风力发电机范文10篇

风力发电机范文篇1

论文摘要：风能是一种清洁，安全，可再生的绿色能源，利用风能对环境无污染，对生态无破坏，环保效益和生态效益良好，对于人类社会可持续发展具有重要意义。进入20世纪70年代，在世界范围内爆发的能源危机告诫人们，要生存就要寻找开发新能源，此后各国政府纷纷制定能源政策支持新能源的开发利用。现今调整能源结构、减少温室气体排放、缓解环境污染、加强能源安全已成为国内外关注的热点。国家对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度重视。

近年来，世界风力发电事业蓬勃发展，截至2006年年底，全世界风力发电装机容量已达7422万千瓦，预计到2010年全世界风力发电装机容量将达到149．5吉瓦。

我国风能资源丰富。据中国气象科学研究院的初步测算,我国陆地10m高度处可开发储量为2.53亿kW,海上可开发储量为7.5亿kW,总计约10亿kW,风能利用潜力巨大。2005年以来我国每年的风电新增装机容量连年翻番，2005年装机容量126万KW，2006年装机容量260万KW，2007年装机容量590万KW，至2008年底风电装机容量已超过1000万KW。国家规划,到2020年中国风电装机规模将达3000万kW。在国家政策和资源优势的推动下,中国风能开发利用取得了长足进步。

风力发电在并网时由于冲击电流的存在，会对电网电压产生影响。由于风力发电是一种间歇性能源，风电场的功率输出具有很强的随机性，所以为了保证风电并网以后系统运行的可靠性，需要额外安排一定容量的旋转备用以响应风电场的随机波动。各种形式的风力发电机组运行时对无功功率的需求不同，依靠电容补偿来解决无功功率平衡问题，发电机的无功功率与出力有关，由此也影响电网的电压。

大型风力发电机组的投入运行，使大规模风力发电场的建设成为可能，风电事业正逐步向产业化迈进。在某些地方，风力发电已经在电网中占有了相当的比重，它的运行状况直接关系到整个电网的安全性和可靠性。为了更加安全、充分的利用风力资源，迫切需要深入研究大规模风电场并网运行的相关技术问题，是保证并入大规模风电场后电力系统仍然可以正常稳定运行的重要前提。

国内外研究现状

过去很长一段时期以来，由于结构简单、运行可靠，风力发电系统主要采用恒速恒频发电方式，但采用恒速恒频方式的风力发电机组发电效率较低，而且机械承受的应力较大，相应的装置成本较高。近年来，随着大规模电力电子技术的日趋成熟，同时为实现不同风速下实现最大风能捕获从而高效发电，国内外正在采用变速恒频发电方式，变速恒频发电方式可以大范围内调节运行转速,来适应因风速变化而引起的风力机功率的变化,可以最大限度的吸收风能,因而效率较高；控制系统采取的控制手段可以较好的调节系统的有功功率、无功功率,但控制系统较为复杂；低风速下风机转速相应下降，从而大大降低了系统的机械应力和装置成本，近年来变速恒频风力发电机组成了大容量风力发电设备的主要选择方向。

恒速恒频风力发电机组的并网包括同步发电机的并网和异步发电机的并网。同步发电机在重载情况下并网，若不进行有效的控制，常会发生严重的无功振荡和失步，对系统造成严重的影响。用于风力发电的同步发电机与电网并联运行时，常采用自动准同步并网和自同步并网方式。前者由于风速的不确定性，通过该方法并网比较困难；后者的并网操作相对简单，使并网在短时间内完成，但要克服合闸时有冲击电流的缺点。异步风力发电机控制装置简单，而且并网后不会产生振荡和失步，运行比较稳定。然而，异步发电机直接并网时会产生发电机额定电流5-7倍的冲击电流，不仅对电网造成冲击而且影响机组寿命；另外异步发电机本身不发无功功率，需要进行无功补偿。[

变速恒频风力发电系统有多种，例如同步发电机交/直/交系统的并网运行和双馈发电机系统的并网运行。在变速恒频风力发电的众多种方案中,最具优势的方案是采用双馈感应发电机的并网型交流励磁变速恒频风力发电机组。

同步发电机交/直/交系统并网运行时，由于采用频率变换装置进行输出控制,因此并网时没有电流冲击,对系统几乎没有影响。由于同步发电机组工作频率与电网频率是彼此独立的,风轮及发电机的转速可以变化,不必担心发生同步发电机直接并网运行可能出现的失步问题。在风电系统中使用阻抗匹配和功率跟踪反馈来调节输出负荷,可使风力发电机组按最佳效率运行,向电网输送更多的电能。

双馈发电机系统并网运行时，风力机起动后带动发电机至接近同步转速时电网,并网时基本上无电流冲击。风力发电机的转速可随风负载的变化及时做出相应的调整,产生最大的电能输出。而且通过调节双馈发电机励磁电流的频率、幅值和相位，可以保证发电机在变速运行的情况下发出恒定频率的电力,并可以调节无功功率和有功功率。

交流励磁变速恒频风力发电系统中，发电机和电网之间是一种柔性连接，尤其对无刷双馈电机而言，对发电机转子侧交流励磁电流的调节与控制，就可在变速运行的任何转速下满足并网条件，实现变速恒频无冲击电流的高效并网。其励磁绕组与电网间的双向变频器功率，仅为发电机系统的一小部分功率。可以预见，在未来几年内，无刷双馈电机在变速恒频发电系统中将会获得广泛的应用，对全国的风力发电等机电产品的更新换代起推动作用，产生显著的经济和社会效益。

研究(设计)内容

对主要风力发电机组类型进行对比研究，不同机型的发电机原理、结构、运行特性和对电力系统的影响不尽相同，有必要进行研究。

对风力发电机组并网方式进行比较分析研究，主要是同步发电机的并网方式和异步发电机的并网方式进行比较分析，并对目前主流的变速恒频风力发电机组中的双馈感应发电机进行重点探讨。

电压水平是电力系统稳定运行的重要指标，研究了风力发电并网运行后电力系统的电压特性。

从风电场接入地区的中枢点电压水平、风电系统负荷的轻重、风电场的无功补偿容量大小等各个方面分析探讨影响风电机组最大注入功率的各种因素。

综合分析几种常用风力发电机的并网控制技术，分析比较它们各自应用于风力发电上的优缺点。并提出风力发电技术今后的发展趋势。

研究(设计)方法及技术路线

首先建立几种常用风力发电机的数学模型，建立风速、风力机模型，并利用已建立的数学模型对发电机原理进行探讨，研究各风力发电机的运行特性，并就各种发电机并网时对电网的影响进行理论探讨，特别是与电网有功、无功交换功率及对电网电压的影响进行探讨，找出合适的并网运行控制方案。

本课题研究的难点有：1）风力发电机数学模型的建立；由于风力发电机类型较多，不同电机的数学模型不一样，不能建立统一的、适应各种机型的数学模型。2）该课题的探讨主要停留在理论上，并进行适当的仿真计算，难以进行实验验证时间安排

第九周

详细地了解设计题目、设计任务、设计要求、预期效果。本周内主要完成：①明确设计任务的具体内容。②完成开题报告。③编制初步设计方案

第十周

通过分析设计任务，提出各自的问题。

第十一周、第十二周

①将设计任务再次细化，提出更加具体的问题。②开始设计预期目标的整体方案，包括相关硬件、软件方案，提出可行性。

第十三周、第十四周

①设计方案更加具体化，使之更加清晰，明确提出可达到的预期效果。②再次论证方案的可行性。③对设计方案各部分进行系统的分析计算，解决设计中出现的具体问题。

第十六周

总结前两个阶段的工作成果，编写设计说明书。

第十七周

①妥善保存设计系统。②修改毕业论文，并完成打印。③准备答辩

预期成果

预期成果为几种常见风力发电机组的并网运行控制方案，并以论文论文的形式表达出来。可能的创新点为：考虑充分利用电力存储或者能量存储技术，降低风能资源的随机性对电网造成的不利影响，改善风能资源的利用条件，尽可能达到可控的目的。

主要参考文献

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风力发电机范文篇2

1.1IGBT。作为风力发电中最为重要的功率器件之一，IGBC的电压源流器具备着关断电流的主要作用，通过采用PWM技术来实现无源逆变，这对于直流输电向无交流电源的负荷点送电具有重要作用，但是由于风力发电过程中风速并不稳定，因此在风力发电的过程中IGBT模块的温度始终无法得到一个统一的调控，过高或过低的温度都会导致芯片与铜底片之间或者铜底片与基板之间焊接部分所承受的周期性负荷过高。针对这些问题，目前大力推广IGBC的“H”型SPWM逆变器应用于风力发电中，其原理是通过控制其开关波形，对输出的电流进行控制，并且改变初始角度来促使逆变器以功率因素为一的方式对电网输送能源，这对于畸变因素有着良好的改进作用。1.2交直交变频器。变频装置系统主要作用在于变频恒频风力发电系统中起到一个能量传递的作用，其中交直交变频器能有有效克制交变频器的输出电压谐波多问题，针对输入测功率因数低以及功率元件数量过多等问题，起到一个控制策略的实现作用，其主要适用于变速恒频双馈电机风力发电系统以及无刷双馈电机风力发电系统。并且在海上风电场采用电力电子变频器还可以针对有功与无功的控制实现一个稳定维持，使其以最低的机械应力与噪音获取最高的风能。1.3矩阵变换器。矩阵变换器一直是电力电子技术研究的热门之一，在整个风力发电系统中有着较为开阔的发展前景，并且作为新型的交电源编花器，其对于交流电主参数的变换可以实现系统发方面的多角度实现，并且相对于风力发电系统中以往的变换器，其功能更加强大，可以通过调节输出频率，电流以及电压等对变速恒频实现控制，并且可以最大化的实现风能捕获，与有功功率与无功功率的解耦控制。

2电力电子技术在风力发电中的应用研究

目前，随着清洁环保资源的不断研究与发展，除了水力发电以外，风力发电占据了全球可再生能源发展与研究的重要地位，并且风力发电是目前能够具备大规模商业开发价值以及技术较为成熟的一种新能源。2.1风电并网技术应用。风电并网技术具备着良好的稳定性与可靠性，其是目前电子电力技术在风力发电研究中主趋势之一，风电并网的运行与电力电子应用技术的研究有着十分紧密的联系，主要有以下两种方式：方式一直接与电网相连；方式二借助电力电子器件所组成的变换器实现与电网相连。首先，直接与电网相连接，可以在消耗与克制异步发电机并网瞬间所产生的强大冲击流，在配有软并网装置的发电装置上，通过在异步发电机定子与电网之间所嵌入的双向晶闸管，实现并网后由一个接触器来操作动合触头实现短接。目前我国采用最多的就是变速双馈异步发电机与变速同步发电机进行风力发电研究，由于其结构特征与技术要求都十分高，势必需要电力电子技术的支撑与改进。2.2变速恒频发电系统在风力发电中的应用。风力发电最大劣势就是不稳定，其稳定效果较差，目前我国风电并网较为常用的是异步店里发电机组运行模式，该运行模式主要应用的是风电并网技术，而风电并网技术最大的劣势就是不稳定性，并且不易被控制，因此风力变化属于自然因素，其自然因素具有不可抗力，风速与风向都无法实现人为控制，即使在未来科学技术发展到一定程度风速与风向可以实现人为操作，但是成本也会务必巨大，因此，在短时间内要想即采用风力发电还要改善这一不稳定因素所导致的种种问题，那么采用变速恒频发电系统这一技术就十分重要，即使在风速与风力都不可逆的时候，风力与风速发生了巨大的变化，采用这一技术也可以稳定输出功率的频率，减少不必要的损失。如图1所示。但是就目前的研究技术而言，还存在很多难题亟待攻克，像是并网问题以及风机控制等方面的系统操作都对风力发电的未来发展有着一定的阻碍，要想更进一步的实现风力发电的最大值效益化，那么采用更加先进的电力电子技术与风力发电系统的融合十分重要。2.3恒速恒频发电系统在风力发电中的应用。恒速恒频系统所采用的是普通异步发电机，其主要是超同步状态运行，并且我们常见的这一类风力机主要有三个叶片，在北方一些高山发电区域极为常见，其主轴系统通过高速轴与低速轴的齿轮箱相联系而运转。目前在我国恒速恒频风电机组应用的较为普遍，该风电机组一般情况下不适用电力电子期间，主要应用可控硅来对电阻中的电流的速度进行调整，该风电机组虽然在国内应用交广，但是也存在很明显的弊病，由于该风电机组采用的是三叶式桨叶发电模式，等风速达到一定程度，假若风速达到最高值，那么桨叶运转速度也会达到最高值，此时就会产生较高的机械应力，这时候风电机组的主轴，齿轮箱与发电机都会由于速度过快而产生磨损，这对整个发电系统都是一种不可避免的损耗，此外恒速恒频风电机组发电系统在运转的过程中，即使是正常运转对于电压始终都无法提供支持，假设出现电网故障，那么将是全面瘫痪，这一直都是使用恒速恒频发电系统较为严峻的难题之一，同时也作为普通异步电机的典型问题代表。

3电力电子技术在风力发电中的应用展望

首先风力发电的发展一直备受全球关注，并且作为全球可循环清洁环保资源其技术研究也在不断加强，而要想风力发电发挥更大的效益与作用，那么结合现代科学的电力电子技术势在必行，首先要解决目前所存在的问题，例如并网过程中由于风速与风力不稳定所导致的电流过大对发电装置造成的磨损问题等，针对这些问题制作有效地应急方案跟处置方案，其次，风电机组如何实现固定风速运转也是一直在攻克的难题之一，采用永磁多极同步发电机组所产生的交流电通过整流器转变为直流电，虽然经过一定的技术改造进入了电网，减少了并网过程中的大量电流冲击，但是系统稳定性还需要进一步加强。如何进一步提高我国电力电子技术在风电发电系统中的应用还有很长的一段路要走。

4结论

本文主要针对风力发电中的主要电力电子器件进行一个简单的介绍，随后针对电力电子技术在风力发电领域中的应用进行分析，本文还存在许多不足之处以及有待于进一步提高之处，还需要更多的技术支持。目前，风力发电系统中的控制算法已经大量应用于风力发电电力技术当中，其变桨距控制以及最优功率控制策略等已经逐渐成为目前电力电子技术的研究主方向之一。

参考文献

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[3]焦蔚然.浅述电力电子技术在电力系统中的应用[J].中国新通信,2018,20(10):218.

风力发电机范文篇3

风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要功用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。通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。根据机组的总体布置要求，有时将与风轮轮毂直接相连的传动轴（俗称大轴）与齿轮箱合为一体，也有将大轴与齿轮箱分别布置，其间利用涨紧套装置或联轴节连接的结构。为了增加机组的制动能力，常常在齿轮箱的输入端或输出端设置刹车装置，配合叶尖制动（定浆距风轮）或变浆距制动装置共同对机组传动系统进行联合制动。

由于机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然环境交通不便，齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内，一旦出现故障，修复非常困难，故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。例如对构件材料的要求，除了常规状态下机械性能外，还应该具有低温状态下抗冷脆性等特性；应保证齿轮箱平稳工作，防止振动和冲击；保证充分的润滑条件，等等。对冬夏温差巨大的地区，要配置合适的加热和冷却装置。还要设置监控点，对运转和润滑状态进行遥控。

不同形式的风力发电机组有不一样的要求，齿轮箱的布置形式以及结构也因此而异。在风电界水平轴风力发电机组用固定平行轴齿轮传动和行星齿轮传动最为常见。

如前所述，风力发电受自然条件的影响，一些特殊气象状况的出现，皆可能导致风电机组发生故障，而狭小的机舱不可能像在地面那样具有牢固的机座基础，整个传动系的动力匹配和扭转振动的因素总是集中反映在某个薄弱环节上，大量的实践证明，这个环节常常是机组中的齿轮箱。因此，加强对齿轮箱的研究，重视对其进行维护保养的工作显得尤为重要。第二节设计要求设计必须保证在满足可靠性和预期寿命的前提下，使结构简化并且重量最轻。通常应采用CAD优化设计，排定最佳传动方案，选用合理的设计参数，选择稳定可靠的构件和具有良好力学特性以及在环境极端温差下仍然保持稳定的材料，等等。

一、设计载荷

齿轮箱作为传递动力的部件，在运行期间同时承受动、静载荷。其动载荷部分取决于风轮、发电机的特性和传动轴、联轴器的质量、刚度、阻尼值以及发电机的外部工作条件。

风力发电机组载荷谱是齿轮箱设计计算的基础。载荷谱可通过实测得到，也可以按照JB/T10300标准计算确定。当按照实测载荷谱计算时，齿轮箱使用系数KA＝1。当无法得到载荷谱时，对于三叶片风力发电机组取KA=1.3。

二、设计要求

风力发电机组增速箱的设计参数，除另有规定外，常常采用优化设计的方法，即利用计算机的分析计算，在满足各种限制条件下求得最优设计方案。

（一）效率

齿轮箱的效率可通过功率损失计算或在试验中实测得到。功率损失主要包括齿轮啮合、轴承摩擦、润滑油飞溅和搅拌损失、风阻损失、其它机件阻尼等。齿轮的效率在不同工况下是不一致的。

风力发电齿轮箱的专业标准要求齿轮箱的机械效率应大于97%，是指在标准条件下应达到的指标。

（二）噪声级

风力发电增速箱的噪声标准为85dB（A）左右。噪声主要来自各传动件，故应采取相应降低噪声的措施：

1.适当提高齿轮精度，进行齿形修缘，增加啮合重合度；

2.提高轴和轴承的刚度；

3.合理布置轴系和轮系传动，避免发生共振；

4.安装时采取必要的减振措施，将齿轮箱的机械振动控制在GB/T8543规定的C级之内。

（三）可靠性

按照假定寿命最少20年的要求，视载荷谱所列载荷分布情况进行疲劳分析，对齿轮箱整机及其零件的设计极限状态和使用极限状态进行极限强度分析、疲劳分析、稳定性和变形极限分析、动力学分析等。分析方法除一般推荐的设计计算方法外，可采用模拟主机运行条件下进行零部件试验的方法。

在方案设计之初必须进行可靠性分析，而在施工设计完成后再次进行详细的可靠性分析计算，其中包括精心选取可靠性好的结构和对重要的零部件以及整机进行可靠性估算。第三节齿轮箱的构造一、齿轮箱的类型与特点

风力发电机组齿轮箱的种类很多，按照传统类型可分为圆柱齿轮增速箱、行星增速箱以及它们互相组合起来的齿轮箱；按照传动的级数可分为单级和多级齿轮箱；按照转动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式以及混合式等等。常用齿轮箱形式及其特点和应用见表.20.1-1。

（表20.1-1风力发电齿轮箱的主要类型和特点）。

二、齿轮箱图例

（各种齿轮箱图例如图20.1～20.7所示）。

第四节齿轮箱的主要零部件箱体结构

箱体是齿轮箱的重要部件，它承受来自风轮的作用力和齿轮传动时产生的反力，必须具有足够的刚性去承受力和力矩的作用，防止变形，保证传动质量。箱体的设计应按照风电机组动力传动的布局安排、加工和装配条件、便于检查和维护等要求来进行。应注意轴承支承和机座支承的不同方向的反力及其相对值，选取合适的支承结构和壁厚，增设必要的加强筋。筋的位置须与引起箱体变形的作用力的方向相一致。

箱体的应力情况十分复杂且分布不匀，只有采用现代计算方法，如有限元、断裂力学等方法辅以摸拟实际工况的光弹实验，才能较为准确地计算出应力分布的状况。利用计算机辅助设计，可以获得与实际应力十分接近的结果。

采用铸铁箱体可发挥其减振性，易于切削加工等特点，适于批量生产。常用的材料有球墨铸铁和其他高强度铸铁。用铝合金或其他轻合金制造的箱体，可使其重量较铸铁轻20%~30%，但从另一角度考虑，轻合金铸造箱体，降低重量的效果并不显著。这是因为轻合金铸件的弹性摸量较小，为了提高刚性，设计时常须加大箱体受力部分的横截面积，在轴承座处加装钢制轴承座套，相应部位的尺寸和重量都要加大。目前除了较小的风电机组尚用铝合金箱体外，大型风力发电齿轮箱应用轻铝合金铸件箱体已不多见。

单件、小批生产时，常采用焊接或焊接与铸造相结合的箱体。为减小机械加工过程和使用中的变形，防止出现裂纹，无论是铸造或是焊接箱体均应进行退火、时效处理，以消除内应力。

为了便于装配和定期检查齿轮的啮合情况，在箱体上应设有观察窗。机座旁一般设有连体吊钩，供起吊整台齿轮箱用。

箱体支座的凸缘应具有足够的刚性，尤其是作为支承座的耳孔和摇臂支座孔的结构，其支承刚度要作仔细的核算。为了减小齿轮箱传到机舱机座的振动，齿轮箱可安装在弹性减振器上。最简单的弹性减振器是用高强度橡胶和钢垫做成的弹性支座块，合理使用也能取得较好的结果。

箱盖上还应设有透气罩、油标或油位指示器。在相应部位设有注油器和放油孔。放油孔周围应留有足够的放油空间。采用强制润滑和冷却的齿轮箱，在箱体的合适部位设置进出油口和相关的液压件的安装位置。齿轮和轴的结构

风力发电机组运转环境非常恶劣，受力情况复杂，要求所用的材料除了要满足机械强度条件外，还应满足极端温差条件下所具有的材料特性，如抗低温冷脆性、冷热温差影响下的尺寸稳定性等等。对齿轮和轴类零件而言，由于其传递动力的作用而要求极为严格的选材和结构设计，一般情况下不推荐采用装配式拼装结构或焊接结构，齿轮毛坯只要在锻造条件允许的范围内，都采用轮辐轮缘整体锻件的形式。当齿轮顶圆直径在2倍轴径以下时，由于齿轮与轴之间的连接所限，常制成轴齿轮的形式。

为了提高承载能力，齿轮、轴一般都采用合金钢制造。外齿轮推荐采用20CrMnMo、15CrNi6、17Cr2Ni2A、20CrNi2MoA、17CrNiMo6、17Cr2Ni2MoA等材料。内齿圈和轴类零件推荐采用42CrMoA、34Cr2Ni2MoA等材料。采用锻造方法制取毛坯，可获得良好的锻造组织纤维和相应的力学特征。合理的预热处理以及中间和最终热处理工艺，保证了材料的综合机械性能达到设计要求。

齿轮箱内用作主传动的齿轮精度，外齿轮不低于5级GB/T10095，内齿轮不低于6级GB/T10095。通常采用最终热处理的方法是渗碳淬火，齿表面硬度达到HRC60+/-2，具有良好的抗磨损接触强度，轮齿心部则具有相对较低的硬度和较好的韧性，能提高抗弯曲强度，而通常对齿部的最终加工是采用磨齿工艺。

加工人字齿的时候，如是整体结构，半人字齿轮之间应有退刀槽；如是拼装人字齿轮，则分别将两半齿轮按普通圆柱齿轮加工，最后用工装将两者准确对齿，再通过过盈配合套装在轴上。

齿轮加工中，规定好加工的工艺基准非常重要。轴齿轮加工时，常用顶尖顶紧两轴端中心孔安装在机床上。圆柱齿轮则利用其内孔和一个端面作为工艺基准，用夹具或通过校准在机床上定位。

在一对齿轮副中，小齿轮的齿宽比大齿轮略大一些，这主要是为了补偿轴向尺寸变动和便于安装。为减小轴偏斜和传动中弹性变形引起载荷不均匀的影响，应在齿形加工时对轮齿作修形处理。

齿轮与轴的联接

平键联接常用于具有过盈配合的齿轮或联轴器与轴的联接。

花键联接通常这种联接是没有过盈的，因而被联接零件需要轴向固定。花键联接承载能力高，对中性好，但制造成本高，需用专用刀具加工。

过盈配合联接过盈配合联接能使轴和齿轮（或联轴节）具有最好的对中性，特别是在经常出现冲击载荷情况下，这种联接能可靠地工作，在风力发电齿轮箱中得到广泛的应用。利用零件间的过盈配合形成的联接，其配合表面为圆柱面或圆锥面（锥度可取1：30~1：8）。圆锥面过盈联接多用于载荷较大，需多次装拆的场合。

胀紧套联接利用轴、孔与锥形弹性套之间接触面上产生的摩擦力来传递动力，是一种无键联接方式，定心性好，装拆方便，承载能力高，能沿周向和轴向调节轴与轮毂的相对位置，且具有安全保护作用。国家标准GB5867-86对其所推荐的四种胀紧套的结构形式和基本尺寸作了详细的规定。

齿轮箱中的轴按其主动和被动关系可分为主动轴、从动轴和中间轴。首级主动轴和末级从动轴的外伸部分用于安装半联轴器，与风轮轮毂或电机传动轴相连。为了提高可靠性和减小外形尺寸，有时将半联轴器（法兰）与轴制成一体。

轴上各个配合部分的轴颈需要进行磨削加工。为了减少应力集中，对轴上台肩处的过渡圆角、花键向较大轴径过渡部分，均应作必要的处理，例如抛光，以提高轴的疲劳强度。在过盈配合处，为减少轮毂边缘的应力集中，压合处的轴径应比相邻部分轴径加大5%，或在轮毂上开出卸荷槽。装在轴上的零件，轴向固定应可靠，工作载荷应尽可能用轴上的止推轴肩来承受，相反方向的固定则可利用螺帽或其他紧固件。为防止螺纹松动，可利用止动垫圈、双螺帽垫圈、锁止螺钉或串联铁丝等。有时为了节省空间，简化结构，也可以用弹簧挡圈代替螺帽和止动垫圈，但不能用于轴向负荷过大的地方。

轴的材料采用碳纲和合金纲。如40、45、50、40Cr、50Cr、42CrMoA等，常用的热处理方法为进行调质，而在重要部位作淬火处理。要求较高时可采用20CrMnTi、20CrMo、20MnCr5、17CrNi5、16CrNi等优质低碳合金纲，进行渗碳淬火处理，获取较高的表面硬度和心部较高的韧性。

滚动轴承

齿轮箱的支承中，大量应用滚动轴承，其特点是静摩擦力矩和动摩擦力矩都很小，即使载荷和速度在很宽范围内变化时也如此。滚动轴承的安装和使用都很方便，但是，当轴的转速接近极限转速时，轴承的承载能力和寿命急剧下件下降，高速工作时的噪音和振动比较大。齿轮传动时轴和轴承的变形会引起齿轮和轴承内外圈轴线的偏斜，使轮齿上载荷分布不均匀，会降低传动件的承载能力。由于载荷不均匀性而使轮齿经常发生断齿的现象，在许多情况下又是由于轴承的质量和其他因素，如剧烈的过载而引起的。选用轴承时，不仅要根据载荷的性质，还应根据部件的结构要求来确定。相关技术标准，如DIN281，或者轴承制造商的的样本，都有整套的计算程序和方法可供参考。

计算的使用寿命应不小于13万小时。在安装、润滑、维护都正常的情况下，轴承运转过程中，由于套圈与滚动体的接触表面经受交变负荷的反复作用而产生疲劳剥落。疲劳剥落若发生在寿命期限之外，则属于滚动轴承的正常损坏。因此，一般所说的轴承寿命指的是轴承的疲劳寿命。一批轴承的疲劳寿命总是分散的，但总是服从一定的统计规律，因而轴承寿命总是与损坏概率或可靠性相联系。第五节齿轮箱的使用及其维护在风力发电机组中，齿轮箱是重要的部件之一，必须正确使用和维护，以延长使用寿命。

齿轮箱主动轴与叶片轮毂的连接必须可靠紧固。输出轴若直接与电机联接时，应采用合适的联轴器，最好是弹性联轴器，并串接起保护作用的安全装置。齿轮箱轴线与相联接部分的轴线应保证同心，其误差不得大于所选用联轴器的允许值。

齿轮箱安装后用人工盘动应灵活，无卡滞现象，齿面接触斑点应达到技术条件的要求。按照说明书的要求加注规定的机油达到油标刻度线，并在正式使用之前空载运转，此时可以利用电机带动齿轮箱，经检查齿轮箱运转平稳，无冲击振动和异常噪音，润滑情况良好，且各处密封和结合面不漏油，才能与机组一起投入试运转。

加载试验应分阶段进行，分别以额定载荷的25%、50%、75%、100%加载，每一阶段运转以平衡油温为主，一般不得小于2小时，最高油温不得超过80゜C，其不同轴承间的温差不得高于15゜C。

齿轮箱的润滑

齿轮箱的润滑十分重要，良好的润滑能够对齿轮和轴承起到足够的保护作用。为此，必须高度重视齿轮箱的润滑问题，严格按照规范保持润滑系统长期处于最佳状态。齿轮箱常采用飞溅润滑或强制润滑，一般以强制润滑为多见。因此，配备可靠的润滑系统尤为重要。电动齿轮泵从油箱将油液经滤油器输送到齿轮箱的润滑管路，对各部分的齿轮和传动件进行润滑，管路上装有各种监控装置，确保齿轮箱在运转当中不会出现断油。

在齿轮箱运转前先启动润滑油泵，待各个润滑点都得到润滑后，间隔一段时间方可启动齿轮箱。当环境温度较低时，例如小于10゜C，须先接通电热器加机油，达到预定温度后才投入运行。若油温高于设定温度，如65゜C时，机组控制系统将使润滑油进入系统的冷却管路，经冷却器冷却降温后再进入齿轮箱。管路中还装有压力控制器和油位控制器，以监控润滑油的正常供应。如发生故障。监控系统将立即发出报警信号，使操作者能迅速判定故障并加以排除。

对润滑油的要求应考虑：1）减小摩擦和磨损，具有高的承载能力，防止胶合；2）吸收冲击和振动；3）防止疲劳点蚀；4）冷却，防锈，抗腐蚀。不同类型的传动有不同的要求。风力发电齿轮箱属于闭式齿轮传动类型，其主要的失效形式是胶合与点蚀，故在选择润滑油时，重点是保证有足够的油膜厚度和边界膜强度。因为在较大的温差下工作，要求粘度指数相对较高。为提高齿轮的承载能力和抗冲击能力，适当地添加一些极压添加剂也有必要，但添加剂有一些副作用，在选择时必须慎重。齿轮箱制造厂一般根据自己的经验或实验研究推荐各种不同的润滑油，例如MOBIL632，MOBIL630或L-CKC320，L-CKC220GB5903-95齿轮油就是根据齿面接触应力和使用环境条件选用的。

在齿轮箱运行期间，要定期检查运行状况，看看运转是否平稳；有无振动或异常噪音；各处连接和管路有无渗漏，接头有无松动；油温是否正常。定期更换润滑油，第一次换油应在首次投入运行500小时后进行，以后的换油周期为每运行5，000-10，000小时。在运行过程中也要注意箱体内油质的变化情况，定期取样化验，若油质发生变化，氧化生成物过多并超过一定比例时，就应及时更换。

齿轮箱应每半年检修一次，备件应按照正规图纸制造，更换新备件后的齿轮箱，其齿轮啮合情况应符合技术条件的规定，并经过试运转与负荷试验后再正式使用。第六节齿轮箱常见故障及预防措施齿轮箱的常见故障有齿轮损伤、轴承损坏、断轴和渗漏油、油温高等。

一、齿轮损伤

齿轮损伤的影响因素很多，包括选材、设计计算、加工、热处理、安装调试、润滑和使用维护等。常见的齿轮损伤有齿面损伤和轮齿折断两类。

（一）轮齿折断（断齿）

断齿常由细微裂纹逐步扩展而成。根据裂纹扩展的情况和断齿原因，断齿可分为过载折断（包括冲击折断）、疲劳折断以及随机断裂等。

过载折断总是由于作用在轮齿上的应力超过其极限应力，导致裂纹迅速扩展，常见的原因有突然冲击超载、轴承损坏、轴弯曲或较大硬物挤入啮合区等。断齿断口有呈放射状花样的裂纹扩展区，有时断口处有平整的塑性变形，断口副常可拼合。仔细检查可看到材质的缺陷，齿面精度太差，轮齿根部未作精细处理等。在设计中应采取必要的措施，充分考虑预防过载因素。安装时防止箱体变形，防止硬质异物进入箱体内等等。

疲劳折断发生的根本原因是轮齿在过高的交变应力重复作用下，从危险截面（如齿根）的疲劳源起始的疲劳裂纹不断扩展，使轮齿剩余截面上的应力超过其极限应力，造成瞬时折断。在疲劳折断的发源处，是贝状纹扩展的出发点并向外辐射。产生的原因是设计载荷估计不足，材料选用不当，齿轮精度过低，热处理裂纹，磨削烧伤，齿根应力集中等等。故在设计时要充分考虑传动的动载荷谱，优选齿轮参数，正确选用材料和齿轮精度，充分保证加工精度消除应力集中集中因素等等。

随机断裂的原因通常是材料缺陷，点蚀、剥落或其他应力集中造成的局部应力过大，或较大的硬质异物落入啮合区引起。

（二）齿面疲劳

齿面疲劳是在过大的接触剪应力和应力循环次数作用下，轮齿表面或其表层下面产生疲劳裂纹并进一步扩展而造成的齿面损伤，其表现形式有早期点蚀、破坏性点蚀、齿面剥落、和表面压碎等。特别是破坏性点蚀，常在齿轮啮合线部位出现，并且不断扩展，使齿面严重损伤，磨损加大，最终导致断齿失效。正确进行齿轮强度设计，选择好材质，保证热处理质量，选择合适的精度配合，提高安装精度，改善润滑条件等，是解决齿面疲劳的根本措施。

（三）胶合

胶合是相啮合齿面在啮合处的边界膜受到破坏，导致接触齿面金属融焊而撕落齿面上的金属的现象，很可能是由于润滑条件不好或有干涉引起，适当改善润滑条件和及时排除干涉起因,调整传动件的参数，清除局部载荷集中，可减轻或消除胶合现象。二、轴承损坏

轴承是齿轮箱中最为重要的零件，其失效常常会引起齿轮箱灾难性的破坏。轴承在运转过程中，套圈与滚动体表面之间经受交变负荷的反复作用，由于安装、润滑、维护等方面的原因，而产生点蚀、裂纹、表面剥落等缺陷，使轴承失效，从而使齿轮副和箱体产生损坏。据统计，在影响轴承失效的众多因素中，属于安装方面的原因占16%，属于污染方面的原因也占16%，而属于润滑和疲劳方面的原因各占34%。使用中70%以上的轴承达不到预定寿命。因而，重视轴承的设计选型，充分保证润滑条件，按照规范进行安装调试，加强对轴承运转的监控是非常必要的。通常在齿轮箱上设置了轴承温控报警点，对轴承异常高温现象进行监控，同一箱体上不同轴承之间的温差一般也不超过15゜C，要随时随地检查润滑油的变化，发现异常立即停机处理。三、断轴

风力发电机范文篇4

国内风力发电机组制造行业内主机架产品的焊接基本都采用传统手工焊接方式。焊接效率不高，焊接质量受焊接工人业务能力的制约较大，再加上焊接工况较差，长时间焊接作业对焊接操作工人的健康危害严重，高技术的焊接工人劳务成本日益增加，甚至会出现高薪亦难寻技术过关的高质量焊工。传统焊接问题日益突出，焊接机器人代替焊接工人已是必然趋势。

2主机架产品的结构优化设计

在满足风力发电机组整机性能优良的基础上，为节约设备购置成本及实现自动化焊接的可行性，便于机架适应焊接变位机的结构，调整优化设计了产品的结构型式，如图1～图2所示。

3智能化焊接变位机结构选型

依据我公司风力发电机组优化后的主机架的结构特性，经长期研讨分析，确定了最适合生产要求的焊接机器人工作站设备。在课题完成研究阶段，焊接自动化设备主要的变位机结构形式如图3～图5所示。结合风电主机架产品结构特性、设备造价及技术的可行性，第3种方案为较优方案，焊接机器人系统选择德国CLOOS成套原装进口设备。

4焊接智能化设备对产品可焊性仿真模拟

机器人焊接仿真模拟，论证机器人焊接的可行性，验证自动焊接时的干涉问题。部分仿真模拟如图6所示。

5结论

焊接智能化设备是保证焊接效率与质量，改善工人劳动强度，提高工人作业条件，降低生产成本，加强安全文明生产，实现企业6S管理的有效举措，通过本项目焊接工艺方案研究，为风电主机架焊接智能化生产实现高端突破提供基本的技术保障与支撑。文章的分析与结论如下：1）最终选型的变位机结构具备的优点：①工件易于实现自动上下料，自动化上下料过程故障率低；②变位机离地高度远远低于其他变位机高度，安全性高，出现故障易于维修；③线体配套的自动RGV小车高度低，拖载工件运行安全；④均可实现船型焊接位置，且该结构形式控制简单，造价成本低；2）根据主机架机构形式及坡口角度计算确定产线节拍，优化设备配置，以填充量进行理论计算：单丝焊接起焊脚15mm，实芯焊丝1.2mm，送丝速度9.5m/min（焊接电流约280～290A），单丝焊接填充量约为5.1kg/h；双丝焊接前丝速度8.3m/min，后丝速度7.2m/min，双手焊接填充量约为8.2kg/h，经综合计算分析：2.0MW前机架机器人自动焊接所需时间为66.9h，2.0MW后机架焊接时间总需10.78h。本课题研究项目处于实施阶段，相关计算研究仅供参考，文章所属内容仅代表个人观点。

作者:荆旭东 单位:太原重工新能源装备有限公司

参考文献：

[1]王政.焊接工装夹具及变位机械—性能、设计、选用[M].北京:机械工业出版社,2001.

风力发电机范文篇5

风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要功用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。通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。根据机组的总体布置要求，有时将与风轮轮毂直接相连的传动轴（俗称大轴）与齿轮箱合为一体，也有将大轴与齿轮箱分别布置，其间利用涨紧套装置或联轴节连接的结构。为了增加机组的制动能力，常常在齿轮箱的输入端或输出端设置刹车装置，配合叶尖制动（定浆距风轮）或变浆距制动装置共同对机组传动系统进行联合制动。

由于机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然环境交通不便，齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内，一旦出现故障，修复非常困难，故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。例如对构件材料的要求，除了常规状态下机械性能外，还应该具有低温状态下抗冷脆性等特性；应保证齿轮箱平稳工作，防止振动和冲击；保证充分的润滑条件，等等。对冬夏温差巨大的地区，要配置合适的加热和冷却装置。还要设置监控点，对运转和润滑状态进行遥控。

不同形式的风力发电机组有不一样的要求，齿轮箱的布置形式以及结构也因此而异。在风电界水平轴风力发电机组用固定平行轴齿轮传动和行星齿轮传动最为常见。

如前所述，风力发电受自然条件的影响，一些特殊气象状况的出现，皆可能导致风电机组发生故障，而狭小的机舱不可能像在地面那样具有牢固的机座基础，整个传动系的动力匹配和扭转振动的因素总是集中反映在某个薄弱环节上，大量的实践证明，这个环节常常是机组中的齿轮箱。因此，加强对齿轮箱的研究，重视对其进行维护保养的工作显得尤为重要。第二节设计要求设计必须保证在满足可靠性和预期寿命的前提下，使结构简化并且重量最轻。通常应采用CAD优化设计，排定最佳传动方案，选用合理的设计参数，选择稳定可靠的构件和具有良好力学特性以及在环境极端温差下仍然保持稳定的材料，等等。

一、设计载荷

齿轮箱作为传递动力的部件，在运行期间同时承受动、静载荷。其动载荷部分取决于风轮、发电机的特性和传动轴、联轴器的质量、刚度、阻尼值以及发电机的外部工作条件。

风力发电机组载荷谱是齿轮箱设计计算的基础。载荷谱可通过实测得到，也可以按照JB/T10300标准计算确定。当按照实测载荷谱计算时，齿轮箱使用系数KA＝1。当无法得到载荷谱时，对于三叶片风力发电机组取KA=1.3。

二、设计要求

风力发电机组增速箱的设计参数，除另有规定外，常常采用优化设计的方法，即利用计算机的分析计算，在满足各种限制条件下求得最优设计方案。

（一）效率

齿轮箱的效率可通过功率损失计算或在试验中实测得到。功率损失主要包括齿轮啮合、轴承摩擦、润滑油飞溅和搅拌损失、风阻损失、其它机件阻尼等。齿轮的效率在不同工况下是不一致的。

风力发电齿轮箱的专业标准要求齿轮箱的机械效率应大于97%，是指在标准条件下应达到的指标。

（二）噪声级

风力发电增速箱的噪声标准为85dB（A）左右。噪声主要来自各传动件，故应采取相应降低噪声的措施：

1.适当提高齿轮精度，进行齿形修缘，增加啮合重合度；

2.提高轴和轴承的刚度；

3.合理布置轴系和轮系传动，避免发生共振；

4.安装时采取必要的减振措施，将齿轮箱的机械振动控制在GB/T8543规定的C级之内。

（三）可靠性

按照假定寿命最少20年的要求，视载荷谱所列载荷分布情况进行疲劳分析，对齿轮箱整机及其零件的设计极限状态和使用极限状态进行极限强度分析、疲劳分析、稳定性和变形极限分析、动力学分析等。分析方法除一般推荐的设计计算方法外，可采用模拟主机运行条件下进行零部件试验的方法。

在方案设计之初必须进行可靠性分析，而在施工设计完成后再次进行详细的可靠性分析计算，其中包括精心选取可靠性好的结构和对重要的零部件以及整机进行可靠性估算。第三节齿轮箱的构造一、齿轮箱的类型与特点

风力发电机组齿轮箱的种类很多，按照传统类型可分为圆柱齿轮增速箱、行星增速箱以及它们互相组合起来的齿轮箱；按照传动的级数可分为单级和多级齿轮箱；按照转动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式以及混合式等等。常用齿轮箱形式及其特点和应用见表.20.1-1。

（表20.1-1风力发电齿轮箱的主要类型和特点）。

二、齿轮箱图例

（各种齿轮箱图例如图20.1～20.7所示）。

第四节齿轮箱的主要零部件箱体结构

箱体是齿轮箱的重要部件，它承受来自风轮的作用力和齿轮传动时产生的反力，必须具有足够的刚性去承受力和力矩的作用，防止变形，保证传动质量。箱体的设计应按照风电机组动力传动的布局安排、加工和装配条件、便于检查和维护等要求来进行。应注意轴承支承和机座支承的不同方向的反力及其相对值，选取合适的支承结构和壁厚，增设必要的加强筋。筋的位置须与引起箱体变形的作用力的方向相一致。

箱体的应力情况十分复杂且分布不匀，只有采用现代计算方法，如有限元、断裂力学等方法辅以摸拟实际工况的光弹实验，才能较为准确地计算出应力分布的状况。利用计算机辅助设计，可以获得与实际应力十分接近的结果。

采用铸铁箱体可发挥其减振性，易于切削加工等特点，适于批量生产。常用的材料有球墨铸铁和其他高强度铸铁。用铝合金或其他轻合金制造的箱体，可使其重量较铸铁轻20%~30%，但从另一角度考虑，轻合金铸造箱体，降低重量的效果并不显著。这是因为轻合金铸件的弹性摸量较小，为了提高刚性，设计时常须加大箱体受力部分的横截面积，在轴承座处加装钢制轴承座套，相应部位的尺寸和重量都要加大。目前除了较小的风电机组尚用铝合金箱体外，大型风力发电齿轮箱应用轻铝合金铸件箱体已不多见。

单件、小批生产时，常采用焊接或焊接与铸造相结合的箱体。为减小机械加工过程和使用中的变形，防止出现裂纹，无论是铸造或是焊接箱体均应进行退火、时效处理，以消除内应力。

为了便于装配和定期检查齿轮的啮合情况，在箱体上应设有观察窗。机座旁一般设有连体吊钩，供起吊整台齿轮箱用。

箱体支座的凸缘应具有足够的刚性，尤其是作为支承座的耳孔和摇臂支座孔的结构，其支承刚度要作仔细的核算。为了减小齿轮箱传到机舱机座的振动，齿轮箱可安装在弹性减振器上。最简单的弹性减振器是用高强度橡胶和钢垫做成的弹性支座块，合理使用也能取得较好的结果。

箱盖上还应设有透气罩、油标或油位指示器。在相应部位设有注油器和放油孔。放油孔周围应留有足够的放油空间。采用强制润滑和冷却的齿轮箱，在箱体的合适部位设置进出油口和相关的液压件的安装位置。齿轮和轴的结构

风力发电机组运转环境非常恶劣，受力情况复杂，要求所用的材料除了要满足机械强度条件外，还应满足极端温差条件下所具有的材料特性，如抗低温冷脆性、冷热温差影响下的尺寸稳定性等等。对齿轮和轴类零件而言，由于其传递动力的作用而要求极为严格的选材和结构设计，一般情况下不推荐采用装配式拼装结构或焊接结构，齿轮毛坯只要在锻造条件允许的范围内，都采用轮辐轮缘整体锻件的形式。当齿轮顶圆直径在2倍轴径以下时，由于齿轮与轴之间的连接所限，常制成轴齿轮的形式。

为了提高承载能力，齿轮、轴一般都采用合金钢制造。外齿轮推荐采用20CrMnMo、15CrNi6、17Cr2Ni2A、20CrNi2MoA、17CrNiMo6、17Cr2Ni2MoA等材料。内齿圈和轴类零件推荐采用42CrMoA、34Cr2Ni2MoA等材料。采用锻造方法制取毛坯，可获得良好的锻造组织纤维和相应的力学特征。合理的预热处理以及中间和最终热处理工艺，保证了材料的综合机械性能达到设计要求。

齿轮箱内用作主传动的齿轮精度，外齿轮不低于5级GB/T10095，内齿轮不低于6级GB/T10095。通常采用最终热处理的方法是渗碳淬火，齿表面硬度达到HRC60+/-2，具有良好的抗磨损接触强度，轮齿心部则具有相对较低的硬度和较好的韧性，能提高抗弯曲强度，而通常对齿部的最终加工是采用磨齿工艺。

加工人字齿的时候，如是整体结构，半人字齿轮之间应有退刀槽；如是拼装人字齿轮，则分别将两半齿轮按普通圆柱齿轮加工，最后用工装将两者准确对齿，再通过过盈配合套装在轴上。

齿轮加工中，规定好加工的工艺基准非常重要。轴齿轮加工时，常用顶尖顶紧两轴端中心孔安装在机床上。圆柱齿轮则利用其内孔和一个端面作为工艺基准，用夹具或通过校准在机床上定位。

在一对齿轮副中，小齿轮的齿宽比大齿轮略大一些，这主要是为了补偿轴向尺寸变动和便于安装。为减小轴偏斜和传动中弹性变形引起载荷不均匀的影响，应在齿形加工时对轮齿作修形处理。

齿轮与轴的联接

平键联接常用于具有过盈配合的齿轮或联轴器与轴的联接。

花键联接通常这种联接是没有过盈的，因而被联接零件需要轴向固定。花键联接承载能力高，对中性好，但制造成本高，需用专用刀具加工。

过盈配合联接过盈配合联接能使轴和齿轮（或联轴节）具有最好的对中性，特别是在经常出现冲击载荷情况下，这种联接能可靠地工作，在风力发电齿轮箱中得到广泛的应用。利用零件间的过盈配合形成的联接，其配合表面为圆柱面或圆锥面（锥度可取1：30~1：8）。圆锥面过盈联接多用于载荷较大，需多次装拆的场合。

胀紧套联接利用轴、孔与锥形弹性套之间接触面上产生的摩擦力来传递动力，是一种无键联接方式，定心性好，装拆方便，承载能力高，能沿周向和轴向调节轴与轮毂的相对位置，且具有安全保护作用。国家标准GB5867-86对其所推荐的四种胀紧套的结构形式和基本尺寸作了详细的规定。

齿轮箱中的轴按其主动和被动关系可分为主动轴、从动轴和中间轴。首级主动轴和末级从动轴的外伸部分用于安装半联轴器，与风轮轮毂或电机传动轴相连。为了提高可靠性和减小外形尺寸，有时将半联轴器（法兰）与轴制成一体。

轴上各个配合部分的轴颈需要进行磨削加工。为了减少应力集中，对轴上台肩处的过渡圆角、花键向较大轴径过渡部分，均应作必要的处理，例如抛光，以提高轴的疲劳强度。在过盈配合处，为减少轮毂边缘的应力集中，压合处的轴径应比相邻部分轴径加大5%，或在轮毂上开出卸荷槽。装在轴上的零件，轴向固定应可靠，工作载荷应尽可能用轴上的止推轴肩来承受，相反方向的固定则可利用螺帽或其他紧固件。为防止螺纹松动，可利用止动垫圈、双螺帽垫圈、锁止螺钉或串联铁丝等。有时为了节省空间，简化结构，也可以用弹簧挡圈代替螺帽和止动垫圈，但不能用于轴向负荷过大的地方。

轴的材料采用碳纲和合金纲。如40、45、50、40Cr、50Cr、42CrMoA等，常用的热处理方法为进行调质，而在重要部位作淬火处理。要求较高时可采用20CrMnTi、20CrMo、20MnCr5、17CrNi5、16CrNi等优质低碳合金纲，进行渗碳淬火处理，获取较高的表面硬度和心部较高的韧性。

滚动轴承

齿轮箱的支承中，大量应用滚动轴承，其特点是静摩擦力矩和动摩擦力矩都很小，即使载荷和速度在很宽范围内变化时也如此。滚动轴承的安装和使用都很方便，但是，当轴的转速接近极限转速时，轴承的承载能力和寿命急剧下件下降，高速工作时的噪音和振动比较大。齿轮传动时轴和轴承的变形会引起齿轮和轴承内外圈轴线的偏斜，使轮齿上载荷分布不均匀，会降低传动件的承载能力。由于载荷不均匀性而使轮齿经常发生断齿的现象，在许多情况下又是由于轴承的质量和其他因素，如剧烈的过载而引起的。选用轴承时，不仅要根据载荷的性质，还应根据部件的结构要求来确定。相关技术标准，如DIN281，或者轴承制造商的的样本，都有整套的计算程序和方法可供参考。

计算的使用寿命应不小于13万小时。在安装、润滑、维护都正常的情况下，轴承运转过程中，由于套圈与滚动体的接触表面经受交变负荷的反复作用而产生疲劳剥落。疲劳剥落若发生在寿命期限之外，则属于滚动轴承的正常损坏。因此，一般所说的轴承寿命指的是轴承的疲劳寿命。一批轴承的疲劳寿命总是分散的，但总是服从一定的统计规律，因而轴承寿命总是与损坏概率或可靠性相联系。第五节齿轮箱的使用及其维护在风力发电机组中，齿轮箱是重要的部件之一，必须正确使用和维护，以延长使用寿命。

齿轮箱主动轴与叶片轮毂的连接必须可靠紧固。输出轴若直接与电机联接时，应采用合适的联轴器，最好是弹性联轴器，并串接起保护作用的安全装置。齿轮箱轴线与相联接部分的轴线应保证同心，其误差不得大于所选用联轴器的允许值。

齿轮箱安装后用人工盘动应灵活，无卡滞现象，齿面接触斑点应达到技术条件的要求。按照说明书的要求加注规定的机油达到油标刻度线，并在正式使用之前空载运转，此时可以利用电机带动齿轮箱，经检查齿轮箱运转平稳，无冲击振动和异常噪音，润滑情况良好，且各处密封和结合面不漏油，才能与机组一起投入试运转。

加载试验应分阶段进行，分别以额定载荷的25%、50%、75%、100%加载，每一阶段运转以平衡油温为主，一般不得小于2小时，最高油温不得超过80゜C，其不同轴承间的温差不得高于15゜C。

齿轮箱的润滑

齿轮箱的润滑十分重要，良好的润滑能够对齿轮和轴承起到足够的保护作用。为此，必须高度重视齿轮箱的润滑问题，严格按照规范保持润滑系统长期处于最佳状态。齿轮箱常采用飞溅润滑或强制润滑，一般以强制润滑为多见。因此，配备可靠的润滑系统尤为重要。电动齿轮泵从油箱将油液经滤油器输送到齿轮箱的润滑管路，对各部分的齿轮和传动件进行润滑，管路上装有各种监控装置，确保齿轮箱在运转当中不会出现断油。

在齿轮箱运转前先启动润滑油泵，待各个润滑点都得到润滑后，间隔一段时间方可启动齿轮箱。当环境温度较低时，例如小于10゜C，须先接通电热器加机油，达到预定温度后才投入运行。若油温高于设定温度，如65゜C时，机组控制系统将使润滑油进入系统的冷却管路，经冷却器冷却降温后再进入齿轮箱。管路中还装有压力控制器和油位控制器，以监控润滑油的正常供应。如发生故障。监控系统将立即发出报警信号，使操作者能迅速判定故障并加以排除。

对润滑油的要求应考虑：1）减小摩擦和磨损，具有高的承载能力，防止胶合；2）吸收冲击和振动；3）防止疲劳点蚀；4）冷却，防锈，抗腐蚀。不同类型的传动有不同的要求。风力发电齿轮箱属于闭式齿轮传动类型，其主要的失效形式是胶合与点蚀，故在选择润滑油时，重点是保证有足够的油膜厚度和边界膜强度。因为在较大的温差下工作，要求粘度指数相对较高。为提高齿轮的承载能力和抗冲击能力，适当地添加一些极压添加剂也有必要，但添加剂有一些副作用，在选择时必须慎重。齿轮箱制造厂一般根据自己的经验或实验研究推荐各种不同的润滑油，例如MOBIL632，MOBIL630或L-CKC320，L-CKC220GB5903-95齿轮油就是根据齿面接触应力和使用环境条件选用的。

在齿轮箱运行期间，要定期检查运行状况，看看运转是否平稳；有无振动或异常噪音；各处连接和管路有无渗漏，接头有无松动；油温是否正常。定期更换润滑油，第一次换油应在首次投入运行500小时后进行，以后的换油周期为每运行5，000-10，000小时。在运行过程中也要注意箱体内油质的变化情况，定期取样化验，若油质发生变化，氧化生成物过多并超过一定比例时，就应及时更换。

齿轮箱应每半年检修一次，备件应按照正规图纸制造，更换新备件后的齿轮箱，其齿轮啮合情况应符合技术条件的规定，并经过试运转与负荷试验后再正式使用。第六节齿轮箱常见故障及预防措施齿轮箱的常见故障有齿轮损伤、轴承损坏、断轴和渗漏油、油温高等。

一、齿轮损伤

齿轮损伤的影响因素很多，包括选材、设计计算、加工、热处理、安装调试、润滑和使用维护等。常见的齿轮损伤有齿面损伤和轮齿折断两类。

（一）轮齿折断（断齿）

断齿常由细微裂纹逐步扩展而成。根据裂纹扩展的情况和断齿原因，断齿可分为过载折断（包括冲击折断）、疲劳折断以及随机断裂等。

过载折断总是由于作用在轮齿上的应力超过其极限应力，导致裂纹迅速扩展，常见的原因有突然冲击超载、轴承损坏、轴弯曲或较大硬物挤入啮合区等。断齿断口有呈放射状花样的裂纹扩展区，有时断口处有平整的塑性变形，断口副常可拼合。仔细检查可看到材质的缺陷，齿面精度太差，轮齿根部未作精细处理等。在设计中应采取必要的措施，充分考虑预防过载因素。安装时防止箱体变形，防止硬质异物进入箱体内等等。

疲劳折断发生的根本原因是轮齿在过高的交变应力重复作用下，从危险截面（如齿根）的疲劳源起始的疲劳裂纹不断扩展，使轮齿剩余截面上的应力超过其极限应力，造成瞬时折断。在疲劳折断的发源处，是贝状纹扩展的出发点并向外辐射。产生的原因是设计载荷估计不足，材料选用不当，齿轮精度过低，热处理裂纹，磨削烧伤，齿根应力集中等等。故在设计时要充分考虑传动的动载荷谱，优选齿轮参数，正确选用材料和齿轮精度，充分保证加工精度消除应力集中集中因素等等。

随机断裂的原因通常是材料缺陷，点蚀、剥落或其他应力集中造成的局部应力过大，或较大的硬质异物落入啮合区引起。

（二）齿面疲劳

齿面疲劳是在过大的接触剪应力和应力循环次数作用下，轮齿表面或其表层下面产生疲劳裂纹并进一步扩展而造成的齿面损伤，其表现形式有早期点蚀、破坏性点蚀、齿面剥落、和表面压碎等。特别是破坏性点蚀，常在齿轮啮合线部位出现，并且不断扩展，使齿面严重损伤，磨损加大，最终导致断齿失效。正确进行齿轮强度设计，选择好材质，保证热处理质量，选择合适的精度配合，提高安装精度，改善润滑条件等，是解决齿面疲劳的根本措施。

（三）胶合

胶合是相啮合齿面在啮合处的边界膜受到破坏，导致接触齿面金属融焊而撕落齿面上的金属的现象，很可能是由于润滑条件不好或有干涉引起，适当改善润滑条件和及时排除干涉起因,调整传动件的参数，清除局部载荷集中，可减轻或消除胶合现象。二、轴承损坏

轴承是齿轮箱中最为重要的零件，其失效常常会引起齿轮箱灾难性的破坏。轴承在运转过程中，套圈与滚动体表面之间经受交变负荷的反复作用，由于安装、润滑、维护等方面的原因，而产生点蚀、裂纹、表面剥落等缺陷，使轴承失效，从而使齿轮副和箱体产生损坏。据统计，在影响轴承失效的众多因素中，属于安装方面的原因占16%，属于污染方面的原因也占16%，而属于润滑和疲劳方面的原因各占34%。使用中70%以上的轴承达不到预定寿命。因而，重视轴承的设计选型，充分保证润滑条件，按照规范进行安装调试，加强对轴承运转的监控是非常必要的。通常在齿轮箱上设置了轴承温控报警点，对轴承异常高温现象进行监控，同一箱体上不同轴承之间的温差一般也不超过15゜C，要随时随地检查润滑油的变化，发现异常立即停机处理。三、断轴

风力发电机范文篇6

关键词：风力发电；并网技术；电能质量；控制措施

1风力发电并网技术

风力发电已经成为电能产业不可缺少的能源，风力发电的并网技术的研究对提高风能发电效率具有十分重要的作用。并网技术在风能发电中的应用可以提高电能的稳定性以及用电的效率。并网技术的核心应用原理是维持风力发电机组的电压与接入电压现阶段，我国电能产业使用的并网技术有很多种，使用最广泛的技术主要有两种，分别是：同步风力发电机组并网技术以及异步风力发电机组并网技术，接下来，我们对这两种技术展开讨论：1.1同步风力发电机组并网技术。第一种是同步风力发电机组并网技术，这类技术的应用原理是可以将风力发电机组与同步发电机组进行有效的融合，在确保工作正常进行的情况下，提高风电发电的性能，通过对有关的资料进行调查，我们可以知道，同步风力发电机组的并网技术可以提高对风能的利用率，提高风能在发电机组中的应用效率。现阶段，市场上对同步风力发电机组的并网技术的使用范围较为广泛，这项技术在风能行业中的使用可以最大程度的提高发电的容量，带动相关的设备工作。除此之外，风速过大会导致发电机组产生过大的波动情况，影响机组的正常工作。为了提高相关工作的效率，技术人员应该将机组之间进行结合，分析电网以及发电机组之间的关系，最大程度的提高电网发电的质量。1.2异步风力发电机组并网技术。第二种方法是异步风力发电机组并网技术，这项技术与上一项技术在原理方面存在显著的差异，主要是通过对发电机组的运转情况进行调整，进而提高发电机组的转差率，提高相关设备的使用精准度。这项技术在应用方面还存在一些问题，主要体现在并网技术应用不合理很容易产生冲击性的电流，冲击性电流的存在还加大电压，影响电压的安全性能。为了避免这种情况的出现，相关的技术人员通过对有关的资料进行查询，提出了两种方法，分别是提高磁路的饱和性能以及增大机组运行的电流。异步风力发电机组并网技术在风力发电行业中的使用可以有效的节省相关的操作流程，提高设备的使用效率，加大产生电流的容量。除此之外，电流的输送以及传递也会对风力发电的质量造成一定程度的影响，相关的技术人员应该提高电能的传送效率，推动相关产业的进步。

2风力发电并网技术和电能质量控制的有效对策

提高电能质量的措施有很多种，以下我们就四种措施展开讨论：2.1做好谐波抑制措施。第一种是做好谐波抑制工作，影响风力发电并网技术质量的因素有很多，其中，电能的质量情况在其中占有非常重要的地位。为了最大程度的提高电能的利用效率，相关的技术人员主要采取的方式是通过对结合组静止无功补偿器进行使用，来对影响谐波的因素进行抑制。由于我国电力行业的发展在最近几年来受到了人们的广泛关注，电能设备的发展方向朝向多元化、丰富化的方向发展，现阶段，市场上抑制器的种类也越来越丰富。谐波抑制工作使用的抑制器是组合型的，由可投切电容器、电抗器以及谐波滤波装置构成，这种抑制器与其中类型的抑制器相比，功率的转化速度加快，可以对风力情况进行追踪检查，可以在短时间发现不稳定的情况，并且对这种情况进行及时的解决，提高抑制谐波的效率以及风力发电的质量情况。2.2完善风电信息分析工作，强化并网管理。第二项工作是加强信息的管理以及提高并网技术体系。为了提高风力并网工作的完成效率，相关的技术人员应该在风力发电的过程中，建立信息完善平台，对风力发电的数据以及信息进行收集、整理。信息的收集以及整理是一项十分漫长的过程，包括多个行业、多个领域，其中风电规划前期、后期以及运行中期的数据都应该进行记录，数据的完整性对并网的后期管理具有十分重要的作用。并网管理是多方面的，为了提高并网管理的质量，相关的单位应该建立专门的管理队伍，对并网进行大规模的监管、检测，进一步完善风力发电的管理体系，除此之外，对于大型的风力发电项目，要做好年度的规划，对风力发电的情况进行严格的记录，根据有关的资料显示，风力发电管理体系的制定以及完善可以从根本上提高用电的质量情况，提高相关产业的工作效率。2.3提升设备可靠性，优化机组设计。第三项措施是提高设备的可靠性，风力发电技术与传统的发电技术不同，对设备的要求更高，一般情况下，风力发电机组需要使用到的设备有很多，其中发电机组、输电线路以及SVG等都是非常关键的设备，设备的性能以及使用寿命在一定程度上影响了风力发电的电力质量。从不同的角度分析，我们可以得出不同的结论，风力发电机组是一个混合的系统，系统内每一个设备以及操作步骤都可能对整体机组的使用情况造成影响。目前，相关的技术人员为了提高系统的使用效率，对设备的技术以及管理两个方面进行了关注。从设备技术的方向考虑，风力发电机组中的每一个设备都影响了风力发电的实际工作效率，因此，提高设备的操作技术以及使用性能非常的关键，这就需要相关的技术人员提高自身的技能，对设备进行充分的了解之后在对设备进行操作，这样做可以有效地提高风力发电行业的发电质量；另一个方向是对风力发电行业的管理层面，任何一个企业要想得到更好的发展，完善管理制度都非常的关键，相关的技术人员应该加强对企业内部的管理，完善管理体系，营造一个工作积极、融洽的环境。除此之外，相关的技术人员对未来风力发电行业的形势进行预测，得出了以下几个结论：①未来风力发电行业会加强对发电机组的关注力度，尤其是风力发电机组的机组容量；②提高叶轮的工作效率；③提高风力发电机组的工作效率等。风力发电行业未来的发展前景十分好，主要的原因有两点：①我国对新能源的关注力度越来越大；②电能又是人们日常生活必不可少的能源。相关的单位应该对电力产业设备的使用情况进行监测，提高电力设备的使用性能，最大程度的提高相关用电机组的工作效率。通过对我国目前的风力发电行业进行分析，可以知道，目前风力发电厂主要使用的风电机组具有以下几个特点，分别是：功率较大、体积小巧、重量较轻以及运输方便、安全性能高等，这种类型的发电机组在风力发电产业中的使用可以提高风力发电的发电容量，降低风力发电的成本，在风力发电行业中，相关的人员对绿色节能理念也非常的看重。2.4强化故障诊断，提升电能质量。第四项措施是对风力发电机组的故障进行分析，进而对故障进行诊断。风力发电机组的相关技术人员要对风力发电行业中存在的问题进行分析，分析之后提出相应的解决措施，只有提高设备的质量，才能进一步提升风力发电机组的发电质量。

3总结

风电并网技术的发展在一定程度上影响着我国未来的风力发电行业，在开展风电并网技术应用中，相关的部门要进一步提升风电并网技术，实现机组优化，解决提出问题，并不断优化管理，提升设备质量，促进整体风电电能质量提升。

参考文献

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[3]林静，蒋雷.风力发电并网技术及电能质量控制策略[J].通讯世界，2018（05）：241-242.

风力发电机范文篇7

关键词：小型风力机；风光互补发电；渔民发电

1引言

洪湖市滨湖办事处船头嘴村（包括洪湖八一水上希望小学）和螺山镇新捕捞村的渔民，长年生活在水泥船上，以船为家。两村共有渔户533户，总人口1606人。他们远离湖岸，远离常规电网，受地理条件限制，渔民至今未能用上常规电源，只能用煤油蜡烛照明。项目实施前，两村只有92户渔民采用小型风力发电机供电，仅占总户数的17.26%，远远不能满足渔民的生活和生产用电的需求。根据专家调查分析，洪湖湖区有较丰富的风力资源和太阳能资源，适合小型风力发电机和小型太阳能光电系统的应用。示范项目的建设目标，就是要开发和利用湖区较为丰富的风力资源、太阳能资源，推广应用小型风力发电系统和风光互补发电系统发电；探索有效的技术和管理模式，解决湖上渔民和水上小学用电难的问题；加强与外界通信联系，改善教育条件，进一步提高广大渔民的生活水平，建设新型的湖区渔民生活用能模式。

洪湖市示范点工程建设项目的实施，使两个项目村的有电户从17.26%提高到58.5%。现在两个村已有312户渔民安装了小型风力发电系统（其中32户为风光互补发电系统），由于有了较充足的电力照明，渔民的业余文化生活变得丰富多彩，社会更加和谐。项目实施后，洪湖八一水上学校的照明终于得到了解决，师生的教学、生活条件都有了很大改善。该项目良好的能源、环境和社会效益日益显现出来，也产生了一定的经济效益。对项目户、示范村致富奔小康和全面、协调、持续发展具有显著的推动作用，对周边地区产生了长期而深远的影响，也为洪湖旅游观光增添了一道靓丽的风景线。

2风力资源与设备安装

2.1洪湖的风力资源

洪湖市农村能源办公室于2004年7月5日至9月30日，对洪湖市湖区的风力资源进行了设点初测。初测的结果为：实测79天，1.0m/s以上的有风小时数为1407小时。合计风速为5575.6m/s，月平均风速为4.1m/s，最大风速17.1m/s，极大风速23.5m/s；3～25m/s有效风速小时数为951小时，占实测小时数的67.5%。5～25m/s有效风速小时数为505小时，占实测小时数的35.8%。推算年发电有效小时数为5832小时，风能密度为250～300W/m2。

2005年3月4日至2006年6月4日，测风点改设在船头嘴村水上渔寨船上，正式系统测风15个月，实测了10980小时，从测风数据可以看出，2005年的3、4、5、7、8、9月，2006年的1、3月平均风速在4m/s以上；2005年6月、10月和2006年的2月风速要小一些，月平均风速在4m/s以下。2005年3月至2006年2月全年的平均风速是4.1825m/s。最大风速为20.5m/s，主导风向为东南风和南风，风能密度为250～300W/m2，3～25m/s有效风能利用小时数超过6000小时/年。上述风力资源为小型风力机在洪湖湖区的应用提供了足够的自然条件。

2.2小型风力机在湖区的安装

小型风力机在陆地上的应用已经非常成功，全国已经累计安装了25万台。但小型风力机在湖区应用所遇到的主要问题是如何安装，在陆地上做地基比较方便，在船上是不行的。在船上只能因地制宜，采用创新的安装方法。在项目实行中我们采用了利用船体主柱和棚梁为固定体，附以三角斜支撑的安装方式解决了小型风力机在船上的安装问题（具体结构见下图）。

3应用模式

3.1基础户：300瓦小型风力发电机系统

该模式采用300W风力发电系统。该系统是由1台300W的风力发电机组，2块200Ah的蓄电池和1台300W控制/逆变器（含泄荷器）组成的户用风力发电系统。可解决渔民照明、看彩电、VCD、座机（高频）充电和手机充电等生活用电。

表1300W风力发电机组主要性能技术参数

制造厂家广州红鹰新能源科技公司

型号FD2.46-300/7

额定功率（W）300

8m/s时的输出功率（W）300

额定风速（m/s）8

风轮直径（m）2.46

叶片材料铝合金

叶片数（只）3

调速方式失速

工作风速范围（m/s）3~25

切入风速（m/s）3

输出额定电压（V）DC24

最大功率（W）≥500

发电机型式交流永磁三相

发电机额定转速（r/min）400

风能利用系数≥0.42

发电机效率≥0.76

噪音（dB）≤68

塔架上部质量（kg）80

塔高(风轮中心到水面的距离)(m)8

塔杆直径（cm）6.35（21/2英寸）

（1）系统在湖区新农村建设中的作用、地位和效果

该模式基本上属于成熟技术的推广应用，系统故障较少，逆变器损坏率仅为6%。目前，项目户安装的风力机都在运行发电，80%以上用户的风力机使用正常，对项目感到满意。总的评价还是比以前安装的其它风力机性能好，发电量大，能够满足用电需求。该系统在湖区新农村建设中发挥主要作用，处于重要地位，是今后在湖区主要推广应用的模式和技术。

（2）系统应用前后的对比情况

1)该系统应用前，项目户大部分没有电力照明，采用蜡烛和煤油灯照明，生活很不方便，文化生活贫乏枯燥。少数项目户安装了150W的小型风力发电机，由于发电量小，只能解决照明和看黑白电视问题。该300W系统应用后，发电量充足，基础项目户都使用了彩电和VCD，晚上照明充足，学生晚上学习有了保证，渔民晚间看电视，业余文化生活比以前丰富多了。

2)该系统应用前，渔民船内线路连接不规范，室内环境较混乱。系统应用后，对线路统一进行了改造，使线路安全规范、室内环境变得整洁有序，体现了新农村新风貌。

3)系统应用前，旧风力机风轮叶片下端离船顶棚距离不到1.5米，渔民在顶棚活动时，不够安全。系统应用后，新风力机风轮叶片下端离船顶棚距离达到2.3米，渔民伸手也不会碰到叶片，十分安全。

3.2示范户：400瓦风光互补发电系统

该项目采用小型风光互补发电系统。本风光互补发电系统由1台300W风力发电机组和100Wp太阳电池组件，2只200Ah、12V蓄电池和1台500W控制/逆变器（含泄荷器）组成。该系统可解决渔民看彩电、VCD、照明和使用电冰柜、风扇、洗衣机以及手机、座机（高频）充电等生活用电。该系统所采用的300W风力发电机与基础户的相同，其主要性能参数请见表1，100Wp太阳能光电板的性能参数请见表2。

表2洪湖项目示范型用户太阳能光电板的主要性能参数

参数单位典型值

输出峰值功率WPW100

开路电压VOCV42

最佳工作电压VmV24

短路电流ISCA3.2

最佳工作电流ImA4.16

组件效率η%≥12.8

外形尺寸mm大约1460×740×42

重量kg～10

工作温度范围℃－40℃－＋85℃

（1）系统在湖区新农村建设中的作用、地位和效果

该系统可解决渔民看彩电、VCD、照明和使用电冰柜、风扇、洗衣机以及手机、座机（高频）充电等生活用电。与单独使用风力发电机的系统相比较，不但增加了发电量，而且大大提高了供电稳定性，即使无有效风速，但有光照时，系统仍能保持一定供电能力，并且对蓄电池起到保护作用，延长其使用寿命。该系统的应用使湖区渔民的生活水平又提高一步，代表了今后的发展方向，起到了很好的示范作用。目前，示范项目户安装的风力机都在运行发电，0%以上用户的风光互补发电系统使用正常，渔民对该项技术和模式感到非常满意，总的评价是比纯风力发电系统性能更好，发电量更大，能够满足全天的用电需求。现在示范项目户不仅配置了彩电和VCD，还使用上了洗衣机和电冰箱，不但学生晚上学习有了保证，渔民白天、晚上都可以看电视，晚上照明充足，业余文化生活比以前丰富多了。示范项目户中有9户使用了电冰箱。因此，有些基础项目户也要求安装光电板进一步提高系统的功能，以便过上更加文明的现代化生活。

（2）系统应用前后的对比情况

该系统应用前，洪湖湖区还没有应用过任何风光互补发电系统或太阳能光电板发电系统。该系统的应用在洪湖湖区是一个新生事物，影响力非常大。它使渔民开阔了眼界，看到可再生能源综合利用的成功范例，也看到了湖区未来能源的多样化和多彩生活的美好前景。该系统应用后，使电冰箱、洗衣机等家用电器进入湖区成为现实，这在以前是不可想象的。其它变化与基础型用户基本相同。

3.3公益学校：3000瓦风光互补发电系统

该系统由1台荷兰5kW风力发电机组、1000Wp国产太阳电池组件，20只200Ah、12V蓄电池组成的蓄电池组和1台5kW控制/逆变器组成（性能参数见表3）。

表3荷兰5000W风力发电机组主要性能技术参数

制造厂家荷兰Fortis风能公司

型号FortisMontana(5000)

额定功率（W）5000

8m/s时的输出功率(W)2000

额定风速（m/s）14

风轮直径（m）5

叶片材料环氧(树脂)强化玻璃钢

叶片数（只）3

调速方式风轮侧偏

工作风速范围（m/s）3~25

切入风速（m/s）3

输出额定电压（V）DC120

最大功率（W）≥5000

发电机型式交流永磁三相

发电机额定转速（r/min）

风能利用系数0.42

发电机效率≥0.82

噪音（dB）≤68

塔架上部质量（kg）200

塔高(风轮中心到水面的距离)(m)12

塔杆直径（cm）10.16(4英寸)

1000W太阳能光电池是由20块53W的光电板按10个串联一组，然后两组并联起来，接入控制器接口。53W太阳能电池组件的性能参数如表4所示。

表453Wp太阳电池组件技术参数

参数单位数值

输出峰值功率WPW53

开路电压VOCV21.5

最佳工作电压VmV17.2

短路电流ISCA3.2

最佳工作电流ImA2.9

组件效率η%≥12.8

外形尺寸mm大约972×442×28

质量kg～5

工作温度范围℃－40℃～＋85℃

（1）系统在湖区新农村建设中的作用、地位和效果

利用该系统，洪湖八一水上希望学校的师生可使用彩电、VCD、冰箱、医用冰柜、洗衣机、饮水机、小型水泵、太阳能热水器供水系统、电饭锅等；可进行远程教育；可实现供电自动化管理。

（2）系统应用前后的情况对比

项目实施后大大改善了该校师生的学习条件和生活条件，充分满足了其用电需求。对提高该校的教学水平和教学质量均有较大的帮助和促进作用，特别是远程和电化教学设备的配置，沟通了水上小学和外界的联系，有益于学生素质和教学质量的提高。逐步缩小湖面与岸上小学之间差距。

4结论

示范点项目实施后，比较充分地开发和利用了湖区较为丰富的风力资源，初步开发利用了太阳能资源，推广应用了小型风力发电系统和风光互补发电系统的发电技术。形成了有效的技术和管理模式，解决了湖上两个村52%渔民和洪湖八一水上小学用电难的问题。加强了学校与外界的通信联系，改善了教学条件，进一步提高了广大渔民的生活水平，创建了建设新型湖区渔民生活的用能模式。

风力发电机范文篇8

我国1983年山东引进3台丹麦Vestas55kW风力发电机组，开始了并网风力发电技术的试验和示范。1986年，新疆达坂城安装了一台丹麦Micon100kW风力发电机组，1989年安装了13台丹麦Bonus150kW风力发电机组和在内蒙古朱日和安装了5台美国Windpower100kW风力发电机组，开始了我国风电场的运行实验和示范。

“七五”、“八五”期间，国家计委、国家科委都开列了研制并网风力发电机组的重点攻关项目。电力部建设我国风电场的宏伟设想以及黄毅诚部长“风力发电应成为电力的一支方面军”决策极大地鼓舞了我国风电场建设的士气和制造发展风力发电机生产技术的热情。

根据国家计委已经批准立项和正在申请立项的情况，在“九五”后三年，我国风电场建设将以60～100MW／年的规模高速发展。面对这一发展趋势，很好地总结过去的工作，客观地分析我国风电场的潜力和市场形势，从而较科学地作出规划并制定相应对策是十分必要的。

一、我国风电场现状

（1）装机容量分布

截止1997年底，我国风电场的总装机容量为166500kW，分布在新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、广东、辽宁等10个省区。

（2）各厂家的市场占有率

由于各方面条件的制约，我国并网风力发电技术的研究和开发尚处于200kW级机组实验阶段，与世界先进水平相比，差距甚大，同时远远落后于我国风电场建设的要求。特别是我国资金短缺，尚不能在风电场建设方面大量投资。因此，这一市场目前基本上是由外国占据着，主要由丹麦（占有67%)德国（占有21%）和美国（占有11%）的厂家占据着；比利时和瑞典也有少量机组，但未成气候。虽然国产机组的装机容量占到1%，但由于质量方面的问题，大多不能正常运转。

（3）风电场运行情况

我国风电场运行水平与国际先进水平尚有较大差距。以内蒙古为例，1996年4个风电场总装机容量14475KW，总发电量2254万kWh，年平均单位装机发电量为1557kWh/kW，综合容量利用率为17.8%，而目前世界先进水平可达50％左右。影响这一指标的主要因素有：

●风力资源

●机组运行可靠性及人员维修能力

●机组发电效率

●电网吸纳风力发电量的水平

据统计，我国目前风力发电的成本为0.42～0.72元／kWh。在没有优惠政策及补贴的前提下，尚无法与火力发电竞争，不具备商业性开发的条件。但正在迅速接近火电成本，前景良好。

（4）奖金投入

●风电场建设投资我国用大约10年时间使风电场总装机容量达到166.5MW的水平，总投资约17.5亿元，综合单位投资1.05万元/kW。其中，利用外资（主要是利用国外政府贷款）约8500万美元，折合人民币约7.1亿元，占总投资的41%；国内投资约10.4亿元，占总投资的59%，其中外汇7160万美元，折合人民币5.94亿元，配套人民币约4.5亿元。

●并网风力发电技术的研究开发投入。

迄今，我国并网风力发电技术的研究开发投入主要来自国家计委和国家科委的国家重点攻关项目。“七五”期间投入约300万元；“八五”期间投入700万元，比“七五”增加2.3倍；“九五”期间计划投入约2000万元（尚未到位），比“八五”增加2.86倍。实际到位投入约1000万元，占风电场建设总投入17.5亿元的0.57%。

二、我国风电场建设发展的主要特点

①我国从“七五”开始着手风电场建设，经8年的努力，建起了19个风电场，总装机容量达到166.5MW的水平，占全国电网总容量的0.07%。从1996年开始，我国风电场建设出现跳跃式发展的态势。1996年新增装机容量22350KW，是“八五”年均装机容量的3.5倍；1997年新增装机容量108800KW，是1996年装机容量的4.87倍。

②位于我国内陆的新疆、内蒙古，装机容量名列前茅，装机功率占全国装机容量62%。起步早、当地领导重视、中央部委支持是取得可喜成绩的主要原因。

③沿海地区的广东、辽宁、浙江紧跟其后，占到了全国装机容量的28%。

④海南、河北、甘肃、福建、山东、吉林等省正在起步。

⑤我国目前的并网型风力发电机市场主要由丹麦（占有67%）、德国（占有21%)和美国（占有量1%）占据着。国产机组仅占约1%，且由于技术问题，可靠性很差，大多不能正常运转。目前，占我国风力发电机市场10%以上份额的有5个厂家：丹麦的Vestas（占有24%）、Micon（占有23%）、Nordtank（占有15%）、和Bonus（占有14%）;美国的Zond（占有10%）;两个德国厂家Nordex和HSW，分别占有5%和3%。国产机组在我国风电场建设中无立足之地的主要原因是：我国在这一领域的研究开发进程大大落后于建设步伐、研究开发经费严重不足（已投入使用的仅约1000万元）、比例关系严重失调（仅占风电场建设总投资的0.57%），使我国科研部门无法向生产部门提供技术支持；风力发电成本目前在我国为0.42～0.72元/kWh，尚不具备商业性生产的条件；我国的生产部门不可能自主投入开发有关技术，只有拱手让出市场，无竞争能力。

⑥到1997年底，我国风电场建设总投资约17.5亿元，综合单位装机容量投资1.05万元／KW。其中，利用外资约8500万美元，折合人民币约7.1亿元，占总投资额的41%;国内投资约10.4亿元，占总投资的59%，其中外汇7160万美元，折合人民币5.94亿元，配套人民币约4.5亿元。通过建设项目引进的技术仍局限于制造塔架、基础件的低水平技术上，令人遗憾。

⑦我国风电场的运行管理水平与国际先进水平相比尚有很大差距，综合容量系数还不到20%。

综上所述，我国风电场建设经13年的努力取得了可喜的进展，出现了跳跃式发展的大好局面。但我国并网风力发电技术的研究开发以及生产大大落后于风电场建设步伐，需迎头赶上，以尽快改变国外机组一统我国市场的局面。我国风电场的运行管理尚处于落后水平，原因是多方面的，应科学地研究分析，落实改进措施。需认真反思并研究引进外资的政策和策略，以保证在大力发展我国风电场建设的同时，加速实现风力发电机国产化进程。

三、中国风电场建设发展预测和建设

1、发展预测

（1）高速大规模发展

政治条件：1995年初，国家计委、经贸委、科委联合发表了《中国新能源和可再生能源发展纲要（1996-2010）》，“乘风计划”、“双加工程”已经并将更有力地推动我国风电场建设的高速发展。

资源条件：我国风能资源丰富，理论储量16亿KW，实际可利用2.5亿KW，有巨大的发展潜力。新疆、甘肃、内蒙古、吉林、黑龙江、辽宁、山东、江苏、浙江、福建、广东、海南都具备建设风电场的资源条件。

电网潜力：折算系数按0.42计，目前我国风电场总装机容量仅占我国电网总容量的0.07%，其中新疆、内蒙古、广东、辽宁、浙江、海南、河北、甘肃、福建分别占所属电网的1.53%、0.094%、0.028%、0.024%、0.012%、0.24%、0.006%、0.004%、0.006%。1996年，我国电网总装机容量为23654万KW，风电场累计装机容量为57700KW，容量比为0.024%，与相关电网的综合容量比仅为0.038%，发展空间巨大。

假设到2000年我国电力总装机容量比1995年增长1.4倍，到2010年比1995年增长2.3倍；如果风电场总装机容量到2000年占电力总装机容量1%，到2010年占电力总装机容量1.5%，则2000年风电场累计装机容量应达到770万KW，到2010年风电场累计装机容量应达到1900万KW。如果发展到这一步，我们或许才可以说风力发电真正成为我国电力的一支方面军了。

（2）科学规划，良性发展

高速大规模的发展只能立足于商业性开发，依赖于补贴是不现实、不可行的。换句话说，只有当风力发电的成本低于售电价格时，才具有商业性开发的可能。

影响风力发电成本的因素有：风力发电机组成本、机组进口税、基础及配套设施、使用寿命、风力资源、运行可靠性、电网吸纳性、年维修／管理费、税金等。据专家测算，目前我国风力发电成本为0.42/kWh左右，已接近新建火电的价位。现列举几种优惠政策对风电成本的影响。

减免增值税对降低风电成本的作用最大，可降低成本49.88%，使风电成本降至0.21/KWh。风是洁净的无成本的可再生能源，减免增值税是完全有理由的。制定减免利用可再生能源的增值税必将极大地推动我国可再生能源利用产业的快速发展。

实现风力发电机组国产化60%(2000年目标)，预计可降低风力发电机组成本15%，在不改变其它条件的前提下，可使风电成本降至0.375元/kWh。如全部实现风力发电机组国产化，预计可降低风力发电机组成本30%，在不改变其它条件的前提下，可使风电成本降至0.332元/kWh。为此，国家必须加大科研开发投资力度，在目前条件下以风电场建设投资1.5～3%的比例支持我国的风力发电技术科研开发和国产化是适宜的。其重要意义不仅仅在于降低风力发电成本，还将推动我国风力机产业的形成，利用我们的优势走向国际市场。

风力资源的优劣直接影响风力发电量，从而影响其发电成本。在同样条件下，年均风速7m/s的风电场的发电成本比6.5m/s的下降8%左右，7.5m/s的下降14%左右，8m/s的下降近30%，而年均风速6m/s的风电场的发电成本比6.5m/s的上涨11%左右。因此，认真做好风资源评估是非常重要的，直接关系到风电场的投资效益。

风电场的综合容量系数反映的是机组性能、可靠性、风资源可利用性、电网吸纳性、维修／管理水平。也影响发电成本，但不如前面三个因素大。在目前水平基础上提高15%，可降低成本9.07%。

（3）各省发展潜力分析

东南沿海地区的广东、浙江、福建由于风能资源丰富，售电市场良好，上网电价较高，筹资能力较强，必然将以较高的速度发展。以建设能源基地为发展战略的内蒙古有较好的发展基础、优越的资源条件，也将高速发展并形成较大规模。新疆、甘肃、东北三省、河北、山东将进入规模发展的新阶段。

2、建议

⑴发展风力发电是我国改善能源结构，减少排放，保护环境的需要。从长远利益出发，是保证可持续发展的战略举措，由于全球大气污染日益严重，而我国因发展需要，火电装机正在大上，从缓和外国压力的角度也应大力发展风力发电。我国应在发展计划中明确风力发电的发展目标。考虑我国国情和世界风力发电技术的发展，以电网容量的2～3%，即2500万KW至3800万KW作为2010年发展目标是适宜的。

⑵国家应以建立风力发电的市场化机制为基本出发点，建立、健全、完善相应的政策、法规，认真研究引进外资、吸引内资的策略。当前，应首先创造条件，使风力发电的成本降下来，具有上网竞争力。首先减免增值税是合理的、最有效的，也是可行的。

风力发电机范文篇9

关键词:发电设备;风力发电;无损检测技术;红外热像无损检测

各国大力发展新能源事业，联合国将全球可再生清洁能源认定为重点投资方向。基于此，我国将风能作为未来经济增长的主要能源来源之一，并大力建设风力发电系统。目前，我国风力发电基础设施建设取得了一定成就，研究重点将朝向运维发展，即稳固系统运行，加强安全性评估及可靠性评价。因此，需大力发展风力发电设备无损检测技术，延长风力发电系统使用寿命，减少故障损失，提高经济效益。

1风力发电设备无损检测技术及应用

1．1监测发电机与电力电子设备

风力发电机包括电力电子与电磁两部分，此类构件可靠性是评估风电设备检测水平的重要指标。风力发电设备运行过程中，受振动、湿度、温度、封装形式等影响都会对内部构件造成影响，严重者导致零件损坏。风力发电设备收集的风能先经过叶轮，再经过主轴与齿轮箱，经发电机转换后变成电能。风力机叶片是一种弹性体，在风力作用下叶片结构可形成向上的空气动力与惯性力，其交变性无法确定，并且随机性较强。在力的耦合作用下，发电机因不可抗力的振动而产生自激共振，即颤振。如果颤振处于发散状态，将导致风力发电设备损坏。除此之外，风力发电机组运行过程中会因诸多原因而产生较大振动，振幅与振动频率超过风机荷载将影响风机稳定运行。目前，应用在风力发电设备的无损检测方式包括:热成像技术、电磁传感技术、扫地雷达技术等，同时还可通过模态分析法对系统稳定性与寿命进行评估，以此提高风力发电机故障检测科学性。除风电机机械部分易造成设备损坏之外，风力、温差、潮湿条件也会导致线路绝缘耐压、腐蚀及接触电阻的失效。风力发电机和电力电子元件的电子类故障涉及定子线圈绝缘故障、转子故障、激励线圈绝缘故障等。转子与顶底电路故障包括线圈断裂、线路短路、线圈匝间短路或相位对位短路等，同时焊接点松动也会导致线路故障。传统电动机电流信号分析法无法适用于发电机工作时，仅能进行线下测试或设备停运时检修。从电力电子方面分析，电流通过半导体器件时功率损失引起的发热是导致发电机元件损坏的主要原因之一，在工作电压与载流能力持续增加的背景下，温度与检测系统对电力电子设备可靠性评估具有非常显著的意义。所以，目前对风力发电机的实时监测技术与方法仍面临严峻挑战，有必要加大无损检测技术研究力度，对电力电子系统进行实时监控。

1．2预估齿轮箱寿命

常规条件下，风力发电设备齿轮箱主要由铝合金材料与不锈钢材料为主，可负担较大循环负荷，但容易导致设备出现疲劳磨损。一旦风力发电设备所处区域出现风力骤变或存在腐蚀性海洋活动，将导致设备因腐蚀而开裂，此类问题都将引发风力发电系统或传动装置失效。在齿轮箱施加无损检查时，为保证装置性能不受影响，应开发与设备性能和材料相匹配的检测方式。目前，常用的风电设备齿轮箱无损检测技术包括:第一种是以电磁为基础的二维ACFM检测技术、巴克豪森噪声无损检测技术等，此类检测方式既可对传感器表面进行检测，也可辅助优化检测方法，让检测流程更加科学与合理;第二种是创建振动分析的检测方式，以此对齿轮箱进行检测，分析其运转是否正常;第三种是从内部解构齿轮箱系统，让其与油温检测系统配合工作。

1．3塔筒无损检测技术

风力发电设备中的风电塔筒多以低合金钢为主要材质，焊接处理过程中易在其表面出现弧形焊纹。由于塔筒焊接多采用埋弧焊，同时采用涂抹药剂的方式进行清理，会导致塔筒表面出现气孔夹渣。塔筒裂纹方式具体包括热裂纹、收弧裂纹、延迟裂纹等，易在塔筒表面快速拓展，当裂纹影响设备承载力时，将引发倒塌事故。从目前研究成果分析，塔筒无损检测技术主要有超声波技术、磁粉技术与射线检测技术。

1．4实时监测风电系统运行状态

依照风力发电设备能源转化特征，发电系统电网结构非常复杂，结合集成技术和在线监测可评定设备运行效率，并监测系统是否稳定运行。在无线传感网络中，风力发电系统中融入了传感器技术、嵌入式技术、无线通信技术、分布式处理技术，系统各个节点均可通过计算机与外部进行通信。截至目前，风力发电设备运行状态检测手段包括:(1)应用无损检测技术及监控结构联合提出的红外成像技术。(2)基于监控技术基础模型，评估设备极端恶劣运行环境下线路腐蚀与老化情况，并对其进行实时监测。(3)比对多种电子系统变流器及发电机，应用成像检测技术，一旦检测过程中发现设备运行异常便动态优化。为保证风电系统监测技术的精准性与有效性，应充分考虑特殊环境下通信信号的高传输性，让数据通信可适用于不同环境。(4)对信息进行合理的采集压缩及整合，最大限度缩短采样周期，研究数据结构及容错技术。(5)大力开发可集成在风电系统中的MAC协议与路由协议，进一步加快数据传输效率，解决死锁或活锁问题。

1．5风力发电设备叶片检测与分析

风力发电设备叶片易受环境影响，在实际工作中受外力影响很容易在弯、拉作用下而损坏叶片自身结构。常规条件下，风力发电设备叶片寿命约为20年，但并无法评估叶片实际工作中受损情况，即无法评定叶片的实际使用寿命。因此，应开展叶片无损检测工作，保证风力发电设备时刻处于正常运行状态。目前，叶片无损检测技术主要分为如下几种:第一种是基于热成像与超声波的无损检测技术，具有技术融合优势;第二种为分布式光纤传感器，依托传感器及智能材料创建健康叶片监控系统;第三种为主动及被动检测，目的是实现电磁热成像。

2风力发电设备无损检测技术具体应用———以风力机叶片无损检测为例

为深入了解风力发电设备无损检测技术实现原理及应用场景，本文以红外热像无损检测技术为例，分析风力机叶片检测流程。所谓红外热成像技术，就是利用被检测物体表面受到热激励后，探求其表面热辐射变化过程，判定物体内部结构信息。随着红外热成像无损检测技术的深入研究，主动式红外热激励无损检测技术应运而生，该技术是近年最科学且最合理的无损检测技术。

2．1风力机叶片结构解读及主要缺陷分析

针对大型风力机，叶片多采用玻璃纤维环氧树脂复合材料，叶片分为前缘、主梁、后缘及主梁两侧的芯材结构。风力机叶片主梁部位多应用单轴向纤维布铺层，非主梁部分采用芯材填充，材质为巴沙木或PVC泡沫，目的是减小叶片运行质量，风力机叶片剖面图见下图。

2．2风力机叶片主要缺陷分析

风力机叶片结构多为多层设计，厚度具有可变的特点，同时叶片表面为不规则曲面，制造过程中易产生不均匀性。常规条件下，风力机叶片横截面包含玻璃纤维环氧树脂增强材料，由环氧胶相连，叶片真空注胶时，各结构层内部很容易出现不均匀性，即分层设计缺陷。2．2．1褶皱风力机叶片多应用人工铺设纤维布的形式制作，要求一次成型。由于人力操作的原因，叶片铺层平整度较差，真空注胶期间易形成褶皱。常规来讲，风力机叶片褶皱分为凹与凸两种，不论何种褶皱形式都会影响风力机运行。2．2．2裂纹叶片作为风力发电设备的重要构件，长期运行易导致叶片内部或浅表产生细小裂纹，此类裂纹很难在检测中发现。当叶片出现裂纹同时未及时处理时，裂缝将向四周扩散，从毫米级逐步扩散到分米级，最终造成大裂缝。因此，应对裂纹缺陷重要点位进行实时检测与分析。2．2．3分层设计缺陷风力机叶片分层设计缺陷具体指叶片生产时易发生树脂用量不足或真空泄压的情况，同时叶片运输中内部褶皱将形成开裂现象，以此形成层面空隙，将各结构层分离开来。分层问题将导致叶片黏结部位的粘接度，易导致叶片强度下降，严重者导致叶片铺层和结构层剥离。因此，叶片生产时需重点关注分层缺陷形成原因，以此确保叶片使用寿命。

2．3风力机叶片红外热成像无损检测

针对风力机叶片设计缺陷，将其作为无损检测重要参量。本研究对某地风电机叶片进行红外热成像无损检测。该区电场共包含10支1．5MW风力机叶片，本研究从叶尖到主梁与芯材进行全方位扫描，重点关注主梁裂纹、褶皱、分层、发白等问题。叶片主梁由玻璃纤维环氧树脂复合材料构成，芯材主要为聚氯乙烯。现场风机大小1．5MW，风力机叶片型号为HT34，总长为34米，弦长3米。检测设备具有较大激励效率且热激励均匀，同时自由度及激励模式丰富，可满足现场勘验标准。为有效录入数据，结合最新的热图像采集系统。检测前，从叶根位置开始逐步巡检到叶尖位置，找寻叶表缺陷部位，标注处理。受外部环境影响及长期激励导致加热不均匀的影响，获取的图像信息十分模糊，几乎无法辨别叶片是否存在故障，更无法找到缺陷。因此，结合红外图像非均匀校正及红外图像增强算法对获取的图像进行处理，消除背景噪声。考虑到MATLAB软件程序计算红外图像数据流程较为复杂，因此在红外检测软件直接对红外图像非均匀性校正进行预处理。由于软件界面具有增强按钮，可对红外图像随时进行增强算法处理。同时，软件设置截屏按钮，可获取加热及降温时的红外图像。

2．4风力机叶片红外缺陷图像分析

由于风力机叶片由多种材料构成，属于多相体系，并且材料和结构为一体化成形。风电叶片结构成型时，受外界因素影响，叶片缺陷不可避免。与此同时，叶片结构运行时易发生多类损伤，缺陷与损伤对风电叶片的安全性造成极大威胁，对叶片结构内部缺陷与损伤进行无损检测，可提高叶片使用的安全性。本次检测结果显示，风力机叶片表面缺陷均可被有效识别。与此同时，结合红外图像可直观判断检测结果，可观察到微小的温度变化，同时可对热像进行有效处理，获得风电机叶片内部铺层清晰纹路及缺陷图像，图像非均匀性低于10%，与现场打磨结果几乎相同。根据目前掌握的风电机叶片无损检测技术，可收集叶片缺损数据，对老龄叶片进行修复与可靠性定量评价，预估其使用寿命。为最大限度提升叶片使用安全性，需对其定期检查，观测叶片状态，排除缺陷隐患并采用有效手段，将叶片失效问题扼杀在萌芽期，以此避免事故，保证风电设备稳定运行。总的来说，评估叶片损伤状态、合理运用无损检测技术可降低叶片过度维护及事后维护带来的高昂运维成本，应用红外热成像处理技术可对大型风电机叶片进行无损检测，有效评估叶片健康状态。

结语

风力发电设备无损检测易受环境影响，同时传感器灵敏度对信息数据量有一定影响，因此风力发电设备无损检测应重点提升系统稳定性及安全性，对多类方法进行综合分析，集成多类传感器数据，保证整个风力发电系统健康运行。

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风力发电机范文篇10

关键词：小型风力机；风光互补发电；渔民发电

1引言

洪湖市滨湖办事处船头嘴村（包括洪湖八一水上希望小学）和螺山镇新捕捞村的渔民，长年生活在水泥船上，以船为家。两村共有渔户533户，总人口1606人。他们远离湖岸，远离常规电网，受地理条件限制，渔民至今未能用上常规电源，只能用煤油蜡烛照明。项目实施前，两村只有92户渔民采用小型风力发电机供电，仅占总户数的17.26%，远远不能满足渔民的生活和生产用电的需求。根据专家调查分析，洪湖湖区有较丰富的风力资源和太阳能资源，适合小型风力发电机和小型太阳能光电系统的应用。示范项目的建设目标，就是要开发和利用湖区较为丰富的风力资源、太阳能资源，推广应用小型风力发电系统和风光互补发电系统发电；探索有效的技术和管理模式，解决湖上渔民和水上小学用电难的问题；加强与外界通信联系，改善教育条件，进一步提高广大渔民的生活水平，建设新型的湖区渔民生活用能模式。

洪湖市示范点工程建设项目的实施，使两个项目村的有电户从17.26%提高到58.5%。现在两个村已有312户渔民安装了小型风力发电系统（其中32户为风光互补发电系统），由于有了较充足的电力照明，渔民的业余文化生活变得丰富多彩，社会更加和谐。项目实施后，洪湖八一水上学校的照明终于得到了解决，师生的教学、生活条件都有了很大改善。该项目良好的能源、环境和社会效益日益显现出来，也产生了一定的经济效益。对项目户、示范村致富奔小康和全面、协调、持续发展具有显著的推动作用，对周边地区产生了长期而深远的影响，也为洪湖旅游观光增添了一道靓丽的风景线。

2风力资源与设备安装

2.1洪湖的风力资源

洪湖市农村能源办公室于2004年7月5日至9月30日，对洪湖市湖区的风力资源进行了设点初测。初测的结果为：实测79天，1.0m/s以上的有风小时数为1407小时。合计风速为5575.6m/s，月平均风速为4.1m/s，最大风速17.1m/s，极大风速23.5m/s；3～25m/s有效风速小时数为951小时，占实测小时数的67.5%。5～25m/s有效风速小时数为505小时，占实测小时数的35.8%。推算年发电有效小时数为5832小时，风能密度为250～300W/m2。

2005年3月4日至2006年6月4日，测风点改设在船头嘴村水上渔寨船上，正式系统测风15个月，实测了10980小时，从测风数据可以看出，2005年的3、4、5、7、8、9月，2006年的1、3月平均风速在4m/s以上；2005年6月、10月和2006年的2月风速要小一些，月平均风速在4m/s以下。2005年3月至2006年2月全年的平均风速是4.1825m/s。最大风速为20.5m/s，主导风向为东南风和南风，风能密度为250～300W/m2，3～25m/s有效风能利用小时数超过6000小时/年。上述风力资源为小型风力机在洪湖湖区的应用提供了足够的自然条件。

2.2小型风力机在湖区的安装

小型风力机在陆地上的应用已经非常成功，全国已经累计安装了25万台。但小型风力机在湖区应用所遇到的主要问题是如何安装，在陆地上做地基比较方便，在船上是不行的。在船上只能因地制宜，采用创新的安装方法。在项目实行中我们采用了利用船体主柱和棚梁为固定体，附以三角斜支撑的安装方式解决了小型风力机在船上的安装问题（具体结构见下图）。

3应用模式

3.1基础户：300瓦小型风力发电机系统

该模式采用300W风力发电系统。该系统是由1台300W的风力发电机组，2块200Ah的蓄电池和1台300W控制/逆变器（含泄荷器）组成的户用风力发电系统。可解决渔民照明、看彩电、VCD、座机（高频）充电和手机充电等生活用电。

（1）系统在湖区新农村建设中的作用、地位和效果

该模式基本上属于成熟技术的推广应用，系统故障较少，逆变器损坏率仅为6%。目前，项目户安装的风力机都在运行发电，80%以上用户的风力机使用正常，对项目感到满意。总的评价还是比以前安装的其它风力机性能好，发电量大，能够满足用电需求。该系统在湖区新农村建设中发挥主要作用，处于重要地位，是今后在湖区主要推广应用的模式和技术。

（2）系统应用前后的对比情况

1)该系统应用前，项目户大部分没有电力照明，采用蜡烛和煤油灯照明，生活很不方便，文化生活贫乏枯燥。少数项目户安装了150W的小型风力发电机，由于发电量小，只能解决照明和看黑白电视问题。该300W系统应用后，发电量充足，基础项目户都使用了彩电和VCD，晚上照明充足，学生晚上学习有了保证，渔民晚间看电视，业余文化生活比以前丰富多了。

2)该系统应用前，渔民船内线路连接不规范，室内环境较混乱。系统应用后，对线路统一进行了改造，使线路安全规范、室内环境变得整洁有序，体现了新农村新风貌。

3)系统应用前，旧风力机风轮叶片下端离船顶棚距离不到1.5米，渔民在顶棚活动时，不够安全。系统应用后，新风力机风轮叶片下端离船顶棚距离达到2.3米，渔民伸手也不会碰到叶片，十分安全。

3.2示范户：400瓦风光互补发电系统

该项目采用小型风光互补发电系统。本风光互补发电系统由1台300W风力发电机组和100Wp太阳电池组件，2只200Ah、12V蓄电池和1台500W控制/逆变器（含泄荷器）组成。该系统可解决渔民看彩电、VCD、照明和使用电冰柜、风扇、洗衣机以及手机、座机（高频）充电等生活用电。该系统所采用的300W风力发电机与基础户的相同，其主要性能参数请见表1，100Wp太阳能光电板的性能参数请见表2。

（1）系统在湖区新农村建设中的作用、地位和效果

该系统可解决渔民看彩电、VCD、照明和使用电冰柜、风扇、洗衣机以及手机、座机（高频）充电等生活用电。与单独使用风力发电机的系统相比较，不但增加了发电量，而且大大提高了供电稳定性，即使无有效风速，但有光照时，系统仍能保持一定供电能力，并且对蓄电池起到保护作用，延长其使用寿命。该系统的应用使湖区渔民的生活水平又提高一步，代表了今后的发展方向，起到了很好的示范作用。目前，示范项目户安装的风力机都在运行发电，0%以上用户的风光互补发电系统使用正常，渔民对该项技术和模式感到非常满意，总的评价是比纯风力发电系统性能更好，发电量更大，能够满足全天的用电需求。现在示范项目户不仅配置了彩电和VCD，还使用上了洗衣机和电冰箱，不但学生晚上学习有了保证，渔民白天、晚上都可以看电视，晚上照明充足，业余文化生活比以前丰富多了。示范项目户中有9户使用了电冰箱。因此，有些基础项目户也要求安装光电板进一步提高系统的功能，以便过上更加文明的现代化生活。

（2）系统应用前后的对比情况

该系统应用前，洪湖湖区还没有应用过任何风光互补发电系统或太阳能光电板发电系统。该系统的应用在洪湖湖区是一个新生事物，影响力非常大。它使渔民开阔了眼界，看到可再生能源综合利用的成功范例，也看到了湖区未来能源的多样化和多彩生活的美好前景。该系统应用后，使电冰箱、洗衣机等家用电器进入湖区成为现实，这在以前是不可想象的。其它变化与基础型用户基本相同。

3.3公益学校：3000瓦风光互补发电系统

该系统由1台荷兰5kW风力发电机组、1000Wp国产太阳电池组件，20只200Ah、12V蓄电池组成的蓄电池组和1台5kW控制/逆变器组成（性能参数见表3）。

000W太阳能光电池是由20块53W的光电板按10个串联一组，然后两组并联起来，接入控制器接口。53W太阳能电池组件的性能参数如表4所示。

表453Wp太阳电池组件技术参数

参数单位数值

输出峰值功率WPW53

开路电压VOCV21.5

最佳工作电压VmV17.2

短路电流ISCA3.2

最佳工作电流ImA2.9

组件效率η%≥12.8

外形尺寸mm大约972×442×28

质量kg～5

工作温度范围℃－40℃～＋85℃

（1）系统在湖区新农村建设中的作用、地位和效果

利用该系统，洪湖八一水上希望学校的师生可使用彩电、VCD、冰箱、医用冰柜、洗衣机、饮水机、小型水泵、太阳能热水器供水系统、电饭锅等；可进行远程教育；可实现供电自动化管理。

（2）系统应用前后的情况对比

项目实施后大大改善了该校师生的学习条件和生活条件，充分满足了其用电需求。对提高该校的教学水平和教学质量均有较大的帮助和促进作用，特别是远程和电化教学设备的配置，沟通了水上小学和外界的联系，有益于学生素质和教学质量的提高。逐步缩小湖面与岸上小学之间差距。

4结论

示范点项目实施后，比较充分地开发和利用了湖区较为丰富的风力资源，初步开发利用了太阳能资源，推广应用了小型风力发电系统和风光互补发电系统的发电技术。形成了有效的技术和管理模式，解决了湖上两个村52%渔民和洪湖八一水上小学用电难的问题。加强了学校与外界的通信联系，改善了教学条件，进一步提高了广大渔民的生活水平，创建了建设新型湖区渔民生活的用能模式。