风力发电设备.doc

基本原理和部件组成如下: 大部分风电机具有恒定转速,转子叶片末的转速为 64 米/秒,在轴心部分转速为零。距轴心四分之一叶片长度处的转速为 16 米/秒。图中的黄色带子比红色带子, 被吹得更加指向风电机的背部。这是显而易见的,因为叶片末端的转速是撞击风电机前部的风速的八倍。为什么转子叶片呈螺旋状? 大型风电机的转子叶片通常呈螺旋状。从转子叶片看过去,并向叶片的根部移动, 直至到转子中心,你会发现风从很陡的角度进入(比地面的通常风向陡得多) 。如果叶片从特别陡的角度受到撞击,转子叶片将停止运转。因此,转子叶片需要被设计成螺旋状,以保证叶片后面的刀口,沿地面上的风向被推离。风电机结构机舱:机舱包容着风电机的关键设备,包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风电机塔进入机舱。机舱左端是风电机转子,即转子叶片及轴。转子叶片:捉获风,并将风力传送到转子轴心。现代 600 千瓦风电机上,每个转子叶片的测量长度大约为 20 米,而且被设计得很象飞机的机翼。轴心:转子轴心附着在风电机的低速轴上。低速轴:风电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代 600 千瓦风电机上,转子转速相当慢,大约为 19 至 30 转每分钟。轴中有用于液压系统的导管,来激发空气动力闸的运行。齿轮箱:齿轮箱左边是低速轴,它可以将高速轴的转速提高至低速轴的 50 倍。高速轴及其机械闸:高速轴以 1500 转每分钟运转,并驱动发电机。它装备有紧急机械闸,用于空气动力闸失效时,或风电机被维修时。发电机:通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风电机上,最大电力输出通常为 500 至 1500 千瓦。偏航装置:借助电动机转动机舱,以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作,电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风电机偏航。通常,在风改变其方向时,风电机一次只会偏转几度。电子控制器:包含一台不断监控风电机状态的计算机,并控制偏航装置。为防止任何故障(即齿轮箱或发电机的过热),该控制器可以自动停止风电机的转动, 并通过电话调制解调器来呼叫风电机操作员。液压系统:用于重置风电机的空气动力闸。冷却元件:包含一个风扇,用于冷却发电机。此外,它包含一个油冷却元件,用于冷却齿轮箱内的油。一些风电机具有水冷发电机。塔:风电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势,因为离地面越高,风速越大。现代 600 千瓦风汽轮机的塔高为 40 至 60 米。它可以为管状的塔,也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全,因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。风速计及风向标:用于测量风速及风向。风电机发电机风电机发电机将机械能转化为电能。风电机上的发电机与你通常看到的,电网上的发电设备相比,有点不同。原因是,发电机需要在波动的机械能条件下运转。输出电压大型风电机( 100-150 千瓦)通常产生 690 伏特的三相交流电。然后电流通过风电机旁的变压器(或在塔内),电压被提高至一万至三万伏,这取决于当地电网的标准。大型制造商可以提供 50 赫兹风电机类型(用于世界大部分的电网),或 60 赫兹类型(用于美国电网)。冷却系统发电机在运转时需要冷却。在大部分风电机上,发电机被放置在管内,并使用大型风扇来空冷;一部分制造商采用水冷。水冷发电机更加小巧,而且电效高,但这种方式需要在机舱内设置散热器,来消