風(fēng)力發(fā)電實習(xí)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)實習(xí)論文</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1畢業(yè)實習(xí)的目的</p><p>　　畢業(yè)實習(xí)是我們大學(xué)學(xué)習(xí)階段重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)之一，是理論與實踐相結(jié)合的重要方式，通過深入基層單位，了解電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，可加深理解并鞏固所學(xué)專業(yè)知識，進一步

2、提高認識問題、分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生樹立理論聯(lián)系實際的工作作風(fēng)，以及生產(chǎn)現(xiàn)場中將科學(xué)的理論知識加以驗證、深化、鞏固和充實。通過畢業(yè)產(chǎn)實習(xí)，拓寬學(xué)生的知識面，增加感性認識，把所學(xué)知識條理化系統(tǒng)化，學(xué)到從書本學(xué)不到的專業(yè)知識，并獲得本專業(yè)國內(nèi)、外科技發(fā)展現(xiàn)狀的最新信息，激發(fā)學(xué)生向?qū)嵺`學(xué)習(xí)和探索的積極性，通過對工作崗位的適應(yīng)性訓(xùn)練，提供學(xué)生認識社會解決實際工程及人際交往問題的機會，學(xué)習(xí)一線工人和管理人員敬業(yè)愛崗、吃苦耐勞的優(yōu)秀品質(zhì)

3、，為今后的學(xué)習(xí)和將從事的技術(shù)工作打下堅實的基礎(chǔ)。</p><p>　　1.2畢業(yè)實習(xí)的任務(wù)</p><p>　　1．全面了解發(fā)電廠主設(shè)備及生產(chǎn)流程，全面了解變電站主設(shè)備及操作規(guī)程；</p><p>　　2．了解并學(xué)習(xí)一定得現(xiàn)場實操技能；</p><p>　　3．利用專業(yè)知識分析生產(chǎn)實際中的相關(guān)技術(shù)問題；</p><p>

4、;　　4．學(xué)習(xí)實踐工作中的團隊協(xié)作精神，樹立正確勞動觀。</p><p>　　1.2 畢業(yè)實習(xí)的意義</p><p>　　畢業(yè)實習(xí)是學(xué)校教學(xué)的重要補充部分，是區(qū)別于普通學(xué)校教育的一個顯著特征，是教育教學(xué)體系中的一個不可缺少的重要組成部分和不可替代的重要環(huán)節(jié)。它是與今后的職業(yè)生活最直接聯(lián)系的，學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)過程中將完成學(xué)習(xí)到就業(yè)的過渡，因此生產(chǎn)實習(xí)是培養(yǎng)技能型人才，實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的主要途徑。它

5、不僅是校內(nèi)教學(xué)的延續(xù)，而且是校內(nèi)教學(xué)的總結(jié)。</p><p>　　第二章 **風(fēng)電場</p><p><b>　　**風(fēng)電場工程簡介</b></p><p><b>　　***</b></p><p>　　第三章 風(fēng)力發(fā)電概述</p><p>　　3.1 風(fēng)力發(fā)電的基本原

6、理</p><p>　　3.1.1 風(fēng)能轉(zhuǎn)換理論</p><p><b>　　（1）風(fēng)的產(chǎn)生</b></p><p>　　風(fēng)是人們最熟悉的自然現(xiàn)象。要了解風(fēng)的形成必須了解包圍著地球的大氣的運動。大氣的流動也像水流一樣是從壓力高處往壓力低處流。太陽能正是形成大氣壓差的原因。</p><p>　　由于地球自轉(zhuǎn)軸與圍繞太陽的公

7、轉(zhuǎn)軸之間存在66.5°的夾角，因此對地球上不同地點，太陽照射角度是不同的，而且對同一地點一年365天中這個角度也是變化的。地球上某處所接受的太陽輻射能正是與該地點太陽照射角的正弦成正比。地球南北極接受太陽輻射能少，所以溫度低，氣壓高；而赤道接受熱量多，溫度高，氣壓低。另外地球又繞自轉(zhuǎn)軸每24h旋轉(zhuǎn)一周，溫度、氣壓晝夜變化。這樣由于地球表面各處的溫度、氣壓變化，氣流就會從壓力高處向壓力低處運動，以便把熱量從熱帶向兩極輸送，因此形

8、成不同方向的風(fēng)，并伴隨不同的氣象變化。大洋中的海流也起著類似的作用。從全球尺度來看，大氣中的氣流是巨大的能量傳輸介質(zhì)，地球的自轉(zhuǎn)以進一步促進了大氣中半永久性的行星尺度環(huán)流的形成。下圖表示了地球上風(fēng)的運動方向。[1]</p><p>　　圖1-1 地球上風(fēng)的運動</p><p>　　地球上各處的地形地貌也會影響風(fēng)的形成，如海邊，由于海水熱容量大，接受太陽輻射能后，表面升溫慢，陸地?zé)崛萘啃。?/p>

9、溫比較快。于是在白天，由于陸地空氣溫度高，空氣上升而形成海面吹向陸地的海陸風(fēng)。反之在夜晚，海水降溫慢，海面空氣 溫度高，空氣上升而形成由陸地吹向海面的陸海風(fēng)（見下圖）。 </p><p>　　圖1-2 海陸風(fēng)的形成圖</p><p>　　（a）白晝海防風(fēng)；（b）夜間陸海風(fēng)</p><p>　　在山區(qū)，白天太陽使山上空氣溫度升高，隨著熱空氣上升，山谷冷空氣隨之向上運動

10、，形成“谷風(fēng)”。相反到夜間，空氣中的熱量向高處散發(fā)，氣體密度增加，空氣沿山坡向下移動，又形成所謂“山風(fēng)”（見下圖）。另外局部溫度梯度等因素也會使風(fēng)能分布發(fā)生變化。</p><p>　　圖1-3 山谷風(fēng)形成圖</p><p>　?。╝）白天“谷風(fēng)”；（b）夜間“山風(fēng)”</p><p><b>　　(2) 風(fēng)的變化</b></p>&

11、lt;p>　　風(fēng)向和風(fēng)速是兩個描述風(fēng)的重要參數(shù)。風(fēng)向是指風(fēng)吹來的方向，如果風(fēng)是從北方吹來就稱為北風(fēng)。風(fēng)速是表示風(fēng)移動的速度，即單位時間內(nèi)空氣流動所經(jīng)過的距離。顯然風(fēng)向和風(fēng)速這兩個參數(shù)都是在變化的。</p><p><b>　　a 風(fēng)隨時間的變化</b></p><p>　　風(fēng)隨時間的變化，包括每日的變化和季節(jié)的變化。通常一天之中風(fēng)的強弱在某種程度上可以看作是周期

12、性的。如地面上夜間風(fēng)弱，白天風(fēng)強；高空中正相反是夜里風(fēng)強，白天風(fēng)弱。這個逆轉(zhuǎn)的臨界高度約為100～150m。下圖是在日本川口國際廣播電臺的無線電鐵塔上測得的不同高度處，一天內(nèi)的風(fēng)速變化。</p><p>　　圖1-4 不同高度處風(fēng)速的變化圖</p><p>　　由于季節(jié)的變化，太陽和地球的相對位置也發(fā)生變化，使地球上存在季節(jié)性的溫差。因此風(fēng)向和風(fēng)的強度也會發(fā)生季節(jié)性變化。 我國大部分地區(qū)風(fēng)

13、的季節(jié)性變化情況是：春季最強，冬季次 之，夏季最弱。當(dāng)然也有部分地區(qū)例外，如沿海溫州地區(qū)，夏季季風(fēng)最強，春季季風(fēng)最弱。</p><p><b>　　b 風(fēng)隨高度的變化</b></p><p>　　從空氣運動的角度，通常將不同高度的大氣層分為三個區(qū)域（見下圖）。離地面2m以內(nèi)的區(qū)域稱為底層；2—100m的區(qū)域稱為下部摩擦層，二者總稱為地面境界層；從100—1000m的區(qū)

14、段稱為上部摩擦層，以上三區(qū)域總稱為摩擦層。摩擦層之上是自由大氣。 </p><p>　　圖1-5 大氣層的構(gòu)成圖</p><p>　　地面境界層內(nèi)空氣流動受渦流、黏性和地面植物及建筑物等的影響，風(fēng)向基本不變，但越往高處風(fēng)速越大。各種不同地面情況下，如城市、鄉(xiāng)村和海邊平地，其風(fēng)速隨高度的變化。</p><p><b>　　c 風(fēng)的隨機性變化</b>

15、;</p><p>　　如果用自動記錄儀來記錄風(fēng)速，就會發(fā)現(xiàn)風(fēng)速是不斷變化的，一般所說的風(fēng)速是指變動部位的平均風(fēng)速。通常自然風(fēng)是一種平均風(fēng)速與瞬間激烈變動的紊流相重合的風(fēng)。紊亂氣流所產(chǎn)生的瞬時高峰風(fēng)速也叫陣風(fēng)風(fēng)速。下圖表示了陣風(fēng)和平均風(fēng)速的關(guān)系。</p><p>　　圖1-6 陣風(fēng)和平均風(fēng)圖速 a一陣風(fēng)振幅；b一陣風(fēng)的形成時間； C一陣風(fēng)的最大偏移量；d一陣風(fēng)消失時間</p>

16、<p><b>　　d 風(fēng)玫瑰圖</b></p><p>　　“風(fēng)玫瑰圖”是一個給定地點一段時間內(nèi)的風(fēng)向分布圖。通過它可以得知當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向。最常見的風(fēng)玫瑰圖是一個圓，圓上引出16條放射線，它們代表16個不同的方向，每條直線的長度與這個方向的風(fēng)的頻度成正比。靜風(fēng)的頻度放在中間。有些風(fēng)玫瑰圖上還指示出了各風(fēng)向的風(fēng)速范圍。</p><p><b>

17、　　圖1-7 風(fēng)玫瑰圖</b></p><p>　?。╝）風(fēng)向的16個方位；（b）風(fēng)玫瑰示意圖</p><p>　　世界氣象組織將風(fēng)力分為13個等級。</p><p><b>　　f 風(fēng)況曲線</b></p><p>　　風(fēng)況曲線是風(fēng)能利用的基礎(chǔ)資料。它是將全年（8760h）風(fēng) 速在v（m／s）以上的時間作為

18、橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)則為風(fēng)速v，從風(fēng)況曲線即可知道該地區(qū)某種風(fēng)速以上有多少小時，從而制定相應(yīng)的風(fēng)能利用計劃。[1]</p><p><b>　?。?）風(fēng)能的計算</b></p><p>　　由流體力學(xué)可知，氣流的動能為：</p><p>　　(1-1) </p>&l

19、t;p>　　式中 m——氣體的質(zhì)量</p><p><b>　　v——氣體的速度。</b></p><p>　　設(shè)單位時間內(nèi)氣流流過的截面積S的氣體體積為V，則</p><p><b>　　(1-2)</b></p><p>　　如果以p表示空氣的密度，該體積的空氣質(zhì)量為</p>

20、;<p><b>　　(1-3)</b></p><p>　　這時氣流所具有的動能為 </p><p><b>　　(1-4)</b></p><p>　　上式為風(fēng)能的表達式，其中p——的單位是kg/m3 ；</p><p>　　V——的單位是m3 ；</p><

21、p>　　V——的單位是m/s；</p><p><b>　　E——的單位是W。</b></p><p><b>　　3.2 風(fēng)力發(fā)電機</b></p><p>　　風(fēng)力發(fā)電的原理說起來非常簡單，最簡單的風(fēng)力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構(gòu)成，如圖1-8所示。空氣流動的動能作用在葉輪上，將動能轉(zhuǎn)換成機械能, 從而推動葉輪

22、旋轉(zhuǎn)。如果將葉輪的轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸相連，就會帶動發(fā)電機發(fā)出電來。孩童玩的紙質(zhì)風(fēng)車就是風(fēng)力機的雛形，在它的軸上裝個極微型的發(fā)電機就可發(fā)電。</p><p>　　風(fēng)力發(fā)電的原理這么簡單，為什么僅到20世紀(jì)的中后期才獲得應(yīng)用呢？第一，常規(guī)發(fā)電還能滿足需要，社會生產(chǎn)力水平不夠高，還無法顧及降低環(huán)境污染和解決偏遠地區(qū)的供電問題；第二，能夠并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機的設(shè)計與制造，只有現(xiàn)代高技術(shù)的出現(xiàn)才有可能。20世紀(jì)初期是造不出現(xiàn)代

23、風(fēng)力發(fā)電機的。那么，現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機是什么樣呢？下面我們就介紹一下現(xiàn)代風(fēng)機的結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點。</p><p>　　風(fēng)力發(fā)電機組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，按其容量分，可分為：小型（10kw以下）、中型（10—100kw）和大型（100kw以上）風(fēng)力發(fā)電機組。按主軸與地面相對位置，又可分為：水平軸風(fēng)力發(fā)電機組和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組。水平軸風(fēng)力發(fā)電機是目前世界各國風(fēng)力發(fā)電機最為成功的一種形式，主要優(yōu)點是風(fēng)輪可以架設(shè)到離地面

24、較高的地方，從而減少了由于地面擾動對風(fēng)輪動態(tài)特性的影響。它的主要機械部件都在機艙中，如主軸、齒輪箱、發(fā)電機、液壓系統(tǒng)及調(diào)向裝置等。而生產(chǎn)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的國家很少，主要原因是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機效率低，需啟動設(shè)備，同時還有些技術(shù)問題尚待解決。在本論文中，以后不做任何說明時，所指即為大中型的水平軸風(fēng)力發(fā)電機組。</p><p>　　圖 1-8 風(fēng)力發(fā)電的原理示意</p><p>　　圖1-8所示

25、的風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的電時有時無，電壓和頻率不穩(wěn)定，是沒有實際應(yīng)用價值的。一陣狂風(fēng)吹來，風(fēng)輪越轉(zhuǎn)越快，系統(tǒng)就會被吹跨。為了解決這些問題，現(xiàn)代風(fēng)機增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等，現(xiàn)代風(fēng)機的示意如圖1-9所示。</p><p>　　圖 1-9 現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)示意圖</p><p>　　風(fēng)力機又稱風(fēng)車，是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機械能、電能或熱能的能量轉(zhuǎn)換裝置。風(fēng)力機的類型很多，

26、通常將其分為水平軸風(fēng)力機，垂直軸風(fēng)力機和特殊風(fēng)力機三大類。但應(yīng)用最廣的還是前兩種類型的風(fēng)力機。</p><p>　　(1) 水平軸風(fēng)力機</p><p>　　水平軸風(fēng)力機是目前國內(nèi)外最常見的一種風(fēng)力機。下圖表示了目前應(yīng)用最廣的各種不同迎風(fēng)式水平軸風(fēng)力機的示意圖。</p><p>　　圖1-10 各種不同迎風(fēng)式水平軸風(fēng)力機示意圖 （a）單葉片；（b）雙葉片；（c）三

27、葉片；（d）美國農(nóng)場式多葉片風(fēng)車；（g）車輪式多葉片（f）迎風(fēng)式；（g）背風(fēng)式；（h）空心壓差式；（i）川帆翼式；（j）多轉(zhuǎn)子；(k)反轉(zhuǎn)葉片式</p><p>　　(2) 垂直軸風(fēng)力機</p><p>　　垂直軸風(fēng)力機葉輪的轉(zhuǎn)動與風(fēng)向無關(guān)，因此不需要像水平軸風(fēng)力機那樣采用迎風(fēng)裝置，但其輸出功率一般比水平軸風(fēng)力機小。圖1.9為各種不同的垂直軸風(fēng)力機的示意圖。</p><

28、;p>　　圖1-11 各種不同垂直軸風(fēng)力機示意圖 （a）堅軸風(fēng)機（阻力型）；（b）堅軸風(fēng)機（升力型） 1－S型；2-多葉片型；3-開型式S型;4-平板式； 5-中型達里厄；6-△型達里厄；7-旋翼型</p><p>　　風(fēng)力機的效率主要取決于風(fēng)輪效率、傳動效率、貯能效率。 發(fā)電機和其他工作機具的效率。圖1.12給出了各種不同用途風(fēng)力機各主要構(gòu)成部分的能量轉(zhuǎn)換和貯存效率。[2]</p>

29、<p>　　圖1-12 風(fēng)能利用裝置中各主要部分的能量轉(zhuǎn)換和貯存效率</p><p>　　在討論風(fēng)力機的能量轉(zhuǎn)換時與控制時，以下的特性系數(shù)有著特別重要的意義。</p><p><b>　　風(fēng)能利用系數(shù)CP</b></p><p>　　風(fēng)力機從自然風(fēng)能中吸取的能量的大小程度用風(fēng)能利用系數(shù)的CP表示，由式1-17 可知</p>

30、;<p><b>　　(1-5)</b></p><p>　　式中 P——風(fēng)力機實際獲得的軸功率，單位為W；</p><p>　　p——空氣密度，單位為kg/m3；</p><p>　　S——風(fēng)輪的掃風(fēng)面積，單位為m2；</p><p>　　V——上游風(fēng)速，單位為m/s；</p><

31、p><b>　?。?）葉尖速比λ</b></p><p>　　為了表示風(fēng)輪在不同風(fēng)速中的狀態(tài)，用葉片的葉尖圓周速度與風(fēng)速之比來衡量，稱為葉尖速比λ</p><p><b>　　(1-6)</b></p><p>　　式中 n——風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/s；</p><p>　　W—

32、—風(fēng)輪的角頻率，單位為rad/s；</p><p>　　R——風(fēng)輪半徑，單位為m；</p><p>　　V——上游風(fēng)速。單位為m/s；</p><p>　　（3）轉(zhuǎn)距系數(shù)CT和推力系數(shù)CP</p><p>　　為了便于把氣流作用下風(fēng)力機所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距和推力進行比較，常以λ為變量作、為轉(zhuǎn)距和推力的變化曲線。因此，轉(zhuǎn)距和推力也要無因次變化。<

33、/p><p><b>　　(1-7)</b></p><p><b>　　(1-8)</b></p><p>　　式中 T——轉(zhuǎn)距，單位為N.m； F——推力，單位為N。</p><p>　　風(fēng)力發(fā)電機組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，按其容量分，可分為：小型（10kw以下）、中型（10—100kw）和大型（

34、100kw以上）風(fēng)力發(fā)電機組。按主軸與地面相對位置，又可分為：水平軸風(fēng)力發(fā)電機組和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機組。水平軸風(fēng)力發(fā)電機是目前世界各國風(fēng)力發(fā)電機最為成功的一種形式，主要優(yōu)點是風(fēng)輪可以架設(shè)到離地面較高的地方，從而減少了由于地面擾動對風(fēng)輪動態(tài)特性的影響。它的主要機械部件都在機艙中，如主軸、齒輪箱、發(fā)電機、液壓系統(tǒng)及調(diào)向裝置等。而生產(chǎn)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的國家很少，主要原因是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機效率低，需啟動設(shè)備，同時還有些技術(shù)問題尚待解決。</

35、p><p>　　大中型風(fēng)力發(fā)電機組的組成要比小型機組復(fù)雜的多，一般由葉片，輪轂，主軸，增速齒輪箱，調(diào)向機構(gòu)，發(fā)電機，塔架，控制系統(tǒng)及附屬部件（機艙，機座，回轉(zhuǎn)體，制動器等）組成。 </p><p><b>　?。?）風(fēng)輪</b></p><p>　　葉片安裝在輪轂稱作風(fēng)輪，它包括葉片、輪轂、主軸等。風(fēng)輪是風(fēng)力發(fā)電機接受風(fēng)能的部件?，F(xiàn)代的風(fēng)力發(fā)電機的

36、葉片數(shù)，常為1~4枚葉片，常用的是2枚或3枚葉片。葉片是分力發(fā)電機組最關(guān)鍵的部件。它一般采用非金屬材料（如玻璃鋼、木材等）。葉片又可分為變漿距葉片和固定漿距葉尖可變漿距或葉尖有阻尼器兩種葉片，其作用都是為了調(diào)速。從葉片結(jié)構(gòu)上又可分為木制葉片、鋁合金擠壓成型的等弦長葉片、鋼制葉片、鋼縱梁玻璃鋼葉片，玻璃鋼葉片等。葉片安裝在輪轂上，有些調(diào)速裝置就安裝在輪轂內(nèi)。</p><p>　　輪轂是連接葉片和主軸的零部件。輪轂一

37、般由鑄鋼或鋼板焊接而成。其中不允許有夾渣，砂眼，裂紋等缺陷，并按槳葉可承受的最大離心力載荷來設(shè)計。</p><p>　　主軸也稱低速軸。由于承受的扭矩較大，其轉(zhuǎn)速一般小于50r/min。一般由40Cr或其他高強度合金鋼制成。</p><p>　　當(dāng)風(fēng)力達到風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計的額定風(fēng)速時，在風(fēng)輪上就要采取措施以保證風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率不會超過允許值。我們常用的功率調(diào)節(jié)方式有兩種，即變漿距和失速

38、調(diào)節(jié)。</p><p><b>　?。?）增速器</b></p><p>　　增速器就是齒輪箱，也是風(fēng)力發(fā)電機組關(guān)鍵部件之一。由于風(fēng)力機工作在低轉(zhuǎn)速下，而發(fā)電機工作在高轉(zhuǎn)速下，為實現(xiàn)匹配，采用增速齒輪箱。增速器就是一個使轉(zhuǎn)速提高的變速器。增速器的增速比I 是發(fā)電機額定轉(zhuǎn)數(shù)Nd與風(fēng)輪轉(zhuǎn)數(shù)N的比，即I=Nd/N。它必須具有體積小，重量輕，效率高，噪聲小，而且承載力大，啟動

39、力矩小，壽命長的特點。</p><p><b>　?。?）聯(lián)軸器</b></p><p>　　增速器與發(fā)電機之間用聯(lián)軸器連接，為了減少占地空間，往往聯(lián)軸器與制動器設(shè)計在一起。風(fēng)輪軸與增速器之間也有用聯(lián)軸器的，稱低速聯(lián)軸器</p><p><b>　　（4）制動器</b></p><p>　　制動器是

40、使風(fēng)力發(fā)電機停止轉(zhuǎn)動的裝置，也稱剎車。制動器有手制動器、電磁制動器和液壓制動器。當(dāng)采用電磁制動器時，需有外電源；當(dāng)采用液壓制動器時，除需外電源外，還需泵站、電磁閥、液壓油缸及管路等。</p><p><b>　?。?）發(fā)電機</b></p><p>　　發(fā)電機是風(fēng)力發(fā)電機組中最關(guān)鍵的零部件，是將風(fēng)能最終轉(zhuǎn)變成電能的設(shè)備。發(fā)電機的性能好壞直接影響整機效率和可靠性?？梢赃x

41、用同步發(fā)電機，也可以選用異步發(fā)電機。但由于風(fēng)力發(fā)電的特殊性，所以發(fā)電機與火力發(fā)電等其他方式采用的發(fā)電機性能要求有很大區(qū)別。為充分利用風(fēng)能，600kw以上大型機組多采用變極電機。</p><p>　　風(fēng)力發(fā)電機上常用的發(fā)電機有種：</p><p>　　① 直流發(fā)電機，常用在微、小型風(fēng)力發(fā)電機上。直流電壓12、24、36V等。中型風(fēng)力發(fā)電機也有用直流發(fā)電機的。</p><p

42、>　　② 永磁發(fā)電機，常用在小型風(fēng)力發(fā)電機上，電壓一般115、127V等，有直流也有交流。永磁交流發(fā)電機在中、大型風(fēng)力發(fā)電機上尚未得到使用，主要有些技術(shù)問題還未解決。現(xiàn)在我國已經(jīng)發(fā)明了交流電壓440/240V的高效永磁交流發(fā)電機，可以做成多極低轉(zhuǎn)速，特別適合風(fēng)力發(fā)電機。</p><p>　?、?同步或異步交流發(fā)電機，它的電樞磁場與主磁場不同步旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速比同步轉(zhuǎn)速略低。當(dāng)并網(wǎng)時轉(zhuǎn)速應(yīng)提高。</p>

43、;<p><b>　?。?）塔架</b></p><p>　　塔架是支撐風(fēng)力發(fā)電機的支架。塔架有型鋼架結(jié)構(gòu)的，有圓錐型鋼管和鋼筋混凝土的等三種形式。同時塔架又分為硬塔、柔塔、甚柔塔。硬塔的固有頻率大于k*n，其中k為葉片數(shù)，n為風(fēng)輪轉(zhuǎn)數(shù)；柔塔的固有頻率在k*n和n之間；甚柔塔的固有頻率小于n。</p><p>　　為防止鋼制塔架生銹，往往對鋼制塔架熱鍍鋅

44、。</p><p><b>　?。?）調(diào)速裝置</b></p><p>　　風(fēng)速是變化的，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速也會隨風(fēng)速的變化而變化。為了使風(fēng)輪運轉(zhuǎn)所需要額定轉(zhuǎn)速下的裝稱為調(diào)速裝置。當(dāng)風(fēng)速超過停機風(fēng)速時，調(diào)速裝置會使風(fēng)力發(fā)電機停機。調(diào)速裝置只在額定風(fēng)速以上時調(diào)速。</p><p>　　目前世界各國所采用的調(diào)速裝置主要有以下幾種：1可變漿距調(diào)速裝置；2定漿

45、距葉尖失速控制調(diào)速裝置；3離心飛球調(diào)速裝置；4空氣動力調(diào)速裝置；5扭頭、仰頭調(diào)速裝置。</p><p><b>　　（8）調(diào)向裝置</b></p><p>　　調(diào)向裝置就是使風(fēng)輪正常運轉(zhuǎn)時一直使風(fēng)輪對準(zhǔn)風(fēng)向的裝置。風(fēng)力發(fā)電機的調(diào)向有很多種形式?？偟恼f來有五種形式：尾艙調(diào)向、側(cè)風(fēng)輪調(diào)向、下風(fēng)向調(diào)向及調(diào)向電機調(diào)向和液壓驅(qū)動調(diào)向</p><p>　　

46、尾調(diào)向。尾調(diào)向結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)向可靠，至今還用在20kw以下和微小型風(fēng)力發(fā)電機的調(diào)向上。</p><p>　?、?下風(fēng)向調(diào)向。下風(fēng)向調(diào)向就是將風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪置于下風(fēng)向，置于下風(fēng)向的風(fēng)輪能自動調(diào)向，不必另行設(shè)置調(diào)向裝置。</p><p>　　③ 側(cè)風(fēng)輪調(diào)向。側(cè)風(fēng)輪調(diào)向常用于大中型風(fēng)力發(fā)電機調(diào)向。現(xiàn)代的大中型風(fēng)力發(fā)電機調(diào)向已很少采用側(cè)風(fēng)輪調(diào)向裝置，而被微機控制的調(diào)向電機侍服電機所取代。</

47、p><p>　　④ 調(diào)向電機或侍服電機調(diào)向。</p><p>　　（9）風(fēng)力發(fā)電機微機控制系統(tǒng)</p><p>　　風(fēng)力發(fā)電機的微機控制屬于離散型控制，是將風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速計、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機電壓、頻率、電流、發(fā)電機溫升、增速器溫升、機艙振動、塔架振動、電纜過纏繞、電網(wǎng)電壓、電流、頻率等傳感器的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸送給單片機，單片機再按設(shè)計程序給出各種指令，實現(xiàn)自動啟動、自動

48、調(diào)向、自動調(diào)速、自動并網(wǎng)、自動解列、運行中機組故障的自動停機、自動電纜解繞、過振動停機、過大風(fēng)停機等自動控制。自我故障診斷及微機終端故障輸出，需維修的故障由維修人員維修后給微機以指令，微機再執(zhí)行自動控制程序。</p><p>　　風(fēng)電場的風(fēng)電機組群可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)管理，互相通信，出現(xiàn)故障的風(fēng)電機會在微機總站的微機終端和顯示器上讀出，調(diào)出程序和修改程序等，使現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機真正實現(xiàn)了現(xiàn)場無人職守的自動控制。[2]<

49、/p><p>　　3.3風(fēng)的幾個基本參數(shù)</p><p><b>　　3.3.1 風(fēng)速</b></p><p>　?。?） 將每小時內(nèi)量測的瞬時風(fēng)速取平均值。</p><p>　　（2） 將每小時最后的10分鐘內(nèi)量測的風(fēng)速取平均值，作為每小時的平均風(fēng)速值。</p><p>　　（3） 每小時內(nèi)瞬間量

50、測的風(fēng)速值取平均值。</p><p>　　3.3.2 風(fēng)向</p><p>　　國際通用十六位風(fēng)向表示方式：</p><p>　　3.3.3 風(fēng)沿高度的變化</p><p>　　從地球表面100米的高空層內(nèi)，空氣的流動受到渦流、粘性和地面摩擦等因數(shù)的影響。靠近地面風(fēng)速較小，離地面越高風(fēng)速越大，這種風(fēng)速沿地面的變化可用指數(shù)法則或?qū)?shù)法則公

51、式計算。工程上使用的指數(shù)法則公式：</p><p>　　v=v1*（h/h1）n （2-1）</p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　h，h1——欲求和已知地面的高度。m；</p><p>　　v1——已知離地面高度為h1處的風(fēng)速m/s

52、；</p><p>　　v——欲求離地面高度為h處的風(fēng)速m/s；</p><p>　　n——與地面的粗糙度和空氣的熱穩(wěn)定度有關(guān)等因數(shù)有關(guān)其值為1/2~1/8。</p><p>　　3.3.4 風(fēng)能密度</p><p>　　垂直穿過單位截面的流動空氣所具有的動能稱為風(fēng)能密度。</p><p>　　w=1/2pv3

53、 （2-2） </p><p>　　式中： </p><p>　　w——風(fēng)能密度w/m2</p><p>　　ρ——空氣密度kg/m3。</p><p><b>　　v——風(fēng)速m/s。</

54、b></p><p>　　平均風(fēng)能密度：一定時期內(nèi)風(fēng)能密度的平均值。</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——一定周期內(nèi)的平均風(fēng)能密度的平均值w/m2。</p><p><b>　　T

55、——時間周期s。</b></p><p>　　v（t）——隨時間變化的風(fēng)速值 m/s。</p><p>　　在風(fēng)速的測量中，若能得到時間周期（T）內(nèi)的不同的風(fēng)速v1，v2…… 及其所對應(yīng)的時間t1，t2……，則平均風(fēng)能密度可按下式計算：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　有效

56、風(fēng)能密度：在實際的 風(fēng)能利用中，風(fēng)力裝置只是在一定的風(fēng)速范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，對比一定范圍內(nèi)風(fēng)能密度稱為：有效風(fēng)能密度。</p><p>　　空氣密度與海拔高度的計算式為：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　h——

57、海拔高度m。</b></p><p>　　ρh——海拔高度為h的空氣密度值kg/m3。</p><p><b>　　3.3.5風(fēng)頻</b></p><p>　　風(fēng)頻：按風(fēng)速相差為 1m/s 的間隔觀察一定時期內(nèi)不同風(fēng)速出現(xiàn)的時數(shù)占一定時期內(nèi)吹風(fēng)總時數(shù)的百分比，風(fēng)頻的一般圖形為：</p><p>　　圖中表示

58、兩種不同的風(fēng)頻曲線，曲線a 變化陡峭，最大的頻率出現(xiàn)在低于風(fēng)速的范圍內(nèi)；曲線 b變化平緩，最大頻率出現(xiàn)在高風(fēng)速的范圍內(nèi)，從風(fēng)能的利用觀點來看，曲線 所代表的風(fēng)況要比曲線 所代表的風(fēng)況要好。</p><p>　　3.3.6風(fēng)速的持續(xù)時間</p><p>　　風(fēng)速的持續(xù)時間分布曲線如下圖:</p><p>　　風(fēng)速的持續(xù)時間分布可以從風(fēng)速頻率的分布中得出。</

59、p><p>　　由于風(fēng)力裝置都是在大于某一風(fēng)速值下開始運轉(zhuǎn)，因此風(fēng)速的持續(xù)時間對于了解風(fēng)力裝置可能的工作時數(shù)是很重要的。</p><p>　　3.4風(fēng)的基本概率分布</p><p>　　3.4.1威布爾分布函數(shù)</p><p>　　威布爾分布函數(shù)是一種單峰，兩參數(shù)的分布函數(shù)，其風(fēng)速的概率密度分布函數(shù)的表達式為：</p><p&

60、gt;　?。?-6） </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　k，c——威布爾分布函數(shù)的兩個參數(shù)。</p><p><b>　　k——形狀參數(shù)。</b></p><p><b>　　c——尺度參數(shù)。</b></p>

61、<p>　　當(dāng) c=1 時，威布爾分布函數(shù)的表達式為，稱為標(biāo)準(zhǔn)威布爾分布：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　當(dāng) 0<k<1威布爾風(fēng)速概率密分為 的減函數(shù)；</p><p>　　k=1 時，概率密度成指數(shù)型變化；</p><p>　　k=3時，威布爾風(fēng)速概率密度接近

62、正態(tài)分布；</p><p>　　k=2 時，威布爾風(fēng)速概率密度分布函數(shù)表達式為：</p><p><b>　　（2-8）</b></p><p>　　當(dāng) k=2 時，與瑞利風(fēng)速概率密度分布函數(shù)相同，瑞利分布為：</p><p>　?。?.9） （2-9）</p><

63、;p>　　3.4.2利用威布爾風(fēng)速概率密度分布函數(shù)進一步確定當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)能儲量</p><p>　　1） 威布爾有效風(fēng)速范圍內(nèi)，風(fēng)速立方的數(shù)學(xué)期望值：</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　2） 威布爾風(fēng)速分布的有效風(fēng)能密度為：</p><p><b>　　（2-11）<

64、/b></p><p>　　3） 威布爾的風(fēng)能利用時間為：</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p><b>　　以上三式中：</b></p><p>　　ρ——空氣密度kg/m3。</p><p>　　E(v3)——風(fēng)速 v 的立方風(fēng)能數(shù)學(xué)期望

65、值。</p><p>　　N——概率統(tǒng)計的 時間，統(tǒng)計風(fēng)能的可利用小時數(shù)N為全年總時間8760h。</p><p>　　式中的 k,c 要由實測風(fēng)速、頻率統(tǒng)計表的統(tǒng)計概率用平均風(fēng)速和和最大風(fēng)速估計的威布爾參數(shù)方法或平均風(fēng)速和最大風(fēng)速估計的威布爾分布的參數(shù)法或累計分布函數(shù)模擬威布爾分布曲線求的。最常用的威布爾分布曲線法。</p><p>　　3.5 風(fēng)力發(fā)電的運行方式

66、</p><p>　　風(fēng)力發(fā)電通常有獨立運行和并網(wǎng)運行兩種運行方式。</p><p>　　3.5.1 獨立運行方式</p><p>　　獨立運行的風(fēng)力發(fā)電機組，又稱離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組，是把風(fēng)力發(fā)電機組輸出的電能經(jīng)蓄電池蓄能，再供應(yīng)給用戶使用。如果用戶需要交流電，則需要在蓄電池與用戶負荷之間加裝逆變器。5KW以下的風(fēng)力發(fā)電機組多采用這種方式，可供邊遠農(nóng)村、牧區(qū)、海島、

67、氣象臺站、導(dǎo)航燈塔、電視差轉(zhuǎn)臺、邊防哨所等電網(wǎng)覆蓋不到的地區(qū)利用。在容量較大的獨立運行方式下，為了避免大量使用蓄電池，常采用由負荷控制器按負荷的優(yōu)先保證次序來直接控制負荷的接通與斷開，以適應(yīng)風(fēng)速的變化。這種方式的缺點是在無風(fēng)期不能供電，為了克服這一缺點，可配備少量蓄電池來保證不能斷電的設(shè)備在無風(fēng)期間從蓄電池獲得電能。</p><p>　　3.5.2 并網(wǎng)運行方式</p><p>　　采用風(fēng)

68、力發(fā)電機與電網(wǎng)連接，由電網(wǎng)輸送電能的方式，是克服風(fēng)的隨機性而帶來的蓄能問題的最穩(wěn)妥易行的運行方式，同時可達到節(jié)約礦物燃料的目的。10KW以上直至MW級的風(fēng)力發(fā)電機組皆可采用這種運行方式。并網(wǎng)運行又可分為兩種不同的方式：恒速恒頻方式和變速恒頻方式。恒速恒頻方式，即風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速不隨風(fēng)速的波動而變化，始終維持恒速運轉(zhuǎn)，從而輸出恒定頻率的交流電。這種方式目前已普遍采用，具有簡單可靠的優(yōu)點，但是對風(fēng)能的利用不充分，因為只有在一定的葉尖速比的

69、數(shù)值下才能達到最高的風(fēng)能利用率。變速恒頻方式，即風(fēng)力發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的波動做變速運行，但仍然輸出恒定頻率的交流電。這種方式可以提高風(fēng)能的利用率，但將導(dǎo)致必須增加實現(xiàn)恒頻輸出的電力電子設(shè)備，同時還應(yīng)解決由于變速運行而在風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)共振現(xiàn)象等問題。</p><p>　　風(fēng)力發(fā)電場是目前世界上風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運行的基本形式。</p><p>　　第四章 風(fēng)能利用與風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展前

70、景</p><p>　　4.1 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展歷史</p><p>　　空氣流動形成了風(fēng)，而空氣的流動是由地球自轉(zhuǎn)和地球緯度溫差形成的。流動的空氣所具有的動能稱作風(fēng)能。人類很早以前就開始利用風(fēng)能了。古代人類利用風(fēng)車提水、碾米、磨面及船的助航。中國、伊拉埃及都是最早利用風(fēng)能的國家。</p><p>　　第一次世界大戰(zhàn)之后，丹麥仿造飛機的螺旋槳制造了二葉、三葉高速風(fēng)力發(fā)電

71、機并網(wǎng)發(fā)電，裝機容量雖然都在5KW以下但卻開拓了將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的先河。</p><p>　　第二次世界大戰(zhàn)后，工業(yè)復(fù)蘇，能源短缺，各國以重新重視起風(fēng)能。在1900——1960年之間，丹麥研究制造了10——200KW各類風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電。美國從1930年開始研制風(fēng)力發(fā)電機，在1941年美國設(shè)計生產(chǎn)了1 臺1250KW的二葉片“伯能”風(fēng)力發(fā)電機。法國在1958——1966年間先后設(shè)計、生產(chǎn)和試驗了“貝斯?羅曼尼”

72、風(fēng)力發(fā)電機，額定功率800KW。德國在1957——1968年間研究、設(shè)計制造了了10——100KW風(fēng)力發(fā)電機，葉片采用復(fù)合材料，試驗成功，為后來大型風(fēng)斬發(fā)電機葉片用復(fù)合材料奠定的基礎(chǔ)。</p><p>　　1973年發(fā)后了世界性石油危機，世界上工業(yè)發(fā)達國家率先重視起了風(fēng)力發(fā)電，將風(fēng)能通過風(fēng)力機轉(zhuǎn)化力電能。</p><p>　　中國利用風(fēng)能發(fā)民始于20世紀(jì)70年代，中國發(fā)展微小型風(fēng)力發(fā)電機為

73、內(nèi)蒙古、清海的牧民提水飲畜及發(fā)電照明，容量在50——500KW不等，制造技術(shù)成熟。但中國大、中型風(fēng)力發(fā)電機發(fā)展起步較晚，直到20世紀(jì)80年代才開始自行研制。首次中型18KW風(fēng)力發(fā)電機的研制嘗試是1977年研制的FD13—18型風(fēng)力發(fā)電機，水平軸，三葉片（直升機退役槳葉）、直徑15.6m，額定功率18KW，半導(dǎo)體勵磁恒壓三相同步發(fā)電機。由國內(nèi)8家單位聯(lián)合研制的中國首臺200KW的大型風(fēng)力發(fā)電機于1997年通過鑒定，表明中國能夠自行研制、開

74、發(fā)大型風(fēng)力發(fā)電機。1996年中國紀(jì)委實行“乘風(fēng)計劃”，先后在新疆達坂城，內(nèi)蒙古的商都、朱日和、錫林浩特、輝騰錫勒，廣東南澳，山東榮城、長島等19個風(fēng)電場。至2000年我國風(fēng)電總裝機容量為344MW。</p><p>　　4.1 風(fēng)力發(fā)電的意義和未來</p><p>　　當(dāng)前世界各國都在重視環(huán)境污染問題并采取措施進行治理。作為當(dāng)前能源消耗首位的電能是二次能源，是由其它能源轉(zhuǎn)換而來的。目前世界

75、各國電能主要是靠火力發(fā)電。火力發(fā)電是以碳氫化合物為主要成份的煤、重油等為原料，燃燒后向大氣排放so2、co2等有害氣體及煙塵，so2形成酸雨，對農(nóng)作物、森林、建筑物等構(gòu)成危害和浪費。co2形成溫室效應(yīng)，改變局部氣候，造成各種自然災(zāi)害。為了減少火電對大氣的污染，世界各國都在積極地發(fā)展風(fēng)力發(fā)電。</p><p>　　全世界的風(fēng)能資源十分豐富，而且風(fēng)能無污染可再生。目前世界各國開發(fā)利用的風(fēng)能資源尚不到全世界風(fēng)能資源的2

76、0%。據(jù)美國調(diào)查表明，只要在占國土面積0.6%的土地上安裝風(fēng)力發(fā)電機，就會滿足20%的電力供應(yīng)，達到水電的供電能力，能夠減少2%的火力發(fā)電，同時也會大大將低火電對環(huán)境的污染和破壞，</p><p>　　風(fēng)力發(fā)電的制造與維護在今后將成為一種新興的機械制造業(yè)，成為世界主要機械機械制造業(yè)之一。風(fēng)力發(fā)電制造業(yè)勢必拉動大、中型錐鋼管、鋼鈑等冶金行業(yè)，增強塑料、復(fù)合材料行業(yè)，發(fā)電機行業(yè)的發(fā)展，也勢必推動電能存儲技術(shù)的進一步發(fā)

77、展。</p><p><b>　　實習(xí)總結(jié)</b></p><p>　　這次培訓(xùn)活動我感觸頗多，總結(jié)起來有三點感受：一、我非常欣賞米盧先生的一句話：態(tài)度決定一切！干任何工作，態(tài)度第一，沒有正確的態(tài)度就沒有事業(yè)成功的可能。這次大連華銳培訓(xùn)始末，我始終端正了自己的態(tài)度：正確對待這次培訓(xùn)活動，認真學(xué)習(xí)，努力鉆研，不恥下問。因為誰不學(xué)習(xí)就會落后，不能夠適應(yīng)時代發(fā)展的要求，最終

78、會被淘汰。只有在不斷學(xué)習(xí)中才覺得自己的學(xué)識總是那么淺薄，總覺得有學(xué)不完的知識，學(xué)習(xí)的激情和勁頭也就更足了。抱著這樣的態(tài)度，明確了學(xué)習(xí)的目的，兩周以來，我覺得自己學(xué)到了很多的知識，真的是受益匪淺。二、這次培訓(xùn)比自己預(yù)期的想象還要好很多，感覺來到華銳，此行非常的值得！這次學(xué)習(xí)培訓(xùn)的內(nèi)容系統(tǒng)、全面，講解人員指導(dǎo)性十分強。從每個主題內(nèi)容看，講解人員都能夠全面的覆蓋，并有針對性的將重點、難點細致傾授，使我系統(tǒng)化地學(xué)習(xí)到了風(fēng)力發(fā)電的知識，這對于我們