第4章_风轮叶片设计

风力发电机原理及结构

风力发电机原理及结构 风力发电机是一种将风能转换为电能的能量转换装置，它包括风力机和发电机两大部分。空气流动的动能作用在风力机风轮上，从而推动风轮旋转起来，将空气动力能转变成风轮旋转机械能，风轮的轮毂固定在风力发电机的机轴上，通过传动系统驱动发电机轴及转子旋转，发电机将机械能变成电能输送给负荷或电力系统，这就是风力发电的工作过程。 1、风机基本结构特征 风力机主要有风轮、传动系统、对风装置（偏航系统）、液压系统、制动系统、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。 （1）风轮 风力机区别于其他机械的主要特征就是风轮。风轮一班有2~3个叶片和轮毂所组成，其功能是将风能转换为机械能。 风力发电厂的风力机通常有2片或3片叶片，叶尖速度50~70m/s，3也片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮及降低2%~3%效率。更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意。3叶片叶轮上的手里更平衡，轮毂可以简单些。 1）叶片叶片是用加强玻璃塑料（GRP）、木头和木板、碳纤维强化塑料（CFRP）、钢和铝职称的。对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于5m，选择材料通常关心的是效率而

不是重量、硬度和叶片的其他特性，通常用整块优质木材加工制成，表面涂上保护漆，其根部与轮毂相接处使用良好的金属接头并用螺栓拧紧。对于大型风机，叶片特性通常较难满足，所以对材料的选择更为重要。 目前，叶片多为玻璃纤维增强负荷材料，基体材料为聚酯树脂或环氧树脂。环氧树脂比聚酯树脂强度高，材料疲劳特性好，且收缩变形小，聚酯材料较便宜它在固化时收缩大，在叶片的连接处可能存在潜在的危险，即由于收缩变形，在金属材料与玻璃钢之间坑能产生裂纹。 2）轮毂轮毂是风轮的枢纽，也是叶片根部与主轴的连接件。所有从叶片传来的力，都通过轮毂传到传动系统，在传到风力机驱动的对象。同时轮毂也是控制叶片桨距（使叶片作俯仰转动）的所在。 轮毂承受了风力作用在叶片上的推理、扭矩、弯矩及陀螺力矩。通常安装3片叶片的水平式风力机轮毂的形式为三角形和三通形。 轮毂可以是铸造结构，也可以采用焊接结构，其材料可以是铸钢，也可以采用高强度球墨铸铁。由于高强度球墨铸铁具有不可替代性，如铸造性能好、容易铸成、减振性能好、应力集中敏感性低、成本低等，风力发电机组中大量采用高强度球墨铸铁作为轮毂的材料。 轮毂的常用形式主要有刚性轮毂和铰链式轮毂（柔性轮毂

垂直轴风轮涡轮式风力发电机组技术说明书汇总

垂直轴风轮涡轮式风力发电机组 技术说明书 二〇一一年五月二十六日

一、项目概述 硕普智能科技有限公司是一家具有国际背景的高科技企业集团。其团队由国内外的高级技术专家所组成。集团主要研发、生产具有国际水平的风力发电设备和风力发电场建设。硕普公司法人连志敏先生是从新西兰回国的技术专家，是新西兰研制垂直轴涡轮风电机组和智能控制技术的发明人。连志敏先生长期致力于垂直轴涡轮风力发电设备的研究，拥有国际发明专利一项，国内发明专利五项：国际专利： 智能垂直轴增压集风式风力发电机组 （专利申请号：PCT/CN2008/071744） 国内专利： 1、分布复合式能源系统 （专利号：200610063278.9） 2、智能全天候风力发电机组 （专利号：200610157277.0） 3、智能复合式发电能源塔 （专利号：200610157273.0） 4、智能垂直轴助吹式风力发电机组 （专利号：200710075268.1） 5、智能垂直轴增压集风式风力发电机组 （专利号：200710075267.1）

二、垂直轴涡轮式发电机组介绍 垂直轴涡轮式风力发电机组涉及了一种利用风力、涡轮效应、烟囱效应、集风体产生的正负压差、旋转气流的瞬间爆发力来推动传动系统的垂直轴风轮涡轮式风力发电机组做功发电，该机组包括由控制系统、组合钢架、多台发电机组、双层机房、垂直轴、联轴器、可转集风体&整流板、组合式风腔、垂直风轮、水平桨叶、支撑组合架、轴承。该机组以风力的大小、电机转速来同步控制进风百叶及出风百叶的角度及控制多电机的联动，以使风力发电机组全风况、最大化的发电。 垂直轴涡轮式风力发电机组具有以下特点： 1、体积小 采用多层、统一的结构和桨叶，模块式组装，标准构件体积小，易运输和安装。 2、效率高 应用集风、整流、磁悬浮风电系统，由于采用智能程控多发电机联动工作，可根据风机的转数及风力大小增减电机并机数量，并有多重蓄能方式。可根据多风况调节发电，从1级风到12级风都可以运行。将风能利用率从传统风电的28%提高到80%以上，每年发电小时数可以提高到6500小时（传统风电每年只能发电2500小时左右）。 3、造价低

风电叶片设计流程

叶片设计流程 一．空气动力设计 1．确定风轮的几何和空气动力设计参数 2．选择翼型 3．确定叶片的最佳形状 4．计算风轮叶片的功率特性 5．如果需要可以对设计进行修改并重复步骤4，以找到制造 工艺约束下的最佳风轮设计。 6．计算在所有可遇尖速比下的风轮特性 对于每个尖速比可采用上面步骤4所述的方法，确定每个叶素的空气动力状态，由此确定整个风轮的性能。 7．风力机叶片三维效应分析 8．非定常空气动力现象 9．风力机叶片的动态失速 10．叶片动态入流 二．风机载荷计算 作为风力机设计和认证的重要依据，用于风力机的静强度和疲劳强度分析。国际电工协会制定的IEC61400-1标准、德国船级社制定的GL 规范和丹麦制定的DS 472标准等对风力机的载荷进行了详细的规定。

2.1IEC61400-1 标准规定的载荷情况 2.2风机载荷计算 1计算模型 1）风模型 （1）正常风模型 （2）极端风模型 （3）三维湍流模型 2）风机模型 风机模型包括几何模型、空气动力学模型、传动系统动力学模型、控制系统闭环模型和运行状态监控模型等。 2风力机载荷特性 1）叶片上的载荷 （1）空气动力载荷 包括摆振方向的剪力Q yb和弯矩M xb、挥舞方向的剪力Q xb和弯矩M yb以及与变浆距力矩平衡的叶片俯仰力矩M zb。可根据叶片空气动力设计步骤4中求得的叶素上法向力系数Cn和切向力系数Ct, 通过积分求出作用在叶片上的空气动力载荷。 （2）重力载荷 作用在叶片上的重力载荷对叶片产生的摆振方向弯矩，随叶片方位角的变化呈周期变化，是叶片的主要疲劳载荷。 （3）惯性载荷

（4）操纵载荷 2）轮毂上的载荷 3）主轴上的载荷 4）机舱上的载荷 5）偏航系统上的载荷 6）塔架上的载荷 三．风力机气动弹性 当风力机在自然风条件下运行时，作用在风力机上的空气动力、惯性力和弹性力等交变载荷会使结构产生变形和振动，影响风力机的正常运行甚至导致风力机损坏。因此，在风力机的设计中必须考虑系统的稳定性和在外载作用下的动力响应，主要有①风力机气动弹性稳定性和动力响应②风力机机械传动系统的振动③风力机控制系统（包括偏航系统和变浆距系统等）的稳定性和动力响应④风力机系统的振动。 3.1风力机气动弹性现象 1．风力机叶片气动弹性稳定性问题 2．风力机系统振动和稳定性问题 3.2风力机气动弹性分析 目的是保证风力机在运行过程中不出现气动弹性不稳定。主要的方法是特征值法和能量法。特征值法是在求解弹性力学的基本方 程中，考虑作用在风力机叶片上的非定常空气动力，建立离散的描述风力机叶片气动弹性运动的微分方程。采用Floquet理论求解，最后 稳定性判别归结为状态转移矩阵的特征值计算。

风力发电机组风轮叶片型式试验方案要求

风力发电机组风轮叶片产品认证实施规则北京鉴衡认证中心 编号：CGC-R46002：2012 风力发电机组风轮叶片 产品认证实施规则 北京鉴衡认证中心 2012年06月

目录 1. 适用范围 (1) 2. 认证模式 (1) 3. 认证实施的基本要求 (1) 3.1 认证申请 (1) 3.3 型式试验 (1) 3.4 工厂审查 (2) 3.5认证结果评价与批准 (3) 3.6获证后监督 (4) 4. 认证证书 (5) 4.1 认证证书的保持 (5) 4.2 认证证书覆盖产品的扩展 (5) 4.3认证证书的暂停、注销和撤销 (6) 5. 产品认证标志的使用规定 (6) 5.1 准许使用的标志样式 (6) 5.2 变形认证标志的使用 (6) 5.3 加施方式 (6) 5.4 加施位置 (6) 6. 认证收费 (6) 附件1 风力发电机组风轮叶片产品认证申请所需提交文件资料清单 (7) 附件2 风力发电机组风轮叶片设计文档要求 (9) 附件3 风力发电机组风轮叶片型式试验方案要求 (10) 附件4 产品认证工厂质量保证能力要求 (12) 附件5 评估资料企业代管申请表 (16) 附件6 代管资料证明书 (17)

1. 适用范围 本规则适用于风轮扫掠面积等于或大于200m2的水平轴风力发电机组风轮叶片产品认证。 2. 认证模式 设计评估+ 型式试验+ 工厂审查+ 获证后监督 3. 认证实施的基本要求 3.1 认证申请 3.1.1认证申请单元划分 认证单元的划分按照产品型号进行划分。同一制造商、同一产品型号，不同生产场地生产的产品应作为不同的申请单元。但不同生产场地生产的相同产品可只做一次型式试验。 3.1.2 申请时需要提交的技术文件资料 产品认证申请所需提交的图纸和文件资料见“风力发电机组风轮叶片产品认证申请所需提交文件资料清单”（附件1）。 3.1.3 评估资料企业代管申请(适用时) 对于附件1“风力发电机组风轮叶片产品认证申请所需提交文件资料清单”的部分文件资料，如果申请认证的单位出于“技术保密”的理由，不方便移交我方带走封存的，可以由申请认证的单位提出认证评估资料代管申请（见附件5）“评估资料企业代管申请表”，并列出代管资料清单，经过我方审批申请、审查资料、加盖审批章/备查章以及加封（贴封条）后，由申请认证的单位保管、出具代管资料证明书（见附件6）“代管资料证明书”。申请认证的单位在认证有效期内务必妥善保管资料，不得拆封、挪用、修改、损坏，以备我方随时查阅。 3.2设计评估 鉴衡认证中心将依据GB/T 25383-2010 《风力发电机组风轮叶片》，或鉴衡认证中心认可的其他标准和适用技术要求，并结合产品的设计条件和预定用途，对所收到的图纸和文件进行符合性审查。 设计文档内容应满足“设计文档要求”（附件2）。 3.3 型式试验 3.3.1型式试验方案（以下简称试验方案）的确定 申请方应根据认证依据的标准和适用技术要求，拟定试验方案，提交认证机构审查。试验方案应明确检测项目、方法、条件及合格判定依据的标准、技术要

风机叶片原理和结构

风机叶片的原理、结构和运行维护 潘东浩 第一章风机叶片报涉及的原理 第一节风力机获得的能量 一.气流的动能 1 2 i 3 E= 2 mv =2 p Sv 式中m——气体的质量 S——风轮的扫风面积，单位为m2 v 气体的速度，单位是m/s p ------空气密度，单位是kg/m3 E 气体的动能，单位是W 风力机实际获得的轴功率 P=2 p sJc p 式中P----- 风力机实际获得的轴功率，单位为W； p ------空气密度，单位为kg/m3; S ----- 风轮的扫风面积，单位为m2; v ----- 上游风速，单位为m/s. C p ---------- 风能利用系数 三.风机从风能中获得的能量是有限的，风机的理论最大效率

n Q 0.593 即为贝兹（Betz）理论的极限值。 第二节叶片的受力分析 一.作用在桨叶上的气动力 上图是风轮叶片剖面叶素不考虑诱导速

度情况下的受力分析。在叶片局部剖面上，W是来流速度V和局部线速度U的矢量和。速度W在叶片局部剖面上产生升力dL和阻力dD，通过把dL和dD分解到平行和垂直风轮旋转平面上，即为风轮的轴向推力dFn和旋转切向力dFt。轴向推力作用在风力发电机组塔架上，旋转切向力产生有用的旋转力矩，驱动风轮转动。 上图中的几何关系式如下： W =V U ①=0 + a dFn=dDs in ① +dLcos ① dFt=dLs in ①-dDcos ① dM=rdFt=r（dLsin ①-dDcos①） 其中，①为相对速度W与局部线速度U （旋转平面）的夹角，称为倾斜角；0为弦线和局部 线速度U （旋转平面）的夹角，称为安装角或节距角; a为弦线和相对速度W的夹 角，称为攻角。 ?桨叶角度的调整（安装角）对功率的影响。（定桨距） 改变桨叶节距角的设定会影响额定功率的输出，根据定桨距风力机的特点，应当尽量提高低 风速时的功率系数和考虑高风速时的失速性能。定桨距风力发电机组 在额定风速以下运行时，在低风速区，不同的节距角所对应的功率曲线几乎是重合的。但在 高风速区，节距角的变化，对其最大输出功率（额定功率点）的影响是十分明显的。事实 上，调整桨叶的节距角，只是改变了桨叶对气流的失速点。根据实验结果，节距角越小，气 流对桨叶的失速点越高，其最大输出功率也越高。这就是定桨距风力机可以在不同的空气密 度下调整桨叶安装角的根据。 不同安装角的功率曲线如下图所示： 750KW国产桨叶各安装角实际功率Illi线对比图 ! --------- ——B ----------------! *pitchy—00 P itch=-3. 00 pitcta-L T5 pi 75 ―*—pitch=-Q. 00 * 1 -------- piteh=l.00——= ---------------- i

先进的叶轮机械叶片设计方法

先进的叶轮机械叶片设计方法 对于透平机械叶片的设计，CAESES是一个功能灵活强大的平台，并包含了先进的端壁造型优化方法等。所有参数化叶片模型都可以与网格划分和仿真工具紧密关联，从而运行自动化CFD仿真分析及优化设计。应用案例包括涡轮增压器、汽轮机、风扇和泵等——包括轴流、离心或者混流等形式。 西门子，丰田，MTU，KSB，Spencer Turbine和IHI等国际知名的公司都正在使用CAESES来设计叶轮机械部件。 为何（选用）CAESES？ ●灵活稳定的参数化模型； ●高度客户定制，开放所有细节，并全面整合到现有工作流程中； ●综合考虑模型设置中的几何/制造约束； ●智能地减少参数数量； ●提供了综合调整模型细节的可能性，例如，能够更好地控制空化或漩涡等局 部流动现象； ●针对所有设计变体的一次性预处理； ●一切都以自动化为目标，以实现高效的形状优化； ●来自CAESES支持团队超快的技术支持。

涡轮增压器里的压气机模型，全参数化可调节，自动化设计 将叶片模型连接到CFD并自动进行分析 叶片设计——高效和灵活 CAESES里的叶片模型可以快速手动创建，也可以自动创建。创建单个叶片或分离叶片的模型，都可以采用现有模板或进行客户定制，例如： ●创建任意参数化2D轮廓，包括以现有叶片作为基准进行自动化拟合； ●基于任意子午轮廓（导入的数据，创建的参数化曲线），可以将二维叶片截 面映射到三维流面上； ●定义任意前尾缘形状，包括圆形，椭圆形，钝的，弯曲的； ●任意的中弧线定义方式，基于beta角或者theta角，即叶片气流角或者叶型 包角等；

●任意厚度分布定义（导入的数据，参数化曲线，数学公式定义）； ●基于半径（常数，可变）并考虑到应力和结构约束的圆角控制； ●先进的3D曲面生成技术，可以生成高质量的形状和确定可行的设计方案。参数化的几何模型 对于新设计模型的自动化CFD分析，CAESES可以提供自动处理后的参数化几何模型，例如周期性的流体域。它（允许客户）调整叶片的形状同时可以自动生成网格而不需要手动操作。 参数化静子模型，为自动化网格生成的包含端壁造型的周期性流体域 在一个循环中全自动化完成CFD和应力分析 CAESES先进和稳定的CAD功能使得您可以同时方便的创建参数化的周期性固体区域模型，包括特殊的星型结构等。因此，在一次循环中，可以同时进行应力分析和CFD分析。使用CAESES提供的模型，通过一次自动化循环将这两个进程融合在一起可以节省很大一部分的手动工作。

风机叶片原理和结构

风机叶片原理和结构 Prepared on 24 November 2020

风机叶片的原理、结构和运行维护 潘东浩 第一章 风机叶片报涉及的原理 第一节 风力机获得的能量 一． 气流的动能 E=21 mv 2=21ρSv 3 式中 m------气体的质量 S-------风轮的扫风面积，单位为m 2 v-------气体的速度,单位是m/s ρ------空气密度，单位是kg/m 3 E ----------气体的动能，单位是W 二． 风力机实际获得的轴功率 P=21 ρSv 3C p 式中 P--------风力机实际获得的轴功率，单位为W ； ρ------空气密度，单位为kg/m 3; S--------风轮的扫风面积，单位为m 2; v--------上游风速，单位为m/s. C p ---------风能利用系数 三． 风机从风能中获得的能量是有限的，风机的理论最大效率 η≈ 即为贝兹（Betz ）理论的极限值。

第二节叶片的受力分析 一．作用在桨叶上的气动力 上图是风轮叶片剖面叶素不考虑诱导速度情况下的受力分析。在叶片局部剖面上，W是来流速度V和局部线速度U的矢量和。速度W在叶片局部剖面上产生升力dL和阻力dD，通过把dL和dD分解到平行和垂直风轮旋转平面上，即为风轮的轴向推力dFn和旋转切向力dFt。轴向推力作用在风力发电机组塔架上，旋转切向力产生有用的旋转力矩，驱动风轮转动。 上图中的几何关系式如下： Φ=θ+α dFn=dDsinΦ+dLcosΦ dFt=dLsinΦ-dDcosΦ dM=rdFt=r(dLsinΦ-dDcosΦ) 其中，Φ为相对速度W与局部线速度U（旋转平面）的夹角，称为倾斜角； θ为弦线和局部线速度U（旋转平面）的夹角，称为安装角或节距角； α为弦线和相对速度W的夹角，称为攻角。 二．桨叶角度的调整（安装角）对功率的影响。（定桨距） 改变桨叶节距角的设定会影响额定功率的输出，根据定桨距风力机的特点，应当尽量提高低风速时的功率系数和考虑高风速时的失速性能。定桨距风力发电机组在额定风速以下运行时，在低风速区，不同的节距角所对应的功率曲线几乎是重合的。但在高风速区，节距角的变化，对其最大输出功率（额定功率点）的影响是十分明显的。事实上，调整桨叶的节距角，只是改变了桨叶对气流的失速点。根据实验结果，节距角越小，气流对桨叶的失速

风力发电机结构介绍

绍结机构介风力发电风力发电机组是由风轮、传动系统、 偏航系统、液压系统、制动系统、发电该机组通过风力推动叶轮旋转，塔架和基础等组成。机、控制与安全系统、机舱、有效的将风能转再通过传动系统增速来达到发电机的转速后来驱动发电机发电，化成电能。风力发电机组结构示意图如下。 1、叶片 2、变浆轴承 3、主轴 4、机舱吊 5、齿轮箱 6、高速轴制动器 7、发电机 8、轴流风机9、机座10、滑环11、偏航轴承12、偏航驱动13、轮毂系统 各主要组成部分功能简述如下 （1）叶片叶片是吸收风能的单元，用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致。由叶片、轮毂、变桨系统组成。每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节。叶片配备雷电保护系统。风机维护时，叶轮可通过锁定销进行锁定。 （2）变浆系统变浆系统通过改变叶片的桨距角，使叶片在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。 （3）齿轮箱齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。 发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。明阳）发电机4（． 1.5s/se机组采用是带滑环三相双馈异步发电机。转子与变频器连接，可向转子回路提供可调频率的电压，输出转速可以在同步转速±30%范围内调节。 （5）偏航系统偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电效率。同时提供必要的锁紧力矩，以保障机组安全运行。 （6）轮毂系统轮毂的作用是将叶片固定在一起，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转动轴上。轮毂结构是3个放射形喇叭口拟合在一起的。

风力发电机叶片设计

风力发电机叶片的设计 经济、能源与环境的协调发展是实现国家现代化目标的必要条件。随着全球气候变暖与化石能源的不断消耗及其对环境的影响问题，其他能源的开发越来越受到重视，如核能、地热能、风能、水能等新能源及生物质能、氢能的二次能源的开发应用也日益发展起来。而在这些新兴的能源种类中，核能的核废料处理相当困难，并且其日污染相比火电厂更为严重，同时需要相当严密的监管控制能力以防止其泄露而产生不可估量的破坏，国际上这些例子也是相当多的。而地热能的开发势必要依赖与高科技，在当今对地热开发利用还不完善的现状下，更是难以做到，并且其开发对地表的影响也相当大。而风能则作为太阳能的转换形式之一，它是取之不尽、用之不竭的清洁可再生能源，不产生任何有害气体和废料，不污染环境。海上，陆地可利用开发的可达2×1010kW，远远高于地球水能的利用，风能的发展潜力巨大，前景广阔。 自20世纪70年代中期以来，世界主要发达国家和一些发展中国家都在加紧对风能的开发和利用，减少二氧化碳等温室气体的排放，保护人类赖以生存的地球。风力发电技术相对太阳能、生物质等可再生能源技术更为方便，成本更低，对环境破环更小，作为清洁能源的主要利用方式而飞速发展，且日益规模化。一、叶片设计的意义 在风力发电机中叶片的设计直接影响风能的转换效率，直接影响其年发电量，是风能利用的重要一环。本文主要是设计气动性能较好的翼型与叶片并进行气动分析。而翼型作为叶片的气动外形，直接影响叶片对风能的利用率。现在翼型的选择有很多种，FFA-W系列翼型的优点是在设计工况下具有较高的升力系数和升阻比，并且在非设计工况下具有良好的失速性能。叶片的气动设计方法主要有依据贝茨理论的简化设计方法，葛老渥方法与维尔森方法。简化的设计方法未考虑涡流损失等因素的影响，一般只用于初步的气动方案的设计过程；葛老渥方法则忽略了叶尖损失与升阻比对叶片性能的影响，同时在非设计状态下的气动性能也并未考虑；维尔森方法则较为全面是现今常用的叶片气动外形设计方法。本文通过相关的叶片设计理论结合相关软件来设计并简单的优化叶片。 叶片设计的要求不仅需要参考和选用设计标准，还应考虑风电机组的具体安装和使用情况。叶片的设计过程需要根据总体设计方案，并结合具体的技术要求，通过系统的启动设计和结构设计，实现设计目标。一般而论叶片设计可分为空气动力学设计阶段和结构设计阶段。启动设计阶段需要通过选择叶片几何最佳外形，实现年发电量最大的目标；结构设计阶段需要通过选择分析选择叶片材料、结构形式和其他设计参数，实现叶片强度、刚度、稳定性以及动特性等目标，叶片基

风力发电机组风轮叶片材料的使用方向

风力发电机组风轮叶片材料的使用方向 风力发电是新能源中开发较早、应用广、技术成熟的可再生清洁能源。首个发电风场1891年建立于丹麦，随着风力发电技术的成熟、制造成本的不断下降，发电成本也逐年下降，加上各国政府的政策扶植，自上世纪70年代世界石油危机以来，风能资源的开发利用逐步得到发展。随着科学技术的进步，风力发电从可再生清洁能源中脱颖而出，成为工业开发最具价值的一种新能源，世界风电正以迅猛的速度发展。1994～2000年，全世界风电装机容量年平均增长率为31％。 叶片是风力发电机组中的关键部件，需要良好的设计、可靠的质量和优越的性能。恶劣的环境对叶片的要求有：很好的刚度、最佳的疲劳强度和机械性能，能经受暴风等极端恶劣条件的考验，具有好的耐腐蚀、耐紫外线和耐雷击的性能；发电成本较低，维护费用低。 叶片一般是采用梁壳结构，夹心结构的肋梁，内填泡沫塑料外覆玻璃钢蒙皮的壳体结构形式。叶片的纵梁从叶根至叶尖的截面逐渐变小，以满足扭曲叶片的要求并减轻叶片重量，即做成等强度梁。 风力发电机组叶片使用的材料根据叶片长度不同而选用不同的复合材料，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强乙烯基树脂、玻璃纤维增强环氧树脂和碳纤维增强环氧树脂。 在发电机功率确定的条件下，如何提高发电效率，以获得最大的风能，一直是风力发电追求的目标，而风能的利用与叶片的形状、长度和面积有着密切的关系，叶片的大小则主要依赖于制造叶片的材料。叶片的材料越轻、强度和刚度越高，叶片有效利用载荷的能力就越强，叶片就可以做得更大，它的风能利用能力也就越强。因此，轻质高强、耐久性好的复合材料是目前大型风力发电叶片的首选材料。 在复合材料风力发电叶片的研究开发过程中，德国、丹麦等风能资源利用较好的国家，针对大型叶片的材料体系、外形设计、结构设计、制造工艺等方面作了大量的研究开发工作，并取得了丰硕的成果。可以针对不同的地区风力发电的需要，选择最佳的设计方案和制造技术，生产适合不同需求的复合材料风力发电叶片。 目前商业化风力发电所用的电机容量一般为1.5～ 2.0 MW，与之配套的复合材料叶片长度为30～40米。现今世界上最大的风力发电机的装机容量为5 MW，旋转直径可达126米。这是材料、结构和工艺三者完美结合的成功地体现。 在风力发电的初期阶段，由于发电机的功率较小，需要的复合材料叶片尺寸也比较小，叶片质量分布的均匀性对发电机和塔座的影响不十分显现；而且，当时人们对开模成型工艺时苯乙烯挥发给大气环境造成的污染，对操作人员造成的身体危害并未引起足够的认识。因此，最初的小型复合材料叶片制造基本采用简单易行的手糊成型工艺。随着风力发电机功率的不断提高，安装发电机的塔座和捕捉风能的复合材料叶片做的越来越大。 为了保证风力发电机运行平稳，要求叶片的质量轻，而且也要求叶片的质量分布均匀、外形尺寸准确。叶片的制造模具是保证以上要求的基础。大型叶片的外形尺寸与其模具制造有着极其密切的关系。为了保证复合材料叶片外形和尺寸精度，叶片长度越长，对模具刚度和强度的要求就越高，模具的重量和成本也会大幅度地提高。为了降低模具成本，减轻模具重量，大型叶片的模具制造也发生了很大的变化，由金属模具向复合材料模具转变。另外，模具制造的材料与叶片采用了相同的材料，模具材料的热膨胀系数与叶片材料基本相同，制造出的叶片的精度和尺寸得到了保证。 另外，生产工艺也发生了质的变化。由最初的手糊成型向着湿法铺放工艺的转变，逐渐过渡到国内现在广泛使用的增强材料的现场浸渍和预先浸渍。现在国际上最先进的生产工艺是所

风力发电机结构介绍

风力发电机结构介绍 风力发电机组是由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。该机组通过风力推动叶轮旋转，再通过传动系统增速来达到发电机的转速后来驱动发电机发电，有效的将风能转化成电能。风力发电机组结构示意图如下。 1、叶片 2、变浆轴承 3、主轴 4、机舱吊 5、齿轮箱 6、高速轴制动器 7、发电机 8、轴流风机9、机座10、滑环11、偏航轴承12、偏航驱动13、轮毂系统 各主要组成部分功能简述如下 （1）叶片叶片是吸收风能的单元，用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致。由叶片、轮毂、变桨系统组成。每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节。叶片配备雷电保护系统。风机维护时，叶轮可通过锁定销进行锁定。 （2）变浆系统变浆系统通过改变叶片的桨距角，使叶片在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。 （3）齿轮箱齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。 （4）发电机发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。明阳1.5s/se机组采用是带滑环三相双馈异步发电机。转子与变频器连接，可向转子

回路提供可调频率的电压，输出转速可以在同步转速±30%范围内调节。 （5）偏航系统偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电效率。同时提供必要的锁紧力矩，以保障机组安全运行。 （6）轮毂系统轮毂的作用是将叶片固定在一起，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转动轴上。轮毂结构是3个放射形喇叭口拟合在一起的。 （7）底座总成底座总成主要有底座、下平台总成、内平台总成、机舱梯子等组成。通过偏航轴承与塔架相连，并通过偏航系统带动机舱总成、发电机总成、变浆系统总成。 MY1.5s/se型风电机组主要技术参数如下： （1）机组： 机组额定功率：1500kw 机组起动风速：3m/s 机组停机风速： 25m/s 机组额定风速： 10.8/11.3 m/s （2）叶轮： 叶轮直径：82.6m 叶轮扫掠面积：5316m2 叶轮速度：17.4rpm 叶轮倾角： 5o 叶片长度：40.25m 叶片材质：玻璃纤维增强树脂 （3）齿轮箱： 齿轮箱额定功率：1663kw 齿轮箱转速比：100.48 （4）发电机： 发电机额定功率：1550kw 发电机额定电压：690v

风力发电机组及其叶片的主要测试项目

1 叶片主要检验和分析项目 风力发电机组动力性能的测试要根据IEC 61400-23“风力机发电系统-第23部分：风轮叶片全尺寸结构试验”标准的最新版执行。 1.1 叶片静力试验 静力试验用来测定叶片的结构特性，包括硬度数据和应力分布。 叶片可用面载荷或集中载荷（单点/多点载荷）来进行加载。每种方法都有其优缺点，加载方法通常按下面讨论的经验方法来确定。包括分布式面载荷加载方法、单点加载方法、多点加载方法。静力试验加载通常涉及一个递增加载顺序的应用。对于一个给定的加载顺序，静力试验载荷通常按均匀的步幅施加，或以稳定的控制速率平稳地增加。必要时，可明确规定加载速率与最大载荷等级的数值。通常加载速率应足够慢，以避免载荷波动引起的动态影响，从而改变试验的结果。 1.2 叶片疲劳试验 叶片的疲劳试验用来测定叶片的疲劳特性。实际大小的叶片疲劳试验通常是认证程序的基本部分。疲劳试验时间要长达几个月，检验过程中，要定期的监督、检查以及检验设备的校准。在疲劳试验中有很多种叶片加载方法，载荷可以施加在单点上或多点上，弯曲载荷可施加在单轴、两轴或多轴上，载荷可以是等幅恒频的，也可以是变幅变频的。每种加载方法都有其优缺点。加载方法的选用通常取决于所用的试验设备。主要包括等幅加载、分块加载、变幅加载、单轴加载、多轴加载、多载荷点加载、共振法加载。 推荐的试验方法的优缺点如下表： 表1 推荐的试验方法的优缺点 试验方法优点缺点 分布式表面加载（使用沙袋等静重）- 精确的载荷分布 - 剪切载荷分布很精确 - 只能单轴 - 只能静态载荷 - 失效能量释放可导致更严重的失效 - 非常低的固有频率 单点加载- 硬件简单 - 一次只能精确试验一个或两个剖面 - 由试验载荷引起的剪切载荷较高多点加载 - 一次试验可试验叶片 的大部分长度 - 更复杂的硬件和载荷控制

风轮总体参数设计

风轮总体参数设计 1、风轮叶片数B 一般风轮叶片数取决于风轮的尖速比λ0，根据风轮叶片数和尖速比的关系表确定风轮叶片数量 目前用于风力发电的风力机一般属于高速风力机，一般取叶片数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高的风能利用系数，即有较大的转矩，而且起动风速亦低，因此适用于提水，而叶片数少的风力机在高尖速比运行时有较高的风能利用系数，且起动风速较高，因此适用于发电。

由于三叶片的风力发电机的运行和输出功率较平稳，目前小型风力发电机采用三叶片的较多，对大于中型风力发电机由于考虑成本因素，有人用二叶片，但仍以三叶片为主。 2、 风轮直径D 风轮直径可用下列公式进行估算 32321121121/2*/4**0.49p p P C V D V D C ρπηηηη== 式中：P ———风力机输出功率(W); ρ———空气密度，一般取1.25kg/m 2; 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———风能利用系数。高速风力机一般取0.4以上，低速风p 力机一般取0.3左右。 3、设计风速V1 风轮设计风速(又称额定风速)是一个非常重要的参数,直接影响到风力机的尺寸和成本。设计风速取决于使用风力机地区的风能资源分布。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。知道了平均风速和风速的频度，就可以按一定的原则来确定风速V1 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。 4、尖速比0 风轮的尖速比是风轮的叶尖速度和设计风速之比，尖速比是风力机的一个重要设计参数，通常在风力机总体设计时提出。首先，尖速比与风轮效率是密切相关的，只要机器没有过速，那么运转于较高尖速比状态下的机器，就具有较高的风轮效率。对于特定的风轮，其尖速比不是随意而定的，它是根据风力机的类型、叶片的尺寸和电机传动系统的参数来确定的。不同的叶尖速比意味着所选用或设计的风轮实度具有不同的数值。所要求设计的尖速比，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。

风力发电课程设计 风力机叶片设计

课程设计 设计题目：风力发电技术课程设计 课程设计要求 一、课程设计的目的和意义 通过课程设计使学生能综合运用所学基础理论、基本技能和专业知识，联系生产及科研实际完成某一课程设计题目。培养学生分析和解决工程问题的能力以及一定的科研、实践能力；培养学生严谨、求实的治学方法和刻苦钻研、勇于探索的精神；培养学生的业务素质、创新意识和团队精神等。课程设计过程中，深化有关理论知识，扩大知识面，获得阅读文献、调查研究、总结提炼以及使用工具书和写作等方面的综合训练。通过课程设计工作可以有效地检验“教”、“学”质量。 二、课程设计对学生的要求 1. 指导教师指导下，学生在规定时间内正确、相对独立地完成一项给定任务的全过程，包括资料收集、调研、方案比较、数据采集与处理、计算与结果分析、总结提炼观点、得出结论、绘制有关图表、编写设计报告、说明讲解与回答问题、课程设计考核等。严禁以任何方式抄袭他人成果或网上相关文章，也不能请他人代替完成设计，一经发现，课程设计成绩按不及格处理。 2. 根据设计任务书要求，学生在设计开始较短时间内(1-2天)应掌握所进行课程设计的内容，包括：资料收集与准备、设计任务与思路、工作任务分解、各阶段任务的时间分配、

暂时存在的问题等。 3. 设计过程中，学生应主动向指导教师汇报工作进度和遇到的疑难问题，争取指导教师的指导和监督。指导教师会随时进行指导，并抽查学生的设计进展情况。 4. 学生应严格遵守纪律。按指导教师要求，在规定时间、固定教室内进行设计，如有特殊情况，应及时告知指导教师，严格请假制度。 5. 设计考核前学生需提交课程设计报告，设计报告应按照相关规范进行撰写，并按指导教师要求整理、修改，及时上交。晚交设计报告，成绩降档处理；不交设计报告，按不及格处理。 6. 属下列情况之一者，不予考核并取消设计成绩： (1)没有保证设计时间，缺席时间三分之一以上者或未完成规定任务的最低限度要求； (2)剽窃他人设计结果或直接照抄他人设计报告； (3)设计结果存在较大错误，经指导教师指出而未修改； (4)设计结果在书写或其他方面未满足规定的最低要求。 三、课程设计考核 1.课程设计的过程考核 (1) 学生是否按设计任务书所提出的要求与时间，完成各阶段所规定的任务。 (2) 设计完成的质量和完成过程中所表现的创造性和学习态度，包括出勤情况等。 (3) 学生是否较好掌握设计所涉及的基础理论、基本技能和专业知识等。 (4) 设计报告思路是否清晰，文字、公式及图表等是否符合规范，报告上交是否及时等。 (5) 必要时学生需上交课程设计草稿，设计结束当天进行答辩或笔试考核等。 2.课程设计的成绩评定 课程设计成绩评定采用优秀、良好、中等、及格和不及格五级分制记分，成绩包括平时答疑成绩、设计说明书成绩和答辩成绩三部分，其中平时答疑占20分，设计说明书成绩占40分，答辩成绩占40分。

03.019-2002 空调风轮、风叶选型与设计规范

集团空调事业部企业 标准 QJ/MK03.019-2002 空调风轮、风叶选型与设计规范 2002-12-23发布 2002-12-31实施 集团空调事业部发布

集团空调事业部企业标准 空调风轮、风叶选型与设计规范QJ/MK03.019-2002 1.范围 1.1 本设计规范规定了空调器常用风轮：轴流、贯流和离心风轮的的设计基本要求、材料和选用原则；供设计人员在风轮设计时参考； 1.2 本设计规范给出了外协厂加工制作的风轮的配套安装和部件的技术要求。 2.相关标准： QJ/MK05.050-2001 空调用风轮风叶技术条件 GB1800.2-1998 公差、偏差和配合的基本规定（ISO286-1：1988） GB/T14486-93 工程塑料摸塑塑料件尺寸公差。 SJ/T10628-1995 塑料件尺寸公差。 QJ/MK05.916-2002 AS类塑料材料 3.术语和定义： 3.1 借用风轮： 为空调内部结构改变不大时，采用的原同类规格空调的风轮； 3.2 专用风轮： 为空调内部结构变化较大，使用规格较少时新选配和新设计改进的风轮，往往无法借 集团空调事业部 2002-12-23 批准 2002-12-31 实施 1

用通用件中的风轮。 3.3 叶轮形式定义： 按气流的进、出气方向可以分为离心、轴流叶轮； 气流两次流经叶片，横贯叶轮时称为贯流叶轮或横流叶轮。 3.4 叶轮的命名符号及意义： 3.4.1 离心叶轮的命名和符号意义： MDLX（离心风轮）-D外直径*H（高度）-（生产厂家或供货厂家）-M（摸具编号A、B、C……） 3.4.2 贯流叶轮： MDGL（贯流风轮）-D外径-（生产厂家或供货厂家）-M（摸具编号A、B、C……） 3.4.3 轴流叶轮 MDZL（轴流风轮）-D外直径*H（高度）-（生产厂家或供货厂家）-M（摸具编号A、B、C……） 3.4.4 生产厂家代号规定： 目前提供叶轮的工厂有如下单位，按厂家名称的汉语拼音第一个字母为厂家代号，例如：SW—顺威风轮；LD—郎迪风轮；TD—天大风轮；DY-宁波德业风轮；…… 4. 风轮的选用设计规范： 4.1 风轮的选用原则： 4.1.1 借用风轮的选用原则： 2