【正文】 氣及無腐蝕性、不自然、不含粘性物質(zhì)之氣體。 (1)軸功率 :原動機傳遞給風機轉(zhuǎn)軸上的功率，即為輸入功率，又稱為軸功率，以 p 表示單位為 kw。常用體積流量 Q 表示，其單位為“耐 /s”或“ m3/h”。 (6)轉(zhuǎn)速 :風機軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)稱為轉(zhuǎn)速，以 n 表示，單位為 r/min。 (8)無因次性能曲線 :為了選擇、比較和設(shè)計風機，經(jīng)常采用一系列無因次參數(shù)。無因次性能曲線在風機的選型設(shè)計計算的應(yīng)用中尤為廣泛。葉輪擴壓器外緣最高圓周線速度不得超過 140m/s。 傳動組：由主軸、軸承箱、聯(lián)軸器等 組成。 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 5 主控系統(tǒng)：主控系統(tǒng)是風機控制系統(tǒng)的主體，它實現(xiàn)自 動啟動、自動調(diào)向、自動調(diào)速、自動并網(wǎng)、自動解列、故障自動停機、自動電纜解繞及自動記錄與監(jiān)控等重要控制、保護功能。究竟采用何種方式主要取決于制造廠家多年來形成的技術(shù)路線及傳統(tǒng)。前已述及，我國風電制造產(chǎn)業(yè)是從 2021 年開始的最近四年才得到快速發(fā)展的，國內(nèi)主要風機制造廠家為了快速搶占市場，都致力于擴大生產(chǎn)規(guī)模，無力對控制系統(tǒng)這樣的技術(shù)含量較高的產(chǎn)品進行自主開發(fā)，因此多直接從 MITA、 Windtec 等國外公司采購產(chǎn)品或引進技術(shù)。主控系統(tǒng)、變槳系統(tǒng)和變頻器需要協(xié)同工作才能實現(xiàn)在較低風速下的最大風能捕獲、在中等風速下的定轉(zhuǎn)速以及在較大風速下的恒頻、恒功運行，這需要在這幾大部件中有一套先進、復(fù)雜的控制算法。 即便如此，國內(nèi)企業(yè)通過這幾年的努力，已經(jīng)在控制系統(tǒng)主要部件的開發(fā)上取得了積極進展，已基本形成了自主的技術(shù)開發(fā)能力，所欠缺的主要是產(chǎn)品的大規(guī)模投運業(yè)績以及技術(shù)和經(jīng)驗積累。在變頻器方面，東方自控、合肥陽光、清能華福、科諾偉業(yè)等一批企業(yè)也異軍突起，開發(fā)出了大功率雙饋及直驅(qū)機型的變頻器，產(chǎn)品已有小批量在風場投運，呈獻出可喜的發(fā)展勢頭。目前，風機投資用戶和電網(wǎng)調(diào)度中心對廣布于不同地域的風場之間的聯(lián)網(wǎng)要求越來越迫切，雖然各個風機制造廠家都提供了一定的手段實現(xiàn)風機互連，但是由于采 用的方案不同，不同廠家的風機進行互聯(lián)時還是會有很多問題存在，實施起來難度較大。當發(fā)生電網(wǎng)電壓跌落時，從前的做法是讓風機從電網(wǎng)切出。風機具有的這種能力稱為低電壓穿越運行能力（ LVRT），有的國家甚至要求當電網(wǎng)電壓跌落至零時還能保持在網(wǎng)運行。這些要求的實現(xiàn)，主要靠控制系統(tǒng)中變頻器算法及結(jié)構(gòu)的改善，當然和主控和變槳系統(tǒng)也有密切聯(lián)系。當前，電網(wǎng)對這一問題已相當重視，要求開展 建設(shè)風電場功率預(yù)測系統(tǒng)和風電出力自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)在功率預(yù)測基礎(chǔ)上的有功功率和無功功率控制能力。 選擇電動機有以下幾種方法 : ⑴根據(jù)電源電壓、使用條件、拖動對象選擇電動 機。 如果容量選擇過小 ,就會發(fā)生長期過載現(xiàn)象 ,影響電動機壽命甚至燒毀。 當改變大氣壓力 pb、溫度 t 時的換算式： 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 9 PPPPtPPPPsmqqvabbtFtFv00030)(2 7 3 202 7 3)/(?????? 000 )(27320273?? ????? KWtPPPPbb 按該公式換算為標準狀態(tài)下的參數(shù)。 本系統(tǒng)采用的傳感器包括壓差傳感器、壓力傳感器和扭矩傳感器。通常以檢測件的型式對 DPF 分類，如孔扳流量計、文丘里管流量計及均速管流量計等。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。 qv體積流量， m3/s。 ⑵ 風機壓差測量方式 此測試系統(tǒng)采用法蘭取壓的標準板孔如圖 22。他不僅可以用來顯示，而且可以經(jīng)壓差變送器轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準信號為 20mA(或 l5V)以便送到單元組合儀表及計算機進行上業(yè)過程控制。壓力傳感器的種類繁多，本系統(tǒng)采用電容式微壓傳感器不，其特點如下 : (1)測量范圍大。由于電容式傳感器可動部分質(zhì)量小，因此其固有頻率很高，可月J 幾動態(tài)信號的測量。電容式傳感器一般使用金屬材料做電極，以無機材料做絕緣支撐，故能承受很大的溫度變化和各種形式 的強輻射作用，適合在惡劣環(huán)境中工作。葉輪如圖 23。另外，計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用也使得葉片的結(jié)構(gòu)與層合板設(shè)計更加細化，有力的支持了最佳工藝參數(shù)的確定。尤其是近十年來，經(jīng)過研究人員對風力發(fā)電葉片進行的多次現(xiàn)場載荷、聲音和動力測量以后，發(fā)現(xiàn)葉片的理論預(yù)測值與實際記錄值有較大的偏離。在此基礎(chǔ)上，進一步改善葉片的空氣動力學(xué)特征，即使葉片在旋轉(zhuǎn)速度降低 5％的情況下，捕風能力仍可以提高 5％；隨著葉片旋轉(zhuǎn)速度的降低，葉片運行的噪音大 約可以降低 3dB。 Enercon 公司還對 33 米葉片進行了空氣動力實驗，經(jīng)過精確的測定，葉片的實際氣動效率為 56％，比按照 Betz 計算的最大氣動效率低約 3～ 4 個百分點。 丹麥的 LM 公司在 米復(fù)合材料 葉片樣機的設(shè)計中對其葉片根部固定進行了改進，尤其是固定螺栓與螺栓空周圍區(qū)域。葉片受力如圖 24。 葉片在 F1 和 F2 的作用下，在相應(yīng)的方向彎曲。 1 sin 1 8 0 7 .2 5 sin 4 5 1 2 7 7 .9 2F F N?? ? ? ? 葉片的抗彎截面模量為： 22 31 4 1 3 2 1 1 . 566bW m m? ?? ? ? 葉片的最大彎矩： 1m a x 1 2 7 7 . 9 2 0 . 0 8 2 8 . 7 31 2 1 2FlM N m?? ? ? 圖 25葉片受力及彎矩圖 葉片的最大彎曲應(yīng)力： M P a55][45 1 ???鋼的許多彎曲應(yīng)力 MP aMP aMP aWM 55][ 19m a xm a x ?????? ?? ?? ⒈蝸室橫截面積當量直徑的計算： 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 18 . 0 .9 5 360co e DD D N?? .1 4 4 1 .4oeD mm? .2 525oeD mm? .3 6 2 0 .4oeD m m? .4 7 3 5 .6oeD m m? ⒉風機進風管直徑： 375 mm? ? 長度： L=3500mm。 風力發(fā)電機常年在野外工作，工況條件比較惡劣，溫度、濕度和軸承載荷變化很大，風速最高可達 23m/s，有沖擊載荷，因此要求軸承有良好的密封性能和潤滑性能、耐沖擊、長壽命和高可靠性，發(fā)電機在 23 級風時就要啟動，并能跟隨風向變化，所以軸承結(jié)構(gòu)需要進行特殊設(shè)計以保證低摩擦、高靈敏度，大型偏航軸承要求外圈帶齒，因此軸承設(shè)計、材料、制造、潤滑及密封都要進行專門設(shè)計。由于 I 非常大，這樣使本來就很大的沖擊力成倍增加。同時，要采取有針對性的熱處理措施，提高齒面強度，使軸承具 有良好的耐磨性和耐沖擊性。由于風葉主軸承受的載荷非常大，而且軸很長，容易變形，因此，要求軸承必須有良好的調(diào)心性能。同時根據(jù)軸承的工況條件，對軸承結(jié)構(gòu)進行再優(yōu)化設(shè)計，改進軸承加工工藝方法，進一步提高軸承的性能指標。 風力發(fā)電機配套軸承主要用于偏航系統(tǒng)、變漿系統(tǒng)、變速器和發(fā)動機等部位，其中每山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 20 個機組主要包括偏航軸承 1 套，風葉主軸軸承 2 套，變速箱軸承 15 套左右，發(fā)電機軸承 2套左右，軸承結(jié)構(gòu)形式眾多。并且原動機為電動機，因此可選 KA為 。故合用。此距離一般為： 551. 0 10 ~ 1. 5 10 m????。低速時，特性靜關(guān)率較高，相對穩(wěn)定性好。 ⑸ 易于實現(xiàn)過程自動化。變頻調(diào)速的基本原理是根據(jù)電動機轉(zhuǎn)速與輸入頻率成比例的關(guān)系，通過改變供給電動機三相電源的頻率值來達到改變電動機轉(zhuǎn)速的目的。間接變頻是指將交流經(jīng)整流器后變?yōu)橹绷鳎缓笤俳?jīng)逆變器調(diào)制為頻率可調(diào)的交流電 ?？刂破饔卸N控制方式：一種是以各種集成電路構(gòu)成的模擬控制方式；另一種是以單片機、微處理器構(gòu)成的數(shù)字控制方式。控制器輸出一組等幅而脈沖寬度隨時間按正弦規(guī)律變化的矩形脈沖，用此脈沖電壓去觸發(fā)逆變器中的功率開關(guān)器件，起到了功率放大作用。無速度檢測電路為開環(huán)控；在控制電路增加了速度檢測電路，即增加速度指令，可以對異步電動機的速度進行更精確的閉環(huán)控制。 I/O 電路使變頻更好地人機交互，其具有多信號的輸入，還有各種內(nèi)部參數(shù)的輸入。 逆變器控制電路中的保護電路，可分為逆變器保護和異步電動機保護兩種，保護功能如下 ： ⑴ 逆變器保護 ① 瞬時過電流保護，用于逆變電流負載側(cè)短路等，流過逆變電器回件的電流達到異常值時，瞬時停止逆變器運轉(zhuǎn)，切斷電流，變流器的輸出電流達到異常值，也得同樣停止逆變器運轉(zhuǎn)。但瞬時停電假如達數(shù) 10ms 以上時，通常不僅控制電路誤動作，主電路也不供電，所以檢測出后使逆變器停止運轉(zhuǎn)。 ⑵ 異步電動機的保護 ① 過載保護，過載檢測裝置與逆變 器保護共用，但考慮低速運轉(zhuǎn)的過熱時，在異步電動機內(nèi)埋入溫度檢出器，或者利用裝在逆變器內(nèi)的電子熱保護來檢出過熱。所以，在負載電流減小之前要進行控制，抑制頻率上升或使頻率下降。但是在實際應(yīng)用當中，風機需要有不同的轉(zhuǎn)速，當然也是為了節(jié)能方面的考慮。在交流調(diào)速技術(shù)中，變頻調(diào)速具有絕對優(yōu)勢，并且它的調(diào)速性能與可靠性不斷完善，價格不斷降低，特別是變頻調(diào)速節(jié)電效果明顯，而且易于實現(xiàn)過程自動化，深受工業(yè)行業(yè)的青睞。 在此，我要 非常感謝 給予我論文指導(dǎo)的各位老師 、 說一聲你們辛苦了。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意 。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，她們放棄了自己的休息時間，她們的這種無私奉獻的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向她們表示我誠摯的謝意。 圖 33風機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置流程圖 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 32 致 謝 通過 兩個多月 的努力，我的畢業(yè)論文《 風機 控制系統(tǒng)的改造 》終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。 隨著新型電力電子器件的發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)崛起，它幾乎和計算機控制一樣，成為了現(xiàn)代交流傳動調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域的主要標志之一。 ② 防止失速再生過電壓，減速時產(chǎn)生的再生能量使 主電路直流電壓上升，為防止再生過電壓電路保護動作，在直流電壓下降之前要進行控制，抑制頻率下降，防止不能運轉(zhuǎn)。 ② 超速保護，逆變器的輸出頻率或者異步電動機的速度超過規(guī)定值時，停止逆變器運轉(zhuǎn)。但為了保證人身安全，需要裝設(shè)漏電保護斷路器。 ③ 再生過電壓保護，應(yīng)用逆變器使電動機快速減速時，由于再生功率使直流電路電壓升高，有時超過容許值，可以采取停止逆變器 運轉(zhuǎn)或停止快速的方法，防止過電壓。 保護電路檢測主電路的電壓、電流等。 電壓、電流檢測電路為與主回路電位 隔離檢測電壓，電流等。 三、變頻器控制 在此選擇交流變頻器型號為： RNB3000 電機為 Y100L24 主回路端子接線圖、控制回路接線圖如圖 3各端子說明如表 32 圖 31變頻器接線說明 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 29 圖 32變頻器端子說明 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通 斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置 。 決定功率開關(guān)器件（如晶閘管）動作順序和時間分配規(guī)律的控制方法稱為脈寬調(diào)制（ PWM）方法。順變器就是整流器，它是一個晶閘管感想一橋式電路，其作用為將定壓定頻的交流電變換為可調(diào)直流電，然后作為逆變器的直流供電電源；中間濾波器由電抗器或電容組成，其作用是對整流后的電壓或電流進行濾波；逆變器也是三相橋式整流電路，但它的作用與順變器相反，綜將直流電山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 28 變換（調(diào)制）為可調(diào)頻率的交流電，它是變頻器的主要部分。變頻器根據(jù)其變頻的原理分為直接變頻和間接變頻。 ⑺ 在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，低速段電動機的過載能力大為降低。 ⑶ 起動電流低，對系統(tǒng)及電網(wǎng)無沖擊，節(jié)電效果明顯。 主軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 13331 [ ] 155 16n n nM M M M Pa M PaWdd??? ?? ? ? ? ? ? ?? 主軸的最大彎曲應(yīng)力為： m a x m a x m a x 1331 [ ] 32M M M M P a M P aWd