大型风机启动力矩计算研究

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【CN109889110A】一种多级式起动发电机起动力矩计算方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910190996.X(22)申请日 2019.03.14(71)申请人西北工业大学地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人庞基　刘卫国　魏志煌　孙承浩　孟涛　(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人常威威(51)Int.Cl.H02P 9/08(2006.01)H02P 101/30(2015.01)H02P 103/20(2015.01)(54)发明名称一种多级式起动/发电机起动力矩计算方法(57)摘要本发明提供了一种多级式起动/发电机起动力矩计算方法。

首先，利用电磁场有限元软件计算得到电机的三相电感和励磁电感，然后，对定子任意一相绕组自感和励磁电感分别进行傅里叶分解，接着，再利用新的转矩计算公式计算得到转矩。

由于新的转矩计算公式充分考虑了电枢磁场对定子磁场和励磁磁场的影响，计算得到的转矩结果更加准确。

权利要求书1页说明书2页附图2页CN 109889110 A 2019.06.14C N 109889110A1.一种多级式起动/发电机起动力矩计算方法，其特征在于步骤如下：首先，利用电磁场有限元软件计算得到电机的三相电感和励磁电感，然后，对三相电感中的定子任意一相绕组自感进行傅里叶分解，得到其直流分量幅值L s0、二次谐波分量幅值L s2和相角α，对励磁电感M进行傅里叶分解，得到其基波分量幅值M af 和相角β，接着，利用下式计算得到转矩T：其中，P为极对数，i d 为直轴电流，i q 为交轴电流，i f 为励磁电流。

权　利　要　求　书1/1页2CN 109889110 A。

风电机组高强螺栓力矩数据的采集方法研究与数据应用前景

风电机组高强螺栓力矩数据的采集方法研究与数据应用前景摘要：中国风电经过30多年的发展，已成为全球最大的风电市场，但风电机组大数据的分析研究和应用才刚刚起步，如何挖掘和利用大数据是未来赢得竞争的关键。

本文主要介绍了风电机组高强螺栓力矩数据的采集方法及研究成果，阐述了螺栓力矩数据的使用价值及应用前景，为企业积累数据资产、实现数据价值提供了一种借鉴。

关键词：风电机组；大数据；高强螺栓力矩；感知技术；智能套筒引言：大数据在风电领域的应用前景看起来很好，但是将风电场、风电机组的数据汇集起来并非易事。

近几年来，随着云计算、分布式处理技术、存储技术和感知技术的快速发展，为大数据的采集、处理、存储和应用带来了巨大的突破。

本文主要分析基于感知技术的风电机组高强螺栓（下文中螺栓，未做特殊说明均指高强螺栓）力矩数据收集方法，提升获取数据的质量，分析螺栓数据对风电机组运维策略、失效分析、载荷影响和设计优化的价值。

1.风电机组高强螺栓力矩数据的现状在30多年的风电发展历程中，企业更注重收集和存储风电机组并网运行的状态数据，对风电机组其它方面数据还在不断的探索和挖掘中。

随着风电场智慧运维的创新，对数据的需求越来越多，风电机组高强螺栓力矩数据的挖掘与应用也是其中的一个方向。

目前，在风电机组高强螺栓的力矩施工过程中，主要仍沿用传统液压站和液压力矩扳手紧固的方式。

传统液压站的压力值与螺栓力矩值具有特定比例。

施工过程中，根据不同螺栓规格和强度等级的力矩值要求，设定液压站为对应压力值（bar），启动液压站后，液压力矩扳手紧固高强螺栓理论上达到该压力值对应的力矩值。

但由于传统液压站力矩紧固的偏差为±5%，所以高强螺栓最终达到的实际力矩值是多少，无从知晓，没有任何的数据显示和记录。

在风电多年的发展中，没有制定相关的国家或行业标准，要求记录并保存风电机组高强螺栓的力矩数据。

行业和企业一般认为高强螺栓力矩数据的价值含量不高，保存和分析的意义不大，且由于一直没有比较成熟、高效、低成本的实时力矩数据监测手段，高强螺栓力矩数据一直未得到有效的记录。

大型风力发电机组变桨距机构分析与实验研究

收稿日期:2006-08-21.基金项目:国家863计划资助项目(2100AA512022).作者简介:单光坤(1968-),女,辽宁沈阳人,副教授,博士生,主要从事大型风力发电机组变桨距技术等方面的研究.文章编号:1000-1646(2007)02-0209-04大型风力发电机组变桨距机构分析与实验研究单光坤,刘颖明,姚兴佳(沈阳工业大学风能技术研究所,沈阳110023)摘要:旨在确定变桨距机构的结构形式,通过精炼设计校核变桨距机构的技术参数,论证变桨距机构的合理性,确保兆瓦级风力发电机组在60m 高空稳定工作.通过不同的变桨距机构方案的对比,找出各种变桨距机构的优缺点,完成兆瓦级风力发电机组变桨距结构的确定;利用数值算法进行变桨距机构参数的精炼设计;利用实验装置验证变桨距机构的合理性.最终,兆瓦级风力发电机组采用了液压变桨距结构形式,由数值算法给出了液压变桨距结构的最大负载力矩;并利用实验装置验证完成了在地面上的变桨距机构的调试工作,证明了变桨距机构在额定工况下能正常工作.在兆瓦级风力发电机组的调试过程中变桨距机构工作正常、稳定,达到了预期设计的目标.关键词:大型风力发电机组;变桨距机构;载荷分析;加载试验;测试工装中图分类号:T M 614 文献标识码:APitch regulated mechanism analysis and experiment of large wind turbineSHAN Guang kun,LIU Ying ming,YAO Xing jia(Wind Ener gy Institute o f T echnolog y,Shenyang U niversity of T echnology,Sheny ang 110023,China)Abstract:The research is to determine the pitch regulated mechanism of a large w ind turbine,check the technical parameters of pitch regulated mechanism by refine design,and demonstrate the rationality of pitch reg ulated mechanism,w hich w ill ensure the stable operation of the w ind turbine on the tow er of 60meters.The different pitch regulated mechanisms w ere compared to determine their advantages andshortcom ing s and select the best mechanism.T he refine desig n for the technical parameters of pitch regulated mechanism w as done by numerical analysis method.T he rationality of pitch regulated mechanism w as demonstrated by ex periments.At last,a hydraulic pitch regulated mechanism was selected for the megawatt wind turbine.T he max imum load moment of pitch regulated mechanism w as given by numerical analysis method,and the regulation and test on the ground w ere carried out.T he pitch regulated mechanism operates normally under rated condition and the desired results have been achieved.Key words:large w ind turbine;pitch regulated mechanism;load analysis;loading test;test technolog icalequipment变桨距风力发电机组,其桨叶桨距角在电气控制下可随时调整,当风速超过额定风速后,机组可通过调整叶片桨距角,保证其转速不变,输出额定功率,提高了机组利用率;变桨距型风力发电机组,在机组并网与脱网时,通过调整叶片桨距角,可使机组输出功率到最小,这样减小了机组在并网与脱网时的冲击电流,提高了机组寿命和电网质量[1];变桨距型风力发电机组,在其进行刹车制动时,由于其可先进行叶片变距气动刹车,再进行机械刹车,这样减小了机械刹车力矩,降低了刹车对机组部件的损害,提高了机组的寿命[2].由此,变桨距型风力发电机组将会成为大型风力发电机组发展的主流.沈阳工业大学风能技术研究所自主开发设计的1MW 风机采用了变桨距的形第29卷第2期2007年4月沈阳工业大学学报Journal of Shenyang University of TechnologyVol 29No 2Apr.2007式.变桨距机构作为变桨距型风力发电机的关键部件直接影响到机组的正常运行,本文对1M W 风力发电机的变桨距机构从理论上进行了精炼设计分析,从实验上论证了变桨距机构的合理性.1 变桨距机构类型变桨距机构是变桨距型风力发电机组的核心.目前国际上大型风电机组的变桨距机构主要有两种实施方案[3]:机械齿轮传动变距与液压驱动变距.机械齿轮传动变距是利用伺服电机作为原动机,经过减速器通过齿轮副,带动桨叶旋转.这种变距方案,每一片桨叶都由一套独立的电动机、减速器和齿轮副驱动,因此变距力大,但电气布线困难,并且要求三个电动机运行同步,增加了控制上的难度.由于电动机、减速器、齿轮等部件均在轮毂内,增加了风轮重量和轮毂制造难度,而且维护也极不方便.液压驱动变距是利用液压缸作为源动机,通过曲柄滑块机构推动桨叶旋转.由于液压系统输出力大,变距机构可以做得很紧凑.液压驱动变距也有两种结构:一种是通过轮毂内三个液压缸和三套曲柄滑块机构分别驱动三片桨叶.这种方案变距力很大,但存在三个液压缸同步控制难,电气布线困难,风轮重量增加,轮毂制造难度加大,维护不便等问题;另一种结构是液压站,液压缸放在机舱内,通过一套曲柄滑块机构同步推动三片桨叶旋转.这种结构电气布线方便,而且降低了风轮重量和轮毂制造难度,维护也很容易,但这种结构要求传动机构的强度、刚度较高.2 大型风力发电机组变桨距机构本兆瓦级风电机组是变桨距型风力发电机组[4],采用的是液压缸作为源动机,通过一套曲柄滑块机构同步驱动三片桨叶变距的方式.2 1 变桨距机构组成本机组的变桨距机构主要由推动杆、支撑杆、导套、防转装置、同步盘、短转轴、连杆、长转轴、偏心盘、桨叶法兰等部件组成.其结构如图1所示[5].图1 变桨距机构Fig 1 Pitch regulated mechanism各组成部件作用如下:推动杆:传递动力,把机舱内液压缸的推力传递到同步盘上.支撑杆:是推动杆轮毂端径向支撑部件.导套:与支撑杆形成轴向运动副,限制支撑杆的径向运动.同步盘:把推动杆的轴向力进行分解,形成推动三片桨叶转动的动力.防转装置:防止同步盘在周向分力作用下转动,使其与轮毂同步转动.其中同步盘、短转轴、连杆、长转轴、偏心盘组成了曲柄滑块机构,将推动杆的直线运动转变成偏心盘的圆周运动.该机构的工作过程如下:控制系统根据当前风速,以一定的算法给出液压缸的位移信号,液压系统根据位移指令信号驱动液压缸,液压缸带动推动杆,同步盘运动,同步盘通过短转轴、连杆、长转轴推动偏心盘转动,偏心盘带动桨叶进行变距.2 2 变桨距机构分析该变桨距机构简图如图2所示.图2 变桨距机构运动简图F ig 2 Schematic movement of pitch regulated mechanism图中:od 摇杆;210 沈阳工业大学学报第29卷df 连杆;od摇杆初始位置与水平线夹角;X 推杆位移;摇杆从初始位置转过角度;L 连杆长度.该机构的受力分析:该变桨距机构主要承受和传递来自两个方向的载荷:桨叶的旋转力矩和液压缸的输出力.桨叶旋转力矩的x轴分量传给液压缸的推动杆,y轴分量通过防转装置传给轮毂.油缸的输出载荷传递路线则相反,最后通过桨叶法兰的转动达到对桨叶变距操纵的目的.2 3 变桨距机构顺桨力的分析与计算[6]风电机组在工作状态下,作用于每个桨叶变距轴(桨叶大梁)上的阻力矩由如下几部分组成: M1=M j+M z+M m+M e+M f式中:M j 由桨叶本身质量离心力作用而产生的惯性力矩;M z 由空气动力作用而产生的气动力矩;M m 桨叶重心偏离桨叶变距轴而产生的重力矩;M e 弹性变形引起的力矩;M f 由变距机构各摩擦副而产生的摩擦阻力矩.1)由桨叶本身质量离心力作用而产生的惯性力矩M j在变距过程中,桨叶产生的最大惯性阻力矩为M j max=J22=10856 56Nm式中:J 桨叶对变距轴(大梁)的质量惯性矩,2200kg/m2;风轮回转角速度,3 1416/s.2)空气动力作用而产生的气动力矩M z空气动力作用而产生的气动力矩M z已由第602研究所得出计算结果.但其方向与M j相反,是使桨叶安装角增大的方向,且与M j相比其数值也较小,故为了安全起见,可以不考虑.3)桨叶重心偏离桨叶变距轴而产生的重力矩M m设桨叶轴均通过各截面重心,并位于风轮旋转平面内,即M m=0.4)弹性变形引起的力矩M e设桨叶不变形,即M e=0.5)由变距机构各摩擦副而产生的摩擦阻力矩M f支承桨叶轴的轴承是一个回转支承轴承,其空载摩擦阻力矩值为950Nm,其他机构摩擦阻力矩以效率计为0 95.故使桨叶绕桨叶轴转动所需的驱动力矩为M1=(M j max+950)/0 95=12427 96Nm 也就是说,在最恶劣情况下,使桨叶顺桨停机时,需作用于每支桨叶轴上的驱动力矩为M1=12427 96Nm风轮共三支桨叶,故M=M13=37283 87Nm已知驱动桨叶的曲柄长R,曲柄最大角度 =46!,故变距机构拉杆拉力为P=MR cos=82853N=8454 4kg液压站提供给变距机构的力随桨距角的变化而变化[7],其关系如图3所示;在外力矩为37283 87Nm时,变桨距系统所需要的力随桨距角的变化而变化[8],其关系如图4所示.由图3和图4可以看出,在外力矩为37283 87Nm时,变桨距系统工作正常.图3 液压系统压力与桨距角的关系Fig 3 Relationship between hydraulic pressure and pitch angle图4 变距系统需要的力与桨距角的关系(M=37283 87Nm)F ig 4 Relationship betw een necessar y pressure andpitch ang le(M=37283 87Nm)211第2期单光坤,等:大型风力发电机组变桨距机构分析与实验研究3 变桨距机构的负载试验测试目的:在设计外力矩条件下,测试机构能否准确完成顺桨及开桨工作.测试方法:通过测试工装,同时在三个变桨矩轴承内环的桨叶安装孔上加相同的重力,使三个变桨矩轴承内环产生与顺(开)桨力矩相反力矩.设计顺桨力矩:37283 87Nm设计开桨力矩:12428Nm测试工装[9-10]如图5所示,该装置与桨叶轴承内环连接,其上有6个滑轮,开桨时在1、3、5滑轮处各挂上一个重量相等的重锤,使产生转矩为12428Nm;顺桨时在2、4、6滑轮处各挂上一个重量相等的重锤,使产生转矩为37283 87Nm.图5 测试工装F ig 5 T est technological equipment测试结果:1)全行程变桨距试验(开、关桨)动作到位;2)变桨速度试验,动作时间可调、机构运动平稳;3)任意变桨距位置停止准确、位置重复精度和任意位置飘移量满足设计要求.4 结论从理论上通过数值计算方法精炼设计了兆瓦风力发电机组变桨距机构的技术参数;通过地面试验验证了1MW 兆瓦风力发电机组变桨距机构合理,各部件参数选择正确,可以实现变桨距机构设计的预期目标,为1MW 风力发电机组的安全运行提供了保障.此风机已于2005年7月完成安装和现场调试,变桨距机构工作正常.参考文献:[1]武鑫,赵斌.并网型风电机组的调节控制[J].太阳能学报,2003(4):24-25.(WU Xin,ZHA O Bin.M odulation and control grid connected w ind turbine [J].Solar Energy ,2003(4):24-25.)[2]李强,姚兴佳,陈雷.兆瓦级风电机组变桨距机构分析[J].沈阳工业大学学报,2004(2):146-148.(L I Q iang ,Y AO Xing Jia,CHEN L ei.Pitch mecha nism analysis o f megawatt stage w ind turbine [J ].Journal of Shenyang U niversit y of T echnolog y,2004(2):146-148.)[3]Xing Z X,Chen L.T he compariso n of sever al variablespeed wind generation set construction [A ].T he Sec o nd China I nternat ional Renew able Energy Conference [C].Beijing,2005:361-369.[4]姚兴佳,单光坤.1M W 变速恒频风力电机组结构特点[J].风电新能源,2004(1):25-26.(YAO Xing jia,SHA N Guang kun.T he characteristic of 1M W variable speed and constant frequency w ind turbine [J].Wind Electricit y N ew Energy,2004(1):25-26.)[5]秦立学.兆瓦级风力发电机变桨距机构研究[D ].沈阳:沈阳工业大学,2006.(Q IN L i xue.Research on meg aw att w ind turbine pitch regulated system [D].Shenyang:Shenyang U ni versity of T echnology ,2006.)[6]Yao X J,Liu G D ,San G K ,et al.One mega watt variable speed and constant frequency w ind turbine [A ].4th World W ind Ener gy Conference &Renewable En erg y Ex hibition [C ].M elbour ne,A ustralia,2005:214-219.[7]王栋梁,李洪人,李春萍.非对称阀控制非对称缸系统的静态及动态特性分析[J].机床与液压,2003(1):198-200.(WAN G Dong liang ,L I Hong ren,LI Chun ping.Asymmetrical valve asymmetrical cylinder load flow load pressure stat ic and dynamic property [J].M achine T ool &Hydraulics,2003(1):198-200.)[8]Yao X J,Shan G K,Sun C Z.Character i stic analysis ofhydraulic system o n wind turbine [A].T he Great Wall World Renewable Energ y Forum and Exihibition 2006[C].Beijing,2006:110-113.[9]Shan G K ,Y ao X J.Study on variable pitch regulatedmechanism of 1megawatt w ind turbine [A].4th World Wind Energ y Conference &Renewable Energy Exhi bition [C].M elbour ne,Australia,2005:413-419.[10]Yao X J,Shan G K,Su D H.Study on variable pitch system characteristics of big wind turbine [A ].Inter national Technol ogy and Innovation Conference Advanced Manu facturing Technolog i es [C].Hangzhou,2006:647-651.(责任编辑:吉海涛英文审校:杨俊友)212 沈阳工业大学学报第29卷。

大型风力发电机主轴强度分析研究

大型风力发电机主轴强度分析研究赵震;龚天明【摘要】风力发电机主轴是大型风力发电机的主要受力部件,其设计的可靠性对风力发电机组运行的可靠性及安全性至关重要.基于有限元方式对某大型直驱风力发电机主轴进行极限强度分析,并采用等效疲劳载荷对风力发电机主轴进行疲劳损伤计算,为大型风力发电机主要结构设计提供设计依据和参考.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2018(053)002【总页数】4页(P87-90)【关键词】风力发电机;发电机主轴;有限元;疲劳计算;结构设计【作者】赵震;龚天明【作者单位】江苏中车电机有限公司,江苏大丰224100;江苏中车电机有限公司,江苏大丰224100【正文语种】中文【中图分类】TH133.2国内外风电市场进入了迅速发展期[1][2]，已经出现了2.5MW、3.0MW、6.0MW 和7.0MW等大型风力发电机组，随着发电机组容量的增加，施加在部件上的载荷也明显增大。

风力发电机组按照20年寿命设计，其要使风力发电机组在各个载荷工况下都可以安全运行，其主要部件设计时要考虑极限强度满足设计要求也要考虑部件的疲劳强度满足设计要求。

目前国内已经开始对大型直驱风力发电机组的结构强度和疲劳等进行研究，其中有用有限元模型，对兆瓦级风电机组主轴疲劳损伤进行了研究[3][4]。

也有应用有限元软件对风电机组的轮毂进行了极限强度和疲劳强度分析，模拟了疲劳载荷和材料的S-N曲线[5][6]。

使用有限元和相关的行业标准对风力发电机主轴进行极限强度分析和疲劳分析，对于风力发电机及发电机机组都具有重要意义。

本文采用整体建模方式，按照GL2010认证规范（德国劳埃德船级社规范）对风力发电机主轴进行了有限元极限强度分析，并利用等效疲劳载荷和合成S/N曲线对该发电机的主轴进行疲劳分析。

1 发电机主轴受力分析风力发电机主轴一端与风力发电机底座联结，一端通过轴承与发电机转轴联结，最后与轮毂联结，其结构简图如图1所示。

大型风机叶片气动性能计算与结构设计研究

大型风机叶片气动性能计算与结构设计研究一、概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，风能作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛关注。

风力发电作为风能利用的主要方式之一，具有巨大的发展潜力。

大型风机作为风力发电的核心设备，其叶片的气动性能与结构设计直接决定了风能的捕获效率和风机的运行稳定性。

对大型风机叶片的气动性能计算与结构设计进行深入研究，对于提高风能利用率、降低风机制造成本、延长风机使用寿命具有重要意义。

大型风机叶片的气动性能计算涉及流体力学、空气动力学等多个学科领域，是一个复杂而关键的问题。

通过精确的气动性能计算，可以预测叶片在不同风速、不同攻角下的气动特性，为叶片的结构设计提供理论依据。

同时，结构设计也是风机叶片研发的重要环节，它要求在保证叶片气动性能的基础上，充分考虑材料的力学性能、制造工艺的可行性以及运行环境的适应性。

本文旨在探讨大型风机叶片的气动性能计算与结构设计方法，分析当前国内外在该领域的研究现状和发展趋势。

通过理论分析和数值模拟相结合的手段，研究叶片气动性能与结构设计的优化方法，为提升大型风机的整体性能提供理论支持和实践指导。

本文的研究不仅有助于推动风力发电技术的发展，也为其他相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。

1. 大型风机叶片气动性能与结构设计的重要性随着全球能源需求的不断增长和对可再生能源的追求，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，在全球范围内得到了广泛的关注和应用。

作为风力发电机的关键部件，大型风机叶片的气动性能和结构设计对于提高风力发电机的整体性能、降低运行成本以及确保长期稳定运行具有至关重要的意义。

气动性能直接关系到风力发电机组的发电效率和能源利用率。

叶片的气动设计需要综合考虑空气动力学原理、材料力学、结构动力学等多学科知识，以确保叶片在复杂多变的风速和风向下都能保持较高的能量转换效率。

通过优化叶片的气动性能，可以提高风力发电机组的年发电量，进而提升风电场的经济效益。

低速永磁风力发电机起动阻力矩的分析计算

1215针对实际的永磁电机中结合图2所示的模永磁体的轴向长度通常等于永磁电机的转子铁心长度低速永磁风力发电机起动阻力矩的分析计算中小型电机200532sk斜槽因数转子转动时力f的修正系数可由库仑力定律近似确定cos可由余弦定理求得cos2lh其中永磁电机的转子外径转子转动时的转动位移角通过理论分析可知永磁电机转子所受的最大静磁力矩产生在转动位移角为磁极所对中心角的一半时11式中p电机的极对数至此我们可以得出永磁风力发电机起动阻力矩的计算公式2pkskbhmax124计算值与实测值比较利用现有的几台永磁发电机对上述推导出的计算公式进行验证其计算值与实测值如表1计算值与实测值比较样机10额定转速75020015015014012161620起动阻力07从上表中可以看见在永磁风力发电机的极数较多转速较低时计算值和实测值之间较为接近其偏差均在10以内
样机
额定容量 / kVA
额定转速 / r. m in - 1
极数
起动计算值 /N. m
阻力实测值 /N. m
矩
偏差 /
1# 3 750 8 5. 5 4. 8 14. 6
2# 3 200 12 7. 8 7. 2 8. 33
3# 5 150 16 9. 5 8. 8 7. 95
4# 7. 5 150 16 10. 4 9. 8 6. 12
(3)
Vδ = Aδδ
(4)
对于气隙磁场
Bδ
=
μ 0
Hδ
(5)
式中 μ0 ———真空磁导率
由式 ( 1) 、式 ( 2)得
Bm Hm Am hm =σkrBδHδAδδ 考虑式 ( 3) 、式 ( 4) 、式 ( 5) ,并整理得
(Bm Hm ) Vm = σμkrBδ2 Vδ 0

大型风力发电机组高强度螺栓预紧力矩的探讨

图 1 高强度螺栓力矩分配
3 摩擦系数
由以上分析可以看出，对高强度螺栓所施加
的预紧力矩中有近 80% 以上消耗在用于克服摩
擦力上，摩擦对高强度螺栓的预紧力会产生较大
的影响，如果摩擦力过大或过小，高强度螺栓的预
紧效果都可能达不到设计要求。因此充分重视螺
栓摩擦副中摩擦力的研究，并设法将其保持在一
个合理的范围内是每个设计师都必须重视的。根据《机械设计手册》［1］，并由式（ 1）、式（ 2）
0引言
1 拧紧力矩系数
大型风力发电机组是由一些相关部件通过一定的联接方式组成的一台整机。其中高强度螺栓是联接这些主要零部件的重要元件之一，如桨叶与轮毂、风轮与主轴、机舱与塔架、塔架与基础等。因此螺栓联接是否可靠，将直接关系到风力机运行的安全。为了增加螺纹联接的可靠性，提高防松能力，以及防止受横向载荷的螺栓联接因相对滑动而产生剪切破坏，风力机的主机厂家在机组的装配过程中，对所使用的高强度螺栓一般都会采取预紧措施。但在实际操作过程中，螺栓的质量、装配工艺、使用的工具等，都直接影响螺栓的预紧力。本文就直接影响螺栓预紧力的两个主要系数，拧紧力矩系数、摩擦系数和相关的安装工艺提出一些初步的看法，可供相关人员探讨和参考。
根据《机械设计手册》可知，作用于螺栓上的
预紧力矩 M 与产生在螺栓上的轴向拉力 F（即预紧力）有如下关系式［1］：
M = KFd
（ 1）
式中： K— 拧紧力矩系数；
d— 螺栓公称直径，mm。拧紧力矩系数 K 可用下式表达［1 －2］：
( ) K
=
d2 2d
tg（
φ
+
ρv）
+

风机载荷计算

风机常用计算公式风机是一种用于压缩和输送气体的机械，从能量观点来看，它是把原动机的机械能量转变为气体能量的一种机械。

风机分类及用途：按作用原理分类透平式风机--通过旋转叶片压缩输送气体的风机。

容积式风机—用改变气体容积的方法压缩及输送气体机械。

按气流运动方向分类离心式风机—气流轴向驶入风机叶轮后，在离心力作用下被压缩，主要沿径向流动。

轴流式风机—气流轴向驶入旋转叶片通道，由于叶片与气体相互作用，气体被压缩后近似在园柱型表面上沿轴线方向流动。

混流式风机—气体与主轴成某一角度的方向进入旋转叶道，近似沿锥面流动。

横流式风机—气体横贯旋转叶道，而受到叶片作用升高压力。

按生产压力的高低分类(以绝对压力计算)通风机—排气压力低于112700Pa；鼓风机—排气压力在112700Pa~343000Pa之间；压缩机—排气压力高于343000Pa以上；通风机高低压相应分类如下(在标准状态下)低压离心通风机：全压P≤1000Pa中压离心通风机：全压P=1000~5000Pa高压离心通风机：全压P=5000~30000Pa低压轴流通风机：全压P≤500Pa高压轴流通风机：全压P=500~5000Pa一般通风机全称表示方法型式和品种组成表示方法压力:离心通风机的压力指升压（相对于大气的压力）,即气体在风机内压力的升高值或者该风机进出口处气体压力之差。

它有静压、动压、全压之分。

性能参数指全压（等于风机出口与进口总压之差）,其单位常用Pa、KPa、mH2O、mmH2O等。

流量:单位时间内流过风机的气体容积,又称风量。

常用Q来表示,常用单位是;m3/s、m3/min、m3/h（秒、分、小时）。

(有时候也用到“质量流量”即单位时间内流过风机的气体质量,这个时候需要考虑风机进口的气体密度,与气体成份,当地大气压,气体温度,进口压力有密切影响,需经换算才能得到习惯的“气体流量”。

转速：风机转子旋转速度。

常以n来表示、其单位用r/min(r表示转速，min表示分钟)。

大型水平轴风力发电机组动态载荷计算方法研究

根据负载情况计算作用在风轮轴上的反转矩。
根据风轮、变速箱、发电机系统的动力平衡确定系统的旋转加速度、速度以及下一时刻的参考方位角。
有了载荷以后，就可以根据叶片运动方程进行响应计算。对于弹性响应来说，它会影响叶素的气动载荷，因此需回到第一步去重新计算。这个过程重复进行直到弹性响应的精度达到要求。
初始风速为额定风速，在极端连续阵风基础上同时伴随极端风速变化（ＥＣＤ）情况下正常功率输
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图５ＤＬＣｌ３风速、侧滑角、桨距角和转速时厨历程
Ｔｈｅｗｉｎｄｓｐｅｅｄ，ｓｉｄｅｓｌｉｐａｎｇｌｅａｎｄｐｉｔｃｈａｎｇｌｅｖｓ．ｓｐｅｅｄｔｉｍｅｅｏｕｒｓｅ（ＤＬＣ１３）
阻尼采用通用模型——瑞利（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）模型描
述，它的主要优点是运动方程的非耦台性。阻尼模
型有形式：
Ｃ—ａＭ＋腿
式中；ｏ，ｐ为模态常数。
文现：在＝设文：卜．。＋ｏ…５（Ｘ＋Ｘ。）出
Ｘ，＝Ｘ卜址＋０．５（Ｘ卜Ⅱ＋Ｘ。）Ａｔ
—Ｘ卜。＋Ｘ卜．∞出＋０．２５（Ｘ卜。＋Ｘ。）Ａｔ２
（·）为对时间的导数。将它们代入运动方程，并经
整理得
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其中下标ｆ一出是指￡前～时刻的量。这样就把当前的加速度与当前的力和前一时刻的位移、速度和加速度联系起来，以提高迭代计算的收敛性能。
பைடு நூலகம்

风机参数计算(精)

风机常识-风机知识风机是一种用于压缩和输送气体的机械，从能量观点来看，它是把原动机的机械能量转变为气体能量的一种机械。

风机分类及用途：透平式风机--通过旋转叶片压缩输送气体的风机。

容积式风机—用改变气体容积的方法压缩及输送气体机械。

离心式风机—气流轴向驶入风机叶轮后，在离心力作用下被压缩，主要沿径向流动。

轴流式风机—气流轴向驶入旋转叶片通道，由于叶片与气体相互作用，气体被压缩后近似在园柱型表面上沿轴线方向流动。

混流式风机—气体与主轴成某一角度的方向进入旋转叶道，近似沿锥面流动。

横流式风机—气体横贯旋转叶道，而受到叶片作用升高压力。

(以绝对压力计通风机—排气压力低于112700Pa ；鼓风机—排气压力在112700Pa~343000Pa之间；压缩机—排气压力高于343000Pa 以上； (在标准状低压离心通风机：全压P ≤1000Pa 中压离心通风机：全压P=1000~5000Pa 高压离心通风机：全压P=5000~30000Pa 低压轴流通风机：全压P ≤500Pa 高压轴流通风机：全压P=500~5000Pa 一般通风机全称表示方法型式和品种组成表示方法压力:离心通风机的压力指升压（相对于大气的压力）, 即气体在风机内压力的升高值或者该风机进出口处气体压力之差。

它有静压、动压、全压之分。

性能参数指全压（等于风机出口与进口总压之差）, 其单位常用Pa 、KPa 、mH2O 、mmH2O 等。

流量:单位时间内流过风机的气体容积, 又称风量。

常用Q 来表示, 常用单位是;m3/s、m3/min、m3/h（秒、分、小时）。

(有时候也用到“质量流量”即单位时间内流过风机的气体质量, 这个时候需要考虑风机进口的气体密度, 与气体成份, 当地大气压, 气体温度, 进口压力有密切影响, 需经换算才能得到习惯的“气体流量”。

转速：风机转子旋转速度。

常以n 来表示、其单位用r/min(r表示转速，min 表示分钟。

分数槽永磁风力发电机起动阻力矩的计算

包金山,1953年8月生,1978年毕业于哈尔滨电工学院电机专业,高级工程师。

从事风能、太阳能的应用技术研究工作。

分数槽永磁风力发电机起动阻力矩的计算水利部牧区水科所(呼合浩特市,010010)　包金山摘要　本文提出了一种估计分数槽永磁风力发电机起动阻力矩的估算式。

对实测发电机进行比较,多数误差较小,可作为这种发电机设计时的一种估算方法。

叙词　分数槽绕组　永磁材料　风力发电机　起动Esti m ate of Starti ng ResistanceM omen t for Permanen tM agnetW i nd -dr ivenGenerator with Fractional SlotBao J i n shan Abstract :　T he paper b rings fow ard a fo r m u lar fo r esti m ate of startingresistance m om en t fo r p er m anen t m agnet w ind 2driven generato r w ith fracti onal slo t .It is show n that the erro r betw een the m easu red value and the esti m ate value is little .Key words :　F racti onal slo t w inding Per m anen t m agnet m aterial W ind 2driven generato r Starting 永磁风力发电机起动阻力矩的计算方法,目前还没有一种非常准确的计算方法,更没有一种简单的估计方法,可供无经验的初步设计者们之用。

基于这种需要本文进行了探讨。

1　分数槽永磁风力发电机的最大起动阻力矩的计算式在分数槽永磁风力发电机的极数与槽数匹配时一般采用t =1单元电机设计。

风速对风电机组发电量的影响研究

风速对风电机组发电量的影响研究发布时间：2023-01-13T07:04:20.032Z 来源：《当代电力文化》2022年第15期作者：吕飞达[导读] 针对HT25P模式风力发电的不足，本文提出了风速对风力发电的影响吕飞达陕西龙源新能源有限公司陕西西安 710075摘要：针对HT25P模式风力发电的不足，本文提出了风速对风力发电的影响，并利用实验数据研究了不同风速对风力发电效率和稳定性的影响。

研究结果表明，风速不足会降低风力发电效率。

高风速会降低风机的运行稳定性，导致风机的频繁故障和发电不足。

通过多次试验，获得了风速控制在0.5～11.5m/s时的最大风力发电量。

关键词：风速；风电机组；发电量一、引言风能是绝对清洁的，风速是影响风电切换工作效率的最重要因素。

风电机组主要由叶轮和发电机组成。

叶片随风旋转，驱动器切断磁场中的磁感应线，产生感应电流，并将感应电流传输至发电机进行能量输出操作。

随着大型风力发电设备制造水平的不断提高，风力发电的应用已经趋于稳定，但随着电力需求的不断增长，提高风力发电机组的工作效率成为一个关键的研究课题。

二、风速对风力发电影响的研究国内风电场正逐步从一级、二级、三级地区向S级地区过渡，同时，随着风电场上网电价的下降和S型地区风资源的相对减少，如何科学合理地衡量风电场建设的投资效益和经济性是关键因素。

影响风电场投资效果的关键参数是机组年发电量。

科学合理地计算和提高机组年发电量尤为重要。

本文主要探讨如何根据不同的波浪电流分布参数提高机组年发电量，以提高风电场的经济效益。

然而，在风资源评估过程中，风电场投资建设中采用了不同的波动分布计算模型，结果相差很大，机组年发电量相差很大。

研究风速波动分布对机组年发电量的影响，对提高机组发电量具有重要意义。

2.1风速对风力发电的影响风力能源是我国的主要能源之一，随着技术的发展，风力发电机组的容量不断增加，在一定程度上影响整个电网系统。

风电场的分布主要集中在人口稀少的地区，所以在电网的中心，不会承受过大的冲击力。

风机转矩与轴功率

旋转物体的扭矩计算公式为T=9550P/n
p是功率,单位是kW,n是转速,单位是转/分,r/min 扭矩单位为Nm
功率P＝功W÷时间t 功W＝力F×距离s 所以，P＝F×s/t＝F×速度v
v是线速度，而在引擎里，曲轴的线速度＝曲轴的角速度ω×曲轴半径r，代入上式得：功率P＝力F×半径r×角速度ω；而力F×半径r＝扭矩
得出：功率P＝扭矩×角速度ω所以引擎的功率能从扭矩和转速中算出
关于功率、转矩、转速之间关系的推导如下：
功率=力*速度
P=F*V---公式1
转矩(T)=扭力(F)*作用半径(R)------推出F=T/R---公式2
线速度(V)=2πR*每秒转速(n秒)=2πR*每分转速(n分)/60=πR*n分/30---公式3
将公式2、3代入公式1得：
P=F*V=T/R*πR*n分/30=π/30*T*n分-----P=功率单位W，T=转矩单位Nm，n分=每分钟转速单位转/分钟
如果将P的单位换成KW，那么就是如下公式：
P*1000=π/30*T*n
30000/π*P=T*n
30000/3.1415926*P=T*n
9549.297*P=T*n
这就是为什么会有功率和转矩*转速之间有个9550的系数的关系。

启动力矩基本计算公式

启动力矩基本计算公式启动力矩是在物理学和工程学中经常会遇到的一个概念，特别是在机械设计和电机驱动等领域。

那啥是启动力矩呢？简单来说，启动力矩就是让一个静止的物体开始转动所需要的力矩。

比如说，咱们常见的自行车，当你刚开始蹬的时候，需要用比较大的力，这个力产生的效果在物理学中就可以用启动力矩来衡量。

咱们先来讲讲启动力矩的基本计算公式。

启动力矩的基本计算公式通常可以表示为：$M = J \times \alpha$ 。

这里的“$M$”就代表启动力矩啦，“$J$”呢，指的是转动惯量，而“$\alpha$”则是角加速度。

那转动惯量又是什么鬼？咱们还拿自行车举例。

如果自行车的轮子比较重，比较大，那它的转动惯量就大，你要让它转动起来就更费劲，需要的启动力矩也就更大。

角加速度呢，就是描述物体角速度变化快慢的物理量。

想象一下，你猛蹬自行车，轮子转得越来越快，这个变快的速度就是角加速度。

我记得有一次，我在修家里的一台老式电风扇。

这电风扇不知道咋的，就是启动不起来。

我就琢磨着是不是启动力矩出了问题。

我打开电风扇的后盖，仔细研究了一下里面的电机结构。

发现电机的轴好像有点生锈了，转动起来不那么顺畅。

这就相当于转动惯量增大了呀，要让它正常启动，就得有更大的启动力矩。

于是我给轴上了点润滑油，减小了转动的阻力，也就相当于减小了转动惯量。

再一通电，嘿，这电风扇就欢快地转起来了！这事儿让我深刻体会到了启动力矩在实际生活中的重要性。

在工程实践中，准确计算启动力矩非常关键。

比如说在设计汽车发动机的时候，如果启动力矩计算不准确，那车子可能就打不着火，或者启动的时候特别费劲。

再比如工厂里的大型机器设备，如果启动力矩没算好，启动的时候可能会出现故障，甚至损坏设备，那损失可就大了去了。

而且，启动力矩的计算还会受到很多因素的影响。

像摩擦系数、负载的大小和性质等等。

所以啊，在实际计算的时候，得把这些因素都考虑进去，才能得出准确的结果。

总之，启动力矩虽然是一个看似抽象的物理概念，但在我们的日常生活和各种工程应用中都有着实实在在的作用。

大型电动机变频软启动容量计算方法

大型电动机变频软启动容量计算方法佘小龙;左继平;黄旭东;程世国;宁国云【摘要】介绍了一种大型电动机高压变频软启动装置容量的计算方法,详细分析了计算原理,按照该计算方法在高炉风机大型电动机变频软启动装置项目中进行了容量计算,并按计算容量设计选型了GBRQ系列高压变频软启动装置,满足项目的使用要求,实际启动电流约为电动机额定电流的20％.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2016(046)005【总页数】3页(P86-88)【关键词】大型电动机;变频软启动;启动容量计算【作者】佘小龙;左继平;黄旭东;程世国;宁国云【作者单位】陕西龙门钢铁有限责任公司,陕西韩城 715400;陕西龙门钢铁有限责任公司,陕西韩城 715400;大禹电气科技股份有限公司,湖北孝感 432000;大禹电气科技股份有限公司,湖北孝感 432000;大禹电气科技股份有限公司,湖北孝感432000【正文语种】中文【中图分类】TM573我国钢铁企业大量采用大功率电动机拖动大型风机、压缩机、水泵等负载设备，大功率电动机的启动问题是长期困扰钢铁行业的关键技术问题［1］，变频软启动相对于传统降压启动具有显著的性能优势［2］，由于大容量高压变频器成本高，而大型电动机启动时负载轻，通常只有额定负载的30%左右，因此，选择合适的变频启动容量尤为重要，能最大限度地降低设备投资，优化设备的利用价值，本文提出了一种大型电动机变频软启动容量的计算方法，并以陕钢集团龙门钢铁有限责任公司27 000 kW高炉风机项目为例，进行了变频软启动容量计算分析。

1.1 启动容量的计算原理工业企业的大型负载设备通常都是在空载或者轻载条件下启动［3］，启动负载转矩是选择变频软启动容量的主要依据，大型负载设备都能提供启动转矩曲线，其最大值就是启动过程的最大负载阻力矩，由于负载设备的启动转矩曲线并不包括负载设备本身的转子飞轮矩（转动惯量），因此，在计算变频软启动容量时，还要考虑负载设备本身的飞轮矩（转动惯量）和电动机的飞轮矩（转动惯量），以及传动系统中其他设备的飞轮矩（转动惯量），依据下式可计算出在一定加速时间内所需要的启动转矩：式中：TM为折算到电机端的启动输出转矩；TL为启动过程的负载转矩；GD2为电机及其负载的转子转动惯量；dn为启动加速范围；dt为启动加速时间。

扇叶启动力矩的计算公式

扇叶启动力矩的计算公式
对于一个扇叶或者螺旋桨来说，启动力矩是非常重要的。

它是指在启动过程中所需的力矩，以克服惯性和初始阻力，使扇叶或螺旋桨开始旋转。

启动力矩的计算公式如下：
\[ T = I \cdot \alpha \]
其中，。

T = 启动力矩（单位，牛顿·米）。

I = 质量惯性矩（单位，千克·米^2）。

α = 启动角加速度（单位，弧度/秒^2）。

在这个公式中，质量惯性矩是指扇叶或螺旋桨相对于旋转轴的质量分布情况，通常需要通过复杂的积分计算来得到。

启动角加速度是指扇叶或螺旋桨在启动过程中的角加速度，可以通过实验或者仿真计算得到。

启动力矩的计算对于设计和优化扇叶或者螺旋桨的启动性能非常重要。

通过合理的计算和分析，可以优化启动过程中的能量传递和动力性能，提高设备的启动效率和可靠性。

除了理论计算外，工程师们还可以通过实验测试来验证和优化启动力矩的计算公式，以确保设计的准确性和可靠性。

通过不断地改进和优化，可以使得扇叶或者螺旋桨在启动过程中更加高效和稳定，为各种设备和机械系统的正常运行提供可靠的动力支持。