【正文】 ，此處 ? = ； 風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計與制造課程設(shè)計 第 28 頁 r2— 塔架根部截面的慣性半徑，mAJr ???錯誤 !未找到引用源。塔筒根部的結(jié)構(gòu)強度分析是塔架整體結(jié)構(gòu)尺寸的基本設(shè)計依據(jù)，以下只討論一種分析方法： 考慮塔架高度折減系數(shù)的強度計算。 變槳距執(zhí)行機構(gòu) 變槳形式選擇：采用變槳電機機械變槳，并采用內(nèi)齒變槳軸承形式 變槳驅(qū)動裝置設(shè)計：包括驅(qū)動電機、減速器、傳動齒輪、齒輪間隙調(diào)整機構(gòu) 驅(qū)動電機功率選擇： P 偏航電機 = 5kw 驅(qū)動裝置減速器結(jié)構(gòu)形式：采用行星減速器 傳動齒輪結(jié)構(gòu)形式：采用漸開線圓 柱齒輪 變槳性能設(shè)計要求： 1) 保證變槳速度 1176。 風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計與制造課程設(shè)計 第 23 頁 聯(lián)軸器載荷計算 聯(lián)軸器承受的載荷主要是轉(zhuǎn)矩 低速軸聯(lián)軸器載荷 mkNmkNnPT mmm ?????? 高速軸聯(lián)軸器載荷 mkNmkNnPT ttt ?????? 第四章 主要部件 技術(shù)參數(shù) 齒輪箱 基本參數(shù)： 傳動形式： 兩 級行星輪系、 一級 平行輪系 增速比 ： 88 輸入轉(zhuǎn)速： 17rpm 輸出轉(zhuǎn)速： 1500rpm 設(shè)計功率： 潤滑方式：油潤滑 質(zhì)量： 齒輪箱結(jié)構(gòu)圖 ： 風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計與制造課程設(shè)計 第 24 頁 發(fā)電機 基本參數(shù)： 變流器 由于采用的是雙饋式發(fā)電機組，所以只需要確定和轉(zhuǎn)子連接的變流器功率 。 3） 機組的最大運行載荷：一般為額定風(fēng)速正常運行載荷的 2 倍。 丹麥 RIS 公式 1as sF P A?? 其 中 ： P1— 風(fēng)輪單位掃掠面積上的平均風(fēng)壓，通常取 P1 = 300N/m2； As風(fēng)輪的掃掠面 積 ，單位為 m2。 荷蘭 ECN 的公式 as t bF C qA B S?? 其 中 ： Ct— 推力系數(shù)，取 Ct =； q— 動態(tài)風(fēng)壓 ，單位為： N/m2； ?— 動態(tài)系數(shù)，取? = S— 安全系數(shù)，取 S = q 隨高度變化，風(fēng)輪中心高度 H=97m 處對應(yīng)的 q 約為 1420， 單位為： N/m2。 其它載荷：諸如尾跡載荷、沖擊載荷、覆冰載荷等。其由 5段組成，段與段之間靠法蘭連接，底最大直徑部為 6m,頂部最小直徑為 4m，筒體壁厚由最底部的 30mm 過渡到頂 風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計與制造課程設(shè)計 第 21 頁 部的 12mm，塔筒的總質(zhì)量約 180 噸。 作用在整個風(fēng)輪上的轉(zhuǎn)矩可表示為：drrabV R 3022 )1(4 ? ??? ??。當(dāng)風(fēng)向改變時，風(fēng)輪除以角速度 ?繞 Ox 軸轉(zhuǎn)動外，還要以角速度W?繞 Oz 軸轉(zhuǎn)動。風(fēng)輪靜止和轉(zhuǎn)動時，風(fēng)壓力大小不相等。離心力的方向是自旋轉(zhuǎn)中心沿半徑向外。 風(fēng)力機等級 由 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，如下表，選擇風(fēng)力機等級為 IECIIA。 這里取 k=。此處取。 m）成反比?；鞠讼到y(tǒng)的周期載荷，輸出較穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩； 2. 能提供較佳的效率； 3. 更加美觀； 4. 噪聲較小； 5. 輪轂較簡單等。 對于風(fēng)輪直徑 25m 以上的機組，其輪轂中心高度與風(fēng)輪直徑的比基本為 1： 1， 取 Zhub=97m。 重要幾何尺寸 風(fēng)輪直徑和掃掠面積 由風(fēng)力發(fā)電機組輸出功率得葉片直徑： 103888 3 63213?????? ????? ????????rrrPr v PvC PD 其中： Pr— 風(fēng)力發(fā)電機組額定輸出功率，取 3000kW； ?— 空氣密度（一般取標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)），取 ； Vr— 額定風(fēng)速，取 13m/s； D— 風(fēng)輪直徑 ，當(dāng)額定風(fēng)速為 13m/s 時，風(fēng)輪直徑為 97m； 1?— 傳動系統(tǒng)效率，取 ； 2— 發(fā)電 系統(tǒng) 效率，取 （發(fā)電機效率 ，變流器效率 ） ； Cp額定功率下風(fēng)能利用系數(shù) ， 取 。 異步發(fā)電機中旋轉(zhuǎn)場和轉(zhuǎn)子之間的相對轉(zhuǎn)速為 21nnn ???，相對轉(zhuǎn)速與同步速 的比值稱為異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)差率，用 s 表示，即%10011 ??? n nns。 這里選 20年設(shè)計壽命。 四、 進度計劃 序號 設(shè)計 (實驗 )內(nèi)容 完成時間 備注 1 風(fēng)電機組整體參數(shù)設(shè)計 2 風(fēng)電機組氣動特性初步計算 2天 3 機組及部件載荷計算 2天 4 齒輪箱、發(fā)電機、變流器技術(shù)參數(shù) 4 塔架根部截面應(yīng)力計算 1天 5 報告撰 寫 6 課程設(shè)計答辯 五、 設(shè)計（實驗）成果要求 1． 提供設(shè)計的風(fēng)電機組的性能計算結(jié)果； 2． 繪制整機總體布局工程圖。以上內(nèi)容建議用計算機編程實現(xiàn)，確定整機和各部件（系統(tǒng)）的主要技術(shù)參數(shù)。采用 63418 翼型， 63418 翼型的升力系數(shù)、阻力系數(shù)數(shù)據(jù)如表 1 所示。 主要任務(wù)： 每位同學(xué)獨立完成風(fēng)電機組總體技術(shù)設(shè)計，包括： 1. 確定風(fēng)電機組 的總體技術(shù)參數(shù)； 2. 關(guān)鍵零部件（齒輪箱、發(fā)電機和變流器）技術(shù)參數(shù)； 3. 計算關(guān)鍵零部件（葉片、風(fēng)輪、主軸、連軸器和塔架等）載荷和技術(shù)參數(shù)； 4. 完成葉片設(shè)計任務(wù)； 5. 確定塔架的設(shè)計方案。 6. 每人撰寫一份課程設(shè)計報告。空氣密度設(shè)定為 。 （ 3）塔架根部截面應(yīng)力計算。 六、 考核方式 每人提交一份課程設(shè)計報告；準(zhǔn)備課程設(shè)計 PPT，答辯。 切出風(fēng)速、切入風(fēng)速、額定風(fēng)速 切入風(fēng)速 取 vin=3m/s； 切出風(fēng)速 取 vout=25m/s； 額定風(fēng)速 取 vr=13m/s； 對于一般變槳距風(fēng)力發(fā)電機組（選 3MW）的額定風(fēng)速羽平均風(fēng)速之比為 。 當(dāng)異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子在風(fēng)力機的拖動下，以高于同步速旋轉(zhuǎn)時，發(fā)電機運行在發(fā)電狀態(tài)， 風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計與制造課程設(shè)計 第 6 頁 發(fā)電機中的電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩，阻礙發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，此時發(fā)電機需要從外部吸收無功電流建立磁場（如由電容提供無功電流），而將從風(fēng)力機中獲得的機械能轉(zhuǎn)化為電能提供給電網(wǎng)。 由直徑計算可得掃掠面積：22 73904 mDS ?? ? 由大型風(fēng)力發(fā)電機組風(fēng)輪掃掠面積與額定功率關(guān)系的經(jīng)驗曲線圖可知：每平方米風(fēng)輪掃掠面積產(chǎn)生的額定功率為 405W/m2，mPD r 97405 10344054 6 ????? ?? 風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計與制造課程設(shè)計 第 7 頁 風(fēng)輪掃掠面積與額定功率關(guān)系的經(jīng)驗曲線圖 綜上可得風(fēng)輪直徑 D=97m，掃掠面積 S=7390m2。 葉片數(shù) 現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機的實度比較小，一般需要 13 個葉片。 風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計與制造課程設(shè)計 第 8 頁 綜上所述，葉片數(shù)選擇 B=3。為降低轉(zhuǎn)矩 M，應(yīng)提高風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。 min/ 602rR vnvnRrr??? ???????????? 所以，風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速為 17r/min。 風(fēng)能利用系數(shù) Cp 計算公式如下 ： 22123)1(48aaCDvPCPwP??? ???? 推力系數(shù) CT 計算公式如下 ： )1(4 aaCT ?? 風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計與制造課程設(shè)計 第 9 頁 表格 1 風(fēng)速 v（ m/s） 額定功率 Pr（ kw） 輸出功率 Pw （ kw） Cp a Ct 3 3000 4 3000 5 3000 6 3000 7 3000 8 3000 9 3000 10 3000 11 3000 12 3000 13 3000 14 3000 15 3000 16 3000 17 3000 18 3000 19 3000 20 3000 21 3000 22 3000 23 3000 24 3000 25 3000 風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計與制造課程設(shè)計 第 10 頁 風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計與制造課程設(shè)計 第 11 頁 表格 2 攻角 升力系數(shù) 阻力 系數(shù) 升阻比 攻角 升力系數(shù) 阻力系數(shù) 升阻比 180 0 1 2 3 4 5 6