風力發(fā)電技術(shù)課件

風力發(fā)電原理學習內(nèi)容一、風與風能二、風力發(fā)電三、風力機一、風與風能一）風地球的表面被數(shù)公里厚的空氣層包圍著，由于空氣的密度不同，導(dǎo)致氣壓不同，就會造成空氣對流運動，空氣沿地球表面的運動就形成了風。所以，風的形成是空氣流動的結(jié)果。

1、大氣環(huán)流大氣在氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力的作用下，形成了大氣環(huán)流。1）南、北緯度30°之間的哈得來環(huán)流圈2）北緯30°—60°和南緯30°—60°的費雷爾環(huán)流圈3）北緯60°—90°和南緯60°—90°的環(huán)流圈

2、季風環(huán)流

在一個大范圍地區(qū)內(nèi)，風的運動方向有明顯的季節(jié)性。季風：以半年為周期改變盛行風向的風。夏季風：陸地溫度高于海洋，陸地氣壓低于海洋，風從海洋吹向陸地。冬季風：陸地溫度低于海洋，陸地氣壓高于海洋，風從陸地吹向海洋。3、局地環(huán)流1）海陸風

海陸風的形成與季風相同，也是由于大陸與海洋之間的溫度差異的轉(zhuǎn)變引起的，不過海陸風的范圍小，勢力也相對薄弱，以日為周期。海風：在低層，白天風由海面吹向陸地。陸風：在低層，夜間風由陸地吹向海面。在高層，則相反——形成海陸風環(huán)流。2）山谷風谷風：白天，風由山谷沿山坡向上吹。山風：夜間，風由山頂沿山坡向下吹。二）風向與風速

風向和風速是描述風特性的兩個重要參數(shù)。風向：是指風吹來的方向。風速：單位時間內(nèi)空氣在水平方向上移動的距離。風向和風速隨時間和空間的變化是隨機的。1、平均風速平均風速：給定時間內(nèi)瞬時風速的平均值。給定時間從幾秒到數(shù)年不等。平均風速：

2、風廓線：平均風速隨離地面高度變化數(shù)

學表達式對數(shù)律分布：

V(Z)Z高度處風速

Z距地面高度

Zr

參考高度

Zo

地表面粗糙長度指數(shù)律分布：

IEC61400:

V(Z)Z高度處風速

Z距地面高度

Zr

參考高度

α風切變指數(shù)3、年平均風速分布—長期風速變化年平均風速：以年為單位的平均值，一年測量取均值。年平均風速分布：一年內(nèi)不同風速累積小時

數(shù)。威布爾分布：瑞利分布：

（瑞利分布為威布爾分布在k＝2時的特例）威布爾分布——累積分布曲線式中：

k－形狀參數(shù)（shapeparameter）

C－尺度參數(shù)(scaleparameter)概率密度曲線4、湍流—短期風速變化湍流：10分鐘內(nèi)風速的隨機變化。湍流強度：式中：

σ－風速相對于10min平均風速的標準方差

V—10min平均風速5、極端風速極端風速：較長時間內(nèi)（1年或50年）可能

出現(xiàn)的最大風速（3s平均值或10min平均值）。概率問題。例：設(shè)計等級為III類的機組，就是在50年內(nèi)，50年（N）一遇極端風速（3s平均值）超出52.5m/s的概率是0.02(1/N)。6、參考風速參考風速：用于確定風力發(fā)電機組設(shè)計等

級的基本極端風速參數(shù)。如：機組設(shè)計等級為III類，對應(yīng)參考風速為37.5m/s（10min平均值），亦即，輪轂高度承受的50年一遇極端風速（10min平均值）應(yīng)小于或等于37.5m/s。三）風能1.風能的特點風能實質(zhì)上是太陽能的轉(zhuǎn)化形式。風能是一種無污染的可在生能源，取之不盡，用之不竭，分布廣泛。風能的利用將改變?nèi)祟愰L期依賴化石燃料和核燃料的局面?？茖W家預(yù)計：21世紀的最主要能源將是核能、太陽能、風能、地熱能、海洋能、氫能和可燃冰。2、風功率密度風功率：每秒鐘在與風向垂直的面積A上從以速度v流

動的氣流中獲得的風能。風功率密度：與風向垂直的單位面積中風所具有的功

率。式中：v——風速m/s；

ρ——空氣密度kg/m3。3、風功率密度等級表4、我國風能資源分布據(jù)我國氣象局的估計，我國風能資源可開發(fā)量約為7億—12億kW。我國風能資源豐富地區(qū)主要分布在東南沿海及附近島嶼，內(nèi)蒙古、新疆和甘肅河西走廊，以及華北和青藏高原的部分地區(qū)二、風力發(fā)電風能的利用就是將風的動能轉(zhuǎn)換為機械能，再轉(zhuǎn)換成其它能量形式。風能利用有很多種形式，最直接的用途是風車磨坊、風車提水等，但最主要的用途是風力發(fā)電。一）風力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換過程風的動能通過風力機轉(zhuǎn)換成機械能，再通過發(fā)電機轉(zhuǎn)換成電能。風輪增速器發(fā)電機主繼電器主開關(guān)熔斷器變壓器電網(wǎng)風二）風力發(fā)電的優(yōu)越性：第一，建造風力發(fā)電場的費用低廉，比水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠或核電站的建造費用低；第二，不需火力發(fā)電所需的煤、油等燃料或核電站所需的核材料即可產(chǎn)生電力，除常規(guī)保養(yǎng)外，沒有其他任何消耗；第三，風力是一種潔凈的自然能源，沒有煤電、油電與核電所伴生的環(huán)境污染問題。三）貝茲理論簡介m–質(zhì)量流量

M–扭距v–風速 n–旋轉(zhuǎn)速度-空氣密度

-角速度A–掃風面積Pmech=M=M2pn掃風面積A：葉輪旋轉(zhuǎn)時葉尖運動所生成圓的投

影面積

流量:假設(shè):空氣流是均勻的，空氣密度是常量密度、速度和面積的乘積是不變的吸收功率

=上風向能量–

下風向能量吸收的風能:吸收功率:吸收的風能當V1=3V3時，Cp達到最大值：Cp=1/2*(1+1/3)*(1-(1/3)^2)=16/27≈59.3%風能 最大風能利用系數(shù)cp四）風力發(fā)電機組簡介1、風力發(fā)電機組將風的動能轉(zhuǎn)換為電能的系統(tǒng)。2、風電場由一批風力發(fā)電機組或風力發(fā)電機組群組成的電站。3、風力發(fā)電機組的組成風力發(fā)電機組必須保證其在各種風況、氣候和電網(wǎng)條件下能夠長期安全運行，并取得最大的年發(fā)電量和最低的發(fā)電成本。但是風的速度和方向是不斷變化的，風力發(fā)電機組各個零部件隨時承受著交變載荷。因此，各零部件的疲勞強度是影響機組壽命的主要因素，風力發(fā)電機組對材料、結(jié)構(gòu)、工藝和控制策略都提出了很高的要求。風力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)：由風輪（葉片、輪轂）、風輪軸、調(diào)速裝置、發(fā)電機、制動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機艙、偏航系統(tǒng)、塔架、控制系統(tǒng)等部分組成。國電聯(lián)合動力風力發(fā)電機機組結(jié)構(gòu)示意圖三、風力機風力機：將風的動能轉(zhuǎn)換為機械能的旋轉(zhuǎn)機械。一）風力機的工作原理

1、空氣動力物體在空氣中運動或空氣流過物體時，物體將受到空氣的作用力，稱為空氣動力。

通?？諝鈩恿τ蓛刹糠纸M成：

一部分是由于氣流繞物體流動時，在物體表面的流動速度發(fā)生變化，引起氣流壓力的變化，即物體表面各處氣流的速度與壓力不同，從而物體產(chǎn)生合成的壓力；另一部分是由于氣流繞物體流動時，在物體附面層內(nèi)由于氣流粘性作用產(chǎn)生的摩擦力。將整個物體表面這些力合成起來便得到一個合力，這個合力即為空氣動力。

2、風力機的工作原理當流動的空氣經(jīng)過風力機葉片時，就會產(chǎn)生直接影響風力機性能的兩個力，即升力和阻力。升力作用在流入氣流的垂直方向上，而阻力作用在和氣流平行的方向上。為了在葉片上產(chǎn)生升力，葉片相對于風速必須保持一個角度。攻角α：葉片的翼弦和風向之間的夾角，又稱迎風角。升力

L一般用升力系數(shù)CL來表示。阻力D一般用阻力系數(shù)

CD表示。它們的表示關(guān)系如下：L=0.5D=0.5升力系數(shù)與阻力系數(shù)之比稱為升阻比，以K表示，則K=CL/CD。

翼型剖面上的受力關(guān)系圖升力是使風力機有效工作的力，即風力發(fā)電機主要是將空氣流動產(chǎn)生的升力轉(zhuǎn)換成機械能的。而阻力則形成對風輪的正面壓力。為了使風力機很好地工作，就需要葉片具有這樣的翼型斷面，使其能得到最大的升力和最小的阻力，也就是要求具有很大的升阻比。

所以，風輪機葉片是風力機最重要的部件之一，它的平面形狀與剖面幾何形狀和風力機空氣動力特性密切相關(guān)，特別是剖面幾何形狀即翼型氣動特性的好壞，將直接影響風力機的風能利用系數(shù)。風能利用系數(shù)Cp：單位時間內(nèi)風輪所接收的風能與通過風輪旋轉(zhuǎn)面的全部風能之比。3、影響升力系數(shù)和阻力系數(shù)的重要因素1）翼型的影響

具有流線型截面的翼型所產(chǎn)生的升力遠校平板翼型的升力大。這是因為當攻角不大時，流線型截面幾乎不產(chǎn)生渦流，而方形平板在前沿則產(chǎn)生巨大的渦流，從而減弱了升力而增大了阻力。2、攻角的影響

攻角

由零逐漸增大，升力系數(shù)也逐漸增大，當攻角增至某一臨界攻角αcT時，升力系數(shù)達到最大值

。然后升力系數(shù)開始隨攻角

增大下降，故

αcT也稱為失速攻角，在負攻角的情況下，翼型剖面上的升力系數(shù)為零。阻力系數(shù)是攻角的二次函數(shù)，存在最小阻力系數(shù)和與其對應(yīng)的攻角

。

3、雷諾數(shù)的影響：

升力系數(shù)和阻力系數(shù)不但與翼型及其在氣流中的位置有關(guān)，也與阻滯空氣流動的粘性力（即摩擦力）有關(guān)。這種粘性力可以用雷諾數(shù)

Re來表示。

雷諾數(shù)愈小的流動，粘性作用愈大；雷諾數(shù)愈大的流動，粘性作用愈小。雷諾數(shù)增加，由于翼型附面層氣流粘性減小，最大升力系數(shù)增加，最小阻力系數(shù)減小，因而升阻比增加。4、翼型表面粗糙度的影響

翼型表面由于材料加工以及環(huán)境的影響，不可能絕對光滑，總有些凹凸不平。翼型表面的粗糙度，特別是前緣附近的粗糙度，對翼型空氣動力特性有很大影響。

5、風能利用系數(shù)

實際中風輪的風能利用系數(shù)如圖所示。在實際應(yīng)用中常用風能利用系數(shù)

對葉尖速比

的變化曲線表示該風輪的空氣動力特性。一種典型的風能利用系數(shù)和葉尖速比的關(guān)系曲線風輪的葉尖速比λ：

是風輪葉片的葉尖速度與風速之比，它是風力機的一個重要設(shè)計參數(shù)。

λ=式中，R是風輪的半徑，從圖中可以看出，風能利用系數(shù)只有在葉尖速比為某一定值

時最大。在恒速運行的風力機中，由于風力機轉(zhuǎn)速不變，而風速經(jīng)常在變化，因此

λ不可能經(jīng)常保持在最佳值，Cp值往往與其最大值相差很多，使風力機常常運運行于低效狀態(tài)，而變速運行的風力機，通過適當控制輸出功率的辦法，有可能使風力機在風輪葉尖速比為恒定的最佳值的情況運轉(zhuǎn)，從而使Cp

在很大的風速變化范圍內(nèi)均能保持最大值，風能轉(zhuǎn)換為機械能的效率問題有可能得到最佳解決。二）風力機的類型1、按輸電方式：離網(wǎng)型并網(wǎng)型☆2、按風輪運行布置水平軸☆垂直軸單葉片兩葉片三葉片多葉片3、按葉片數(shù)目：4、按功率控制方式：定槳定速型（失速）變槳變速型（變槳控制）變槳定速型（主動失速）三）風力機的組成風力機的系統(tǒng)風輪系統(tǒng)：將風能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。傳動鏈：將葉輪的轉(zhuǎn)速提升到發(fā)電機的所需轉(zhuǎn)速。偏航系統(tǒng)：使葉輪可靠地迎風轉(zhuǎn)動并解纜。塔架：將風輪置于一定高度以獲取風能。地基：支撐整個機組。1、風輪系統(tǒng)MY1.5s風力發(fā)電機組吊裝ENERCONE-112葉片ENERCONE-70風輪由葉片和輪轂等部件組成，是獲取風能并將其轉(zhuǎn)換成機械能的關(guān)鍵部件。葉片是具有空氣動力學外形，在氣流推動下產(chǎn)生力距使風輪能繞其軸轉(zhuǎn)動的主要構(gòu)件。輪轂是能固定葉片位置，并能將葉片組件安裝在風輪軸上的裝置。1)風輪機構(gòu)的參數(shù)：(1)風能利用系數(shù)Cp根據(jù)貝茲（Betz）理論可以推得風力渦輪機的理論最大利用系數(shù)為：Cpmax=0.593。由于技術(shù)原因目前風輪的風能利用系數(shù)Cp一般在0.4~0.5之間，它是衡量葉片和風力發(fā)電機組設(shè)計的重要指標。(2)葉尖速比λ葉尖速比λ值越大，風輪效率越高。由于受到材料性能限制，實踐表明當葉尖線速度超過100m/s時葉片將很快被破壞，而當葉尖線速度超過70~80m/s時葉片將產(chǎn)生嚴重的噪聲，因此在風力發(fā)電機組的設(shè)計中葉尖線速度不超過65m/s。

風輪的轉(zhuǎn)速、輸出功率還與葉片迎風角有關(guān)，在工作區(qū)段中，迎風角越大，λ和Cp越小。在槳葉傾角固定為最小值的條件下，風輪隨風速變化而改變轉(zhuǎn)速。通過調(diào)速裝置使輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系變得在所有風速下都工作于最大工作點。從風力發(fā)電機組的運行原理分析，要求風力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速正比于風速變化，并保持一個恒定的最佳葉尖速比，從而使風力發(fā)電機組風輪的風能利用系數(shù)Cp保持最大值不變，風力發(fā)電機組輸出最大的功率。(3)實度實度是指葉片在風輪旋轉(zhuǎn)平面上投影面積的總和與風輪掃掠面積的比值。現(xiàn)代風力發(fā)電機組要求較小的實度。實度大小取決于葉尖速比。取值：對于風力發(fā)電機而言，由于尖速比較高，要求有較高的轉(zhuǎn)速和起動風速，因此，可取較小的實度。通常大致在5~20%之間。作用：a.決定葉輪的力矩特性，尤其是起動力矩；b.決定葉輪的重量與材料成本葉片是風力發(fā)電機組上具有空氣動力學形狀，使風輪繞其軸轉(zhuǎn)動，將風能轉(zhuǎn)化為機械能的主要構(gòu)件。葉片是決定風力發(fā)電機的風能轉(zhuǎn)換效率、安全可靠運行、生產(chǎn)成本和環(huán)境保護的關(guān)鍵部件。2）葉片風輪葉片尾部邊緣UD葉片疲勞試驗

并網(wǎng)型風電機組的功率很大，風輪收集的風能多少與葉片的掃掠面積成正比，因此MW級風力發(fā)電機組的葉片寬幾米、長達幾十米。為了達到技術(shù)經(jīng)濟要求，普遍采用薄殼式內(nèi)加縱梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其特點是重量輕，但對葉片運輸要求較高(1)葉片的結(jié)構(gòu)組成①縱梁縱梁，俗稱龍骨、加強肋或加強框，一般為玻璃纖維增強復(fù)合材料或碳纖維增強復(fù)合材料。葉片縱梁的作用是保證葉片長度方向和橫截面上的強度和剛度。一般葉片縱梁多為兩條，其在葉片內(nèi)的布置方式有平行式、垂直式、不規(guī)則式3種。②外殼外殼蒙皮一般為玻璃鋼薄殼結(jié)構(gòu)。具有要求的空氣動力學外形。③根部根部材料一般為金屬結(jié)構(gòu)，用于與輪毅相連接。根部接口處是葉片承受載荷最大的地方，而且主要是引起疲勞的循環(huán)載荷。

(2)葉片形狀及幾何參數(shù)（1）葉片的形狀

風力發(fā)電機組葉片的形狀就像一把大砍刀，最窄的地方稱為葉尖，刀柄部分稱為頸部，頸部端頭為葉片與輪毅接口處稱為葉根，如下圖所示。葉片的形狀要有良好的空氣動力學特性，同時，還要保證葉片具有足夠的強度和剛度，因此葉片在長度方向上的橫切面是一個中空的封閉曲面。（2）葉片的幾何參數(shù)A．葉片的長度葉片長度為葉片在風輪徑向方向上的最大長度，即從葉片根部到葉尖的長度。葉片長度決定葉片的掃掠面積，即收集風能的能力，也決定了配套發(fā)電機組的功率。葉片長度與風力發(fā)電機組的功率、葉片重量及材質(zhì)的關(guān)系見表。風力發(fā)電機組不斷向大功率、長葉片的方向發(fā)展。葉片長度的增加勢必增加葉片的質(zhì)量。長度為10~60m的葉片，葉片重量的增加與長度增加的三次方成正比，重量還與葉片材質(zhì)有關(guān)。葉片質(zhì)量輕量化對運行、疲勞壽命、能量輸出都有重要的影響。葉片的長度受葉尖最高線速度的限制，實踐證明葉尖最高線速度超過100m/s時容易損壞，考慮到安全系數(shù)葉尖最高線速度一般不超過65m/s。葉片長度與葉片轉(zhuǎn)速的乘積即為葉尖最高線速度，因此葉尖最高線速度限定了葉片的最高轉(zhuǎn)速。B．葉片弦長葉片的弦長是連接葉片前緣與后緣的直線長度。弦長最大處為葉片寬度，最小處在葉尖，弦長為零。葉片根部剖面的翼型弦長稱為根弦。葉片弦長最大的部分稱為葉片的最大寬度。葉片寬度沿葉片長度方向的變化，使葉片接受的風能平均地分配到整個葉片上。λ值越大則葉片面積應(yīng)越小，即葉片應(yīng)越窄。葉片靠近根部寬、尖部窄，既可滿足力學設(shè)計要求，又可減小離心力，同時還可以滿足空氣動力學要求。C．葉片的厚度葉片的厚度是葉片弦長垂直方向的最大值。它是一個變量，沿長度方向每一個截面都有自己的厚度。一般葉片的最大厚度在弦長的30％處。D．葉片的扭角葉片各剖面弦線和風輪旋轉(zhuǎn)平面的扭角，扭轉(zhuǎn)角是葉片尖部幾何弦與根部幾何弦夾角的絕對值。扭轉(zhuǎn)角是葉片為改善空氣動力學特性而設(shè)計的，同時具有預(yù)變形作用。葉片扭轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律是，越向葉尖處隨著葉尖速比A的增大，葉片的迎風角越小。扭轉(zhuǎn)葉片的扭轉(zhuǎn)角一般在6?~18?，如圖所示。3）輪轂風輪輪轂是風力發(fā)電機組中的重要部件，葉片安裝在它的上面，構(gòu)成收集風能的風輪。變槳距風力發(fā)電機組的輪轂由輪轂殼體、變槳距軸承、變槳距驅(qū)動、控制箱等裝置構(gòu)成。(1)輪轂的技術(shù)要求：①能在環(huán)境溫度為-40~50℃下正常工作。②風輪輪轂的使用壽命不得低于20年。③風輪輪轂要有足夠的強度和剛度。④有變槳距系統(tǒng)的風輪輪毅要求有：a.變槳距系統(tǒng)應(yīng)能承受葉片的動、靜載荷。b.變槳距系統(tǒng)的運動部件應(yīng)運轉(zhuǎn)靈活，滿足使用壽命、安全性和可靠性要求。c.變槳距的控制系統(tǒng)應(yīng)能按設(shè)計要求可靠地工作。⑤風輪輪轂應(yīng)具有良好的密封性，不應(yīng)有滲、漏油現(xiàn)象，并能避免水分、塵埃及其他雜質(zhì)進入形體內(nèi)部。⑥機械加工以外的全部外露表面應(yīng)涂防護漆。⑦風輪輪轂應(yīng)允許承受發(fā)電機短時間1.5倍額定功率的負荷。

(2)風輪輪轂的結(jié)構(gòu)風輪輪轂的結(jié)構(gòu)是由以下3個因素決定的，一是葉片的數(shù)量；二是風機的調(diào)速方式；三是葉片展長軸線與風輪軸垂直平面的夾角。主流的水平軸風力發(fā)電機組都采用三葉片結(jié)構(gòu)。三葉片風輪輪轂形狀常用三面圓柱體和球體。4）變槳距系統(tǒng)調(diào)速裝置的作用有三個：①當風輪轉(zhuǎn)速低于發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速時，通過調(diào)速裝置將轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速。②當風輪轉(zhuǎn)速高于發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速時，使風輪軸轉(zhuǎn)速保持在發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速，以保證風力發(fā)電機組安全、滿負荷發(fā)電。發(fā)電機的超速運行會使輸出電壓過高，破壞發(fā)電機絕緣；過高的轉(zhuǎn)速會使軸承燒毀。③當風輪轉(zhuǎn)速超過其額定最高轉(zhuǎn)速時，使風力發(fā)電機組安全停機，保護風力發(fā)電機組不致?lián)p壞。A、定槳距葉片失速控制調(diào)速裝置風力發(fā)電機葉片形狀酷似劃船用的船槳，所以習慣上把風機葉片稱為槳葉。定槳距風輪葉輪與輪轂固定連接。結(jié)構(gòu)簡單，但承受的載荷較大。當風速超過額定風速時，進行失速調(diào)節(jié)功率。失速是當翼型升力系數(shù)隨迎風角度的增加開始下降的異?，F(xiàn)象。其機理在于氣流與葉片分離，葉片將處于“失速”狀態(tài)，葉片的轉(zhuǎn)速會大幅度降低，使風輪輸出功率降低。B、可變槳距調(diào)速裝置可變槳距調(diào)速就是通過改變?nèi)~片迎風角度來調(diào)節(jié)風輪轉(zhuǎn)速的裝置。目前兆瓦以上的風力發(fā)電機普遍采用可變槳距調(diào)速裝置。

葉片迎風角的調(diào)節(jié)規(guī)律是：增大迎風角可以減少由于風速增大而使葉片轉(zhuǎn)速加快的趨勢。(1)變槳距調(diào)節(jié)的工作原理變槳距控制是通過葉片和輪轂之間的軸承機構(gòu)，借助控制技術(shù)和動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)動葉片，來減小迎風角，由此來減小翼型的升力，以達到減小作用在風輪葉片上的扭矩和功率的目的。一般變槳距范圍從起動角度0?~90?順槳。變槳系統(tǒng)（2）組成結(jié)構(gòu)變槳系統(tǒng)由三個電池柜，三個軸柜，一個主控柜組成。①主控柜：變槳系統(tǒng)的控制核心，并負責與上位機的通訊。②軸柜：負責驅(qū)動直流電機進行槳葉角度的調(diào)節(jié)。③電池柜：電源掉電情況下完成順槳停車的電源供應(yīng)。(3)變槳系統(tǒng)功能：變槳系統(tǒng)的功能是將變槳矩風機葉片調(diào)整到控制系統(tǒng)給定的槳矩角。變槳系統(tǒng)可單獨對每個葉片的變槳角度進行調(diào)整，出現(xiàn)故障時可保證機組安全的停機。變槳系統(tǒng)實現(xiàn)的功能如下：①當風速超過額定風速時，通過控制葉片角度來控制風機的速度和功率；②當安全鏈被打開時，葉片可作為空氣動力制動裝置使機組安全停機；③當風速低于額定風速時，通過調(diào)整葉片角度從風中吸收更多的風能。④根據(jù)風速調(diào)節(jié)槳葉的掃風面積。⑤雙限位開關(guān)，確保風機系統(tǒng)安全。⑥電池/逆變器供電24V，確保在外部電源失電時伺服控制器工作。2、傳動鏈：傳動鏈：風輪軸、齒輪箱

風力發(fā)電機組起停較為頻繁，葉輪本身轉(zhuǎn)動慣量很大，由于材料強度的限制，當葉片葉尖的線速度超過l00m/s時葉片將損壞，所以風力發(fā)電機組的風輪轉(zhuǎn)速一般在每分鐘幾十轉(zhuǎn)。機組容量越大，葉輪直徑越長，轉(zhuǎn)速相對就越低，而常用發(fā)電機的轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速為750r/min,1000r/min或1500r/min。為滿足發(fā)電機的轉(zhuǎn)速工作條件，在風輪和發(fā)電機之間就需要配置齒輪箱增速。由于受到機艙尺寸的限制，風力發(fā)電機組的機械傳動系統(tǒng)一般都沿機艙軸線布置，齒輪箱采用結(jié)構(gòu)緊湊的行星齒輪箱。1)主軸軸承：風輪軸簡稱為主軸。主軸起著固定風輪位置、支撐風輪重量、保證風輪旋轉(zhuǎn)、將風輪的力矩傳遞給齒輪箱或發(fā)電機的重要作用，風輪安裝在主軸上。

傳動鏈為四點支撐。主軸安裝在止推軸承和浮動軸承上。軸承座通過螺栓與主機架連接。齒輪箱通過鎖緊盤與主軸連接。力矩臂利用螺栓固定在安裝于機架上的彈性支撐上。2)齒輪箱齒輪箱是大中型風力發(fā)電機的重要組件，它的輸入端是低速軸，通過連軸器連接風輪軸；輸出端為高速軸，通過連軸器連接發(fā)電機。分類：按用途可分為減速箱和增速箱，風力發(fā)電機組主傳動鏈上使用的是增速箱，偏航系統(tǒng)與變槳距系統(tǒng)使用的是減速箱2）齒輪箱（1）平行軸結(jié)構(gòu)齒輪箱平行軸結(jié)構(gòu)齒輪箱一級的傳動比比較小，多級可獲得大的傳動比，但體積較大。平行軸結(jié)構(gòu)齒輪箱的輸入軸和輸出軸是平行軸，不在同一條直線上。平行軸結(jié)構(gòu)齒輪箱的噪聲較大。（2）行星結(jié)構(gòu)齒輪箱行星齒輪箱是由一圈安裝在行星架上的行星輪，與內(nèi)側(cè)的太陽輪和外側(cè)與其嚙合的齒圈組成，其輸入軸和輸出軸在同一條軸線上。太陽輪和行星輪是外齒輪，而齒圈是內(nèi)側(cè)齒輪，它的齒開在里面。行星齒輪箱結(jié)構(gòu)行星齒輪箱結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是由于載荷被行星輪平均分擔而減小了每一個齒輪的載荷，所以傳遞相同功率時行星齒輪箱比平行軸齒輪箱的體積要小得多。由于內(nèi)齒圈與行星齒輪之間減少了滑動，使其傳動效率高于平行軸齒輪箱。同時，行星齒輪箱的噪聲也比較小。3、偏航系統(tǒng)風力發(fā)電機組的對風簡稱為偏航，對風裝置又稱為偏航系統(tǒng)。對風機構(gòu)是針對風向瞬時變化的不穩(wěn)定性，為保證風力發(fā)電機組的最大輸出功率所專門設(shè)計的裝置。其作用是使風輪的掃掠面始終保持與風向垂直，以保證風輪每一瞬間捕獲到最大風能。偏航對于水平軸或近似水平軸風力發(fā)電機來講，是使風輪軸繞垂直軸旋轉(zhuǎn)運動。1）偏航系統(tǒng)的主要功能：（1）當風速小于額定風速時，與風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)相互配合，使風力發(fā)電機的風輪始終處于迎風狀態(tài)，充分捕獲風能，提高風力發(fā)電機組的發(fā)電效率。（2）當風速超過額定風速后，使風力發(fā)電機的風輪偏離迎風狀態(tài)，降低風輪轉(zhuǎn)速提供調(diào)速功能。（3）當風速超過風力發(fā)電機的切出風速時，使風輪平面順風，降低風輪轉(zhuǎn)速提供安全保障功能。（4）提供必要的阻尼力矩和鎖緊力矩，以保障風力發(fā)電機組的穩(wěn)定安全運行。在偏航控制下，機艙和風輪轉(zhuǎn)子傳動鏈可以完成自動對風，由四個偏航電機驅(qū)動實現(xiàn)偏航轉(zhuǎn)動。風機運行時，依靠風向標測得的風向與機艙的夾角來確定偏航位置，機艙由主動偏航剎車和偏航驅(qū)動電動機制動器來固定位置。當機艙隨風向調(diào)整時，主動偏航剎車壓力減小。偏航驅(qū)動克服風載和偏航剎車的阻力驅(qū)動機艙轉(zhuǎn)動。偏航剎車片確保機艙在偏航轉(zhuǎn)動時保持穩(wěn)定狀態(tài)。正常偏航速度為0.8°/s。機艙的位置由10個偏航液壓剎車保持。停止時，剎車片作用于剎車盤。偏航軸承、偏航剎車和驅(qū)動機構(gòu)構(gòu)成整個偏航系統(tǒng)。如果風機沒有故障，維護開關(guān)打到正常位置時，風機將進入待機狀態(tài)，在待機狀態(tài)下風機可以自動對風。2）偏航系統(tǒng)3）解纜為避免電纜扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生撕裂，設(shè)置了解纜機構(gòu)。計數(shù)器計算機艙的偏航圈數(shù)，當達到設(shè)定的初級解纜圈數(shù)后（2.5圈），根據(jù)風速情況，由主控制器發(fā)送信號進行解纜。如果第一次發(fā)出信號而解纜未動作，則往同一方向旋轉(zhuǎn)達終級解纜圈數(shù)后（3圈），將執(zhí)行緊急停機。解纜的運行及監(jiān)控由控制系統(tǒng)自動執(zhí)行。如果產(chǎn)生故障，在機艙內(nèi)及主控制柜內(nèi)的故障燈亮，并顯示一個相應(yīng)的故障信息。自動解纜：當風機偏航至機艙角度在-580°和左極限位置之間時。風機進入停機狀態(tài)，45秒后系統(tǒng)自動進入待機狀態(tài)，此時風機應(yīng)自動解纜。4）偏航軸承潤滑為保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，防止因缺油磨損造成軸承或設(shè)備損壞，需要對偏航軸承進行潤滑。兩個區(qū)域?qū)ζ捷S承（位于塔頂）進行潤滑：支撐軸承齒輪嚙合部由控制器對潤滑系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉進行控制，并自動計算潤滑油量和潤滑時間。4、機艙機艙由底盤和機艙罩組成，底盤上安裝除了塔架以外的主要部件。機艙罩后部的上方裝有風速和風向傳感器，艙壁上有隔音和通風裝置等，底部與塔架連接。1）底盤底盤的功能是固定風輪軸、齒輪箱、發(fā)電機、機艙、偏航驅(qū)動裝置及相關(guān)零部件，并承載其重量。2）機艙罩機艙罩的作用是保護底盤及底盤上所安裝零部件，使其免受風、霜、雨雪、冰雹