新形勢下風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理及結(jié)構(gòu)分析

1、    新形勢下風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理及結(jié)構(gòu)分析    龔洋摘要： 重點(diǎn)探討了利用風(fēng)力發(fā)電而產(chǎn)生的風(fēng)力發(fā)電機(jī)就是利用新能源之后產(chǎn)生的一項(xiàng)新的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。關(guān)鍵詞：新形勢；風(fēng)力發(fā)電機(jī)；原理；結(jié)構(gòu)：tb：adoi：10.19311/ki.16723198.2016.14.1161風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要原理我們之所以可以利用風(fēng)力發(fā)電，完全是受益于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的廣泛使用。風(fēng)力可以發(fā)電是利用風(fēng)力在空氣中的流動(dòng)作用于發(fā)電機(jī)上面，從而推動(dòng)發(fā)電機(jī)中風(fēng)輪的高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生大量的動(dòng)能，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理就是將輪軸固定在軸承上面，通過傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)軸及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)將機(jī)械能變成電能輸送

2、給負(fù)荷或電力系統(tǒng)，這就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行的原理以及發(fā)點(diǎn)的主要過程。風(fēng)力發(fā)電機(jī)中重要的概念，分別是風(fēng)能、風(fēng)能密度、有效分能密度。首先，風(fēng)能就是大氣受到太陽能打壓力，而在空氣中流動(dòng)從而產(chǎn)生的能量叫作分能，其計(jì)算公式為：e=0.5sv3；其次，風(fēng)能密度就是在一定的時(shí)間之內(nèi)流過的空氣面積叫作風(fēng)能密度，其計(jì)算公式是：w=0.5v3；最后，有效分能密度就是指風(fēng)機(jī)可利用的風(fēng)速范圍內(nèi)的風(fēng)能密度。2風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成結(jié)構(gòu)以及特點(diǎn)2.1葉輪葉輪是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中非常重要的一個(gè)結(jié)構(gòu)，它的作用是將分能轉(zhuǎn)化為電能。其工作原理是利用分能推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，再利用齒輪箱將轉(zhuǎn)動(dòng)速度加以提升，從而達(dá)到產(chǎn)生大量電能的作用。在一個(gè)風(fēng)力風(fēng)力發(fā)電機(jī)

3、中通常具有兩到三個(gè)葉輪，如果擁有三個(gè)葉輪，就可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的速率達(dá)到最高的程度。在每一個(gè)葉輪中都會有若干個(gè)葉片，葉片也是葉輪能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。使用什么樣的葉輪要視風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類型而決定，在小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中葉輪的選用通常要考慮它使用材料的效率、重量、硬度因素；相對于大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，葉輪的選取因素則要比小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多很多，所以在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，對材料的選擇更為重要。世界上大多數(shù)大型風(fēng)力機(jī)的葉片是由grp制成的。2.2轉(zhuǎn)動(dòng)裝置風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，通常包括了低速軸、高速軸、齒輪箱、聯(lián)軸節(jié)和制動(dòng)器等。但是在實(shí)際的應(yīng)用中，轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的構(gòu)成并不需要這么多的結(jié)構(gòu)。比如說有一些風(fēng)力發(fā)電機(jī)就不需要其中

4、的低速轉(zhuǎn)動(dòng)軸；有些風(fēng)力發(fā)電機(jī)則會設(shè)計(jì)成無齒輪箱的。尤其是在小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中這種特性更加明顯。在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的這些結(jié)構(gòu)當(dāng)中，最為重要的就是其中的齒輪箱，齒輪箱的主要作用是將葉輪在風(fēng)力作用下產(chǎn)生的能量發(fā)送給發(fā)電機(jī)并產(chǎn)生大量電能。因此，在某些情況下，葉輪的轉(zhuǎn)速達(dá)不到規(guī)定要求時(shí)，就需要齒輪箱的增速來提高葉輪的轉(zhuǎn)速，所以我們通常也把齒輪箱成為增速箱。2.3剎車系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中所說到的剎車系統(tǒng)也被稱之為制動(dòng)系統(tǒng)。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中剎車系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，分別是氣動(dòng)制動(dòng)與機(jī)械制動(dòng)。為什么要在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中設(shè)置剎車系統(tǒng)，這是因?yàn)樵陲L(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行過程中風(fēng)速是非常不穩(wěn)定的，在風(fēng)速很大的情況下，會導(dǎo)致葉輪的轉(zhuǎn)速過快，最終致

5、使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)損壞。因此，為了保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)在運(yùn)行的過程中具有適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行速度，我們通常會在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中安裝一個(gè)專門的剎車系統(tǒng)，以防止風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行速度過快，導(dǎo)致機(jī)器設(shè)備出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象。2.4偏航系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)當(dāng)中偏航系統(tǒng)也是一個(gè)非常重要的部分，偏航系統(tǒng)的主要作用就是時(shí)刻保持葉輪橫掃面積與風(fēng)向垂直。而不同類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)對于偏航系統(tǒng)的要求也是不同的。對于小型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言，使用的偏航系統(tǒng)利用的是舵輪作為對風(fēng)裝置，主要的工作原理是：當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)向產(chǎn)生變化時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的舵輪會對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪進(jìn)行調(diào)整，以保證風(fēng)輪和風(fēng)向?qū)Φ?。對于大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言，所使用的偏航系統(tǒng)主要是幫助發(fā)電機(jī)對準(zhǔn)分

6、向。因此大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的偏航系統(tǒng)都會包括風(fēng)向標(biāo)以及風(fēng)力反應(yīng)器等等的設(shè)備。大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)所使用的偏航系統(tǒng)主要的工作原理是：利用風(fēng)力感應(yīng)器感應(yīng)風(fēng)向的變化，然后利用風(fēng)向標(biāo)調(diào)整發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)向。經(jīng)過比較后處理器給偏航電機(jī)發(fā)出順時(shí)針或逆時(shí)針的偏航命令，為了減少偏航時(shí)的陀螺力矩，電機(jī)轉(zhuǎn)速將通過同軸連接的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉(zhuǎn)體大齒輪上，帶動(dòng)風(fēng)輪偏航對風(fēng)，當(dāng)對風(fēng)完成后，風(fēng)向標(biāo)失去電信號，電機(jī)停止工作，偏航過程結(jié)束。2.5調(diào)控系統(tǒng)調(diào)控系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中又被稱作控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中起到的作用是關(guān)鍵性的。控制系統(tǒng)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的中樞系統(tǒng)。這主要是由于隨著科技的不斷發(fā)展，當(dāng)今的風(fēng)力發(fā)電機(jī)都是全自動(dòng)的，基本不受人為控制的。因此，控制系統(tǒng)的設(shè)置可以很好的防止風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)一些不可預(yù)測的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)代風(fēng)機(jī)的存活風(fēng)速為6070 米/秒，也就是說在這么大的風(fēng)速下風(fēng)機(jī)也不會被吹壞。通常所說的12級颶風(fēng)，其風(fēng)速范圍也僅為32.736.9米/秒。因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)需要在發(fā)電機(jī)達(dá)到高速運(yùn)轉(zhuǎn)之后，根據(jù)周圍的環(huán)境，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的狀況等等來調(diào)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)