水平轴式风力发电机
垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机对比
垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。
其蕴藏量巨大，全球风能资源总量约为2.74×109兆瓦，其中可利用的风能为2×107兆瓦。
中国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。
中国风力装机容量达到1000万千瓦的速度令人惊叹。
如果中国能够利用其土地上大约30亿千瓦的风能的话，将能够满足几乎所有中国当前的电力需求，短时期内这是不可能的，不过中国有可能将2020年风电总装机目标由3000万千瓦调高至1亿千瓦。
在国际效率标准下运行的话，这能够满足5%的中国电力需求，并且使中国成为世界最大的风能发电国，只要中国采取更进取而有理智的方针，就能最大限度地利用其国家的风能。
当然风能的利用离不开风力发电机，风力发电机的品质和价格成为了人们关注的焦点。
当前风力发电机有两种形式：1 水平轴风力发电机（大、中、小型）；2 垂直轴风力发电机（大、中、小型）。
水平轴风力发电机技术发展的比较快，在世界各地人们已经很早就认识了，大型的水平轴风力发电机已经可以做到3-5兆瓦，一般由国有大型企业研发生产，应用技术也趋于成熟。
小型的水平轴风力发电机一般是一些小型民营企业生产，对研发生产的技术要求比较低，其技术水平也是参差不齐。
小型水平轴风力发电机的额定转速一般在500-800r/min，转速高，产生的噪音大，启动风速一般在3-5m/s，由于转速高，噪音大，故障频繁，容易发生危险，不适宜在有人居住或经过的地方安装。
垂直轴风力发电机技术发展的较慢一些，因为垂直轴风力发电机对研发生产的技术要求比较高，尤其是对叶片和发电机的要求。
近几年垂直轴风力发电机的技术发展很快，尤其小型的垂直轴风力发电机已经很成熟。
小型的垂直轴风力发电机的额定转速一般在60-200r/min，转速低，产生的噪音很小（可以忽略不计），启动风速一般在1.6-4m/s。
由于转速的降低，大大提高了风机的稳定性，没有噪音，启动风速低等优点，使其更适合在人们居住的地方安装，提高了风力发电机的使用范围。
水平轴风力发电机叶片结构设计与优化
水平轴风力发电机叶片结构设计与优化引言水平轴风力发电机作为一种可再生能源发电设备，近年来受到了广泛关注和应用。
而叶片作为水平轴风力发电机的核心组成部分，其结构设计和优化对于提高发电效率和性能至关重要。
本文将探讨水平轴风力发电机叶片结构设计与优化的相关问题，旨在为该领域的研究者和工程师提供一些有益的指导和思路。
叶片设计原则水平轴风力发电机的叶片设计需要考虑多个因素，包括气流特性、风速、轴转速等。
首先，叶片的形状和尺寸应该能够最大程度地捕捉风力，并将其转化为机械能。
其次，叶片应该具备一定的强度和刚度，以抵抗外界风力的作用。
最后，叶片的设计还应该考虑制造成本和可维护性。
叶片结构优化方法在水平轴风力发电机叶片的结构优化过程中，采用计算机辅助工程（CAE）方法可以显著提高效率和准确性。
常见的CAE方法包括有限元分析、计算流体力学、参数化设计等。
有限元分析是一种基于数值计算的方法，通过将叶片分割成有限数量的小元素，对其进行力学和流体力学分析。
这种方法可以帮助工程师评估叶片的应力和变形情况，并根据结果进行结构调整。
通过优化有限元模型，可以使叶片更加均匀地承受载荷，从而提高其强度和稳定性。
计算流体力学方法可以模拟风力对叶片的作用，预测叶片的气动性能。
通过对流场的数值模拟，可以研究叶片在不同风速和攻角下的气动特性，进而优化叶片的形状和构造。
此外，计算流体力学方法还可以预测叶片的阻力和升力系数，以更好地预测水平轴风力发电机系统的性能。
参数化设计是一种基于数学模型的设计方法，通过定义一组变量和参数，对叶片的形状和结构进行系统地优化。
这种方法可以帮助工程师在设计的过程中快速评估多个设计方案，并根据预先设定的优化目标选择最佳方案。
参数化设计方法的优势在于能够显著减少设计和优化的时间成本，提高设计效率。
结论水平轴风力发电机叶片的结构设计和优化是提高发电效率和性能的关键。
合理的叶片设计应考虑气流特性、风速、轴转速等多个因素，并采用计算机辅助工程方法进行优化。
风力机的种类及特征：水平轴风力机
涡轮、蒸汽涡轮一样由静叶片和动叶片构成，这 种风力机尤其适用于强风地区。下图是日本大学 粟野教授研制并在南极使用的涡轮式风力发电装 置，它可耐南极40-50米/秒的大
风雪，制造得极其坚固并采用轴流涡轮方式以取 得高效率。 这是美国的W.毕罗尼玛斯提出的一种设想，他把 许多风轮安装在一个塔架上，整个机组在海上漂 浮，使用由许多风轮
部分用来提水。19世纪来有数百万台。多翼式风 力机装有20枚左右的叶片，是典型的低转速大扭 矩风力机，目前不仅在美国使用，在墨西哥、澳 大利亚、阿根廷、南美等地也有相
当的数量在使用，也是多翼式的风力机，它是美 国风力涡轮公司最近研究的自行车车轮式风力机， 48枚中空的叶片做放射状配置，性能比过去的多 翼式风力机大有提高。用来发电的
发电机用皮带或齿圈传动。 布制帆翼式风力机在地中海沿岸及岛屿有很长的 历史，大型的有直径10米、20枚叶片的，但大多 数为直径4米、6—8枚叶片。绝大部分用来提水
，一小部分用来磨面。下图是美国普林斯顿大学 研究的新风力机叶片。这种叶片看起来象是木质 的整体，但实际上前缘用金属管，后缘使用的是 纲索，叶片的主体部来提水，一小 部分用来磨面。下图是美国普林斯顿大学研究的 新风力机叶片。这种叶片看起来象是木质的整体， 但实际上前缘用金属管，后缘使用
的是纲索，叶片的主体部分用帆布制成。因此， 它的重量很轻，性能与刚体螺旋桨没有什么两样， 而且通过加在叶尖上的配重也可以控制桨距进行 调速。 涡轮式风力发电机和燃气
以取得高效率。 这是美国的W.毕罗尼玛斯提出的一种设想，他把 许多风轮安装在一个塔架上，整个机组在海上漂 浮，使用由许多风轮组成的发电设备。这种设备， 因为设置在海
上，所以把发出的电力用于电解海水，贮存氢气 和氧气。不过这种风力机目前还处于设想阶段。
风力发电机的扇叶的运动方式
风力发电机的扇叶的运动方式
风力发电机是从风能中提取能量并转化成电能的一种设备。
其中，扇
叶是风力发电机的核心部件。
扇叶的运动方式决定了风力发电机的转
速和输出功率。
一般来说，风力发电机的扇叶是通过旋转来提取风能。
扇叶的旋转方
式分为水平轴式和垂直轴式两种。
水平轴式风力发电机的扇叶是竖直方向安装的，像一个巨大的风车。
风通过扇叶的表面，驱动扇叶旋转，并传递动力给发电机，从而产生
电能。
水平轴式风力发电机通常需要朝着风向转动，因此需要具备朝
向控制的功能。
垂直轴式风力发电机的扇叶是水平方向安装的，其运动方式更加复杂。
垂直轴式风力发电机的扇叶通常是通过流体动力学的效应来旋转的。
风通过扇叶的表面流过时，会形成涡流，从而带动扇叶旋转。
不同于
水平轴式风力发电机需要面向风向转动，垂直轴式风力发电机可以在任意风向下运行。
除了水平轴式和垂直轴式，还有一些其他类型的风力发电机。
例如，混合式风力发电机具有水平轴式和垂直轴式的特点，其扇叶是交叉排列的。
这种类型的风力发电机可以在多种风向下运行，并且具有较高的效率。
总之，风力发电机的扇叶运动方式是根据其类型而决定的。
不同类型的扇叶运动方式具有不同的优缺点，可以根据不同的应用场景进行选择。
水平轴与垂直轴风力发电机的比较
之间的流动干扰,同时在应用叶素理论设计叶片叶 片时都忽略了翼型的阻力,这种简化处理不可避免 地造成了结果的不准确性,这种简化对叶片外形设 计的影响较小,但对风轮的风能利用率影响较大。 同时,风轮各叶片之间的干扰也十分强烈,整个流 动非常复杂,如果仅仅依靠叶素理论是完全没有办
重要原因。
目前,大型水平轴风力发电机的风能利用率, 绝大部分是由叶片设计方计算所得,一般在 40%以 上。如前所述,由于设计方法本身的缺陷,这样计算 所得的风能利用率的准确性很值得怀疑。当然,风 电厂的风力发电机都会根据测得的风速和输出功
0c57f3e 柴油发电机组 thfdj 康明斯发电机组
率绘制风功率曲线,但是,此时的风速是风轮后部 测风仪测得的风速参见,要小于来流风速,风功率 曲线偏高,必须进行修正。应用修正方法修正后, 水平轴的风能利用率要降低 30%～50%。对于小型 水平轴风力发电机的风能利用率,中国空气动力研 究与发展中心曾做过相关的风洞实验,实测的利用
垂直轴风力发电机的叶片设计,以前也是按照 水平轴的设计方法,依靠叶素理论来设计。由于垂 直轴风ห้องสมุดไป่ตู้的流动比水平轴更加复杂,是典型的大分 离非定常流动,不适合用叶素理论进行分析、设计, 这也是垂直轴风力发电机长期得不到发展的一个 重要原因。
0c57f3e 柴油发电机组 thfdj 康明斯发电机组
目前,大型水平轴风力发电机的风能利用率, 绝大部分是由叶片设计方计算所得,一般在 40%以 上。如前所述,由于设计方法本身的缺陷,这样计算 所得的风能利用率的准确性很值得怀疑。当然,风 电厂的风力发电机都会根据测得的风速和输出功 率绘制风功率曲线,但是,此时的风速是风轮后部
水平轴风力发电机尾流效应的研究
水平轴风力发电机尾流效应的研究水平轴风力发电机尾流效应的研究近年来，由于能源危机的严峻形势以及对环境保护的日益关注，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式受到了广泛关注。
水平轴风力发电机作为目前应用最广泛的风力发电设备，尾流效应对其性能与风场布置起着重要的影响。
因此，研究水平轴风力发电机尾流效应对于提高发电效率、降低设备成本与维护成本具有重要意义。
1. 尾流效应的概念与特点尾流效应是指水平轴风力发电机的旋转叶片排列出的一股向后倾斜的气流，主要由旋转叶片、塔架和发电机塔基等构成。
这种尾流气流不仅会对风力发电机的发电效率造成影响，同时还会对周围环境产生一定的影响。
2. 尾流效应的影响因素尾流效应的影响因素主要包括旋转叶片形状、旋转叶片数量、旋转叶片转速以及环境风速等多个方面。
其中，旋转叶片形状对尾流效应的影响较为重要，一般而言，叶片弯曲程度越大，尾流效应越强。
此外，旋转叶片数量和转速的增加也会导致尾流效应的增强。
3. 尾流效应的影响机理尾流效应的影响机理主要有两个方面。
一方面是由于旋转叶片的存在，风力发电机的工作区域会受到限制，周围环境无法充分利用风能。
另一方面是由于旋转叶片排列出的尾流气流会造成附近风力发电机的阻力增加，从而影响发电效率。
4. 尾流效应的研究方法研究尾流效应可以通过数值模拟、风洞试验以及实地观测等方法进行。
数值模拟可以通过计算流体力学方法模拟和预测尾流效应的产生和传播规律。
风洞试验可以通过模拟真实工况，进行实验性的数据采集与分析。
实地观测可以通过安装传感器在现场进行数据采集，了解风力发电机的运行状况与尾流效应。
5. 减小尾流效应的方法为了减小尾流效应对水平轴风力发电机性能的影响，可以采取一些措施进行优化设计。
首先是加强叶片的设计与制造工艺，优化叶片形状和材料，降低尾流损失。
其次是增加风力发电机的容量以及提高风车的转速，从而减少尾流效应的影响。
此外，优化风力发电场的布局也是减小尾流效应的关键。
水平轴风力发电机技术原理
水平轴风力发电机技术原理水平轴风力发电机是一种利用天然风力产生电能的装置。
它由大型的水平轴和由叶轮组成的转子组成，能够将风能转化为机械能，进而驱动发电机产生电能。
水平轴风力发电机的技术原理包括以下几个方面。
首先，水平轴风力发电机是依靠风能的捕获。
当风经过设备时，转子上的叶轮设计可以将风能转化为转动能量。
叶轮通常由数片可调节角度的叶片组成，可以根据风速的变化进行调整，以实现最佳效率的捕获。
其次，转子的转动通过功率传输系统传递给发电机。
风能转换为转动能量后，通过齿轮或直接驱动发电机系统进行能量转化。
发电机可以将机械能转换为电能，并通过电缆输送到电网中进行供电。
此外，水平轴风力发电机还包括土建构造和电控系统。
土建构造主要是发电机的支架和基础，确保设备的稳定性和安全性。
电控系统则负责监测和控制整个发电过程，包括风速的监测和叶轮角度的调节，以及电能的输送和储存等。
水平轴风力发电机的应用是一项可持续发展的清洁能源解决方案。
它具有以下几个优点。
首先，水平轴风力发电机利用的是可再生能源，不会对环境产生污染。
与传统化石燃料发电相比，它减少了温室气体的排放，并且有助于保护大气环境和降低气候变化的影响。
其次，水平轴风力发电机可以灵活地布置在各种地形和地理环境中。
无论是在陆地上、海洋上还是离岸，都可以利用风能来产生电能。
这为发电站的选择提供了更多的可能性，使能源分布更加均衡。
此外，水平轴风力发电机的运维成本相对较低。
它的运行不依赖于燃料成本的波动，而是依赖于风能的充分利用。
同时，由于技术的不断进步和市场的扩大，水平轴风力发电机的制造成本也在逐渐降低。
需要注意的是，水平轴风力发电机的选择要考虑到环境特点、地理条件和震风等各种因素。
同时，根据实际需要确定合理的容量和数量，以最大程度地利用风能资源。
总之，水平轴风力发电机是一种应用广泛的清洁能源发电技术。
它通过风能转换为电能，不仅能满足能源需求，减少对传统化石燃料的依赖，还能保护环境，促进可持续发展。
风力发电机的分类
o根据风力发电机旋转轴的区别，风力发电机可以分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。
1、水平轴风力发电机：旋转轴与叶片垂直，一般与地面平行，旋转轴处于水平的风力发电机。
2、垂直轴风力发电机：旋转轴与叶片平行，一般与地面吹垂直，旋转轴处于垂直的风力发电机。
垂直轴风力发电机目前占市场主流的是水平轴风力发电机，平时说的风力发电机通常也是指水平轴风力发电机。
目前水平轴风力发电机的功率最大已经做到了5wm左右。
垂直轴风力发电机虽然最早被人类利用，但是用来发电还是近10多年的事。
与传统的水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机具有不用对风向，转速低，无噪音等优点，但同时也存在起动风速高，结构复杂等缺点，这都制约了垂直轴风力发电机的应用。
根据定桨矩失速型风机和变速恒频变桨矩风机的特点,国内目前装机的电机一般分为二类:1、异步型（1）笼型异步发电机；功率为600/125kW750kW 800kW 1250180kW定子向电网输送不同功率的50Hz交流电;（2）绕线式双馈异步发电机；功率为1500kW定子向电网输送50Hz交流电，转子由变频器控制，向电网间接输送有功或无功功率。
2、同步型（1）永磁同步发电机；功率为750kW 1200kW 1500kW 由永磁体产生磁场,定子输出经全功率整流逆变后向电网输送50Hz交流电。
（2）电励磁同步发电机；由外接到转子上的直流电流产生磁场,定子输出经全功率整流逆变后向电网输送50Hz交流电。
∙风力发电机的图解o一、风力发电机分解图1.风机总成2.叶片3.轮毂般4.前罩5.螺栓6.平垫圈7.防松螺母8.螺母9.弹簧垫10.法兰11.螺栓12.防松螺母13.避雷针14.减震器二、风力发电机应用系统结构图∙风力发电机的特点o1、高效率2、微风启动3、长寿命4、免维护5、防锈6、防腐蚀6、防潮7、防水8、防风沙风力发电机的原理o风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距(风轮转动惯量),通过主轴传动链,经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后,通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网.如果超过发电机同步转速,转子也处于发电状态,通过变流器向电网馈电.最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成,立在一定高度的塔干上,这是小型离网风机. 最初的风力发电机发出的电能随风变化时有时无,电压和频率不稳定,没有实际应用价值.为了解决这些问题,现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等.齿轮箱可以将很低的风轮转速(1500千瓦的风机通常为12-22转/分)变为很高的发电机转速(发电机同步转速通常为1500转/分).同时也使得发电机易于控制,实现稳定的频率和电压输出.偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向.要知道,1500千瓦的风机机舱总重50多吨,叶轮30吨,使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度.风机是有许多转动部件的,机舱在水平面旋转,随时偏航对准风向;风轮沿水平轴旋转,以便产生动力扭距.对变桨矩风机,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而变桨距.在停机时,叶片要顺桨,以便形成阻尼刹车.早期采用液压系统用于调节叶片桨矩(同时作为阻尼、停机、刹车等状态下使用),现在电变距系统逐步取代液压变距.就1500千瓦风机而言,一般在4米/秒左右的风速自动启动,在13米/秒左右发出额定功率.然后,随着风速的增加,一直控制在额定功率附近发电,直到风速达到25米/秒时自动停机.现代风机的设计极限风速为60-70米/秒,也就是说在这么大的风速下风机也不会立即破坏.理论上的12级飓风,其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒.风机的控制系统要根据风速、风向对系统加以控制,在稳定的电压和频率下运行,自动地并网和脱网;同时*齿轮箱、发电机的运行温度,液压系统的油压,对出现的任何异常进行报警,必要时自动停机,属于无人值守独立发电系统单元.∙风力发电机的维修o风机叶片的维修维护在保证风机叶片20年使用寿命中将起到至关重要的作用。
水平轴风力发电机技术原理(一)
水平轴风力发电机技术原理(一)
水平轴风力发电机技术原理
1. 引言
•简介水平轴风力发电机的基本原理和应用领域2. 风能转换
•解释风能转换的概念和重要性
•介绍风能转换的过程中涉及的关键组件
3. 叶轮设计与风能捕捉
•解释叶轮的作用和设计原理
•描述如何最大化风能的捕捉效率
4. 发电机转换
•介绍风能转换为电能的过程
•解释发电机转换的原理和关键技术
5. 转速控制与稳定性
•讨论转速控制的重要性和方法
•解释稳定性问题以及相关解决方案
6. 输电与储能
•说明发电后的输电过程和需要考虑的问题
•简要介绍风能发电的储能技术
7. 持续改进与新技术
•展望水平轴风力发电机技术的发展趋势
•介绍当前研究中的新技术和潜在突破点
8. 结论
•总结水平轴风力发电机技术原理的重点内容
•强调其在可再生能源领域的重要性和潜力
以上是一份关于水平轴风力发电机技术原理的文章。
文章采用markdown格式，用标题副标题的形式展示相关原理。
通过使用列点的
方式，逐步深入解释了风力发电的原理、风能转换、叶轮设计、发电
机转换、转速控制、输电与储能以及持续改进与新技术等方面的内容。
文章的目的是全面介绍水平轴风力发电机技术原理，帮助读者了解其
基本原理和应用领域。
水平轴与垂直轴风力发电机的比较
法得出准确结果的。
垂直轴风力发电机的叶片设计,以前也是按照 水平轴的设计方法,依靠叶素理论来设计。由于垂 直轴风轮的流动比水平轴更加复杂,是典型的大分 离非定常流动,不适合用叶素理论进行分析、设计, 这也是垂直轴风力发电机长期得不到发展的一个
目前,大型水平轴风力发电机的风能利用率, 绝大部分是由叶片设计方计算所得,一般在 40%以 上。如前所述,由于设计方法本身的缺陷,这样计算 所得的风能利用率的准确性很值得怀疑。当然,风 电厂的风力发电机都会根据测得的风速和输出功 率绘制风功率曲线,但是,此时的风速是风轮后部
测风仪测得的风速参见,要小于来流风速,风功率 曲线偏高,必须进行修正。应用修正方法修正后, 水平轴的风能利用率要降低 30%～50%。对于小型 水平轴风力发电机的风能利用率,中国空气动力研 究与发展中心曾做过相关的风洞实验,实测的利用 率在 23%～29%。
0c57f3e 柴油发电机组 康明斯发电机组
2m/s,优于上述的水平轴风力发电机。
水平轴风力发电机的叶片在旋转一周的过程 中,受惯性力和重力的综合作用,惯性力的方向是 随时变化的,而重力的方向始终不变,这样叶片所 受的就是一个交变载荷,这对于叶片的疲劳强度是 非常不利的。另外,水平轴的发电机都置于几十米
水平轴风轮的起动性能好已经是个共识,但是 根据中国空气动力研究与发展中心对小型水平轴 风力发电机所做的风洞实验来看,起动风速一般在 4～5m/s 之间,最大的居然达到 5.9m/s,这样的起 动性能显然是不能令人满意的。垂直轴风轮的起动
0c57f3e 柴油发电机组 康明斯发电机组
的高空,这给发电机的安装、维护和检修带来了很 多的不便。
垂直轴风轮的叶片在旋转的过程中的受力情 况要比水平轴的好的多,由于惯性力与重力的方向 始终不变,所受的是恒定载荷,因此疲劳寿命要比 水平轴风轮长。同时,垂直轴的发电机可以放在风
水平轴风力发电机的优化设计与制造
水平轴风力发电机的优化设计与制造随着全球能源问题的愈发突出，人们对新能源的需求也变得越来越迫切。
而风力发电作为一种清洁、可再生的能源，受到了广泛关注。
而水平轴风力发电机作为其中一种常见的风力发电设备，具有使用灵活、安装方便的优点，正在逐步的被广泛应用和发展。
因此，如何对水平轴风力发电机进行优化设计和制造，以提高其发电效率成为了当前风力发电产业的研究方向之一。
一、水平轴风力发电机的结构组成水平轴风力发电机主要由叶轮机构、转子、电机、控制器等组成。
其中，叶轮机构是风力发电机的核心部分，一般采用3片或更多片的叶片，用于捕捉风能。
而转子则是叶轮机构带动的发电机内部核心，通过风能输入，传递到发电机中产生电力。
而电机则是将机械能转化为电能，供电或存储使用。
控制器则用于监控和控制发电机的工作状态，确保风力发电机的安全运行与高效利用。
二、水平轴风力发电机的优化设计在设计水平轴风力发电机的过程中，需要考虑到风场的环境、叶轮机构的结构、叶片的形状、转子和发电机等各种因素。
在此基础上，可以从以下几个方面对水平轴风力发电机进行优化设计。
1. 叶轮机构的设计优化在叶轮机构的设计优化方面，主要考虑叶片的几何结构、叶片数量、叶片材料和制造工艺等方面。
其中，叶片的几何结构对水平轴风力发电机的功率特性和效率有较大影响，因此需要进行合理的几何结构优化。
同时，叶片数量的选择也需要理性考虑，有些情况下增加叶片数量不一定能够增加风能捕捉，反而会降低效率。
2. 转子和发电机的设计优化在转子和发电机的设计优化方面，主要考虑转子加工工艺、发电机的输出电压、电流和功率等方面。
其中，转子加工工艺的优化可以将转子的损耗降到最低，提升风力发电机的效率。
而发电机输出的电压、电流和功率需要与实际的电网要求相对应，确保风力发电机能够顺利的与电网相连，输出稳定的电能。
3. 优化控制系统在风力发电机的控制系统中，主要考虑转速控制、负载控制等方面。
其中，转速控制是保证风力发电机运转在安全范围内、以最优化状态发电的关键。
水平轴风力发电机组工作原理及结构教学教材
二.风电机组分系统简介
风轮系统
MY1.5s风力发电机组吊装
风轮系统
ENERCON E-112叶 片
ENERCON E70
传动链
REPOWER 5M
发电机
CLIPPER LIBERTY 2.5MW
ENERCON E-112
偏航系统
塔架
概要
一.风电机组空气动力学简述 二.风电机组基本类型 三.风电机组分系统简介
一.风电机组空气动力学简述
1.翼型 2.攻角 3.翼型气动特性参数 4.作用在叶片上的气动力 5.作用在机组上的气动力 6.机组功率系数和推力系数 7.叶片气动外形设计简介
飞机是怎么抵抗地心引力的？
1.翼型
美国NACA系列：NACA44系列、NACA63系 列
0
4.作用在叶片上的力
4.作用在叶片上的力
气流方向:是指的风速与旋转速度的合速度的方向。
5.作用在整机上的气动力
6.机组功率系数和推力系数
功率系数
P C P 1 AV 3
2
推力系数
T CT 1 AV 2
2
7.叶片气动外形设计简介
气动设计过程
7.叶片气动外形设计简介
设计理论：
动量理论
美国NREL系列、丹麦RISO-A系列、 瑞典FFA-W系列和荷兰DU系列。
2.攻角αA
攻角:气流方向与翼弦之间的夹角。 升力的产生——压差产生的，用伯努利方程体现。 压力面（PS）与吸力面（SS）
3.翼型气动特性参数
升力系数
Cl
1 2
L V 2c
阻力系数
Cd
1 2
D V
大型水平轴风力发电机叶尖速比
大型水平轴风力发电机叶尖速比
大型水平轴风力发电机的叶尖速比（Tip Speed Ratio，简称TSR）通常设计在λ=8左右。
叶尖速比是叶片叶尖线速度与风速的比值，它是表示风力机性能的一个重要参数。
具体来说，叶尖速比（TSR）可以通过以下公式计算：
TSR = (ω * R) / V
其中，ω是风力机旋转角速度（单位：弧度每秒），R是风力机风轮半径（单位：米），V是风速（单位：米每秒）。
叶尖速比表征了风力机在一定风速下运转速度的高低，因此也被称为高速性系数。
在风力发电中，存在一个最佳叶尖速比，这个比率能够使得风力发电机在不同风速下捕获最大的风能。
研究表明，当叶尖速比保持在λ=8时，风力发电机的风能利用系数达到最大，此时风机输入的最大功率与风速的三次方成正比。
这意味着在这个比率下，风力发电机的能量转换效率最高。
总的来说，为了优化风力发电机的性能，设计师会根据不同的风场条件和风机特性来确定合适的叶尖速比，以实现最佳的能源转换效
率。
水平轴风力发电机组基本概念
6.功率曲线保证值
6.功率曲线保证值
保证值＝（折算发电量/保证发电量）×100％ 折算发电量＝风频分布值×实测功率曲线值 保证发电量＝风频分布值×保证功率曲线值
谢 谢！
水平轴风力发电机组 基本概念
2009.3.2
概要
一.风电机组技术参数 二.风电机组设计等级 三.风电机组几个重要的性能指标
一.风力机技术参数
MY1.5s/se机组技术参数： 额定功率：1500 kW 额定转速：17.4 rpm 轮毂高度：65/75/80 m 额定风速：10.8/11.3 m/s 切入风速：3 m/s 切出风速：25 m/s 设计等级：TC IIIA/IIA+/IIIA+ 风轮直径：77.1/82.6 m 风轮仰角：5° 风轮锥角：3.5°
额定功率、切入风速、额定风速和切出风速
轮毂高度、风轮直径、风轮仰角和风轮锥角
风轮角
风轮锥角
二.风力机设计等级
1.分级依据—风力机载荷
风力机载荷是风力机设计的重要依据，用于 对风力机进行静强度和疲劳强度分析。 静强度——极端风速、控制策略 疲劳强度——平均风速、湍流强度、控制策略
2.设计标准
GL Wind 2003 IEC 61400-1 DS 472 中国船级社风力发电机组规范
GL Wind 2003
IEC 61400-1:1999
IEC 61400-1:2005
MY1.5s/se例解
五.风力机几个重要的性能指标
1.可利用率 2.标准功率曲线 3.保证功率曲线 4.年发电量 5.容量系数 6.功率曲线保证值
1.可利用率
在某段时间内，除去风力发电机组因维 修或故障未工作的时数后余下的时数与 这一期间内总时数的比值，用百分比表 示，是体现机组可靠性的性能参数。 国标要求：≥97％ 部分招标要求：≥95％ 国际先进机型：≥98％
水平轴风力发电机的特点
水平轴风力发电机的特点
嘿，朋友们！今天咱就来聊聊水平轴风力发电机的那些事儿！
你想想看啊，那水平轴风力发电机就像一个不知疲倦的大力士，一直在那呼呼地转着！比如说在广阔的草原上，一台台水平轴风力发电机迎风而立（例子：我上次去草原玩，就看到好多这样的风力发电机，那场面可壮观了），它那长长的叶片慢悠悠地转动着，就像是在和大自然跳着一场慢悠悠的舞蹈。
它的第一个特点就是高效啊！为啥这么说呢？就好比一辆跑车，动力十足，能快速地转化风能为电能。
只要有风，它就能稳稳地工作，给我们带来源源不断的电力（就像家里的电灯泡，多亏了它才能亮堂堂的呀）。
而且啊，它还很稳定呢！不是那种三天打鱼两天晒网的家伙。
不管是小风还是大风，它都能应付自如（就好像一个经验丰富的老船长，不管风浪大小都能稳稳掌舵）。
它还特别耐用呢！可不是那种娇滴滴的玩意儿。
经过各种恶劣天气的洗礼，依然坚强地矗立在那里（就跟咱身边那个特别靠谱的朋友似的，啥时候找他都没问题）。
咱再来说说它的适应性，那可是杠杠的！不管是在海边，还是在山里，都能看到它的身影（去海边度假的时候能看到它，去爬山的时候也能看到它）。
这水平轴风力发电机可真是无处不在，为我们的生活默默地贡献着力量。
总之啊，水平轴风力发电机就是我们生活中的好帮手，有了它，我们的用电就更有保障啦！它真的超厉害的，大家说是不是呀！。
水平轴风力发电机性能优化及改进
水平轴风力发电机性能优化及改进随着环保和可持续发展的重要性不断提高，风力发电成为人们重要关注的领域之一。
作为重要的风力发电技术之一，水平轴风力发电机在风力发电领域中起着重要的作用。
然而，在一定程度上其发电效率和运行稳定性方面亟待优化和改进。
下文将从如何提高发电效率、如何提高运行稳定性和如何降低噪声三个方面来介绍水平轴风力发电机性能优化及改进。
一、如何提高发电效率1. 提高风轮效率风轮是水平轴风力发电机中最核心的部件之一，其转动效率对发电效率有着至关重要的作用。
因此，提高风轮效率是提高发电效率最重要的任务之一。
（1）采用翼型风轮不同于传统的三叶式风轮，翼型风轮可以使空气得到更充分的压缩，并使得风轮叶片利用更多的气流能量，从而提高了转动效率。
利用大型气动试验设备进行翼型风轮试验，可以将转动效率提高5%至15%。
（2）改进叶片形状通过改变叶片的长度、宽度、厚度等参数，可以高效地提高风轮效率。
一些研究人员通过采用滞流面、反嘴等技术设计叶片，通过尽可能减小气流的紊流层（空气流动时出现的不规则区域）来提高风轮转动效率。
2. 提高变速器转换效率传统的水平轴风力发电机在变速转换环节中存在效率较低的问题，对于水平轴风力发电机变速器的改进将是提高发电效率的重要任务之一。
为了提高变速器的效率，可以通过增加转换比、优化齿面的加工等方法来实现。
二、如何提高运行稳定性提高水平轴风力发电机的运行稳定性是优化风力发电工作效率的关键因素。
下面，将从机身结构、控制系统以及电气综合系统三个方面来探讨如何提高水平轴风力发电机的运行稳定性。
1. 优化机身结构水平轴风力发电机的机身结构是影响其运行稳定性最直接的因素之一，因此，在减少风力发电机摇晃、减小转子质量、加强转子支架的刚度方面有所改进将会大大提升工作效率。
（1）通过减少机身的重量采用轻量化设计，减少水平轴风力发电机的机身等组件的重量，可以大大缩小发电机在自身设计转速下的振幅范围，从而减少机身结构的摇晃，提高水平轴风力发电机的运行稳定性。
风力发电机
风力发电机从结构上可分为两类其一是水平轴风力机，叶片安装在水平轴上，叶片接受风能转动去驱动所要驱动的机械。
水平轴风力机分多叶片低速风力机和1-3个叶片的高速风力机。
其二是垂直轴风力机，风轮轴是垂直布置的，叶片带动风轮轴转动再驱动所要驱动的机械。
水平轴风力发电机的结构水平轴风力发电机是目前世界各国风力发电机最为成功的一种形式，而生产垂直轴风力发电机的国家很少，主要原因是垂直轴风力发电机效率低、需启动设备，同时还有些技术问题尚待解决。
水平轴风力发电机主要由风轮、风轮轴、低速联轴器、增速器、高速轴联轴器、发电机、塔架、调速装置、调向装置、制动器等组成。
1 风轮叶片安装在轮毂上称作风轮，它包括叶片、轮毂等。
风轮是风力发电机接受风能的部件。
现代的风力发电机的叶片数，常为1--4枚叶片，常用的是2枚或3枚叶片。
由于叶片是风力发电机接受风能的部件，所以叶片的扭曲、翼型的各种参数及叶片结构都直接影响叶片接受风能的效率和叶片的寿命。
叶片尖端在风轮转动中所形成圆的直径称风轮直径，亦称叶片直径。
2．增速器由于风轮的转速低而发电机转速高，为匹配发电机，要在低速的风轮轴与高速的发电机轴之间接一个增速器：增速器就是一个使转速提高的变速器。
增速器的增速比i是发电机额定转数nd与风轮额定转数n的比，即j＝nd／n。
3. 联轴器增速器与发电机之间用联轴器连接，为了减少占地空间，往往联轴器与制动器设计在一起。
风轮轴与增速器之间也有用联轴器的，称低速联铀器。
4．制动器制动器是使风力发电机停止运转的装置，也称刹车。
制动器有手制动器、电磁制动器和液压制动器。
当采用电磁制动器时，需有外电源；当采用液压制动器时，院需外电源外，还需泵站、电磁阀、液压油缸及管路等。
5．发电机叶片接受风能而转动最终传给发电机，发电机是将风能最终转变成电能的设备。
6. 塔架塔架是支撑风力发电机的支架。
塔架有钢架结构的，有圆锥型钢管和钢筋混凝土的等三种形式。
同时塔架又分为硬塔，柔塔，甚柔塔。
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大型風力發電
大型風力發電機通常採用 “水平軸”型式，它由葉輪 、變速箱(加速齒輪箱) 、 發電機、偏移裝置、控制 系統、塔架等部件所組成 。葉輪將風能轉換為機械 能，低速轉動的葉輪經由 加速齒輪箱來增速，將動 力傳導給發電機。
小型風力發電機
小型風力發電機，通常 是以風葉輪帶動磁鐵或 線圈旋轉，由磁能轉換 為電能，經由整流裝置 變成直流電，透過充電 控制設備，將所產生的 電能儲存。
二極體正負極辨識 : 白邊為負極。 電路板插件正負極辨識 :白邊為負極。 本電路電子零件功能介紹 :
1. 1N5819功能為整流。 2. 1N4007為限壓。 3. 120Ω電阻為限流。
用銲錫組將插好的零件在背面銲點上錫，將多餘的 線腳以斜口鉗剪斷。
用套件包內所附的紅黑線在發電機任選兩點與LED模組完成品 A．B ．C任選兩點以焊錫結合加上先前製作的扇葉即完成。
風力發電的缺點： （一） 風力發電機的發電量受 到風速和風向的影響， 有時候會不穩定，也較 難以預測。 （二） 風力發電機設置及運轉 過程仍可能對生態造成 影響。 （三） 風力發電機有噪音的問 題。 （四） 風力發電機的電力調配 較為繁複。
北縣石門鄉風力發電站
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設置6座風力發電機，設置於海邊主要原因為風場穩定、無人居住、可成為地方觀 光景點。 當風速達13M以上時葉片自動調整為平行面，以防阻力太大折斷葉片。
工欲善其事．必先利其器
準備工具
銲錫組 ×1組 ． 斜口鉗 ×1支 ． 美工刀 ×1把 ． 奇異筆 ×1支 ． 打火機 ×1個 ． 小型一字起 ×1支 。
準備材料
寶特瓶 ×1個 ． 二段增速齒輪發電機 ×1個 ． 風力發電LED顯示模組零件包 ×1套 @ 。
開始製作
一.首先以奇異筆在寶特瓶標示出切割線，加以切 割。
完成整各模組後請大家發揮想像力幫它穿上衣服，就 是個人化的風力發電機囉。
END 謝謝大家
風力發電優缺點
風力發電有下列優點： （一） 風力能源永不耗竭； （二） 風力發電污染比較低，不 會排放二氧化碳和有污染 性的物質； （三） 風力發電是自產能源； （四） 可以減少傳統化石能源消 耗； （五） 風力發電可以作為分散式 發電系統； （六） 風力發電機工業提供就業 機會和地區觀光效益。
太陽能光熱轉換 ＠ 風力發電的介紹 @ 風力發電DIY @
熱電轉換 : 太陽能熱電轉換原理
利用佈滿地面的反射鏡，將陽光集中在真空隔熱吸收管 中，把吸收管內的特種高溫油加熱，高溫油把熱量傳給 水，生成水蒸氣來推動蒸氣發電系統。
１．線槽式系統： 直接利用線槽型拋物面聚焦鏡將陽光聚焦，照射在一個 置於線焦的集熱管來收集太陽能。此種系統可設計成不 同容量的發電裝置，但大多採固定式設計，無法完全追 蹤太陽，效率較低。
２．集中塔式系統： 利用碟型反光面，將陽光聚焦，在焦點處設置發電機系 統直接發電。此種系統可以追蹤太陽，但由於碟型反射 面構造複雜，所以成本較高。 (*直流電須分正負極)
太陽熱能發電系統 ：線槽式
此種系統可設計成不同容量的發電裝置，但大多採固定式設計，無法完全 追蹤太陽，效率較低。
太陽熱能發電系統 ：集中塔式
此種系統可以追蹤太陽，但由於碟型反射面構造複雜，所以成本較高。
太陽能光熱轉換 : 太陽能熱水器
利用熱升冷降的原理 太陽能熱水器的水，流經集熱器吸收太陽
能輻射熱，溫度升高密度變小，往上升至 儲水槽內，儲水槽 內密度較大，較冷的水 經由冷循環管往下流至集熱器，產生自然 對流循環而將儲水槽內的水加熱。此自然 循環系統不經其他之機械、電力之動力， 當日照量愈高，循環速度愈快溫度亦高。
風力發電機的種類
依據風力發電機依照葉片結構和在氣流中的位置，可將風力發電機分成水平 軸式風力發電機和垂直軸式風力發電機。
一、水平軸式風力發電機 水平軸式風力發電機上的葉片是徑向安置的，與旋轉軸相垂直，和風向與 旋轉軸相互平行，依據葉片受力可區分升力型和阻力型，而葉片有單葉式 、二葉式和三葉式；依照風向可分成順風型和逆風型，大部分水平軸式風 力發電機葉片會隨著風向改變位置，且機組大都為阻力型。
二.用打火機將切割好的葉片烤軟快速往下折，同時轉一點角 度，轉角度時每片葉片都要同方向。
三.用小型一字起在瓶蓋中心點戳出一個洞，用打火機將洞口 略為烤軟，快速的擠入二段發電機的齒輪形成齒輪痕。
風力葉片完成了
風力發電LED顯示模組的製作 @
依照說明書將電子零件插入電路板上標示位置
內容說明
LED正負極辨識 : 長腳為正極，短腳為負 極。
太陽能熱水器原理示意圖 @
流經集熱器經陽光照射熱水上升冷水下降，產生自然對流循環，不需任何電力或 機械輔助，日照量越高循環速度越快。
風力發電
風從那裡來
認識風力發電
風的產生是由於太陽將地表的空氣加溫，空氣受熱 膨脹變輕而往上升，熱空氣上升後，低溫的重空氣 就從四周橫向流入，因而形成空氣的流動，便產生 風。利用風來轉動風力發電機上的葉片，然後啟動 風力發電機，來產生電力。
二、垂直軸式風力發電機 垂直軸式風力發電機葉片是圍繞一個垂直軸旋轉且風向與轉軸成 垂直，其優點是設計比較簡單並且可以接受任何方向的風，故不 需要調向位置，且齒輪箱和發電機可安裝在地面上，和水平軸式 風力發電機比較，維修方便是一大特點。但系統無法抽取大量風 能並且需要大量材料是缺點。垂直軸式風力發電機可分為桶形轉 子和打蛋形轉子。