计优化
增强结构强度

1.5MW风力发电机总体设计

1.5MW风力发电机总体设计

I1.5MW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 GeneratorAbstractThe 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 .KEY WORDS: The MW class wind generator, Overall designIII目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 国外风力发电机发展现状 (1)1.3 国内风力发电机的研制情况 (2)1.3.1我国风力发电机发展历史 (2)1.3.2 我国风电发展存在问题 (5)1.4 本课题研究的意义 (7)2 1.5mw风力发电机组总体方案的设计 (8)2.1 风电机组功能的设计 (8)2.1.1 风电机组功率的调节方式设计 (8)2.2.2风力发电机组的系统选型设计 (9)2.2 风力发电机组总体布局 (10)3 风电机组的各组成部分的设计计算 (13)3.1风轮的设计估算................................. 错误!未定义书签。

风力发电机组方案设计

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。

风力发电机组设计与制造第3章

风力发电机组设计与制造第3章

3.1.7总质量、质心与转动惯量
总质量: m mi 质心x坐标: x mi xi
m
对x轴转动惯量 Jx mi yi2 zi2
3.1.8 年度发电量
1.风速频率的统计特性
威布尔分布双参数曲线描述风速的分布函数
f
w
(v)

1

exp

(
v c
)k

概率密度函数
rCL
89
4 9


2

2
(1

2 9 2
2
)2
rCL

Nc( ) 2 R
CL

8
9
c() 2 c()( ΩR )2 16 R
v
9CL N
2.风轮转速对于叶片质量的影响
Z (r) ω(r)(c(r))2 ω(r) / Ω4
Z(r) 1/ Ω ω(r) / Ω4 1/ Ω ω(r) / Ω3
p(v)

k c

v c
k 1

exp


v c
k率曲线
曲线①为变速变距风电机组的功率曲线; 曲线②为变桨距风电机组的功率曲线; 曲线③为定桨距风电机组的功率曲线。
3.年度发电量计算公式
Ey
N0
vout P(u) f (u)du
3.2.2风力发电机组典型布局
1.多态定速风力发电机组:有两组以上的发电机,一般采用所谓分流的形 式布局。
2.双馈型风力发电机组的布局 双馈式风力发电机组总体布置多为一字型结构
一字型结构
回流型结构
3.直驱型风力发电机组的布局

1MW风力发电机组设计——总体设计

1MW风力发电机组设计——总体设计

2、整机总体布置:
包括整机各部件、各系统、附件和设备等布置。 此时要求考虑布置得合理、协调、紧凑,保证正常 工作和便于维护等要求,并考虑有效合理的重心位 置。
3、整机总体结构:
包括对整机结构承力件的布置,传力路线的分 析,主要承力构件的承力型式分析,设计分离面和 对接型式的选择,和各种结构材料的选择等。
THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!
4、配套附件
整机配套附件和备件等设备的选择和确定,新材 料和新工艺的选择,对新研制的部件要确定技术要 求和协作关系。最后提交协作及采购清单等有关文 件。总体设计阶段将解决全局性的重大问题,必须 精心和慎重地进行,要尽可能充分利用已有的经验, 以求总体设计阶段中的重大决策建立在可靠的理论 分析和试验基础上,避免以后出现不应有重大反复。
8Pr D C p v 3 r 1 2
——额定输出功率 Pr 1MW ——发电系统效率 ——主传动系统的总效率
1 0.90
2 0.91
—— 风能利用系数 Cp 0.40
——空气密度
1.225kg / m3
——额定风速
v r 12m / s
重要几何尺寸
计算得 :
1MW风力发电机组设计 ——总体设计
设计师:XXX
1MW风力发电机组
总体参数
额定功率: 设计寿命: 1MW 20年 功率调节: 切入风速: 切出风速: 安全风速: 变桨距/发电机 3m/s 25m/s 50m/s
风轮中心高: 60m 额定风速: 12m/s
重要几何尺寸
风轮直径和扫掠面积:
风轮直径决定机组在多大的范围内获取风中蕴含的能量。直径应 根据不同风况与额定功率匹配,以获得最大的年发电量和最低的发电成 本。风轮直径简单计算公式:

风电总体设计

风电总体设计

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. 人身安全与通道主要取决于两个因素: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。

Vr=15m/s额定风速Vrz Vr太高,机组将很少达到额定功率,传动系和发电机的成本偏高,提高了能量成本;z Vr过低,叶轮及其支撑的成本相对于发电量过高。

z统计数据表明,从成本最低的角度出发,优化的额定风速与年平均风速的比值关系Vro/Vave 大致为1.5~2 ,其中——变桨距机组:1.67~1.77——失速型机组:≥24.3. 叶轮额定转速考虑因素:•尺寸控制:叶片弦长(实度)与转速的平方成反比。

•重量控制:风轮转速增加后,叶片的重量(成本)将增加,但传动系统、机舱和塔架的费用降低,因此在考虑风轮转速时要进行优化,兼顾两者的费用。

•噪声限制:风轮叶片所产生的气动噪音与叶尖线速度的五次方成正比,通常限制叶尖线速度小于65m/s。

•视觉影响:从环保角度考虑,风轮转速增加对人的视觉会产生一种冲击。

4.4、叶片数1)、尖速比λ叶轮的叶尖线速度与风速之比。

是一个重要设计参数。

与叶片数及实度有关。

用于风力发电的高速风力机,常取较大的尖速比。

小型风力发电机总体结构的设计最终版

小型风力发电机总体结构的设计最终版

小型风力发电机总体结构的设计最终版随着全球对于可再生能源的需求不断增加,风力发电机的应用越来越广泛。

小型风力发电机具有结构简单、易于维护、占地面积小等优点,因此被广泛应用于家庭、学校、农村及野外等小规模的电力供应场所。

本文主要围绕小型风力发电机的总体结构进行设计和优化,使其能够更加高效地转化风能为电能。

一、总体结构简介小型风力发电机主要由风轮、支架、叶轮轴、电机、发电机、电池等组成。

其中风轮是最基本的元素,是通过捕捉和利用风能转化为机械能的重要部分。

支架则是固定风轮和叶轮轴的重要组成部分。

叶轮轴将风轮的动能传递到电机和发电机上,电机将机械能转化为电能,发电机将电能储存到电池中进行供电。

二、风轮的结构设计风轮是小型风力发电机最重要、最基本的部分,其结构设计的合理与否直接影响到整个系统的发电效率。

因此在风轮的设计过程中,需要考虑以下几个主要的因素:1. 叶片形状设计: 叶片是风轮捕捉风能的最重要部分,因此可以采用多种不同的叶片形状来适应不同的风速和风向。

在选择叶片形状时,需要能够最大化风能的收集,同时减小风轮的阻力。

2. 材料的选择: 在风轮的材料选择上,可以考虑使用轻质、耐腐蚀、耐高温的材料,如碳素纤维、玻璃纤维等。

同时也要考虑到材料的成本和可用性。

3. 风轮的直径:风轮的直径也会直接影响到发电效率,因此需要根据实际情况选择一个适当的直径。

在选择风轮直径时,需要考虑到电机和发电机的额定电压和电流。

三、电机和发电机的设计电机和发电机是将机械能转化为电能的重要部分,其设计的合理与否也会直接影响到系统的发电效率。

在设计电机和发电机时,需要考虑以下几个因素:1. 铜线的直径和长度: 铜线是电机和发电机中重要的传导介质,其直径和长度会直接影响导电的效率。

2. 铁芯的制造: 在电机和发电机的制造过程中,铁芯的质量会直接影响到发电效率,因此需要选择高质量的铁芯,以确保发电效率。

四、电池的选择电池是将电能储存到系统中的重要部分,因此在选择电池时,需要考虑以下因素:1. 电池的类型: 目前常用的电池有铅酸电池、镍氢电池、锂电池等。

基于可持续发展的风力发电机组整体结构设计

基于可持续发展的风力发电机组整体结构设计

基于可持续发展的风力发电机组整体结构设计风力发电机组是一种利用风能来产生电力的设备。

为了实现可持续发展,提高资源利用效率并减少环境污染,设计基于可持续发展的风力发电机组整体结构至关重要。

1. 概述本文将基于可持续发展原则,设计风力发电机组的整体结构。

整体结构设计应考虑以下几个方面:结构稳定性、安全性、维护成本、材料选择以及与环境协调性等。

2. 结构稳定性风力发电机组经常处于高海拔和恶劣天气条件下工作,稳定性是至关重要的。

采用三角结构强化柱和特殊设计的机座可以增加风力发电机组的抗风稳定性。

此外,通过对结构进行模拟和实验测试,可以确定各种因素对结构稳定性的影响,并进行相应的优化设计。

3. 安全性在设计风力发电机组整体结构时,必须考虑到其安全性。

设计应符合现有的安全标准和规定,并考虑到风力发电机组在高架设备上的安全维护和操作。

此外,设备应考虑到地震、雷击等自然灾害风险,采用相应的防护措施,确保设备的安全性。

4. 维护成本风力发电机组整体结构的设计应考虑到维护成本的降低。

采用易于维护的构造设计,使维修人员能够快速进行维护和检修工作。

模块化设计和易于拆卸的结构可以减少停机时间,并降低维护成本。

5. 材料选择可持续发展要求我们使用环保、可重复利用和经济的材料。

设计中,应选择具有高强度和耐腐蚀性的材料,确保风力发电机组整体结构在使用寿命内不受外部环境的损害。

同时,也要优先考虑使用可再生资源和可回收材料。

6. 与环境协调性风力发电机组整体结构的设计应与环境协调一致。

例如,对于海上风电场,应选择抗腐蚀和耐海水腐蚀的材料。

设计应减少对生态系统的影响,避免对鸟类和海洋生物的干扰。

此外,结构可以考虑与周围环境相融合,减少视觉污染。

7. 总结基于可持续发展的风力发电机组整体结构设计是实现可持续发展的关键。

通过确保结构稳定性、提高安全性、降低维护成本、选择适当的材料和与环境协调一致,我们可以实现风力发电机组的有效运行,同时减少环境影响,促进可持续发展。

风力发电机组设计与制造课程设计报告书

风力发电机组设计与制造课程设计报告书

课程设计(综合实验)报告名称:风力发电机设计制造题目:风力发电机组整体技术设计目录课程设计任务书0第一章风力发电机组总体参数设计41.1 额定41.2 设计41.3 切出风速、切入风速、额定风速41.4 发电机额定转速及转速范围41.5 重要的几何尺寸51.5.1 转子直径和扫过面积51.5.2 轮毂61.6 刀片数量61.7 风轮转速71.8功率曲线、Cp曲线、Ct曲线、攻角ɑ87载荷计算18课程设计作业书一、设计内容风机整体技术设计二、宗旨与任务主要目的:1、以大型水平轴风力发电机组为研究对象,掌握系统整体设计方法;2、熟悉相关工程设计软件;3.掌握撰写研究报告的方法。

主要任务:每个学生独立完成风机的整体技术设计,包括:1、确定风机整体技术参数;2、关键部件(齿轮箱、发电机、变流器)的技术参数;3、计算关键部件(叶片、转子、主轴、联轴器、塔架等)的载荷及技术参数;4、完成叶片设计任务;5. 确定塔的设计。

6. 每个人写一份课程设计报告。

三、主要内容每个人选择功率范围在 1.5MW 到 6MW 之间的风力涡轮机进行设计。

1)原始参数:风机安装地点50米高处年平均风速为7.0m/s,60米处年平均风速为7.3m/s,60米处年平均风速为7.3m/s, 70米为7.6m/s,当地历史最大风速为49m/s,用户想安装1.5-6MW的风机。

使用63418翼型,63418翼型的升力系数和阻力系数数据如表1所示。

空气密度设置为1.225 kg/m 3 。

2) 设计内容(1) 该参数包括叶片数、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、制动系统形式和塔筒高度等。

风机等级按标准确定;(2) 关键部件气动载荷计算。

设置多台风机的C p曲线和C t曲线,计算几个关键部件的载荷(叶片载荷、转子载荷、主轴载荷、联轴器载荷和塔架载荷等);根据负载和功率确定所选型号的主要部件的技术参数(齿轮箱、发电机、变流器、联轴器、偏航和变桨电机等)和类型。

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1.总体设计
一、气动布局方案
包括对各类构形、型式和气动布局方案的比较和选择、模型吹风,性能及其他气动特性的初步计算,确定整机和各部件(系统)主要参数,各部件相对位置等。

最后,绘制整机三面图,并提交有关的分析计算报告。

二、整机总体布置方案
包括整机各部件、各系统、附件和设备等布置。

此时要求考虑布置得合理、协调、紧凑,保证正常工作和便于维护等要求,并考虑有效合理的重心位置。

最后绘制整机总体布置图,并编写有关报告和说明书。

三、整机总体结构方案
包括对整机结构承力件的布置,传力路线的分析,主要承力构件的承力型式分析,设计分离面和对接型式的选择,和各种结构材料的选择等。

整机总体结构方案可结合总体布置一起进行,并在整机总体布置图上加以反映,也可绘制一些附加的图纸。

需要有相应的报告和技术说明。

四、各部件和系统的方案
应包括对各部件和系统的要求、组成、原理分析、结构型式、参数及附件的选择等工作。

最后,应绘制有关部件的理论图和有关系统的原理图,并编写有关的报告和技术说明。

五、整机重量计算、重量分配和重心定位
包括整机总重量的确定、各部分重量的确定、重心和惯量计算等工作。

最后应提交有关重量和重心等计算报告,并绘制重心定位图。

六、配套附件
整机配套附件和备件等设备的选择和确定,新材料和新工艺的选择,对新研制的部件要确定技术要求和协作关系。

最后提交协作及采购清单等有关文件。

总体设计阶段将解决全局性的重大问题,必须精心和慎重地进行,要尽可能充分利用已有的经验,以求总体设计阶段中的重大决策建立在可靠的理论分析和试验基础上,避免以后出现不应有重大反复。

阶段的结果是应给出风力发电机组整机三面图,整机总体布置图,重心定位图,整机重量和重心计算报告,性能计算报告,初步的外负载计算报告,整机结构承力初步分析报告,各部件和系统的初步技术要求,部件理论图,系统原理图,新工艺、新材料等协作要求和采购清单等,以及其他有关经济性和使用性能等应有明确文件。

2.总体参数
在风轮气动设计前必须先确定下列总体参数。

一、风轮叶片数B
一般风轮叶片数取决于风轮的尖速比λ。

目前用于风力发电一般属于高速风力发电机组,即λ=4-7 左右,叶片数一般取2—3。

用于风力提水的风力机一般属于低速风力机,叶片数较多。

叶片数多的风力机在低尖速比运行时有较低的风能利用系数,即有较大的转矩,而且起动风速亦低,因此适用于提水。

而叶片数少的风力发电机组的高尖速比运行时有较高的风能利用系数,且起动风速较高。

另外,叶片数目确定应与实度一起考虑,既要考虑风能
利用系数,也要考虑起动性能,总之要达到最多的发电量为目标。

由于三叶片的风力发电机的运行和输出功率较平稳,目前风力发电机采用三叶片的较多。

二、风轮直径D
风轮直径可用下行公式进行估算
231212123149.04
21D V C D V C P p p ηηηηπρ=⋅⋅= 式中 P —风力发电机组设计(额定)风况输出电功率(kW ):
ρ—空气密度,一般取标准大气状态;(kg/m 3)
V 1—设计风速(风轮中心高度)(m / s ):
D —风轮直径(m ):
η1—发电机效率:
η2—传动效率:
C p — 风能利用系数。

在计算时,一般应取额定风速下的C p 值。

三、设计风速V 1
风轮设计风速(又称额定风速)是一个非常重要的参数,直接影响到风力发电机组的尺寸和成本。

设计风速取决于安装风力发电机组地区的风能资源。

风能资源既要考虑到平均风速的大小,又要考虑风速的频度。

知道了平均风速和频度,就可以确定风速V 1的大小,如可以按全年获得最大能量为原则来确定设计风速。

也有人提出以单位投资获得最大能量为原则来选取设计风速。

四、尖速比λ
风轮的尖速比是风轮的叶尖速度和设计风速之比。

尖速比是风力发电机组的一个重要设计参数,通常在风力发电机组总体设计时提出。

首先,尖速比与风轮效率是密切相关的,只要风力发电机没有超速,运转处于较高尖速比状态下的风力发电机,风轮就具有较高的效率。

对于特定的风轮,其尖速比不是随意而定的,它是根据风力发电机组的类型、叶尖的形状和电机传动系统的参数来确定的。

不同的尖速比意味所选用或设计的风轮实度具有不同的数值。

设计要求的尖速比,是指在此尖速比上,所有的空气动力学参数接近于它们的最佳值,以及风轮效率达到最大值。

在同样直径下,高速风力发电机组比低速风力发电机组成本要低,由阵风引起的动负载影响亦要小一些。

另外,高速风力发电机组运行时的轴向推力比静止时大。

高速风力发电机组的起动转矩小,起动风速大,因此要求选择最佳的弦长和扭角分布。

如果采用变桨距的风轮叶片,那么在风轮起动时,变距角要调节到较大值,随着风轮转速的增加逐渐减小。

当确定了风力发电机组尖速比范围之后,要根据风轮设计风速和发电机转速来选择齿轮箱传动比,最后再用公式λ=R ω/V 进行尖速比的计算,确定其设计参数。

五、实度σ。

风轮的实度是指风轮的叶片面积之和与风轮扫掠面积之比。

实度是和尖速比密切相关的另一个重要设计参数。

对风力提水机,因为需要转矩大,因此风轮实度取得大;对风力发电机,因为要求转速高,因此风轮实度取得小。

自起动风力发电机组的实度是由预定的起动风速来决定的,起动风速小,要求实度大。

通常风力发电机组实度大致在5%~20%这一范围。

实度的大小的确定要考虑以下两个重要因素:(1)风轮的力矩特性,特别是起动力矩;
(2)风轮的转动惯用量及电机传动系统特性决定。

六、翼型及其升阻比
翼型的选取对风力发电机组的效率十分重要。

翼型的升力 / 阻力比(L / D )值愈高则风力发电机组的效率愈高。

同时要考虑翼型的失速特性,避免由于失速而产生的瞬间抖动现象。

七、其他
(一)风轮中心离地高度。

是指风轮中心离安装处地面高度。

(二)风轮锥角。

风轮锥角是叶片相对于和旋转轴垂直平面的倾斜度。

锥角的
作用是:在风轮运行状态下离心力起卸荷作用,以减少气动力引起的叶片弯曲应力和防止叶片梢部与塔架碰撞。

(三)风轮仰角。

风轮仰角是风轮相对于和旋转轴平行平面的倾斜度,倾角的
作用主要是减少和防止叶片梢部与塔架碰撞。

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