风力发电通过把风的动能转化为机械能,驱动发

作者:九州酷游官网日期:2025-12-15浏览:来源:九州酷游

风力发电通过把风的动能转化为机械能,驱动发电机输出电力。尽管风机的外形多样,其工作原理基本一致,核心结构通常由叶片、轮毂、机舱、主轴、齿轮箱、制动装置、发电机、冷却与润滑系统、风速与风向传感、偏航系统以及支撑塔体等组成。以下按部件逐项介绍其作用与设计要点。

1. 叶片

叶片负责截取风能并将力传递到转子轴心。翼型设计、结构形式及材料的强度与刚度直接决定机组的性能与功率输出。目前常见的叶片材料包括木质、布蒙皮、钢梁-玻纤蒙皮、铝合金挤压成型、玻纤复合以及碳纤维复合等。随着风机朝超大型化、轻量化发展,玻璃钢材料逐渐遇到性能极限,碳纤维复合材料在超大型叶片上得到广泛应用。

2. 轮毂

轮毂是叶片与主轴的连接枢纽,也是传递来自叶片的力到传动系统的关键部件。同时,它还是调节叶片桨距(俯仰角度)的主要机构之一,需具备足够强度以承受运行过程中的载荷。

3九州KU酷游. 塔架

塔架承载机舱与转子,并决定机组的安装高度。通常塔架越高,风速越大,发电潜力越大。塔架可分为管状和格子状两种结构:管状塔架在维护安全性方面更有优势,内部设有爬梯、休息平台及电缆管夹等附件;格子塔架成本较低。塔筒各段通过紧固件连接,连接处常设有休息平台;塔架的刚度与风机运行时的振动关系密切,尤其在中大型机组中影响显著。

4. 机舱

机舱内放置着风电机组的关键设备,如齿轮箱和发电机等,维护人员通常通过塔架进入机舱进行维护与检修。

5. 主轴

主轴前端与轮毂相连,承担承载轮毂传来的负载并将扭矩传递给增速齿轮箱,同时把轴向推力和气动弯矩传递给机舱与塔架。主轴中心设有轴心通孔,作为控制部件和电缆传输的通道。

6. 齿轮箱

齿轮箱将风轮在低速下产生的转矩通过增速传递给发电机,使其达到所需转速。它是将低速转动转化为发电机所需高速的重要部件。齿轮箱的布置形式多样,既可将主轴与齿轮箱合为一体,也可分离布置并通过联接件连接。为增强制动能力,常在输入端或输出端设置制动装置,并配合定桨距或变桨距制动系统共同实现制动。水平轴风力发电机组中,固定平行轴齿轮传动和行星齿轮传动是最常见的结构。

7. 风速仪与风向标

风速与风向是许多控制算法的重要输入。常用的风速传感器包括风杯风速计、螺旋桨式、热线和声学风速仪等,风杯风速计应用最广。风向标用于指示来风方向,其结构通常由头部、水平杆和尾翼组成,风向作用使机组朝向来风方向。

8. 发电机

风机中往往采用感应电机(异步发电机)。现代机组的额定输出范围从几百千瓦到数千千瓦,海上风力发电机组的容量甚至可达到更高水平。

9. 偏航装置

通过电动机驱动机舱,使转子始终对准风向。偏航系统由电子控制单元控制,并结合风向传感器实现自动对风定位。

10. 控制器

控制系统通常包含一套专用计算机,用以监控风机状态并控制偏航等动作。在出现异常(如齿轮箱或发电机过热)时,控制器具备自动停机并可通过远程通信通知操作人员的能力。

11. 液压系统

液压单元通过有压液体实现动力传输与运动控制,应用包括:变桨距控制、偏航驱动与制动、定桨距空气动力制动、机械制动与轮毂锁定、机舱与起重件的运作、齿轮箱油液冷却与过滤、发电机及变压器的冷却,以及变流器油液温度控制等。

12. 冷却系统

发电机在运转中需要散热,常见的冷却方式分为空冷和水冷两类。空冷通过风扇实现散热;水冷系统体积更紧凑、散热效率高,但需要机舱内布置散热器来排除热量。

13. 机舱罩与轮毂罩

机舱罩与轮毂罩用于保护设备,降低外界环境影响并减少噪声。罩体通常采用聚酯树脂、胶衣、玻璃纤维等材料复合而成,机舱罩包括多块部件通过螺栓连接形成壳体,设有紧急逃生孔与防雷接地电缆布线。轮毂罩由罩体、导流帽和分割壁等部件组成。

14. 主机架

主机架是焊接件,位于机舱内,用于固定齿轮箱、发电机等关键部件,承载力度大、结构复杂。

15. 联轴器

联轴器作为柔性连接件,补偿齿轮箱输出轴与发电机转子之间的平行度和角度误差,具备良好阻尼性能以降低传动系统的振动。其外形及拆分结构可见相应示意图。

16. 典型系统示意

不同厂商、容量与型号的风力发电机组在结构细节上存在差异,然而以1.5MW的双馈变速恒频机组为例,其组成框架大体如图示所示,涵盖上述各核心部件及其互联关系。



联系方式

广东九州KU酷游能源科技集团股份有限公司

业务电话 : 189 8867 0854(微信同号)

网址:www.wmsmc.com

地址:佛山市南海区狮山镇中富中心7-8层

Copyright © 2025 广东九州KU酷游能源科技集团股份有限公司 版权所有