【正文】 212 vkvvv ????風(fēng)輪半徑 r處的傾角： er khkhv rvuI ??? ???????? 1111c ot 1 （風(fēng)輪降低了迎風(fēng)氣流、增加了旋轉(zhuǎn)氣流） 此時(shí)作用于風(fēng)輪的相對(duì)風(fēng)速與軸向風(fēng)速、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的關(guān)系為： IhrIkvIvw c os2 )1(s in2 )1(s in 1 ????? ? w2/)1(1 kv ?I 2/)1( hr ??North China Electric Power University 第二章 風(fēng)力機(jī)控制基礎(chǔ) 五、渦流理論（軸向推力和轉(zhuǎn)矩計(jì)算） r， r+dr的受力： 方法一：如前分析已知軸向推力為 ? ?? c os )1c os (21 2 ?? la Cbl r wdF ld CC /tan ??其中 氣動(dòng)力矩為 drICbl r wr bdFdTlu ? ?? c os )s in(21 2 ???方法二：由動(dòng)量關(guān)系可得 )1()1(212)(2)( 221111121 kr drvvkvkrkvvr v drvvmdF a ??????????? ?????????????????? )1(2122 311322 kdrrvvkdrrrr dr vrmr dFdT u ??????結(jié)果：將兩種方法對(duì)比，并用 v1表示 w1得： )c os ()1( s inc os)1(8)1s in( c os)1(222221???? ??? ?? ????? Ik Ikrw krvblC l)s in()1( s inc os)1(4)1s in( c os)1)(1(2221 ???? ??? ?? ??? ??? Ih Ihrw hkrvblC l式子給出了風(fēng)輪幾何尺寸、氣動(dòng)參數(shù)與速度因子之間的關(guān)系。 小結(jié)：對(duì)給出的 λ， 可得 pe CIhk 、 ?pe CIhk 、 ?North China Electric Power University 第二章 風(fēng)力機(jī)控制基礎(chǔ) 五、渦流理論（考慮阻力時(shí)的當(dāng)?shù)毓β氏禂?shù)） 當(dāng)?shù)毓β室驍?shù)可進(jìn)一步表示為： auauup v dFudFr dr vv dFr dr vudFr dr vdPC 313131 ?????????將 dFa、 dFu、 v代入并代以下關(guān)系式描述： ldCCkhI ???? ?? ta n11c ot 和得到： IIh kkC p c ottan1 c ottan1)1( )1)(1(2????? ????當(dāng) tanε =0時(shí)，式子第一項(xiàng)表示理想風(fēng)機(jī)的功率因數(shù)。 ?對(duì)給定的葉尖速比， tanε 較低時(shí)，功率系數(shù)較高。 ?圖中表明，高葉尖速比時(shí)低粗糙度葉片的特性好。 實(shí)際風(fēng)力機(jī)曲線如下圖所示： ?pC Betz極限 理想的 Cp曲線 實(shí)際的 Cp曲線 失速損失 型阻損失 0 North China Electric Power University 第三章 定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 一、定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn) 風(fēng)輪結(jié)構(gòu) 主要特點(diǎn)：槳葉與輪轂的連接是固定的，槳葉的迎風(fēng)角度不隨風(fēng)速變化而變化。 脫網(wǎng)（突甩負(fù)荷）時(shí)槳葉自身具備制動(dòng)能力。失速部分功率減少，未失速部分功率仍在增加，使功率保持在額定功率附近。 空氣動(dòng)力剎車是按失效思想設(shè)計(jì)，即起到液壓系統(tǒng)故障時(shí)的機(jī)組停機(jī)保護(hù)。 10oC， 空氣密度變化 177。 因此氣溫升高，密度下降，輸出功率減少。 節(jié)距角與額定轉(zhuǎn)速的設(shè)定對(duì)功率輸出的影響 ?由于機(jī)組的槳葉節(jié)距角和轉(zhuǎn)速都是固定不變的，使機(jī)組功率曲線上只有一點(diǎn)有最大功率系數(shù)。即為雙速電機(jī)依據(jù)。定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)盡量提高低風(fēng)速的功率系數(shù)和考慮高風(fēng)速的失速性能。 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 1000 800 600 400 200 功率輸出/kW pC風(fēng)速 /（ m/s) 功率/kW +2o 2o 0o 節(jié)距角 0 10 20 30 50 100 150 200 250 風(fēng)速 /（ m/s) North China Electric Power University 第三章 定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 二、定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本運(yùn)行過(guò)程 待機(jī)狀態(tài) 風(fēng)速 v＞ 3m/s但沒(méi)達(dá)到切入轉(zhuǎn)速或機(jī)組從小功率切出，沒(méi)有并網(wǎng)的自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自啟動(dòng)及啟動(dòng)條件 機(jī)組在自然風(fēng)作用下升速、并網(wǎng)的過(guò)程。 ?風(fēng)況：連續(xù) 10分鐘風(fēng)速在機(jī)組運(yùn)行范圍內(nèi)（ ~25m/s) ?機(jī)組：發(fā)電機(jī)溫度、增速器油溫在設(shè)定值范圍以內(nèi)；液壓系統(tǒng)各部位壓力在設(shè)定值以內(nèi)；液壓油位和齒輪潤(rùn)滑油位正常；制動(dòng)器摩擦片正常；扭纜開關(guān)復(fù)位；控制系統(tǒng) DC24V、 AC24V、DC5V、 DC177。 風(fēng)輪對(duì)風(fēng) 偏航角度通過(guò)風(fēng)向測(cè)定儀測(cè)定。 North China Electric Power University 第三章 定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 二、定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本運(yùn)行過(guò)程 制動(dòng)解除 啟動(dòng)條件滿足后，控制葉尖擾流器的電磁閥打開，壓力油進(jìn)入槳葉液壓缸，擾流器被收回與槳葉主體合為一體。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng) ?當(dāng)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，三相主電路上的晶閘管被觸發(fā)開始導(dǎo)通，導(dǎo)通角隨與同步轉(zhuǎn)速的接近而增大，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的加速度減少；當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)晶閘管完全導(dǎo)通，轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)速進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)； 1秒后旁路接觸器閉合，電流被旁路，如一切正常晶閘管停止觸發(fā)。 ?當(dāng)發(fā)電機(jī)功率 10分鐘低于預(yù)制值 P2時(shí)，執(zhí)行向小發(fā)電機(jī)切換。也可在切換過(guò)程中借入擾流器減速。 ?根據(jù)功率信號(hào)及風(fēng)速大小自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制。 ?根據(jù)功率因數(shù)及輸出電功率大小自動(dòng)進(jìn)行電容切換補(bǔ)償。 ?運(yùn)行中對(duì)電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析與記錄，對(duì)異常情況進(jìn)行判斷及處理。判斷并網(wǎng)條件、計(jì)算電功率和發(fā)電量、無(wú)功補(bǔ)償、電壓和電流故障保護(hù)。 ?風(fēng)力參數(shù) ：風(fēng)速；每秒采集一次， 10分鐘計(jì)算一次平均值。風(fēng)向；測(cè)量風(fēng)向與機(jī)艙中心線的偏差，一般采用兩個(gè)風(fēng)向標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)償。 ?機(jī)組參數(shù) ：轉(zhuǎn)速；機(jī)組有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速兩個(gè)測(cè)點(diǎn)。溫度；增速器油溫、高速軸承溫度、發(fā)電機(jī)溫度、前后主軸承溫度、晶閘管溫度、環(huán)境溫度。電纜扭轉(zhuǎn)；安裝有從初始位置開始的齒輪記數(shù)傳感器，用于停機(jī)解纜操作。剎車盤磨損；油位；潤(rùn)滑油和液壓系統(tǒng)油位。否則故障停機(jī)。 ?發(fā)電機(jī)溫升控制： 通過(guò)冷卻系統(tǒng)控制發(fā)電機(jī)溫度，如溫度控制在 130~140oC，到 150~155oC停機(jī)。功率過(guò)高，可能為電網(wǎng)頻率波動(dòng)（瞬間下降），機(jī)械慣量不能使轉(zhuǎn)速迅速下降，轉(zhuǎn)差過(guò)大造成。當(dāng)持續(xù) 10min大于額定功率 15%或 2s大于 50%應(yīng)停機(jī)。風(fēng)速高于 25 m/s持續(xù)10min或高于 33m/s持續(xù) 2s正常停機(jī)，風(fēng)速高于 50m/s持續(xù) 1s安全停機(jī)，側(cè)風(fēng) 90oC。 停機(jī) → 暫停：暫停條件滿足，啟動(dòng)偏航系統(tǒng)，（接通變槳距壓力） 暫停 → 運(yùn)行：運(yùn)行條件滿足，核對(duì)上風(fēng)向、葉尖阻尼板收回（或 變槳距系統(tǒng)投入）、根據(jù)轉(zhuǎn)速控制并網(wǎng)。 暫停 → 停機(jī)：停止自動(dòng)調(diào)向、打開氣動(dòng)剎車（或變距系統(tǒng)失壓） 運(yùn)行 → 停機(jī)：脫網(wǎng)、打開氣動(dòng)剎車（或變距系統(tǒng)失壓） 暫 停：功率調(diào)節(jié)到 0后通過(guò)晶閘管切出發(fā)電機(jī)、降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速 到 0。 （ 2）故障記錄：故障存儲(chǔ)與報(bào)警。 （ 4）重新啟動(dòng)：一般故障可能自動(dòng)復(fù)位或操作人員遠(yuǎn)程手動(dòng)復(fù)位， 重新啟動(dòng)。 運(yùn)行 暫停 停機(jī) 急停 North China Electric Power University 第三章 定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 四、定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制動(dòng)與保護(hù)系統(tǒng) 定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制動(dòng)系統(tǒng) 葉尖氣動(dòng)剎車 ：液壓系統(tǒng)提供的壓力由經(jīng)旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入槳葉根部的壓力缸，壓縮擾流器機(jī)構(gòu)中的彈簧，使葉尖擾流器與槳葉主體平滑連為一體。 機(jī)械盤式剎車 ：作為輔助剎車裝置被安裝在高速軸上，液壓驅(qū)動(dòng)。大型風(fēng)機(jī)一般有兩部機(jī)械剎車。 正常停機(jī)制動(dòng)過(guò)程 ：電磁閥失電釋放葉尖擾流器、發(fā)電機(jī)降至同步轉(zhuǎn)速時(shí)主接觸器動(dòng)作與電網(wǎng)解列、轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值時(shí)第一部剎車投入、如轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升第二部剎車立即投入、停機(jī)后葉尖擾流器收回。 緊急停機(jī)制動(dòng)過(guò)程 ：所有繼電器斷電、接觸器失電；葉尖擾流器和兩部機(jī)械剎車同時(shí)起作用；發(fā)電機(jī)同時(shí)與電網(wǎng)解列。 ?葉尖擾流器制動(dòng)液壓系統(tǒng)設(shè)有獨(dú)立超速保護(hù)裝置，風(fēng)輪超速時(shí)，液壓缸壓力迅速上升，受壓力控制的“突開閥”打開，壓力油被泄掉，葉尖擾流器迅速打開，使得在控制系統(tǒng)失效時(shí)停機(jī)。電網(wǎng)原因引起的停機(jī)