风力发电机组发电原理ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,风力发电原理,赵胜利编,2012,年,5,月,风力发电原理赵胜利编,目录,总体介绍,目录,总体介绍,50/750,风力发电机组是定桨矩失速控制，额定功率,750kW,三叶片上风向,叶轮直径,50m,总体介绍,总体介绍,设计,额定功率,750kW,启动风速,4.0m/s,额定风速,15m/s,切出风速,25.0m/s,最大设计风速,70m/s,总体介绍设计,总体介绍,叶轮,直径,50m,叶片数量,3,转数,21r/min,齿轮箱,型式 一级行星，一级圆柱齿轮,传动比,i=67.6,总体介绍叶轮,总体介绍,发电机,额定功率,750,型式,4,极异步发电机,额定电压,690V,防护等级,IP 54,总体介绍发电机,总体介绍,总体介绍,总体介绍,总体介绍,叶轮相关知识,风力发电气动工作原理,风力机由风轮系统、传动系统、电气系统、控制系统、塔架系统等组成，其中风轮是关键部件。风轮叶片在风的作用下产生空气动力使风轮旋转，将风的动能转换成机械能，在通过风力传动系统和电气系统将机械能转换成电能，因此风机的空气动力学问题主要是风轮叶片的空气动力学问题。,风轮的几何参数,（,1,）风轮直径,风轮的直径是指风轮旋转时风轮外圆直径，用,D,表示,叶轮相关知识风力发电气动工作原理,叶轮相关知识,（,2,）风轮面积,风轮面积是指风轮扫掠面积,（,3,）风机锥角,风轮锥角是叶片与旋转轴垂直的平面的夹角，锥角的作用是在风轮运行状态下，减少离心力引起的叶片弯曲应力或防止叶片稍部与塔架碰撞,（,4,）风轮仰角,风轮仰角是风轮旋转轴与水平面的夹角，仰角的作用是防止叶片稍部与塔架碰撞。,叶轮相关知识（2）风轮面积,叶轮相关知识,叶轮相关知识,叶轮相关知识,叶片翼型几何参数,叶片主要有一下几个几何参数,（,1,）前缘,翼型中弧线的最前点称为翼型前缘,（,2,）后缘,翼型中弧线的最后称为翼型后缘,（,3,）弦线,翼型前缘点和后缘的连线称为弦线，其长度称为弦长,（,4,）中弧线,叶轮相关知识叶片翼型几何参数,叶轮相关知识,垂直与弦线度量的上、下表面间距离中点连线称为中弧线,（,5,）厚度,垂直于弦线度量的上、下表面间的距离称为翼型厚度。最大厚度与弦长的比值称为翼型相对厚度,（,6,）弯度,中弧线到弦线的最大垂直距离称为翼型弯度，弯度与弦长的比值称为相对弯度,（,7,）后缘厚度,尾缘点处上下表面间的距离称为后缘厚度。,叶轮相关知识垂直与弦线度量的上、下表面间距离中点连线称为中弧,叶轮相关知识,叶轮相关知识,叶轮相关知识,叶片的受力,作用在风力机叶轮上的气动力可用叶素理论来解释。叶素理论的基本出发点是将叶片延展向分成许多微段，称这些微段为叶素。假设在每个叶素上的流动相互之间没有干扰，即叶素可以看成是二维翼型。,叶轮相关知识叶片的受力,叶轮相关知识,叶轮相关知识,叶轮相关知识,当一个叶素在流场中流动时，环绕该叶素产生一个压力分布，该压力分布与攻角有关（攻角就是弦线和风向的夹角。叶素的上表面，是负压力；下表面是正压力，由于压力分布在叶素上而产生的载荷，可用,2,个力（即升力和阻力）和一个力矩（俯仰力矩）表示。,环绕叶素的升力,L,垂直于风向,V,；阻力平行于风向与升力垂直，力矩,M,称为俯仰力矩，力矩是相对于一个特定点来说的，通常在弦长的,0.25,处。将作用在每个叶素上的力矩沿展向积分，就可以求得力矩在风轮上的力和力矩,叶轮相关知识 当一个叶素在流场中流动时，环绕该叶,叶轮相关知识,将由长度为,dr,叶素上的阻力和升力合成的空气动力,dFa,分解为法向力,dFn,和切向力,dFt,，正是由于此切向力,Ft,的存在，形成了扭矩,M,才使得叶片旋转，并进行风能捕捉，然后将捕捉到的能量转化为电能,叶轮相关知识 将由长度为dr叶素上的阻力和升力,叶轮相关知识,叶轮相关知识,风知识讲解,风知识讲解,叶轮相关知识,能量计算,由流体力学可知，气流的动能为：,其中,m-,气体质量,v-,气体速度,设单位时间内流过截面积的为,S,的气体体积为,V,则,叶轮相关知识能量计算,叶轮相关知识,叶尖,正常运行状态下：叶尖与叶片联为一体,在过速状态下：离心力通过钢丝绳使液压缸上压力增加，当压力超过高定值时，系统发出信号停机。当压力超过防爆腊的设定值时，防爆膜冲开，系统泄压，叶尖闸动作停机。,叶轮相关知识叶尖,齿轮箱相关知识,重齿,S50/750kw FL800A,齿箱,采用,一级行星两级平行轴齿轮箱,传动,内齿圈固定，,3,行星轮,Z3,自转加公转。太阳轮,Z2,转速低，载荷大。,NGW,传动，,i=1+Z4/Z2=1+99/21=5.714,南高齿,S50/750kw FDG-00R1,一级行星两级平行轴齿轮箱传动,内齿圈固定，,3,行星轮,Z3,自转加公转。太阳轮,Z2,转速低，载荷大。,NGW,传动，,i=1+Z4/Z2=1+91/23=4.957,齿轮箱相关知识重齿,齿轮箱相关知识,齿轮箱,齿轮箱相关知识齿轮箱,齿轮箱相关知识,齿轮箱,齿轮箱相关知识齿轮箱,齿轮箱相关知识,齿轮箱,齿轮箱相关知识齿轮箱,齿轮箱相关知识,齿轮油泵,齿轮油泵为一个外部自吸式摆线转子泵，由一个电机驱动。当循环油路压力超过规定范围时，一个集成旁路系统可以保护电机防止过载。压力控制阀在压力超过,10bar,时打开，将吸出的油直接送回油箱。,齿轮箱相关知识齿轮油泵,齿轮箱相关知识,中压微粒滤清器带有旁通阀的中压微粒滤清器串联在循环润滑油路系统中，确保持续过滤齿轮油。利用,20m,的滤清器，使齿轮箱内循环的润滑油始终保持清洁，有效地使所有接触转动的部件不致因润滑油中的杂质受到损坏。,当滤清器进油口和出油口之间的压力差达到,3bar,时，滤清器上的污染发讯器发出信号，同时污染发讯器上也有灯光显示，此时应及时更换滤蕊，如果更换滤蕊不及时，滤油器进出口压差达到,4.5bar,时，滤油器旁通阀将会开启，此时滤油器将失去滤清作用,齿轮箱相关知识中压微粒滤清器带有旁通阀的中压微粒滤清器串联在,齿轮箱相关知识,油位开关,齿轮箱润滑油规定油位的监测，是依靠一个安装在保护管中的磁电位置开关来完成的，以避免油槽内扰动引起开关的误动作。同时设定一个浮动开关点，使得齿轮油温度改变引起的齿轮油的粘度和体积波动不致使油位开关误动作。,如果润滑油的油平面低于规定油位的高度，油位开关动作，计算机报警，这时需要加注润滑油，系统处理器发出停机指令（允许滞后时间最多不超过,5,分钟）。,齿轮箱相关知识油位开关,齿轮箱相关知识,电阻式温度传感器（,PT-100,）,监测齿轮箱油槽内润滑油的温度。在齿轮箱高速轴所处的位置的最低点，安装了一个,2,根导线的电阻式温度传感器,PT 100,。白金薄膜电阻式温度传感器，,0,时对应电阻,100,。,当润滑油的温度低于,0,时，系统处理器发出指令，齿轮油加热器开始工作，润滑油被加热到,10,后加热器停止加热；,齿轮箱相关知识电阻式温度传感器（PT-100）,750,发电机相关知识,发电机,750发电机相关知识发电机,750,发电机相关知识,发,电,机,750发电机相关知识发,750,发电机相关知识,主要结构及工作原理,定子及其部件,定子中主要部件有：机座、定子铁心、线圈等。,异步发电机的机座采用铸铁带散热筋结构。,定子铁心由相互绝缘的冷扎硅钢片迭压而成，在铁心的两端及背部由端板和扣片将其固定在中间，构成定子铁心的整体组件。,750发电机相关知识主要结构及工作原理,金风,750,机组发电原理,转子及其部件,转子为鼠笼型，其主要部件有：转子铁心、轴、转子绕组、风扇。,转子铁心由相互绝缘的冷扎硅钢片迭压而成，圆周平均分布有通风槽，转子铁心迭压后直接套在轴上。,转子绕组采用笼型铜条焊接结构，由置于转子槽中的导条及两端的端环组成闭合回路，整个转子形成一坚实的整体，结构简单牢固。,金风750机组发电原理转子及其部件,750,发电机相关知识,其它部件：,轴承：发电机为单轴伸结构，两端采用滚珠轴承,加热器：电机内部装有两个加热器,温度传感器（,PT100,）：,出线盒,发电原理,与电网并联运行，定子绕组接到电压和频率都恒定的电网，利用原动力把异步电机转子加速到超过同步转速，转差率,s,为负值，异步电机即在发电状态下运行，输出电功率。异步发电机要从电网吸收滞后的无功电流来励磁，使电网的功率因数降低。,750发电机相关知识其它部件：,750,发电机相关知识,异步电机,定子旋转磁场转速与和转子转速不同,同步转速,定子旋转磁场的转速和电网频率严格对应称谓同步转速。,n=60f/p,其中,f,为电网频率，,p,为电机磁极对数,转差率,定子磁场旋转的速度与转子旋转的速度之差与定子磁场的旋转速度之比。,750发电机相关知识异步电机,