【正文】 （ 2）輪轂 （ 3）變漿系統(tǒng) （ 4）齒輪箱 （ 5）減噪裝置 （ 6）偏航系統(tǒng) （ 7）制動聯(lián)軸裝置 （ 8）吊車 （ 9）發(fā)電機(jī) （ 10）變頻柜 （ 11）風(fēng)速儀 （ 12）塔筒 （ 13）水冷裝置 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)如圖 21所示： 機(jī)艙：機(jī)艙包容著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 關(guān)鍵設(shè)備 ，包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風(fēng)力并通過機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是 永磁體 ，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。 監(jiān)測現(xiàn)狀 8 二 風(fēng)力發(fā)電原理 及機(jī)組結(jié)構(gòu) 風(fēng)力發(fā)電原理 風(fēng)力發(fā)電的原理 ： 是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。由于中國在制造業(yè)方面有很強(qiáng)的比較優(yōu)勢，隨著本地化生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)數(shù)量逐漸增多，成本還會逐漸下降。 2021 年市場份額繼續(xù)提高。這些地區(qū)缺少煤炭及其他常規(guī)能源，并且冬春季節(jié)風(fēng)速高，雨水少；夏季風(fēng)速小，降雨多，風(fēng)能和水能具有非常好的季 7 節(jié)補(bǔ)償。在一些平均風(fēng)速 7m/s 的地方，每 kW 裝機(jī)成本為 700 歐元時，風(fēng)電便可以與燃?xì)獍l(fā)電競爭。增大風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量就減少了基礎(chǔ)設(shè)施的費(fèi)用，而且同樣的裝機(jī)容量需要更少數(shù)目的機(jī)組，這也節(jié)約了成本。預(yù)期到 2021 年，僅風(fēng)能即可實(shí)現(xiàn)歐盟所承擔(dān)《京都議定書》二氧化碳減排義務(wù)的三分之一。 2021 年，世界風(fēng)電裝機(jī)容量前 6 位的國家，依次為德國 18428 兆瓦、西班牙 10027兆瓦、美國 9149 兆瓦、印度 4430 兆瓦、丹麥 3122 兆瓦和意大利 1717 兆瓦。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量的大型化、重量的輕型化、容量的高可靠性、高效率、低成本將成為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。截至到 2021 年12 月，全球風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到 ，風(fēng)力發(fā)電量已經(jīng)占到世界總電量的%[3]。 國內(nèi)外風(fēng)電發(fā)展概況 近年來，風(fēng)電發(fā)展不斷超越其預(yù)期的發(fā)展速度，而且一直保持著世界增長最快的能源的地位。與此同時，由于 化石 能源的燃燒直接向大氣中排放溫室氣體和氣溶膠等，引起了顯著的全球氣候變暖和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，對自然生態(tài)系統(tǒng)、人類經(jīng)濟(jì)社會和人體健康均構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，已引起國際社會和公眾的高度關(guān)注。在實(shí)際中，一套可靠的 監(jiān) 測 系統(tǒng)能夠?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)提供最高的效率 。 在目前眾多可再生能源與新能源技術(shù)開發(fā)中，風(fēng)力發(fā)電有著自身獨(dú)特的優(yōu)勢，在可再生的綠色能源 開發(fā)開發(fā) 領(lǐng)域中占有突出的地位，具有重要的開發(fā)利用價(jià)值。據(jù)估計(jì)到達(dá)地球的太陽能中雖然只有大約 2％轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，但其總量仍是十分可觀的。 本文介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的 監(jiān) 測 系統(tǒng)，整個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的幾個重要 參數(shù)指標(biāo) ，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總體設(shè)計(jì)、 風(fēng)的測量 系統(tǒng) 、 電壓電流測試系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速測量 系統(tǒng)、 溫度 監(jiān) 測 系統(tǒng)， 安全監(jiān)測系統(tǒng) 。為更好地促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展、應(yīng)對氣候變化、改善人居環(huán)境，溫室氣體減排已成為各國政府、科技界和公眾廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。目前風(fēng)電技術(shù)的前沿包括：單機(jī)容量增大、葉片的變化、塔架高度上升、直接驅(qū)動和混合驅(qū)動技術(shù)、控制與監(jiān)控技術(shù)不斷完善、海上風(fēng)力發(fā)電等。歐洲風(fēng)能協(xié)會和綠色和平組織在近期的一份報(bào)告 中 [4]，用詳 實(shí)的數(shù)據(jù)和精辟的分析描述了未來世界風(fēng)力發(fā)電的情景，向世人展示了風(fēng)力發(fā)電已成為解決全球能源問題不可或缺的重要力量。主要呈現(xiàn)為以下幾個特點(diǎn)： （ 1） 世界風(fēng)電工業(yè)高速發(fā)展 根據(jù)全球風(fēng)能委員會報(bào)告， 2021 年全世界新增風(fēng)電裝機(jī)容量 11769 兆瓦，比上年增加 3562 兆瓦，增長 43%；新增風(fēng)電總投資達(dá) 120 億歐元或 140 億美元。其他一些國家包括英國、荷蘭、中國、日本和葡萄牙等的風(fēng)電裝機(jī)容量都達(dá)到了 1000 兆瓦。全世界風(fēng)力發(fā)電每年以 30%左右的速度增長，據(jù)預(yù)測，到 2020 年風(fēng)力發(fā)電將占世界電量的 20%。隨著融資成本的降低和開發(fā)商的經(jīng)驗(yàn)豐富，項(xiàng)目開發(fā)的成本也相應(yīng)得到降低。根據(jù)丹麥 RISφ 國家研究實(shí)驗(yàn)室 [5]對安裝在丹麥的風(fēng)電機(jī)組所進(jìn)行的評估，從 1981～ 2021 年間，風(fēng)電成本由 /kWh 下降到 歐分 /kWh，預(yù)計(jì) 2021 年度電成本下降至 3 歐分 /kWh， 2020 年降低至 歐分 /kWh。另外在中國內(nèi)陸地區(qū) ，由于特殊的地理?xiàng)l件，有些地區(qū)具有豐富的風(fēng)能資源，適合發(fā)展風(fēng)電，比如江西省都陽湖地區(qū)以及湖北省通山地區(qū)。我國已有風(fēng)電機(jī)組整機(jī)制造商十余家，零部件制造商幾十家，其中主要零部件均已實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。原啈為人詬病的國產(chǎn)機(jī)組性能差的問題，近年來也大有改觀。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開始發(fā)電。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)量不穩(wěn)定，故其輸出的是 13～ 25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。維護(hù)人員可以通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)艙。 軸心：轉(zhuǎn) 子軸心附著在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸上。 齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的 50倍。在現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，最大電力輸出通常為 500 至 1500 千瓦。通常，在風(fēng)改變其方向時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。 冷卻元件：包含一個風(fēng)扇，用于冷卻發(fā)電機(jī)。通常高的塔具有優(yōu)勢，因?yàn)殡x地面越高，風(fēng)速越大。格狀的塔的優(yōu)點(diǎn)在于它比較便宜?？刂乒衲軌驖M足無人職守、獨(dú)立運(yùn)行、監(jiān)測及控制的要求，運(yùn)行數(shù)據(jù)與統(tǒng)計(jì)數(shù)值可通過就地或中央監(jiān)控機(jī)記錄和查詢，控制柜是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣控制系統(tǒng)的核心。 早期的 PLC 是用來替代繼電器、接觸器控制的。為區(qū)別于 Personal Computer (PC)，故沿用 PLC 這個略寫。 輸入接口 作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機(jī)。有接口可擴(kuò)展。 工作方 式 微機(jī)：等待命令。 如圖 38 所示為一個掃描周期 圖 38 一個掃描周期 （ 2） 、 編程語言 PLC 的編程語言有 指令表（助記符）語言 梯形圖語言 流程圖語言 布爾代數(shù)語言 助記符語言：類似于微機(jī)中的匯編語言。 2） 掃描速度。 6） 高功能模塊。 4） 可進(jìn)行在線修改。 2） 用于機(jī)加工數(shù)字控制。在過于惡劣的條件下，如強(qiáng)電磁干擾、超高溫、過欠電壓等情況，如安裝使用不當(dāng)，都可能導(dǎo)致 PLC 內(nèi)部存儲信息的破壞，引起系統(tǒng)的紊亂，嚴(yán)重時還會系統(tǒng)內(nèi)部的元器件損壞。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的 監(jiān) 測系統(tǒng)是由各種傳感器、控制器，以及顯示器等組成。主控器一般以 PLC 為核心， 包括其硬件和軟件系統(tǒng)。圖 4 44是 , 圖 45機(jī)柜內(nèi)控制器 PLC(可編程序控制系統(tǒng) )接收外部各傳感器監(jiān)測信 號。因此，只要測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測量出溫度。 24 相比較而言，熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測溫范圍只有 50~300℃左右，大量用于家電和汽車用溫度 監(jiān) 測和控制。中國最常用的有 R0=10Ω、 R0=100Ω和 R0=1000Ω等幾種，它們的分度號分別為 Pt Pt100、 Pt1000；銅電阻有 R0=50Ω和 R0=100Ω兩種，它們的分度號為 Cu50 和 Cu100。 目前熱電阻的引線主要有三種方式 ○ 1 二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號的方式叫二線制：這種引線方法很簡單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻 r， r 大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合 ○ 2 三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制，這種方式通常與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中的最常用的引線電阻 。 普通通裝配式熱電阻是由感溫體、有銹鋼外保護(hù)管、接線盒以及各種用途的固定裝置級成，安裝固定裝置有固定外螺紋、活動法蘭盤、固定法蘭和帶固定螺栓錐形保護(hù)管等形式。 工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測量 500℃以上的較高溫度。 公式為： 溫度數(shù)字量 =存貯在 AIWx(x=0,2,4)中的值 26 0℃的偏置量 =在 0℃測出的數(shù)字量，該值為 4000 1℃的數(shù)字量 =溫度每升高 1℃時的數(shù)字量，設(shè)為 16 程序如下 : 27 28 4． 測量風(fēng)速、風(fēng)向傳感器 風(fēng)速的測量 風(fēng)杯式風(fēng)速儀 螺旋式風(fēng)速儀 熱線式風(fēng)速儀 超聲波風(fēng)速儀 29 圖 46 風(fēng)速儀 最常用的是三杯風(fēng)速儀 包括一個杯組（三個杯），中心連接到一個垂直軸旋轉(zhuǎn)。 根據(jù)兩個成 90176。C) （ 12） 過壓保護(hù) （ 13） 抗紫外線 4 監(jiān)測風(fēng)速程序 33 34 、 發(fā)電機(jī) 、葉片 轉(zhuǎn)速測量及測量回路 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要測量風(fēng)輪主軸（低速軸）和發(fā)電機(jī)軸（高速軸）的轉(zhuǎn)速。 （ 1） 、連接分布圖 該測量方式由兩個 Gpulse(脈沖電壓測速 )模塊和一個 Gspeed(發(fā)電機(jī)速度測量 )模塊構(gòu)成，先由 Gpulse 模塊測量出發(fā)電機(jī)電壓信號頻率 f，輸出一個脈沖列進(jìn)入 Gspeed 模塊， Gspeed 模塊處理后將脈沖轉(zhuǎn)化為對應(yīng)轉(zhuǎn)