-风力发电基础试题

第三部分风力发电基础试题1、风机的发展趋势：从（定桨距向变桨距）发展,从（定转速向变转速）发展,从（单机容量大型化趋势）发展2、目前风电市场上和风电场中安装的风力发电机组，绝大多数是（水平轴）、（上风向）、（三叶片）、（管式塔）这种形式。3、风能的基本特性：(风速）(空气密度与叶轮扫风面积)(风能密度)(叶轮气流)(风能的计算)(风力分级)4、风速——是（单位时间内空气在水平方向上所移动的距离）风能密度——通过（单位截面积的风所含的能量）称为风能密度，常以（W＼㎡）来表示。5、评价风能资源开发利用潜力的主要指标是(有效风能密度)和(年有效风速时数)。6、评估资源的主要参数主要有：(风电机组轮毂高度处的50年一遇最大10min平均风速)(在切入风速和切出风速之间的风速分布的概率密度)(轮毂高度处的环境湍流标准差及其标准偏差)(入流角度)(风切变系数)(空气密度)7、风电场围观选址的影响：(粗糙度和风切变系数)(湍流强度)(障碍物影响)(尾流影响)8、湍流强度能够减小风力发电机组的风能利用率，同时增加风电机组的磨损，因此，可以通过增加风力发电机组的塔架高度来减小由（地面粗糙度引起的湍流强度的）影响。9、风轮的减速比——它指的是（风轮叶片叶尖线速）与（来流风速）的比值。风轮轴功率——它取决（与风的能量和风轮的风能利用系数），即风轮的气动效率。失速控制——主要是（通过确定叶片翼型的扭角分布，是风轮功率达到额定点后，减少升力提高阻力）来实现的。贝茨功率系数——从风中含有的气流能量最额定大可以获取（59.3）%，从风中获取的（功率）与风中（包含的功率）之间的比例关系值。变桨距控制——主要是通过（改变翼型仰角变化，是翼型升力变化）来进行调节的，变桨距控制多用于大型风力发电机组。10、失速控制型风轮的优缺点：（1）优点：①叶片和轮毂之间无运动部件，轮毂结构简单，费用低②没有功率调节系统的维护③在时速后功率的波动相对小（2）缺点：①气动刹车系统可靠性设计和制造要求高②叶片、机舱的塔架上的动态载荷高③由于常需要刹车过程，在叶片和传动系统中产生很高的机械载荷④起动性差⑤机组承受的风载荷大⑥在低空气密度地区难于达到额定功率。11、变桨距控制风轮的优缺点：(1)优点：①起动性好②刹车机构简单，叶片顺桨后风轮转速可以逐渐下降③额定点以前的功率输出饱满④额定点以后的输出功率平滑⑤风轮叶根承受的静、动载荷小（2）缺点：①由于有叶片变距机构、轮毂较复杂，可靠型设计要高，维护费用高②功率调节系统复杂，费用高12、风力发电机的组成：（机舱）、（风轮）、（塔架）和（基础）。13、机舱由底盘和机舱罩组成，机舱结构:（风轮叶片）、（风轮轮毂）、（风轮轴承）、齿轮箱、发电机、（底座）、偏航系统、（变频器）。14、风轮是获取风中能量的关键部位，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传动系统，风轮按叶片可以分为（单）叶片、（双）叶片、（三）叶片和（多）叶片风轮。15、风轮的作用是把（风的动能）转换成（风轮的旋转）机械能，风轮一般有一个，两个或两个以上的几何形状一样的叶片和一个轮毂组成。16、风轮直径——风轮在旋转平面上的投影圆的直径风轮扫风面积——风轮在旋转平面上的投影面积风轮锥角——叶片相对于和旋转轴垂直的平面的倾斜度。作用：是在风轮运行状态下减少离心引起的叶片弯曲应力和防止叶尖和塔架碰撞的机会。风轮仰角——是指风轮的旋转轴线和水平面的夹角。作用：是避免叶尖和塔架的碰撞。风轮偏航角——是指风轮旋转轴线和风向在水平面上投影的夹角。作用：调速和限速。17、叶片式风力发电机组最关键的部位，目前叶片多为(玻璃纤维增强复合)材料，基体材料为(聚酯树脂或环氧树脂)。18、用于叶片制造的主要材料：(玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料、木材、钢和铝)，对于大型风力发电机来说，叶片的刚度、固有特性和经济性是主要的，通常较难满足，所以对材料的选择尤为重要。19、复合材料的优点：①可设计性强②易成型性好③耐腐蚀性强④维护少、以修补20、叶片的主体结构主要为(梁、壳)结构。21、叶根的结构形式：①螺纹件预埋式②钻孔组装式22、轮毂为软球件，直接安装在主轴上，叶根法兰又腰形空，用于在特定的风场调整叶片初始安装角。23、传动系统包括：主轴、齿轮箱和联轴器。轮毂与主轴固定连接，主轴的作用在于将转子叶片上的旋转扭矩传递给齿轮箱。主轴与齿轮箱的连接大多采用涨紧式联轴器，这样可保证主轴与齿轮箱同心，在运行中免于维护。24、600KW以下风电机组多为平行轴结构，大于600KW的风力发电机组基本是采用行星轮结构或行星轮加平行轴结构。25、偏航系统：机舱的偏航是由电动偏航齿轮自动执行的，它是根据风向仪提供的风向信号，由控制系统控制，通过驱动、传动机构，实现风电机组叶轮与风向保持一致，最大效率的吸收风能。26、液压和制动系统：主要功能是刹车和变桨距控制。液压站由电动机、油泵、油箱、过滤器、管路及各种液压阀等组成。制动系统为故障安全系统，要求动态液压保证风电机组制动为静态，当风电机组的控制器发送停机命令或供电系统掉落，制动器液压站会立即动作，使风电机组停机，制动系统的刹车片一般带有温度传感器和磨损自动保护，分别提供刹车过热和刹车片磨损保护。27、对于异步发电机的运转，重要的是为生成和保持磁场必须向转子提供励磁电流，该无功电流需求取决于功率，并在并入电网运行时从电网中获取。28、控制系统的功能：控制系统利用DSP微处理机或PLC或单片机，在正常运行状态下，主要通过对运行过程中对输入信号的采集、传输、分析，来控制风电机组的转速和功率；如发生故障能或其它异常情况能自动地检测并分析确定原因，自动调整排除故障或进入保护状态。29、风电机组的主要参数是风轮直径和额定功率。30、风力发电机的性能特性是由风力发电机的输出功率曲线来反映的。31、风力发电机的机型分为：定浆距失速形、变浆距型、变桨变速型、直驱型、半直驱型。32、定桨距风电机组的优点：①机械结构简单，易于制造②控制原理简单，运行可靠性高。缺点：①额定风速高，风轮转换效率低②转速恒定，机电转换效率低③对电网影响大④常发生过发电现象，加速机组的疲劳损坏⑤叶片复杂，重量大，制造较难，不宜制造大风电机组。33、定浆距风电机组的优点：①提高了风能转换效率，更充分利用风能②不会发生过发电现象③叶片相对简单，重量轻，利于造成大型风电机组。缺点：①调桨机构复杂，控制系统也比较复杂②因复杂而使出现故障的可能性增加③对电网的影响大。34、变速恒频风电机组的优点：①机电转换效率高②不会发生过发电现象③对电网影响小。缺点：①电机结构较为复杂②风轮转速和电机控制较复杂，运行维护难度较大③增加一套电子变流设施。35、变浆变速风力发电机的优点：发电效率高，超出定桨距风电机组10%以上。缺点：机械、电气、控制部分都比较复杂。36、直驱型风力发电机的优点：省去了齿轮箱，传动效率得到进一步提高，造价也有可能降低，免除了齿轮箱出现故障的情况。缺点：由于无齿轮箱，发电机转速较慢，因此发电机的级数较多，增加了发电机的制造难度，电控系统复杂，运行维护难度较大。37、半直驱型风力发电机的特点：半直驱型风电机组有较简单的低速齿轮箱，低速齿轮使风电机组的寿命和可靠性有了大幅度提高，而且还可以减少直驱型风电机组发电机的级数，降低发电机的制造难度并减少发电机的体积和重量。38、风力发电机组的机械机构主要包括叶片、轮毂、偏航系统、主轴、主轴承、齿轮箱、刹车系统、液压系统、机舱及塔架。39、轮毂：轮毂是联接叶片与主轴的重要部件，它承受了风力作用在叶片上的推力、扭矩、弯矩及陀螺力矩，通常轮毂的形状为三通形或三角形。作用：是传递风轮的力和力矩到后面的机械结构中去，由此叶片上的载荷可以传递到机舱或塔架上。40、主轴：在风力发电机组，主轴承担了支撑轮毂处传递过来的各种负载的作用，并将扭矩传递给增速齿轮箱，将轴向推力、气动弯矩传递给机舱、塔架。41、联轴器：在风力发电机组中，常采用刚性联轴器、弹性联轴器两种方式。刚性联轴器常用在对中性好的二轴的联接，而弹性联轴器则可以为二轴对中性较差时提供二轴的联接，更重要的是弹性联轴器可以提供一个弹性环节，该环节可以吸收轴系因外部负载的波动儿产生的额外能量。42、齿轮箱：是一个重要的机械部件，主要功能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。43、轮系：采用一系列互相啮合的齿轮将输入轴和输出轴连接起来，这种有一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。轮系分为定轴轮系和周转轮系。44、定轴轮系——传动时每个齿轮的几何轴线都是固定的。45、轮系的主要功用：①相距较远的两轴之间的传动②实现变速传动③获得大的传动比④合成运动和分解运动。46、机组传动轴与齿轮箱行星架轴之间利用胀紧套连接联结，装拆方便，能保证良好的对中性，且减少了应力集中。行星传动机构利用太阳轮的浮动实现均载。47、齿轮箱的润滑常采用飞溅润滑或强制润滑，一般以强制润滑为多见，对润滑油的要求应考虑能够起齿轮和轴承的保护作用。特性：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。48、齿轮箱常见的故障：齿轮损伤、轴承损坏、断轴和渗漏油、油温高。49、润滑：目前国内的机组的偏航系统一般都采用润滑脂和润滑油相结合的润滑方式，定期更换润滑油和润滑脂。50、偏航系统的组成：偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航计数器、纽缆保护装置、偏航液压回路。51、润滑油的常用指标：粘度、测定、抗乳化性、总酸值∕总碱值。52、风力发电机：发电机时风力发电机组中将机械能转化为电能的装置，常用并网型风力发电机组的三种形式：①定浆距失速型发电机组，主要的功率输出单元为双速双绕组异步发电机②变浆变速恒频双馈发电机组，主要的功率输出单元为双绕异步发电机③变桨变速恒频直驱发电机组，主要的功率输出单元为永磁或电励磁同步发电机。53、双馈异步发电机的优点：结构简单、性能可靠、效率高、过载能力强、成本低、并网方便。缺点：是需要从电网上吸收无功或并联补偿电容供给励磁。54、MW级以下双绕组双速风力异步发电机的两种结构：IC411自循环空气冷却和机壳水冷结构。55、双馈异步发电机运行原理：双馈发电机是带滑环的绕线式三相异步发电机，转子绕组接到一个频率、幅值、相位均可调节的三相逆变电源，从而调整发电机的运行。56、双馈异步发电机的运行状态：①亚同步运行状态②超同步运行状态③同步运行状态57、双馈风力发电机系统组成：风力机、双馈异步发电机、转速测量、给定频率、频率控制、电压控制、给定电压、反馈电压58、双馈发电机结构：外壳、轴承垫板、轴承头、轴、转子冲压件、转子线圈、用于外部气流的外部通风设备、定子冲压件、钉子线圈、用于转子连接的端子盒、用于定子连接的端子盒、备用端子盒、空气与空气之间的热交换器、气出口、滑环盖、滑环装置单元、速读编码器、接地电刷。59、电励磁同步发电机：主要用于变速恒频风力发电机组，电励磁同步发电机的特点是转子由直流励磁绕组构成，一般采用凸极或隐极结构，发电机的定子与异步电机的定子三相绕组相似，优点：是通过调节励磁电流，来调节磁场，从而实现变速运行时电机电压恒定，并可满足电网低电压穿越的要求，但应用该类型的电机要全功率整流、功率大、成本高。60、永磁同步发电机：主要应用于直驱或半直驱变速恒频风力发电机组，用于直驱型的电机转子与风轮直接相连，省去了传动机构，因转速低，所以发电机具有较大的尺寸和重量。电机定子结构与电励磁同步发电机的定子结构相同，转子磁路结构可根据需要选择多种结构形式，按照永磁体磁化方向和转子旋转方向的相互关系，分为切向式、径向式、混合式和轴向式。61、风力机要求电机输出50Hz，690V三相交流电，主要指标包括：电气性能、绝缘及防护性能、机械性能、监控信号及保护、发电机与变频器之间的联系及电网品质。62、电气性能：电机类型、工作制、额定功率、额定电压、极数、相数、额定转速、发电机转速范围、额定效率、功率因数、定子接线方式。双