风力机设计与制造答案

1 低速轴: 连接风轮和齿轮箱的输入端

高速轴: 连接齿轮箱输出端和发电机

2 将风能产生的转矩传递给发电机,并使其得到相应的转速.

3 在满足传动效率,可靠性和工作寿命要求的前提下,以最小体积和质量为目标,获得最优传动方案.

4

控制与安全系统定义: 实现对风电机组起,停机和发电等运动过程的控制,并保证机组在任何状态下的安全性.

一次能源转换单元: 将风能转换化为旋转机械能.

机械能传递单元: 传动与制动.

发电单元: 将旋转的机械能转换为电脑,同时提供必要的并网发电机. 5 按额定功率分 (大型 中型 小型)

按风轮轴结构特征分 (水平轴 垂直轴)

a)

b) ① 风轮扫掠面积大,风能利用率高.

② 结构紧凑,技术比较成熟.

③ 可控制高风速下的功率输出,安全可靠.

6 指风力发电机在发电过程中,出现的一个负面效果.主要对下风向风电机组,

由于一部分空气通过塔架后,再吹向风轮,这样塔架就干扰了流过叶片的气流,一次能源转换单元 控制与安全系统

机械 发电单元

而形成了所谓的塔影效应.其会导致风机出力的波动,使发电机性能有所降低.

7风轮由叶片和轮毂组成.

8直驱式无齿轮箱,双馈式有齿轮箱

9挥舞,摆振,扭振.

10风速变化,风向变化,旋转采样.

11①正常风况下,风力发电机组处于正常状态.

②正常风况下,风力发电机组处于故障状态.

③极端风况下,风力发电机组处于正常状态.

12(稳态极端风速模型湍流风速模型)

13①气流不可压缩,水平均匀定常压,并且风轮尾流不旋转.

②处于风轮前后方的气流静压相等.

③将风轮简化成圆盘,轴向力沿圆盘均匀分布且圆盘上无摩擦力.

14表明风电机组从风能中实际获得的功率不会超过风能功率的59.3%.

15入流角Φ: 叶素入流速度方向与风轮旋转平面间的夹角.

桨距角β: 叶素弦长与风轮旋转面间的夹角.

攻角α: 叶素弦长与入流速度方向的夹角.

关系: Φ=α+β

16通过合理的评估和计算方法提供相对完整,准确的设计载荷数据.

17①按载荷源分类:1) 空气动力载荷

2) 重力和惯性载荷

3) 操作载荷

4) 其他载荷

②按结构设计和校核要求分类:1) 最大极限载荷

2) 疲劳载荷

③按时变特征分类:1) 循环载荷

2) 平稳载荷

3) 随机载荷

4) 瞬变载荷

181) 正常(N):正常发电轻微故障或异常状态,寿命期的出现.

2) 非正常(A):对应风况中机组产生较严重的故障.

3) 运输和吊装(T)

19风电机组最大极限状态:指可能损害结构或部件的极端载荷状况. 20随机循环载荷:非周期性且与实践具有不确定性关系的载荷.

随机疲劳:随机循环载荷产生的疲劳现象.

21①被动失速调节

②变桨距调节

③主动失速调节

22偏航角: 来流速度方向与风轮轴线的夹角.

23风电机组主要设计目标:高性能, 高可靠性, 低成本.

24风电机组总体参数:一般指风电机组的设计风况性能指标和主要部件的基本设计要素.

25额定风速V R , 切入风速V C , 切出风速V r .

26使风电机组产生尽可能多的有效功率,额定风速取决于机组所在区域的风能资源分布,需掌握平均风速及其出现的频率.参照风速条件,按一定原则评估额定风速

27①VR取值偏低,机组将损失高于VR时很多额外功率.

②过高的VR,可能使机组难以发挥应有的能力,损失很多低风速风能.

28恒转速, 变转速.

29两叶片: 叶片少,重量轻,成本低,上下叶片由于受剪切风影响,运行中气动载荷差距大,对机组结构稳定性产生不利影响.

三叶片:质量虽然增加,成本高,但气动和综合性能较好.运行和功率相对平稳,从美学角度看,三叶片也优于两叶片.

32功率特性对风电机组年发电量有直接影响,功率特性除与本身气动特性有关

外,与风电机组运行方式密切相关.

33 全功率变流风力发电系统, 采用交流励磁双馈发电机的风力发电系统,

采用无刷双馈发电机的发电系统, 采用永磁发电机的风力发电系统.

34 交流励磁双馈发电系统特点:

①是目前大型风电设备采用的典型技术方案之一

②控制由转子电路实现,流过转子的电功率与发电机转速所决定的转差功

率有关.

③该转差功率仅占发电机额定功率很小部分,所需双向变频器容量也较小,

对低成本发电和控制系统成本及实施难度有利.

④还有实现有功,无功功率的控制,对电网进行无功补偿.

无刷双馈发电机无刷化的方式:

①将两台绕线转子异步发电机同轴相连,其中一台发电机作为主绕组,而另

一台发电机的定子绕组作为励磁控制绕组,其控制方法与单发电机相同.

②在定子上装设两套级数不同的绕组,分别作为发电机的主绕组和励磁控制

绕组.

永磁发电机系统冷却方式: 风冷式, 水冷式.

35 ①传动路径短

②较容易实现关键部件的标准化设计

③以便基础工业部门提供这些部件,促进风电制造产业链的形成, 进而降低

整机成本.

④为日后风电机组的运行和维护提供便利.

36 液压变桨, 电动变桨.

37 偏航轴承, 执行机构, 驱动与控制, 制动装置等组成

38 空气动力制动, 机械制动.

39 ①制动转矩直接作用于风轮.

②制动转矩对齿轮箱影响较小.

③失效环节少,可靠性高.

④由于轴转速较低,此布局需要较大的制动转矩,制动装置所需结构尺寸大.

40 ①制动转矩小.

②制动装置结构尺寸小

③对齿轮箱等传动链部件会产生较大的冲击载荷.

41 气动设计.

42 确定叶片的气动外形,应用空气动力学基础理论并结合叶片的结构和工艺要

求,形成沿叶片展向的截面形状.

43 主要承载叶片的大部分弯曲载荷,

44 大型风轮叶片为空腔结构形式,在弯曲气动载荷作用下,叶片局部受压,可能

发生突然损坏,此现象称为失稳.

45 将风轮轴产生的功率传递到发电机系统所需要的传动系统.

46 主传动链的支撑技术: