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简述风力发电机的部件和工作方式

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-10-01   来源:海上风电   作者:海上风电   浏览次数:60
核心提示:现代风力发电机(行业内简称风机)通过风力旋转叶片来发电。 下面更详细地介绍风力发电机组的主要部件。叶片 Blade叶片捕获将风能转化为旋转能,再由发电机转化为电能。叶片由木材(芯)、泡沫(模板)、玻璃纤维和凯夫拉尔纤维等材料制成。 风机叶片的形状像航空翼。从空气动力学上讲,它们更像是飞机机翼,而不是旧风车上的倾斜叶片。机舱 Nacelle机舱本质上是一个包含发电机、齿轮箱和其他辅助系统(包括冷却和润滑系统)的盒子。发电机 Generator发电机的技术各不相同。 它们可以基于感应电机、永磁发电机甚至同步电

   

现代风力发电机(行业内简称风机)通过风力旋转叶片来发电。
下面更详细地介绍风力发电机组的主要部件。
叶片 Blade叶片捕获将风能转化为旋转能,再由发电机转化为电能。
叶片由木材(芯)、泡沫(模板)、玻璃纤维和凯夫拉尔纤维等材料制成。
风机叶片的形状像航空翼。
从空气动力学上讲,它们更像是飞机机翼,而不是旧风车上的倾斜叶片。
机舱 Nacelle机舱本质上是一个包含发电机、齿轮箱和其他辅助系统(包括冷却和润滑系统)的盒子。
发电机 Generator发电机的技术各不相同。
它们可以基于感应电机、永磁发电机甚至同步电机。
它们通过主轴将叶片的旋转能量转换为电能。
齿轮箱 Gearbox许多风机都包含一个齿轮箱。
风机齿轮箱将叶片的低转速转换为适合发电机的速度。
风机齿轮箱的转换比可以达到 1:100。
这是一个独特的应用。
大多数(一般)齿轮箱应用都需要减速齿轮箱。
减速齿轮箱将高速/低扭矩转换为低速/高扭矩。
在风机上,应用需要将低速时的高扭矩转换为高速。
这给齿轮箱制造商带来了一定的技术挑战。
因此,齿轮箱在风机主要部件故障成本中占很大比例。
主轴 Main shaft/ low speed shaft主轴是连接叶片轮毂和齿轮箱的装置。
塔架 Tower风机塔架通常是一根大钢管。
它的高度经常超过80m。
因此,塔架必须分段建造,并使用螺栓法兰在现场连接。
塔架包含一个梯子,通常还有一个升降机,使技术人员能够进入机舱。
电气电缆/变压器电气电缆将电力从发电机向下输送到塔,然后返回变电站。
变电站将能量输送到输电或配电系统。
典型的风力发电机在1000V以下运行。
该电压通过风机变压器转换为 22kV 或 33kV等(不同国家不同风场都有区别)。
变压器要么位于机舱内,要么位于塔的底部(内部或外部)。
提高电压可以高效、经济地将电力从风机通过风电场输送到变电站。
变桨系统 Pitch system叶片连接到变桨轴承和驱动器,使叶片能够旋转或俯仰。
倾斜刀片控制功率输出。
叶片倾斜以从可用风中提取最大能量,或减少功率,以便不超过风机的额定功率和设计负载。
变桨系统可以是液压的或电动的,并与旋转器(或轮毂)中的叶片一起旋转。
将电源和信号从固定机舱带入旋转轮毂带来了设计挑战。
变桨相关的警报是风机故障的常见原因。
偏航系统 Yaw system偏航系统由电动机和齿轮箱组成,使机舱在塔架上旋转。
这确保了叶片始终面向风。
机舱对准不良会导致风机性能不佳和整个传动系统上的不对称应力。
风力发电机控制器(CCU)风力发电机控制器更像是工业计算机,而不是PLC。
它做出的决策可以最大限度地提高风力涡轮机的产量,同时将设备安全地保持在运行范围内。
它记录来自连接传感器的模拟数据,并记录报警和事件数据。
然后,这些SCADA数据被发送到中央服务器进行存储,以供以后分析。
Bechhoff、Bachmann、Mita Teknik 和 Deif 控制器在风能行业很受欢迎。
控制器的任务包括:当风速超过切入风速时启动风机,通过命令叶片俯仰以迎风来实现的通过改变叶片与风的角度来调节功率输出;通过分析来自机舱安装的风向标的数据,使风机直接指向风;为了保护风机,遇到特定的情况,CCU的数据发生变化超过阈值,则采取相应的动作。
比如如果来自温度传感器的信号表明风机部件太热,则停止风机。

 
 
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