風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)精華

1、風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)詳解(精華風(fēng)電機(jī)結(jié)構(gòu) :機(jī)艙:機(jī)艙包含著風(fēng)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備, 包括齒輪箱、 發(fā)電機(jī)。 維護(hù)人員可以通過風(fēng)電機(jī)塔進(jìn) 入機(jī)艙。機(jī)艙左端是風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子,即轉(zhuǎn)子葉片及軸。轉(zhuǎn)子葉片:捉獲風(fēng), 并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心。 現(xiàn)代 600千瓦風(fēng)電機(jī)上, 每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的測(cè) 量長(zhǎng)度大約為 20米,而且被設(shè)計(jì)得很象飛機(jī)的機(jī)翼。軸心:轉(zhuǎn)子軸心附著在風(fēng)電機(jī)的低速軸上。低速軸:風(fēng)電機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。 在現(xiàn)代 600千瓦風(fēng)電機(jī)上, 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢, 大約為 19至 30轉(zhuǎn)每分鐘。 軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管, 來激發(fā)空氣動(dòng)力閘的 運(yùn)行。齒輪箱:齒輪箱左邊是低速軸,它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的

2、50倍。高速軸及其機(jī)械閘:高速軸以 1500轉(zhuǎn)每分鐘運(yùn)轉(zhuǎn),并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。它裝備有緊急機(jī)械閘, 用于空氣動(dòng)力閘失效時(shí),或風(fēng)電機(jī)被維修時(shí)。發(fā)電機(jī):通常被稱為感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代風(fēng)電機(jī)上,最大電力輸出通常為 500至 1500千瓦。偏航裝置:借助電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙, 以使轉(zhuǎn)子正對(duì)著風(fēng)。 偏航裝置由電子控制器操作, 電子控 制器可以通過風(fēng)向標(biāo)來感覺風(fēng)向。 圖中顯示了風(fēng)電機(jī)偏航。 通常,在風(fēng)改變其方向時(shí), 風(fēng)電 機(jī)一次只會(huì)偏轉(zhuǎn)幾度。電子控制器:包含一臺(tái)不斷監(jiān)控風(fēng)電機(jī)狀態(tài)的計(jì)算機(jī), 并控制偏航裝置。 為防止任何故障 (即 齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過熱 ,該控制器可以自動(dòng)停止風(fēng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),并通過電話調(diào)制解調(diào)器來

3、 呼叫風(fēng)電機(jī)操作員。液壓系統(tǒng):用于重置風(fēng)電機(jī)的空氣動(dòng)力閘。冷卻元件:包含一個(gè)風(fēng)扇,用于冷卻發(fā)電機(jī)。此外,它包含一個(gè)油冷卻元件,用于冷卻齒輪 箱內(nèi)的油。一些風(fēng)電機(jī)具有水冷發(fā)電機(jī)。塔:風(fēng)電機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔具有優(yōu)勢(shì),因?yàn)殡x地面越高,風(fēng)速越大?，F(xiàn)代 600千瓦風(fēng)汽輪機(jī)的塔高為 40至 60米。它可以為管狀的塔,也可以是格子狀的塔。管狀的 塔對(duì)于維修人員更為安全, 因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^內(nèi)部的梯子到達(dá)塔頂。 格狀的塔的優(yōu)點(diǎn)在于它 比較便宜。風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向標(biāo):用于測(cè)量風(fēng)速及風(fēng)向。風(fēng)電機(jī)發(fā)電機(jī)風(fēng)電機(jī)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。 風(fēng)電機(jī)上的發(fā)電機(jī)與你通?？吹降? 電網(wǎng)上的發(fā)電設(shè)備 相比,有點(diǎn)不同。原因是,

4、發(fā)電機(jī)需要在波動(dòng)的機(jī)械能條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。輸出電壓大型風(fēng)電機(jī)(100-150千瓦通常產(chǎn)生 690伏特的三相交流電。然后電流通過風(fēng)電機(jī)旁的變 壓器(或在塔內(nèi) ,電壓被提高至一萬至三萬伏,這取決于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。大型制造商可以提供 50赫茲風(fēng)電機(jī)類型(用于世界大部分的電網(wǎng) ,或 60赫茲類型(用于 美國電網(wǎng) 。冷卻系統(tǒng)發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要冷卻。 在大部分風(fēng)電機(jī)上, 發(fā)電機(jī)被放置在管內(nèi), 并使用大型風(fēng)扇來空 冷; 一部分制造商采用水冷。 水冷發(fā)電機(jī)更加小巧, 而且電效高, 但這種方式需要在機(jī)艙內(nèi) 設(shè)置散熱器,來消除液體冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。啟動(dòng)及停止發(fā)電機(jī)如果你通過彈開一個(gè)普通開關(guān), 將大型風(fēng)電機(jī)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)

5、連接或解開, 你很可能會(huì)損毀發(fā) 電機(jī)、齒輪箱及鄰近電網(wǎng)。發(fā)電機(jī)電網(wǎng)的設(shè)計(jì)風(fēng)電機(jī)可以使用同步或異步發(fā)電機(jī), 并直接或非直接地將發(fā)電機(jī)連接在電網(wǎng)上。 直接電網(wǎng)連 接指的是將發(fā)電機(jī)直接連接在交流電網(wǎng)上。 非直接電網(wǎng)連接指的是, 風(fēng)電機(jī)的電流通過一系 列電力設(shè)備,經(jīng)調(diào)節(jié)與電網(wǎng)匹配。采用異步發(fā)電機(jī),這個(gè)調(diào)節(jié)過程自動(dòng)完成。轉(zhuǎn)子葉片轉(zhuǎn)子葉片輪廓(橫切面風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片看起來像航行器的機(jī)翼。 實(shí)際上, 轉(zhuǎn)子葉片設(shè)計(jì)師通常將葉片最遠(yuǎn)端的部分 的橫切面設(shè)計(jì)得類似于正統(tǒng)飛機(jī)的機(jī)翼。 但是葉片內(nèi)端的厚輪廓, 通常是專門為風(fēng)電機(jī)設(shè)計(jì) 的。 為轉(zhuǎn)子葉片選擇輪廓涉及很多折衷的方面, 諸如可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)與延時(shí)特性。 葉片的輪廓設(shè)

6、計(jì),即使在表面有污垢時(shí),葉片也可以運(yùn)轉(zhuǎn)良好。轉(zhuǎn)子葉片的材質(zhì)大型風(fēng)電機(jī)上的大部分轉(zhuǎn)子葉片用玻璃纖維強(qiáng)化塑料 (GRP 制造。 采用碳纖維或芳族聚酰 胺作為強(qiáng)化材料是另外一種選擇,但這種葉片對(duì)大型風(fēng)電機(jī)是不經(jīng)濟(jì)的。木材、環(huán)氧木材、 或環(huán)氧木纖維合成物目前還沒有在轉(zhuǎn)子葉片市場(chǎng)出現(xiàn),盡管目前在這一領(lǐng)域已經(jīng)有了發(fā)展。 鋼及鋁合金分別存在重量及金屬疲勞等問題,他們目前只用在小型風(fēng)電機(jī)上。風(fēng)電機(jī)齒輪箱為什么要使用齒輪箱?風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能量,通過主軸、齒輪箱及高速軸傳送到發(fā)電機(jī)。為什么要使用齒輪箱?為什么我們不能通過主軸直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)?如果我們使用普通發(fā)電機(jī),并使用兩個(gè)、四個(gè)或六個(gè)電極直接連接在 50赫

7、茲交流三相電網(wǎng) 上,我們將不得不使用轉(zhuǎn)速為 1000至 3000轉(zhuǎn)每分鐘的風(fēng)電機(jī)。對(duì)于 43米轉(zhuǎn)子直徑的風(fēng)電 機(jī), 這意味著轉(zhuǎn)子末端的速度比聲速的兩倍還要高。 另外一種可能性是建造一個(gè)帶許多電極的交流發(fā)電機(jī)。 但如果你要將發(fā)電機(jī)直接連在電網(wǎng)上, 你需要使用 200個(gè)電極的發(fā)電機(jī), 來 獲得 30轉(zhuǎn)每分鐘的轉(zhuǎn)速。另外一個(gè)問題是,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量需要與轉(zhuǎn)矩大小成比例。因 此直接驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)會(huì)非常重。更低的轉(zhuǎn)矩,更高的速度使用齒輪箱, 你可以將風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的較低轉(zhuǎn)速、 較高轉(zhuǎn)矩, 轉(zhuǎn)換為用于發(fā)電機(jī)上的較高轉(zhuǎn) 速、 較低轉(zhuǎn)矩。 風(fēng)電機(jī)上的齒輪箱, 通常在轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速之間具有單一的齒輪比。 對(duì)于 6

8、00千瓦或 750千瓦機(jī)器,齒輪比大約為 1比 50。下圖顯示了用于風(fēng)電機(jī)的 1.5兆瓦的齒輪箱。這個(gè)齒輪箱有些不同尋常,因?yàn)樵诟咚冱c(diǎn)的兩 個(gè)發(fā)電機(jī)上安裝有法蘭。右側(cè)安裝在發(fā)電機(jī)下的橙黃色配件,是液壓驅(qū)動(dòng)的緊急盤狀剎車。 在背景處你可以看到用于 1.5MW 風(fēng)電機(jī)的機(jī)艙的下半部分風(fēng)電機(jī)偏航裝置風(fēng)電機(jī)偏航裝置用于將風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到迎風(fēng)的方向。偏航誤差當(dāng)轉(zhuǎn)子不垂直于風(fēng)向時(shí), 風(fēng)電機(jī)存在偏航誤差。 偏航誤差意味著, 風(fēng)中的能量只有很少一部 分可以在轉(zhuǎn)子區(qū)域流動(dòng)。 如果只發(fā)生這種情況, 偏航控制將是控制向風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電力輸入的 極佳方式。 但是, 轉(zhuǎn)子靠近風(fēng)源的部分受到的力比其它部分要大。一方面, 這意味著轉(zhuǎn)子傾 向于自動(dòng)對(duì)著風(fēng)偏轉(zhuǎn), 逆風(fēng)或順風(fēng)的汽輪機(jī)都存在這種情況。 另一方面, 這意味著葉片在轉(zhuǎn) 子每一次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), 都會(huì)沿著受力方向前后彎曲。 存在偏航誤差的風(fēng)電機(jī), 與沿垂直于風(fēng)向偏 航的風(fēng)電機(jī)相比,將承受更大的疲勞負(fù)載。偏航機(jī)構(gòu)幾乎所有水平軸的風(fēng)電機(jī)都會(huì)強(qiáng)迫偏航。 即, 使用一個(gè)帶有電動(dòng)機(jī)及齒輪箱的機(jī)構(gòu)來保持風(fēng) 電機(jī)對(duì)著風(fēng)偏轉(zhuǎn)。 本圖顯示的是 750千瓦風(fēng)電機(jī)上的偏航機(jī)構(gòu)。 我們可以看到環(huán)繞外沿的偏 航軸承, 及內(nèi)部偏航馬達(dá)及偏航閘的輪子。 幾乎所有逆風(fēng)設(shè)備的制造商都喜歡在不需要的情 況下,停止偏航機(jī)構(gòu)。偏航機(jī)構(gòu)由電子控制器來激發(fā)。電纜扭曲計(jì)