风力发电机组设计与制造__学习资料全.doc

. . 第一章、绪论 1、风力发电机组的组成 风力发电机组可分为风轮、机舱、塔架和基础几个部分。 （1）风轮由叶片和轮毂组成。叶片具有空气动力外形.在气流作用下产生力矩驱动风轮转动.通过轮毂将扭矩输入到主传动系统。（2）机舱由底盘、导流罩和机舱罩组成.底盘上安装除主控制器以外的主要部件。机舱罩后部的上方装有风速和风向传感器.舱壁上有隔音和通风装置等.机舱底部与塔架连接。（3）塔架支撑风轮与机舱达到所需要的高度。塔架上安置发电机与主控制器之间的动力电缆、控制和通信电缆.还装有供操作人员上下机舱的扶梯.大型机组还设有升降机。（4）基础为钢筋混凝土结构.根据当地地质情况设计成不同的形式。基础中心预置有于塔架连接的基础部件.以保证将风力发电机组牢牢固定在基础上。基础周围还设置预防雷击的接地装置。 2、变桨距、变速型的风力发电机组内部结构 （1）变桨距系统：设在轮毂之中.对于电动变距系统来说.包括变距电动机、变距减速器、变距轴承、变距控制器和备用电源等。 （2）发电系统：包括发电机、变流器等。 （3）主传动系统：包括主轴及主轴承、齿轮箱、高速轴和联轴器等。 （4）偏航系统：由偏航电动机、偏航减速器、偏航轴承、制动机构等组成。 （5）控制与安全系统：包括传感器、电气设备、计算机控制与安全系统（含相应软件和控制欲安全系统执行机构等）。 此外.还设有液压系统.为高速轴上设置的制动装置、偏航制动装置提供液压动力。液压系统包括液压站、输油管和执行机构。为了实现齿轮箱、发电机、变流器的温度控制.设有循环油冷却系统、风扇和加热器。 3、风力发电机组的分类： （1）按功率大小：a微型（0.1~1kw）；b小型（1~100kw）；c中型（100~1000kw）；d大型（1000kw以上）。 （2）按风轮轴方向：a水平轴风力发电机组（随风轮与塔架相对位置的不同而有上风向与下风向之分。风轮在塔架的前面迎风旋转.叫做上风向风力发电机组；风轮安装在塔架后面.风先经过塔架.再到风轮.则称为下风向风力发电机组。上风向风力发电机组必须有某种调向装置来保持风轮迎风.而下风向风力发电机组则能够自动对准风向.从而免去了调向装置。对于下风向风力发电机组.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而形成塔影效应.增加了风轮旋转过程中叶片载荷的复杂性.降低了风力发电机组的出力和其他性能）；b垂直轴风力发电机组。 （3）按功率调节方式：a定桨距风力发电机组；b变桨距调节风力发电机组；c主动失速调节风力发电机组。 （4）按传动形式：a高传动比齿轮箱型；b直接驱动型；c中传动比齿轮箱型（半直驱）。 （5）按发电机转速变化：a定速（恒速）；b多态定速；c变速。 4、设计依据 风力发电机组的设计依据是《风力发电机组的设计任务书》.一般包括基本形式、基本参数和外部条件。 （1）基本形式：目前的主流机型是水平轴、上风向、三叶片、变桨距、变速恒频风电机组。 （2）基本参数：风力发电机组的基本参数主要是指风力发电机组的额定功率、转速范围、总效率、设计寿命和生产成本等。 （3）外部条件：风力发电机组的外部条件包括运行环境条件、电网条件和风场地质情况。运行环境条件主要是风资源、湍流和阵风情况、气候情况等。 5、设计内容 设计内容包括风力发电机组设计图样和相关的设计文件。设计图样包括外观图、部件图和零件图；设计文件包括设计计算说明书、运输和安装说明书、用户使用和维护手册等。 （1）外观图：风力发电机组的外观图描述了其整体结构并标注了主要尺寸.同时用文字注明了设备的技术特征.如机组类型、功率调节方式、风轮旋转方向、额定功率、额定风速、风轮直径、风轮转速范围、风轮倾角、风轮圆锥角、变距最大角度、齿轮箱类型、齿轮箱增速比、发电机类型、塔架类型、轮毂中心高和各主要部件质量。 （2）部件图：部件图是各层次安装工作的指导图样.表示各零件之间的装配关系、配合公差、轮廓尺寸、装配技术条件和标题栏等。 （3）零件图：零件图是生产零件的依据.包括零件的结构和形状、尺寸、表面粗糙度和几何公差、材料及表面处理技术要求、技术条件、标题栏等。设计零件时.要进行相应的载荷分析和强度校核。 （4）设计文件：设计文件是与设计相关的规范性文件.详细描述了机组设计、制造、装配、运行维护过程的理念、标准、理论依据、方法和技术要求.用于设计部门存档、指导装配和安装、指导用户作业和指导维修人员的维修作业。 6、设计原则 可靠性、经济性与社会效益、先进性、工艺性和易维修性、标准化。 7、设计步骤 （1）方案设计（概念设计）：确定风力发电机组的主要参数、整体布局和结构形式；对机组的整体载荷及整机质量进行初步计算.选择主要部件的结构.完成机舱布局的计算机设计模型；同