《风力发电机组设计与制造》姚兴佳-第1章

《风力发电机组设计与制造》•姚兴佳田德主编第1章绪论《风力发电机组设计与制造》1.1风力发电机组的构成与分类1.1.1风力发电机的构成从整体上看，风力发电机组可分为风轮、机舱、塔架和基础四大部分。下图为一种变桨距、变速型的风力发电机组内部结构风力发电机组内部结构1.1.2风力发电机组的分类1.按功率大小分类微型：0.1~1kW小型：1~100kW中型：100~1000kW大型：1000kW以上2.按风轮轴方向分类（1）水平轴风力发电机风轮轴基本上平行于风向的风力发电机组。（2）垂直轴风力发电机风轮轴垂直于风向的风力发电机组。3.按功率调节方式分类（1）定桨距风力发电机组（2）变桨距调节风力发电机组（3）主动失速调节风电机组垂直轴风力发电机4.按传动形式分类（1）高传动比齿轮箱型风轮的转速较低，达不到发电机对转速的要求，必须通过齿轮箱的增速作用来实现。（2）直接驱动型风轮的转速与发电机的转速相同，风轮直接驱动发电机。（3）中传动比齿轮箱型中传动比齿轮箱型风力发电机组也成半直驱风力发电机组，兼有以上两种类型机组的部分特点。5.按发电机转速分类（1）定速（恒速）发电机的转速是恒定不变的；（2）多态定速机组中包含两台或多台发电机，可采用单绕组或多绕组发电机。（3）变速机组中的发电机工作在转速随风速时刻变化的状态下。3.外部条件1.基本形式水平轴与垂直轴、叶片数（2、3、4、5）、上风向与下风向、定桨与变桨、恒速恒频与变速恒频运行环境条件、电网条件和风场的地质情况1.2设计依据和内容1.2.1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》。2.基本参数额定功率；转速范围；总功率；设计寿命；生产成本1.风电机组的外观图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。。2.部件图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。3.零件图生产零件的依据，包括零件的结构和形状、尺寸、粗糙度和几何公差、材料及表面处理、技术条件、标题栏等。4.设计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、指导用户的维护作业和指导维修人员的维修作业。1.2.2设计内容1.可靠性1.3设计原则与内容1.3.1设计原则可靠性表示系统、机器或零件等在规定时间内能稳定工作的程度或性质。它是风力发电机组基本质量标志，是产品质量重要组成部分。可靠性是来自设计、制造和使用维护。设计可靠性是影响产品可靠性的重要因素。2.经济性与社会效益经济性包括风力发电机组制造企业的制造成本、用户运行与维护等使用成本及发电成本。社会效益是指风力发电机组在制造、使用过程中对环境的影响，劳动力就业，人民生活的改善和提高等方面的效益。3.先进性在风力发电机组的设计中技术起点要高，要采用新技术、新材料、新工艺以保证风力发电机既能达到设计要求的指标，又能兼顾经济性能。使风力发电机组结构简单、操作方便、易于维护、运行可靠、寿命长、安全性能好、成本低，各项技术、经济指标得到尽可能完美的实现。但是，也要注意采取可靠技术，不能采用未经试验证明的不成熟技术，以避免造成损失和失败。4．工艺性和易维修性在设计中，应尽可能使零部件易于加工和组装，整机组装之后，应易于检查和更换零部件。应该为维护和修理预留必要的空间。应该注重外形设计，使整机和主要零部件造型美观。5.标准化国内并网型风力发电机组部分标准目录如下：GB/T2900.53-2001电工术语风力发电机组GB18451.1-2012风力发电机组设计要求GB/T18451.2-2003风力发电机组功率特性试验GB/T19960.1-2005风力发电机组第1部分：通用技术条件GB/T19960.2-2005风力发电机组第2部分：通用试验方法GB/T20319.2-2006风力发电机组验收规范GB/T20320.2-2006风力发电机组电能质量测量和评估方法GB/T19568-2004风力发电机组装配和安装规范GB/T19069-2003风力发电机组控制器技术条件GB/T19070-2003风力发电机组控制器试验方法GB/T19071.1-2003风力发电机组异步发电机第1部分：技术条件GB/T19071.2-2003风力发电机组异步发电机第2部分：试验方法GB/T19073-2003风力发电机组齿轮箱GB/T19072-2003风力发电机组塔架JB/T10300-2001风力发电机组设计要求JB/T10194-2000风力发电机组风轮叶片JB/T10427-2004风力发电机组一般液压系统JB/T10425.1-2004风力发电机组偏航系统第1部分：技术条件JB/T10425.2-2004风力发电机组偏航系统第2部分：试验方法JB/T10426.1-2004风力发电机组制动系统第1部分：技术条件JB/T10426.2-2004风力发电机组制动系统第2部分：试验方法JB/T10705.–2007滚动轴承风力发电机轴承1.方案设计首先要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重量进行初步估计，选择主要部件的结构，完成机舱布局的计算机设计模型；同时给定控制策略。在此基础上撰写方案设计说明书。2.技术设计根据方案设计的资料，进行整机和部件结构设计和确定技术要求；初步选择外购件的型号。在此基础上提供初步设计图样和初步设计说明书。在技术设计阶段必须多学科相互配合，考虑整体动力响应，有时要进行数次反复修改。3.施工设计根据技术设计结果，进行载荷计算，对零部件进行强度和刚度校核及失效分析，对关键零部件进行优化设计；对整机进行可靠性分析和动态分析。修改和审定加工图样和技术文件，填写标准件和外购件明细表，撰写装配和安装说明书和用户维修手册。1.3.2设计步骤谢谢！