風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作原理和技術(shù)基礎(chǔ)任清晨劉勝軍王維征編第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述

第二章葉

片

第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)

第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱第五章發(fā)

電

機(jī)

第六章制

動(dòng)

系

統(tǒng)

第七章液

壓

系

統(tǒng)

第八章支

撐

系

統(tǒng)第九章控

制

系

統(tǒng)

第十章變

流

器目錄第一節(jié)風(fēng)能的利用

第二節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成、銘牌數(shù)據(jù)及運(yùn)行方式

第三節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的要求、試驗(yàn)及檢驗(yàn)規(guī)則第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述第一節(jié)風(fēng)能的利用一、風(fēng)能的特點(diǎn)

二、衡量風(fēng)能的主要指標(biāo)

1.風(fēng)的等級(jí)第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述2.年平均風(fēng)速3.有效風(fēng)速

4.參考風(fēng)速和極限風(fēng)速

三、我國(guó)風(fēng)能分布的特點(diǎn)

1)東南沿海及其島嶼是我國(guó)的最大風(fēng)能資源區(qū)。

2)新疆東部、甘肅北部和內(nèi)蒙古中西部也是我國(guó)風(fēng)能資源密集區(qū)。

3)黑龍江和吉林兩省的東部及遼東半島沿海地區(qū)風(fēng)能資源也很豐富。

4)青藏高原北部、新疆北部、華北北部、內(nèi)蒙古東部、東北的西北部和渤海、黃海沿海地區(qū)也屬于風(fēng)能資源比較豐富的地區(qū)。

四、風(fēng)力發(fā)電常識(shí)

1.風(fēng)力發(fā)電概述第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述(1)風(fēng)能利用系數(shù)Cp風(fēng)輪從自然風(fēng)能中收集能量的大小程度用風(fēng)能利用系數(shù)Cp表示，根據(jù)貝茲(Betz)理論可以推得風(fēng)力渦輪機(jī)的理論最大利用系數(shù)為：Cpmax=0.593。

(2)葉尖速比λ風(fēng)輪在不同風(fēng)速中的狀態(tài)，用葉片的葉尖線速度與風(fēng)速之比來(lái)衡量，稱為葉尖速比λ，即λ＝葉尖線速度／風(fēng)速。

2.風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)

(1)上游上游又稱為風(fēng)電第一產(chǎn)業(yè)，是風(fēng)力發(fā)電投資企業(yè)。

(2)中游中游又稱為風(fēng)電第二產(chǎn)業(yè)，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)研發(fā)機(jī)構(gòu)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造廠和風(fēng)力發(fā)電機(jī)零部件制造廠，負(fù)責(zé)為風(fēng)力發(fā)電投資企業(yè)提供風(fēng)力發(fā)電所需的裝備。

(3)下游下游又稱為風(fēng)電第三產(chǎn)業(yè)，即風(fēng)電服務(wù)業(yè)。

3.我國(guó)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展回顧(1)1986—1993年：早期試驗(yàn)研究，先行示范階段從20世紀(jì)70年代末到80年代末，我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外風(fēng)電機(jī)組，建設(shè)小型示范風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)研究。第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述(2)1994—2003年：產(chǎn)業(yè)化探索階段在第一階段取得成果的基礎(chǔ)上，科學(xué)技術(shù)部通過(guò)科技攻關(guān)和國(guó)家863高科技項(xiàng)目促進(jìn)風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委和原國(guó)家計(jì)委分別通過(guò)雙加工程、國(guó)債項(xiàng)目、乘風(fēng)計(jì)劃等項(xiàng)目促進(jìn)風(fēng)電的持續(xù)發(fā)展。

(3)2003—2007年：產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展階段本階段主要是通過(guò)實(shí)施風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)項(xiàng)目確定風(fēng)電場(chǎng)投資商、開(kāi)發(fā)商和上網(wǎng)電價(jià)，通過(guò)施行《中華人民共和國(guó)可再生能源法》及其細(xì)則，建立了穩(wěn)定的費(fèi)用分?jǐn)傊贫?，從而迅速提高了風(fēng)電開(kāi)發(fā)規(guī)模和本土設(shè)備制造能力。(4)2008—2011年：爆發(fā)式發(fā)展階段在特許權(quán)招標(biāo)的基礎(chǔ)上，國(guó)家頒布了陸地風(fēng)電上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)政策；在風(fēng)能資源初步詳查基礎(chǔ)上，提出建設(shè)8個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地，起動(dòng)建設(shè)海上風(fēng)電示范項(xiàng)目。

(5)2012年至今：穩(wěn)定發(fā)展階段如今，國(guó)內(nèi)風(fēng)電裝備制造企業(yè)正在為此前的“蜂擁而上”付出代價(jià)。第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述第二節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成、銘牌數(shù)據(jù)及運(yùn)行方式一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述(一)風(fēng)輪(二)裝置風(fēng)輪軸

(三)調(diào)速裝置

1.定槳距葉片失速控制調(diào)速裝置

2.可變槳距調(diào)速裝置

3.齒輪箱調(diào)速

(四)制動(dòng)系統(tǒng)

(五)發(fā)電機(jī)

(六)機(jī)艙

1.底盤(pán)

2.機(jī)艙罩

(七)偏航系統(tǒng)第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述(八)液壓系統(tǒng)(九)塔架

(十)控制系統(tǒng)

二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的銘牌數(shù)據(jù)

1)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造商和國(guó)家。

2)型號(hào)和產(chǎn)品編號(hào)。

3)產(chǎn)品生產(chǎn)日期。

4)參考風(fēng)速。

5)輪轂高度工作風(fēng)速范圍。

6)工作環(huán)境的溫度范圍。

7)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的等級(jí)。

8)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端額定電壓。第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述9)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端頻率或標(biāo)稱變化大于2％時(shí)的頻率范圍。三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行方式

(一)恒頻恒速運(yùn)行方式

(二)變速恒頻運(yùn)行方式

1)在額定的風(fēng)速以下，風(fēng)輪速度可以隨風(fēng)速變化以保持最大空氣動(dòng)力學(xué)效率。

2)高風(fēng)速下風(fēng)輪速度的降低減小了氣動(dòng)噪聲，因?yàn)榇藭r(shí)風(fēng)的噪聲無(wú)法掩蓋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的噪聲。

3)風(fēng)輪可以作為飛輪，在傳動(dòng)鏈之前去除空氣動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。

4)對(duì)氣隙轉(zhuǎn)矩的直接控制實(shí)際上控制了風(fēng)輪轉(zhuǎn)速及發(fā)電機(jī)輸出功率。第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述第三節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的要求、試驗(yàn)及檢驗(yàn)規(guī)則一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的要求

(一)經(jīng)濟(jì)性

1)機(jī)組的切入風(fēng)速應(yīng)大于2.5m/s，小于5.5m/s；切出風(fēng)速應(yīng)大于20m/s，小于30m/s。

2)機(jī)組的額定風(fēng)速應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3)機(jī)組的最大風(fēng)能利用系數(shù)Cpmax應(yīng)大于0.44。

4)機(jī)組在額定工況時(shí)，其輸出的功率應(yīng)大于或等于額定功率。

5)為保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠運(yùn)行，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及各零部件的使用壽命不低于20年。5)有功功率和無(wú)功功率都可以控制，這樣可以提高功率因數(shù)，可以作為無(wú)功功率源來(lái)補(bǔ)償電網(wǎng)中其他用戶不良的功率因數(shù)，降低電網(wǎng)的電力波動(dòng)。第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述(二)可靠性

1.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的限定條件

(1)外部環(huán)境條件1)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度小于或等于1000W/m2。

2)機(jī)組正常運(yùn)行的溫度范圍為-20～+50℃，高寒地區(qū)為-25～+45℃。

3)機(jī)組運(yùn)行的最高海拔為4000m。

4)相對(duì)濕度應(yīng)小于或等于95%。

5)相當(dāng)于未受化學(xué)污染的大氣，北方地區(qū)應(yīng)考慮大氣中的沙塵條件。

(2)機(jī)組輸出端電網(wǎng)條件

1)電壓范圍與頻率范圍：(1±10%)×額定電壓，(1±2%)×額定頻率。

2)電壓對(duì)稱性：即電壓不平衡值應(yīng)保持在電壓負(fù)序分量與正序分量的比率不超過(guò)2%。第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述3)停電次數(shù)與時(shí)間：每年電網(wǎng)停電應(yīng)少于20次，每次最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不超過(guò)1周。

(3)機(jī)組正確操作使用條件正確操作是指符合產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)或用戶手冊(cè)規(guī)定的操作方法、注意事項(xiàng)及維護(hù)保養(yǎng)要求為前提，并排除一切意外損害不可抗拒的自然災(zāi)害因素。

2.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性指標(biāo)

(1)首次無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間在限定的條件下，機(jī)組各部件的首次無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間(MT-TFF)，指可修復(fù)產(chǎn)品從開(kāi)始使用到發(fā)生故障(失效)之前的平均工作時(shí)間。第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述(2)平均故障間隔時(shí)間在限定的條件下，機(jī)組各部件的平均故障間隔時(shí)間(MTBF)，指可修復(fù)產(chǎn)品在相鄰故障之間的平均工作時(shí)間。第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述3.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性依賴質(zhì)量保證體系

(三)安全性第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述(1)外部條件影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性風(fēng)力發(fā)電機(jī)組受環(huán)境和電力條件支配，影響其負(fù)載能力、使用壽命和正常工作。

(2)組裝、安裝和豎立的安全性制造廠應(yīng)提供安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)要求的詳細(xì)清楚的說(shuō)明，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝工作應(yīng)由經(jīng)專門(mén)培訓(xùn)或經(jīng)此業(yè)務(wù)指導(dǎo)過(guò)的人員進(jìn)行。

(3)試運(yùn)行、運(yùn)行和維護(hù)的安全性在考慮人員安全的前提下，制定試運(yùn)轉(zhuǎn)、運(yùn)行、檢查和維護(hù)程序計(jì)劃，并在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)手冊(cè)中加以說(shuō)明。第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述(四)環(huán)保性

二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其零部件的試驗(yàn)及檢驗(yàn)規(guī)則

(一)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其零部件的試驗(yàn)

(二)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其零部件的檢驗(yàn)規(guī)則

1.出廠檢驗(yàn)

2.型式檢驗(yàn)

(1)機(jī)組型式檢驗(yàn)的條件

1)新產(chǎn)品進(jìn)行定型鑒定時(shí)。

2)經(jīng)定型鑒定后制造商第一次小批量試生產(chǎn)時(shí)，當(dāng)檢查試驗(yàn)結(jié)果和以前進(jìn)行的型式檢驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)不允許的偏差時(shí)。

3)原材料、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝有重大變化，可能影響產(chǎn)品性能時(shí)。

4)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)提出進(jìn)行型式檢驗(yàn)要求時(shí)。第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述5)用戶對(duì)產(chǎn)品提出特殊技術(shù)要求時(shí)。

(2)機(jī)組型式檢驗(yàn)的項(xiàng)目試運(yùn)行測(cè)試(包括出廠試驗(yàn)、安裝檢查和運(yùn)行性能考核)；安全及功能試驗(yàn)；功率特性測(cè)試；載荷測(cè)試；噪聲測(cè)試；電能品質(zhì)測(cè)試；其他試驗(yàn)。

(3)機(jī)組型式檢驗(yàn)的要求

1)型式檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合機(jī)組及零部件技術(shù)要求。

2)型式檢驗(yàn)的產(chǎn)品應(yīng)從出廠檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品中隨機(jī)抽取，每次1～2臺(tái)(件)。

3)型式檢驗(yàn)中若有不合格的項(xiàng)目出現(xiàn)，允許修整或調(diào)整后對(duì)不合格的項(xiàng)目重新復(fù)檢，并以復(fù)檢結(jié)果為準(zhǔn)。

4)機(jī)組安裝后的交接試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)符合GB/T19568—2017的相關(guān)規(guī)定。5)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其零部件的試驗(yàn)都必須按上述規(guī)則進(jìn)行，這是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)制造企業(yè)質(zhì)量保證體系的核心部分。

1.風(fēng)能利用的意義是什么？風(fēng)能的特點(diǎn)是什么？第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述2.衡量風(fēng)能的主要指標(biāo)有哪些？我國(guó)風(fēng)能分布的特點(diǎn)是什么？

3.風(fēng)能利用系數(shù)Cp和葉尖速比λ是如何定義的？

4.風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)是由哪幾部分組成的？

5.我國(guó)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷過(guò)哪幾個(gè)發(fā)展階段？

6.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成部分有哪些？為什么普遍采用三葉片風(fēng)輪？

7.調(diào)速機(jī)構(gòu)的作用是什么？常用調(diào)速裝置有幾種？各有什么特點(diǎn)？

8.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中常用發(fā)電機(jī)有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？

9.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的銘牌數(shù)據(jù)有哪些？

10.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行方式有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？11.對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的要求有哪些？

12.為保證經(jīng)濟(jì)性，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的性能要求有哪些？

13.為保證可靠性，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的限定條件有哪些？第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述14.為保證安全性，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全保護(hù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容有哪些？

15.對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的環(huán)保性要求涉及哪些方面？

16.試驗(yàn)與檢驗(yàn)的區(qū)別是什么？風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其零部件的檢驗(yàn)規(guī)則是什么？第一章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述第一節(jié)葉片的技術(shù)要求

第二節(jié)葉片的典型結(jié)構(gòu)第二章葉片第一節(jié)葉片的技術(shù)要求一、葉片的設(shè)計(jì)要求

1.氣動(dòng)設(shè)計(jì)

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮實(shí)際運(yùn)行環(huán)境條件的影響，在規(guī)定的使用環(huán)境條件和設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)，葉片應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。

2)葉片的設(shè)計(jì)安全系數(shù)應(yīng)大于或等于1.15。

3)葉片剛度應(yīng)保證在所有設(shè)計(jì)工況下葉片變形后葉尖與塔架的安全距離不小于未變形時(shí)葉尖與塔架間距離的40％(見(jiàn)GB/T25383—2010附錄A)。

4)葉片的固有頻率應(yīng)與風(fēng)輪的激振頻率錯(cuò)開(kāi)，避免發(fā)生共振。

5)葉片的設(shè)計(jì)壽命應(yīng)大于或等于20年。

3.公差要求第二章葉片1)葉片長(zhǎng)度公差：1.0‰×L，其中L為葉片的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，單位為mm。

2)葉片弦長(zhǎng)公差：±1.0％×c，其中c為當(dāng)?shù)匾硇拖议L(zhǎng)，單位為mm。

3)葉片扭角公差：±0.3°。

4)翼型公差：±2.0‰×c，其中c為當(dāng)?shù)匾硇拖议L(zhǎng)，單位為mm。

5)葉片避免粗糙度：Rz≤15μm。

6)葉片成套重量互差：±3.0‰。

7)葉片成套靜矩互差：±1.0‰。

4.安全和環(huán)保要求

1)葉片設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮葉片噪聲對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆瞽h(huán)境產(chǎn)生的不利影響。2)復(fù)合材料葉片在制造過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生一些有害的物質(zhì)，應(yīng)盡量選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，使其在制造和使用的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生大量有害的粉塵和揮發(fā)物，避免對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳踩蜕瞽h(huán)境產(chǎn)生不利影響。第二章葉片二、葉片的標(biāo)識(shí)和使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)

(一)葉片的標(biāo)識(shí)

1)葉片名稱、商標(biāo)。

2)制造商名稱、詳細(xì)地址。

3)葉片規(guī)格、型號(hào)。

4)葉片的長(zhǎng)度、質(zhì)量和重心位置等參數(shù)。

5)葉片系列編號(hào)和制造日期。

6)葉片配套號(hào)。7)其他項(xiàng)目。

(二)葉片使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)第二章葉片第二節(jié)葉片的典型結(jié)構(gòu)一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的種類

(一)定槳距葉片第二章葉片(二)變槳距葉片

二、葉片的結(jié)構(gòu)組成第二章葉片(一)葉片縱梁

(二)葉片殼體第二章葉片(三)葉片根部

1.鉆孔組裝式(T型螺栓式)葉根第二章葉片2.螺紋件預(yù)埋式葉根第二章葉片三、葉片圖樣與參數(shù)

1.葉片的外形與接口參數(shù)第二章葉片2.葉片的幾何參數(shù)

(1)葉片長(zhǎng)度葉片長(zhǎng)度為葉片在徑向方向上的最大長(zhǎng)度，即從葉片根部到葉尖的長(zhǎng)度。(2)葉片弦長(zhǎng)葉片的弦長(zhǎng)是連接葉片前緣與后緣的直線長(zhǎng)度。

(3)葉片厚度葉片厚度是葉片弦長(zhǎng)垂直方向的最大值。第二章葉片(4)葉片扭角葉片各剖面弦線和風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面的扭角，扭角是葉片尖部幾何弦與根部幾何弦?jiàn)A角的絕對(duì)值。

(5)葉片翼型葉片的翼型就是葉片的橫截面，如圖2-8所示。第二章葉片(6)基準(zhǔn)平面基準(zhǔn)平面是指葉片根部未開(kāi)始扭轉(zhuǎn)處幾何弦與葉片根部接口處中心點(diǎn)所構(gòu)成的平面，這個(gè)平面是葉片設(shè)計(jì)和加工的基準(zhǔn)平面，也是葉片生產(chǎn)模具的分型面的基準(zhǔn)面。

四、葉片的防雷結(jié)構(gòu)第二章葉片第二章葉片1.葉片設(shè)計(jì)的環(huán)境條件有哪些？葉片的設(shè)計(jì)要求包括哪幾個(gè)方面？葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求有哪些？

2.葉片的安全和環(huán)保要求有哪些？

3.典型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片的種類及其特點(diǎn)是什么？

4.葉片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與主要組成部分是什么？葉片的圖樣應(yīng)該包括哪些內(nèi)容？

5.葉根的主流結(jié)構(gòu)形式有幾種？有什么特點(diǎn)？

6.葉片的接口參數(shù)有哪些？葉片的主要幾何參數(shù)有哪些？

7.為什么葉片應(yīng)設(shè)計(jì)防雷結(jié)構(gòu)？葉片防雷結(jié)構(gòu)的工作原理及特點(diǎn)是什么？

8.葉片的銘牌標(biāo)識(shí)應(yīng)包括哪些內(nèi)容？葉片的使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括哪些內(nèi)容？第二章葉片第一節(jié)風(fēng)輪輪轂

第二節(jié)變槳系統(tǒng)

第三節(jié)電動(dòng)變槳控制系統(tǒng)第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)第一節(jié)風(fēng)輪輪轂一、輪轂的技術(shù)要求

1)能在環(huán)境溫度為-40～50℃下正常工作。

2)風(fēng)輪輪轂的使用壽命不得低于20年。

3)風(fēng)輪輪轂要有足夠的強(qiáng)度和剛度。

4)風(fēng)輪輪轂的加工必須滿足相關(guān)圖樣要求。

5)對(duì)變槳系統(tǒng)風(fēng)輪輪轂的要求有：

①變槳系統(tǒng)應(yīng)能承受葉片的動(dòng)、靜載荷。

②變槳系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)部件應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，滿足使用壽命、安全性和可靠性要求。

③變槳系統(tǒng)的控制系統(tǒng)應(yīng)能按設(shè)計(jì)要求可靠地工作。

6)風(fēng)輪輪轂應(yīng)具有良好的密封性，不應(yīng)有滲、漏油現(xiàn)象，并能避免水分、塵埃及其他雜質(zhì)進(jìn)入形體內(nèi)部。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)7)機(jī)械加工以外的全部外露表面應(yīng)涂防護(hù)漆，涂層應(yīng)薄厚均勻，表面平整、光滑、顏色均勻一致。

8)風(fēng)輪輪轂應(yīng)允許承受發(fā)電機(jī)短時(shí)間1.5倍額定功率的負(fù)荷。

二、風(fēng)輪輪轂的結(jié)構(gòu)

(1)葉片的數(shù)量葉片的數(shù)量決定了輪轂上葉片安裝接口法蘭的數(shù)量。

(2)風(fēng)機(jī)的調(diào)速方式采用固定槳距失速調(diào)速方式的輪轂，其與葉片是按設(shè)計(jì)的安裝角用螺栓進(jìn)行剛性連接的，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，就是一個(gè)有幾個(gè)安裝法蘭面的殼體。

(3)葉片展長(zhǎng)軸線與風(fēng)輪軸垂直平面的夾角一些風(fēng)機(jī)葉片展長(zhǎng)軸線與風(fēng)輪軸法蘭平面的夾角為零度，即葉片掃掠面為一平面，這種風(fēng)輪輪轂的葉片安裝平面與風(fēng)輪軸法蘭平面是垂直的。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)第二節(jié)變槳系統(tǒng)一、變槳系統(tǒng)概述

1.變槳系統(tǒng)的作用

2.變槳距調(diào)節(jié)原理

3.變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的三種狀態(tài)

(1)起動(dòng)狀態(tài)變槳距風(fēng)輪的槳葉在靜止時(shí)其節(jié)距角為90°，此時(shí)氣流對(duì)槳葉不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，整個(gè)槳葉實(shí)際上是一塊阻尼板。

(2)欠功率狀態(tài)欠功率狀態(tài)是指發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)后，由于風(fēng)速低于額定風(fēng)速，發(fā)電機(jī)在額定功率以下的低功率狀態(tài)運(yùn)行。

(3)額定功率狀態(tài)當(dāng)風(fēng)速達(dá)到或超過(guò)額定風(fēng)速后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入額定功率狀態(tài)。

4.不同變槳角度下的特性第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)5.變槳距控制的特點(diǎn)

(1)輸出功率特性好變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比，具有在額定功率以上輸出功率平穩(wěn)的特點(diǎn)。

(2)風(fēng)能利用率高變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比，在相同的額定功率點(diǎn)，額定風(fēng)速比定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要低。

(3)額定功率時(shí)間長(zhǎng)由于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的槳距角是根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率的反饋信號(hào)來(lái)控制的，它不受氣流密度變化的影響。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)(4)起動(dòng)與制動(dòng)性能好變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在低風(fēng)速時(shí)，槳距角可以調(diào)節(jié)到合適的角度，使槳葉具有最大的起動(dòng)力矩，從而使變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組比定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組更容易起動(dòng)。

(5)機(jī)械部件的壽命長(zhǎng)定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組槳葉的槳距角是固定的，即槳葉按照槳距角固定地安裝在輪轂上。

二、變槳裝置的結(jié)構(gòu)

1.變槳系統(tǒng)的分類

(1)液壓伺服變槳系統(tǒng)液壓伺服變槳系統(tǒng)具有傳動(dòng)力矩大、重量輕、剛度大等優(yōu)點(diǎn)，目前丹麥Vestas公司的V80-2.0MW風(fēng)機(jī)等都采用液壓變槳距機(jī)構(gòu)。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)(2)電動(dòng)伺服變槳系統(tǒng)電動(dòng)伺服變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)可對(duì)每個(gè)槳葉采用獨(dú)立的調(diào)節(jié)方式，伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)主動(dòng)齒輪與槳葉輪轂內(nèi)齒圈相嚙合，進(jìn)而直接對(duì)槳距角進(jìn)行控制，如圖3-4所示。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)1)共同驅(qū)動(dòng)變槳系統(tǒng)。

2)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)變槳系統(tǒng)。

2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳距驅(qū)動(dòng)裝置的比較和選擇第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)3.變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)(1)平行軸齒輪驅(qū)動(dòng)平行軸齒輪驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)如圖3-6所示，多用于分散控制電動(dòng)變槳系統(tǒng)。

(2)垂直軸錐齒輪驅(qū)動(dòng)垂直軸錐齒輪驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)如圖3-7所示，用于集中控制電動(dòng)變槳系統(tǒng)和液壓變槳系統(tǒng)。

(3)機(jī)械搖桿驅(qū)動(dòng)機(jī)械搖桿驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)如圖3-8所示，用于集中控制電動(dòng)變槳系統(tǒng)和液壓變槳系統(tǒng)。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)三、變槳機(jī)構(gòu)的零部件(一)變槳距軸承

1.變槳距軸承的結(jié)構(gòu)第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)2.變槳距軸承的技術(shù)要求

(二)行星齒輪減速器

(三)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)(四)液壓缸

(五)后備電源

(1)鉛酸蓄電池后備電源的特點(diǎn)

1)維護(hù)頻率及成本高：每年進(jìn)行一次日常維護(hù)，平均2～3年更換一次，壽命周期內(nèi)需更換8～10次。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)2)溫度適應(yīng)性不強(qiáng)：蓄電池的放電能力在不同溫度環(huán)境下差異較大，25℃時(shí)為100%，0℃時(shí)為85％，需設(shè)計(jì)加熱裝置才能滿足使用要求。

3)應(yīng)用控制系統(tǒng)復(fù)雜，需考慮過(guò)充、過(guò)放、過(guò)熱等復(fù)雜運(yùn)行工況狀態(tài)。

4)體積大、質(zhì)量重，日常維護(hù)不方便，運(yùn)行過(guò)程中存在漏液、鼓包等故障現(xiàn)象。

5)廢舊蓄電池?fù)p壞產(chǎn)生的金屬鉛、液體等對(duì)環(huán)境造成污染，具有回收、處置廢舊電池資質(zhì)的企業(yè)較少，處理難度大。

(2)超級(jí)電容后備電源的特點(diǎn)1)超級(jí)電容約有100萬(wàn)次循環(huán)壽命，10年免維護(hù)，使維護(hù)壽命降低至電池的1/10，而在變槳系統(tǒng)中應(yīng)用，維護(hù)頻率可降低至原來(lái)的100％，即在風(fēng)機(jī)壽命周期內(nèi)免維護(hù)。

2)工作溫度范圍大，為-40～+65℃，在低溫、高溫環(huán)境下正常使用，充放電效率接近100％。

3)超級(jí)電容功率密度為鉛酸電池的20倍，在滿足系統(tǒng)功率計(jì)能量要求下可將重量降低至原來(lái)的1/4以上。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)4)超級(jí)電容所有狀態(tài)與電壓值成對(duì)應(yīng)關(guān)系，自身管理及應(yīng)用系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，在很大程度上提高了變槳系統(tǒng)的可靠性。

5)超級(jí)電容充電器按系統(tǒng)要求充電時(shí)間小于2min，系統(tǒng)能量為17.5W·h，充電器功率P=E/t，P=17.5W·h×60min/2，充電器功率為525W。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)第三節(jié)電動(dòng)變槳控制系統(tǒng)一、概述

①保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，防止過(guò)載。

②最小化風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)載荷。

③優(yōu)化控制模擬的變槳區(qū)域。

1.變槳控制模型第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)2.變槳控制系統(tǒng)的主要組成部件

(1)中控箱變槳中央控制箱執(zhí)行輪轂內(nèi)的軸控箱和位于機(jī)艙內(nèi)的機(jī)艙控制柜之間的連接工作。

(2)軸控箱在變槳系統(tǒng)內(nèi)有三個(gè)軸控箱，每個(gè)葉片分配一個(gè)軸控箱。

(3)電池箱(或超級(jí)電容箱)當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)故障或緊急回槳情況時(shí)，驅(qū)動(dòng)器停止工作，變槳控制器發(fā)出指令，此時(shí)制動(dòng)和電樞勵(lì)磁回路接觸器相繼吸合，由后備電池直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)回槳，觸發(fā)限位開(kāi)關(guān)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

(4)變槳電動(dòng)機(jī)變槳電動(dòng)機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)，正常情況下電動(dòng)機(jī)受軸控箱變流器控制轉(zhuǎn)動(dòng)，緊急順槳時(shí)電池供電電動(dòng)機(jī)動(dòng)作。(5)限位開(kāi)關(guān)每個(gè)葉片對(duì)應(yīng)兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)：91°限位開(kāi)關(guān)和96°限位開(kāi)關(guān)。

(6)各部件間連接電纜變槳中央控制箱、軸控箱、電池箱、變槳電動(dòng)機(jī)、冗余編碼器和限位開(kāi)關(guān)之間通過(guò)電纜進(jìn)行連接。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)3.變槳系統(tǒng)各部件的連接第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)二、變槳控制系統(tǒng)的技術(shù)要求

1.功能要求

(1)結(jié)構(gòu)及外觀要求

1)柜體結(jié)構(gòu)為不銹鋼，電氣柜的制造標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合GB/T20641—2014的規(guī)定。

2)殼體、外觀、表面應(yīng)無(wú)劃傷、無(wú)變形，應(yīng)符合GB/T3797—2016中的規(guī)定。

(2)電纜和導(dǎo)線的敷設(shè)和連接這些操作應(yīng)符合GB5226.1—2008中的規(guī)定。

(3)元器件要求系統(tǒng)中所用的元器件應(yīng)符合其自身的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

1)可編程序控制器應(yīng)符合GB/T15969.1—2007和GB/T15969.2—2008的規(guī)定。2)柜體的導(dǎo)線及電纜應(yīng)符合GB5226.1—2008中的規(guī)定。

3)柜體連接件應(yīng)符合EN175301-801—2007的要求。

(4)服務(wù)操作功能

1)手動(dòng)開(kāi)關(guān)變槳功能：系統(tǒng)應(yīng)具備手動(dòng)變槳開(kāi)關(guān)，可分別對(duì)每個(gè)槳葉進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)2)人機(jī)服務(wù)操作功能：

①信息交互：變槳系統(tǒng)參數(shù)的查詢、設(shè)置，系統(tǒng)狀態(tài)查看及故障診斷。

②速度控制：通過(guò)人機(jī)界面可以對(duì)每個(gè)槳葉的變槳方向和變槳快率進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制。

③位置控制：通過(guò)人機(jī)界面可以對(duì)每個(gè)槳葉進(jìn)行位置控制?？梢栽O(shè)置槳葉的變槳速度、加速度和給定位置。④校準(zhǔn)：通過(guò)人機(jī)界面可以對(duì)編碼器0°位置和限位開(kāi)關(guān)的位置進(jìn)行校準(zhǔn)。

(5)同步變槳功能

1)自動(dòng)變槳。

①三個(gè)槳葉變槳的最大速率不小于6°/s。

②變槳驅(qū)動(dòng)器的控制精度不大于0.05°。

③三個(gè)槳葉不同步度推薦值不大于2°。④變槳接收主控系統(tǒng)下發(fā)變槳距指令響應(yīng)周期不大于20ns。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)⑤三個(gè)槳葉角度反饋給主控系統(tǒng)時(shí)間延遲不大于20ns。

2)遠(yuǎn)程手動(dòng)變槳。

(6)安全順槳1)電網(wǎng)掉電：在電網(wǎng)掉電時(shí)，變槳系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)投入后備電源完成安全順槳。

2)通信故障：在變槳系統(tǒng)與主控系統(tǒng)之間出現(xiàn)通信故障時(shí)，變槳系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)完成安全順槳。

3)安全鏈斷開(kāi)：安全鏈分為兩部分，即變槳系統(tǒng)的安全鏈和主控系統(tǒng)到變槳系統(tǒng)的安全鏈。

(7)故障診斷變槳系統(tǒng)應(yīng)具備自診斷及保護(hù)功能，能實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備的故障或異常情況，并有良好的安全策略進(jìn)行處理。

1)防雷保護(hù)動(dòng)作。

2)熔斷器或保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

3)柜體溫度異常。

4)通信超時(shí)或中斷。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)5)控制器故障(對(duì)包含控制器的變槳系統(tǒng))。

6)驅(qū)動(dòng)器故障，一般應(yīng)包括：直流母線低電壓、直流母線過(guò)電壓、驅(qū)動(dòng)器過(guò)電流、驅(qū)動(dòng)器過(guò)溫、功率開(kāi)關(guān)故障、內(nèi)部電源異常、制動(dòng)電阻回路故障、電動(dòng)機(jī)斷相、內(nèi)部風(fēng)扇故障，以及速度和位置傳感器短路、開(kāi)路與數(shù)值異常。

7)電動(dòng)機(jī)故障，一般應(yīng)包括：電動(dòng)機(jī)過(guò)熱、電動(dòng)機(jī)過(guò)電流、電動(dòng)機(jī)失速保護(hù)、電動(dòng)機(jī)制動(dòng)異常、充電器故障、充電回路開(kāi)路和后備電源電壓異常(包括過(guò)電壓、欠電壓)。

(8)安全上電變槳系統(tǒng)初始化上電時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度、濕度超出內(nèi)部元器件工作范圍時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)有預(yù)加熱功能。

(9)后備電源

1)電池后備電源系統(tǒng)：①容量。電池組的容量應(yīng)滿足在槳葉規(guī)定載荷情況下完成3次緊急順槳?jiǎng)幼鞯囊?。按下式?jì)算順槳時(shí)間：第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)②充電時(shí)間。參考電池的充電要求，選擇合適的充電電流使充電時(shí)間盡量減小。通常充電時(shí)間為6～10h。

③充電方式。一般為兩種，根據(jù)系統(tǒng)要求確定：采用共用充電器輪循充電方式或電池組各自獨(dú)立充電方式。

④監(jiān)控功能：

2)超級(jí)電容后備電源系統(tǒng)：

①容量：電容組的容量應(yīng)滿足槳葉在規(guī)定載荷情況下完成1次以上順槳?jiǎng)幼鞯囊蟆?/p>

②充電時(shí)間：系統(tǒng)的充電時(shí)間應(yīng)滿足一次滿載順槳后充電時(shí)間小于2min。特殊情況，用戶與制造商協(xié)商進(jìn)行。③充電方式：采用各自獨(dú)立充電方式。

④監(jiān)控功能：第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)(10)通信

1)接口一般要求：

①變槳系統(tǒng)的通信接口，主要用于實(shí)現(xiàn)與主控系統(tǒng)的通信。接口可采用CAN、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線方式。

②通信信號(hào)線應(yīng)采用屏蔽雙絞銅纜，插接頭應(yīng)帶屏蔽外殼，通信線兩端屏蔽層應(yīng)連接到外殼并接地。

③在總線的兩個(gè)末端應(yīng)接終端電阻，阻止信號(hào)反射。

④通信電纜經(jīng)過(guò)集電環(huán)接入變槳系統(tǒng)，應(yīng)滿足冗余要求。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)2)CAN接口要求：CAN通信線應(yīng)包括CANH、CANL、GND(推薦)，總線長(zhǎng)度與波特率設(shè)置應(yīng)滿足表3-4的規(guī)定，其他要求應(yīng)滿足ISO11898的規(guī)定。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)4)與控制系統(tǒng)交互信息要求：

①主控系統(tǒng)到變槳系統(tǒng)。變槳系統(tǒng)應(yīng)能接受主控系統(tǒng)到變槳系統(tǒng)的以下信息：3個(gè)槳葉的角度設(shè)定值；3個(gè)槳葉的變槳速度；3個(gè)槳葉的變槳加速度；主控系統(tǒng)的控制命令，包括故障復(fù)位、模式設(shè)定等。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)3)Profibus接口要求：Profibus通信線應(yīng)包括A、B，總線長(zhǎng)度與波特率設(shè)置應(yīng)滿足表3-5的規(guī)定，其他要求應(yīng)滿足GB/T20540—2006的規(guī)定。②變槳系統(tǒng)到主控系統(tǒng)。主控系統(tǒng)應(yīng)能接受變槳系統(tǒng)到主控系統(tǒng)的以下信息：3個(gè)槳葉的當(dāng)前角度值；3個(gè)槳葉傳感器的當(dāng)前角度值；3個(gè)槳葉的當(dāng)前變槳速度；3個(gè)槳葉的當(dāng)前變槳加速度；3個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩/電流；電動(dòng)機(jī)的溫度；所有柜體的溫度及輪轂溫度；系統(tǒng)狀態(tài)信息；通信規(guī)約，即產(chǎn)品的通信規(guī)約按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2.性能要求

(1)過(guò)載能力變槳系統(tǒng)的過(guò)載能力應(yīng)達(dá)到在2倍額定電流下，持續(xù)運(yùn)行時(shí)間不小于3s。

(2)電網(wǎng)適應(yīng)能力

1)符合使用的電源條件，超過(guò)此條件應(yīng)與制造廠協(xié)商。

2)當(dāng)電網(wǎng)電壓跌至對(duì)低電壓穿越要求的電壓時(shí)，在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，與機(jī)組主控制系統(tǒng)配合，保證風(fēng)機(jī)不脫網(wǎng)運(yùn)行。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)(3)電磁兼容性能

1)脈沖群抗擾度：系統(tǒng)應(yīng)能承受GB/T17626.12—2013規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為3級(jí)的脈沖群抗擾度試驗(yàn)。

2)靜電放電抗擾度：系統(tǒng)應(yīng)能承受GB/T17626.2—2006規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為3級(jí)的靜電放電抗擾度試驗(yàn)。

3)輻射電磁場(chǎng)抗擾度：系統(tǒng)應(yīng)能承受GB/T17626.3—2016規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為3級(jí)的輻射電磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)。

4)電快速瞬變脈沖群抗擾度：系統(tǒng)應(yīng)能承受GB/T17626.4—2008規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為3級(jí)的電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)。

5)浪涌抗擾度：系統(tǒng)應(yīng)能承受GB/T17626.5—2008規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為3級(jí)的浪涌抗擾度試驗(yàn)。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)6)射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾的抗擾度：系統(tǒng)應(yīng)能承受GB/T17626.6—2017規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為3級(jí)的射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗(yàn)。

(4)絕緣性能

1)絕緣電阻：各帶電的導(dǎo)電電路分別對(duì)地(即外殼或外露的非帶電金屬零件)之間，以及無(wú)電氣聯(lián)系的各導(dǎo)電回路之間，額定絕緣電壓高于63V時(shí)，用開(kāi)路電壓為500V(額定絕緣電壓小于或等于63V時(shí)，用開(kāi)路電壓為250V)的測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)定，其絕緣電阻值應(yīng)不小于10MΩ。

2)沖擊電壓：系統(tǒng)24V等弱電輸出端子對(duì)地能承受1kV(峰值)的標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊檢驗(yàn)；其余各帶電的導(dǎo)電電路分別對(duì)地(即外殼或外露的非帶電金屬零件)之間，以及無(wú)電氣聯(lián)系的各導(dǎo)電回路之間，能承受5kV(峰值)的標(biāo)準(zhǔn)雷電波沖擊檢驗(yàn)。3)介質(zhì)強(qiáng)度：系統(tǒng)24V等弱電輸出端子對(duì)地能承受50Hz、500V(有效值)的交流電壓，歷時(shí)1min的檢驗(yàn)，無(wú)擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象；其余各帶電的導(dǎo)電電路分別對(duì)地(即外殼或外露的非帶電金屬第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)零件)之間，以及無(wú)電氣聯(lián)系的各導(dǎo)電回路之間，能承受50Hz、2kV(有效值)的交流電壓，歷時(shí)1min的檢驗(yàn)，無(wú)擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。

(5)機(jī)械性能

1)振動(dòng)試驗(yàn)：

①振動(dòng)響應(yīng)：系統(tǒng)應(yīng)能承受GB/T11287—2000中規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅰ級(jí)的振動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn)。

②振動(dòng)耐久：系統(tǒng)應(yīng)能承受GB/T11287—2000中規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅰ級(jí)的振動(dòng)耐久試驗(yàn)。

2)沖擊試驗(yàn)：①?zèng)_擊響應(yīng)：系統(tǒng)應(yīng)能承受GB/T14537—1993中規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅰ級(jí)的沖擊響應(yīng)試驗(yàn)。

②沖擊耐久：系統(tǒng)應(yīng)能承受GB/T14537—1993中規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅰ級(jí)的沖擊耐久試驗(yàn)。

③碰撞試驗(yàn)：系統(tǒng)應(yīng)能承受GB/T14537—1993中規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅰ級(jí)的碰撞試驗(yàn)。

(6)觸電防護(hù)參照GB/T3797—2016中的規(guī)定。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)(7)防護(hù)等級(jí)

1)柜體防護(hù)等級(jí)為IP54。

2)外露的接插件防護(hù)等級(jí)為IP65。

3)所有的外部傳感器和開(kāi)關(guān)防護(hù)等級(jí)為IP65。(8)防雷要求對(duì)從集電環(huán)接入到變槳系統(tǒng)的各類電纜(見(jiàn)表3-6)，應(yīng)滿足GB/T21714.4—2015中的防雷規(guī)定。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)(9)溫升在額定運(yùn)行條件下，各部位的極限溫升見(jiàn)表3-7。(10)低溫性能在試驗(yàn)溫度為故障溫度下限且穩(wěn)定后，產(chǎn)品通電正常運(yùn)行后，持續(xù)時(shí)間為16h。

(11)高溫性能在試驗(yàn)溫度為故障溫度上限且穩(wěn)定后，產(chǎn)品通電后應(yīng)能起動(dòng)運(yùn)行，持續(xù)運(yùn)行時(shí)間為16h。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)(12)耐濕熱性能根據(jù)試驗(yàn)條件和使用環(huán)境，在以下兩種方法中選擇其中一種。

1)交變濕熱：按GB/T2423.4—2008進(jìn)行試驗(yàn)后，試驗(yàn)電壓按照絕緣電阻的規(guī)定進(jìn)行，測(cè)量其絕緣電阻不應(yīng)小于10MΩ。

2)恒定濕熱：按GB/T2423.3—2016進(jìn)行試驗(yàn)后，試驗(yàn)電壓按照絕緣電阻的規(guī)定進(jìn)行，測(cè)量其絕緣電阻不應(yīng)小于10MΩ。

(13)連續(xù)滿載運(yùn)行在常溫下，對(duì)變槳系統(tǒng)進(jìn)行不小于72h的連續(xù)滿載運(yùn)行試驗(yàn)，變槳系統(tǒng)應(yīng)工作正常，符合同步變槳功能的規(guī)定。

三、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組起動(dòng)控制程序第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率調(diào)節(jié)變槳程序3.變槳系統(tǒng)與主控系統(tǒng)的通信實(shí)現(xiàn)

4.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組Profibus-DP控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1)Profibus-DP控制系統(tǒng)構(gòu)成在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組Profibus-DP控制系統(tǒng)中，采用單主站，主從方式傳送。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)(2)網(wǎng)絡(luò)連接Profibus-DP采用的是RS485傳輸技術(shù)。

1.對(duì)風(fēng)輪輪轂有哪些技術(shù)要求？

2.影響風(fēng)輪輪轂的結(jié)構(gòu)三要素是什么？輪轂有哪兩種類型？

3.變槳距調(diào)節(jié)原理？

4.變槳機(jī)組運(yùn)行的三種狀態(tài)?

5.變槳距控制的特點(diǎn)?

6.變槳距機(jī)構(gòu)由哪些部分組成？

7.畫(huà)出變槳系統(tǒng)各部件的連接框圖。

8.變槳系統(tǒng)正常使用環(huán)境條件有哪些要求？

9.變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)有幾種？各有什么特點(diǎn)？

10.變槳驅(qū)動(dòng)裝置如何分類？各有什么特點(diǎn)？

11.典型的變槳系統(tǒng)有幾種？第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)12.電動(dòng)變槳距控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)？

13.液壓變槳距控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)？

14.變槳機(jī)構(gòu)的主要零部件有幾種？

15.變槳距軸承的技術(shù)要求有哪些？

16.對(duì)變槳驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)有哪些技術(shù)要求？

17.常用的變槳伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？

18.變槳距控制系統(tǒng)有哪些功能要求？

19.變槳距控制系統(tǒng)人機(jī)服務(wù)有哪些操作功能？

20.變槳距控制系統(tǒng)故障診斷內(nèi)容有哪些？

21.變槳距機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)由哪些部分組成？敘述其工作原理。

22.變槳距控制系統(tǒng)的軟件由哪幾部分構(gòu)成？畫(huà)出其工作流程圖。第三章風(fēng)輪輪轂與變槳系統(tǒng)第一節(jié)風(fēng)輪軸與齒輪箱的技術(shù)要求及典型結(jié)構(gòu)

第二節(jié)齒輪箱的主要零部件

第三節(jié)齒輪箱的潤(rùn)滑與監(jiān)控第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱第一節(jié)風(fēng)輪軸與齒輪箱的技術(shù)要求及典型結(jié)構(gòu)一、齒輪箱和風(fēng)輪軸的工作特點(diǎn)

二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)鏈

1.風(fēng)輪軸完全獨(dú)立方式第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱2.風(fēng)輪軸半獨(dú)立方式第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱3.風(fēng)輪軸為齒輪箱軸的方式第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱4.直驅(qū)無(wú)齒輪箱方式三、齒輪箱和風(fēng)輪軸的技術(shù)要求

1.用戶應(yīng)提供的最低限度技術(shù)條件(1)運(yùn)行環(huán)境風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行環(huán)境包括：風(fēng)況、環(huán)境要求、接口要求。

(2)載荷載荷包括：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)力軸系的布置形式和承載細(xì)節(jié)；作用在齒輪箱上的所有載荷；極限負(fù)載；風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、瞬間運(yùn)轉(zhuǎn)、空轉(zhuǎn)、制動(dòng)等工況下的動(dòng)態(tài)載荷。

(3)技術(shù)接口和監(jiān)控要求這一要求包括：齒輪箱結(jié)構(gòu)、安裝位置、運(yùn)行模式、潤(rùn)滑方法、傳動(dòng)系統(tǒng)連接方式和接口情況；葉輪和發(fā)電機(jī)及軸系連接部件的相關(guān)技術(shù)規(guī)格、結(jié)構(gòu)尺寸和配套要求；運(yùn)行狀況監(jiān)控要求；驗(yàn)收程序和要求；認(rèn)證要求；質(zhì)量和其他要求。

2.通用技術(shù)要求第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱(1)旋向除有特殊要求外，宜選擇順時(shí)針?lè)较颍疵鎸?duì)低速軸輸入端看，低速軸的旋向?yàn)橛倚?/p>

(2)機(jī)械效率在額定工況下，對(duì)于三級(jí)平行軸或一級(jí)行星＋兩級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)的齒輪箱，機(jī)械效率應(yīng)不小于97％。

(3)環(huán)境溫度齒輪箱的環(huán)境溫度為-30～+40℃，生存環(huán)境溫度范圍不超過(guò)-40～+50℃。

(4)工作溫度齒輪箱油池最高溫度不得高于85℃。

(5)噪聲齒輪箱應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不允許出現(xiàn)異常噪聲。

(6)機(jī)械振動(dòng)在齒輪箱工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，傳動(dòng)輪系、軸系應(yīng)不發(fā)生共振。

(7)設(shè)計(jì)壽命齒輪箱的設(shè)計(jì)壽命應(yīng)不少于20年。第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱(8)保用期在按規(guī)定正確安裝、維修保養(yǎng)和正常使用的情況下，保用期為2年。

3.主要零部件的設(shè)計(jì)要求

1)齒輪箱的重要零部件，如齒輪、軸、鍵、花鍵、軸承、箱體及其緊固件，應(yīng)能承受風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的極限載荷而不會(huì)產(chǎn)生永久變形，并且能滿足預(yù)定壽命要求。

2)齒輪箱主要零部件的確定與評(píng)定應(yīng)按GB/T19073—2018附錄A進(jìn)行。

3)齒輪箱應(yīng)具有良好的密封性能，不應(yīng)有滲、漏現(xiàn)象，并能避免水分、塵埃及其他雜質(zhì)進(jìn)入箱體內(nèi)部。

4)齒輪箱清潔度一般用油池內(nèi)潤(rùn)滑油的清潔度來(lái)表示。第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱5)齒輪箱的全部外露表面應(yīng)作防護(hù)處理，機(jī)械加工表面以外應(yīng)涂防護(hù)漆，涂層應(yīng)厚薄均勻，表面平整、光滑，顏色均勻一致。

6)齒輪箱上應(yīng)設(shè)有觀察窗口、內(nèi)窺鏡檢查孔、油標(biāo)和油位報(bào)警裝置、油壓表和報(bào)警裝置、濾消器、透氣塞、帶磁性墊的放油螺塞(放油間)以及起重用的吊鉤等。

四、齒輪箱的結(jié)構(gòu)

1.平行軸結(jié)構(gòu)齒輪箱

2.行星結(jié)構(gòu)齒輪箱

3.平行軸與行星混合結(jié)構(gòu)齒輪箱

五、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組專用齒輪箱第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱第二節(jié)齒輪箱的主要零部件1)齒輪箱主要零部件的設(shè)計(jì)載荷和強(qiáng)度計(jì)算按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及訂貨技術(shù)協(xié)議的規(guī)定。

2)齒輪箱機(jī)械零部件應(yīng)進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)。

3)齒輪箱的緊固件應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，其零部件的種類要限制在最小范圍內(nèi)。

4)齒輪箱主軸上的推力軸承應(yīng)按風(fēng)輪在運(yùn)行中所承受的最大氣動(dòng)推力來(lái)選取。

一、齒輪箱體和風(fēng)輪軸軸承支架

1.齒輪箱體和風(fēng)輪軸軸承支架的主要作用

1)首先固定軸承的空間位置，再通過(guò)軸承固定軸的空間位置。

2)將軸上的力通過(guò)軸承在齒輪箱體和風(fēng)輪軸托架上得到平衡。

3)通過(guò)軸承使軸能夠轉(zhuǎn)動(dòng)以傳遞轉(zhuǎn)矩。第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱4)用于安裝軸承及齒輪的潤(rùn)滑系統(tǒng)及安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2.齒輪箱體和風(fēng)輪軸軸承支架的基本結(jié)構(gòu)第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱二、齒輪(1)齒輪的作用它的作用是傳遞轉(zhuǎn)矩，輪系還可以改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。

(2)齒輪的結(jié)構(gòu)對(duì)齒輪類零件而言，由于對(duì)其傳遞動(dòng)力的作用要求極為嚴(yán)格，一般情況下不推薦采用裝配式拼裝結(jié)構(gòu)或焊接結(jié)構(gòu)，齒輪毛坯只要在鍛造條件允許的范圍內(nèi)，都采用輪輻輪緣整體鍛件的形式。

三、齒輪箱軸和風(fēng)輪軸

(1)齒輪箱軸圖4-5所示是三級(jí)平行軸傳動(dòng)的齒輪箱示意圖，而圖4-6則是一級(jí)行星輪二級(jí)平行軸組合傳動(dòng)齒輪箱示意圖。

(2)風(fēng)輪軸風(fēng)輪軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是尺寸大，長(zhǎng)度在2～3m甚至3m以上，法蘭盤(pán)直徑一般約為軸長(zhǎng)度的1/2，前軸徑約為法蘭盤(pán)直徑的1/3，后軸徑約為法蘭盤(pán)直徑的1/5。第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱四、軸承

(一)齒輪箱和風(fēng)輪軸軸承的工作要求

(二)齒輪箱和風(fēng)輪軸中軸承的工作特點(diǎn)

(三)軸承的選型原則第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱(1)可用空間

1)對(duì)于小直徑的軸可采用球軸承,對(duì)于大直徑的軸可采用圓柱滾子軸承、球面滾子軸承、圓錐滾子軸承。

2)當(dāng)徑向空間有限時(shí)，需要采用橫截面積較小的軸承，如滾針軸承。

(2)負(fù)荷選擇原則對(duì)于一般性負(fù)荷，高轉(zhuǎn)速時(shí)選擇球軸承；而重負(fù)荷低轉(zhuǎn)速時(shí)應(yīng)選用滾子軸承；軸向載荷時(shí)應(yīng)使用推力軸承；軸向及徑向復(fù)合負(fù)載時(shí)應(yīng)使用向心推力軸承。

(3)精度軸承的間隙、表面粗糙度等決定精度。

(4)轉(zhuǎn)速由相關(guān)樣本可查知；與其所處潤(rùn)滑條件和軸承的徑向游隙有關(guān)。

(5)剛性重載系列的軸承剛性好。(6)對(duì)中性和軸向位移對(duì)中性不易保證時(shí)，應(yīng)選用調(diào)心軸承；軸向位移較大時(shí)，應(yīng)選用圓柱滾子軸承加推力軸承。

(7)安裝與拆卸應(yīng)采用內(nèi)外圈可分離的軸承，這樣安裝與拆卸均方便。第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱(四)軸承與軸和箱體的配合第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱(1)軸承保持架對(duì)滾動(dòng)體既起導(dǎo)向作用又起分隔作用的軸承保持架(如球面滾子軸承的保持架)，應(yīng)當(dāng)用鋼或黃銅制造。

(2)軸承內(nèi)部游隙所設(shè)計(jì)的軸承內(nèi)部游隙應(yīng)能補(bǔ)償較大的過(guò)盈和溫度差引起的變形，內(nèi)部游隙選用合適與否應(yīng)通過(guò)檢驗(yàn)確認(rèn)。

(3)軸承裝配軸承在安裝過(guò)程中很容易受損。第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱第三節(jié)齒輪箱的潤(rùn)滑與監(jiān)控一、齒輪箱的潤(rùn)滑要求

1.潤(rùn)滑的作用

2.齒輪箱的潤(rùn)滑方式

(1)飛濺潤(rùn)滑飛濺潤(rùn)滑是齒輪箱最簡(jiǎn)單的潤(rùn)滑方式。

(2)強(qiáng)制潤(rùn)滑風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的齒輪箱應(yīng)當(dāng)采用強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)以確保所有轉(zhuǎn)動(dòng)部件得到充分潤(rùn)滑，延長(zhǎng)齒輪箱零部件和潤(rùn)滑油的壽命。

(3)組合潤(rùn)滑系統(tǒng)采用飛濺和強(qiáng)制兩種潤(rùn)滑方式的組合潤(rùn)滑系統(tǒng)應(yīng)確保所有齒輪和軸承都能得到充分的潤(rùn)滑。

3.對(duì)潤(rùn)滑油的要求

4.齒輪箱潤(rùn)滑油的選擇

第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱(1)潤(rùn)滑油的類型潤(rùn)滑油類型的選擇取決于黏度、黏度指數(shù)、傾點(diǎn)、添加劑及系統(tǒng)運(yùn)行成本等多種因素。(2)潤(rùn)滑油的黏度黏度是潤(rùn)滑油最重要的物理性能。

(3)潤(rùn)滑油的清潔度為了延長(zhǎng)齒輪及軸承壽命，必須保持潤(rùn)滑油清潔。(4)潤(rùn)滑油的更換應(yīng)根據(jù)齒輪箱使用維護(hù)說(shuō)明書(shū)定期更換潤(rùn)滑油及過(guò)濾器芯。第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱二、齒輪箱的潤(rùn)滑系統(tǒng)

1.齒輪箱潤(rùn)滑系統(tǒng)配置

2.潤(rùn)滑油的加熱與冷卻系統(tǒng)(1)潤(rùn)滑油加熱系統(tǒng)高寒地區(qū)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可能會(huì)長(zhǎng)期工作在-30℃以下，這樣低的溫度將會(huì)使?jié)櫥宛ざ仍龃?，使?jié)櫥眯式档停艿雷枇υ龃?，?dǎo)致齒輪箱內(nèi)各潤(rùn)滑點(diǎn)的潤(rùn)滑狀態(tài)惡化，可能使齒輪箱壽命縮短甚至破壞。

(2)潤(rùn)滑油的冷卻系統(tǒng)在熱帶或沙漠地區(qū)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可能會(huì)長(zhǎng)期工作在50℃以上，這樣高的溫度將會(huì)使?jié)櫥宛ざ茸兿?，使油膜變薄承載能力降低，導(dǎo)致齒輪箱內(nèi)各潤(rùn)滑點(diǎn)的潤(rùn)滑狀態(tài)惡化，可能使齒輪箱壽命縮短甚至破壞。

三、潤(rùn)滑系統(tǒng)的監(jiān)控

(1)齒輪箱潤(rùn)滑系統(tǒng)溫度控制在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)控制齒輪箱的工作溫度，必要時(shí)可采用加熱器或冷卻器來(lái)控制齒輪箱的溫度。第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱1)系統(tǒng)油溫：是指潤(rùn)滑系統(tǒng)油液的溫度。

2)齒輪嚙合溫度：是指經(jīng)過(guò)齒輪輪齒嚙合后從出口處所測(cè)的油溫。

3)軸承油溫：是指滾動(dòng)軸承附近所測(cè)的油溫。

4)油量：潤(rùn)滑系統(tǒng)最小油量為(2)潤(rùn)滑油工況監(jiān)控齒輪箱使用和維護(hù)說(shuō)明書(shū)中必須說(shuō)明潤(rùn)滑油工況監(jiān)控及其檢測(cè)要求。

四、齒輪箱的監(jiān)控系統(tǒng)

(1)齒輪箱監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成齒輪箱的監(jiān)控系統(tǒng)主要由潤(rùn)滑油溫度傳感器、油位傳感器、油壓傳感器、油流量傳感器、壓力表、加熱器溫度傳感器、冷卻器溫度傳感器、控制用微處理器等部分組成，這樣可以方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱(2)齒輪箱監(jiān)控系統(tǒng)與主控系統(tǒng)的關(guān)系齒輪箱的潤(rùn)滑油溫度信號(hào)、油位信號(hào)、油流量信號(hào)都是控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)，控制計(jì)算機(jī)根據(jù)不同的信號(hào)觸發(fā)不同的控制程序，控制程序驅(qū)動(dòng)相關(guān)的執(zhí)行元件執(zhí)行相關(guān)的操作，確保了齒輪箱工作于良好狀態(tài)下。

五、齒輪箱的附件

(1)潤(rùn)滑油過(guò)濾器系統(tǒng)的過(guò)濾能力應(yīng)保證潤(rùn)滑油滿足最低清潔度要求。

(2)接口主機(jī)廠和齒輪箱生產(chǎn)廠應(yīng)共同確定齒輪箱上的接口類型和尺寸要求。

(3)油位指示器應(yīng)在易于觀察的位置配備油位檢查裝置。

(4)磁性螺塞磁性螺塞應(yīng)安裝于油循環(huán)區(qū)域易于觸及的位置。

(5)氣孔帽建議設(shè)置帶有過(guò)濾裝置的氣孔帽，其結(jié)構(gòu)及安裝位置應(yīng)能有效排出空氣以及防止大氣中的灰塵、水分和其他污染物進(jìn)入箱體。(6)取樣口為了便于進(jìn)行油液清潔度檢查，建議在齒輪箱兩側(cè)工作油位高度中部設(shè)置取油樣口。

第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱1.簡(jiǎn)述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱和風(fēng)輪軸的工作特點(diǎn)。

2.齒輪箱和風(fēng)輪軸的正常工作條件是什么？

3.齒輪箱和風(fēng)輪軸的設(shè)計(jì)技術(shù)要求有哪些？齒輪箱分為哪幾類？風(fēng)力發(fā)電機(jī)組專用齒輪箱有哪兩種結(jié)構(gòu)形式？

4.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)鏈方式有幾種？

5.齒輪箱主要零部件的設(shè)計(jì)要求有哪些？齒輪箱體和風(fēng)輪軸軸承支架的作用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？

6.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱齒輪的結(jié)構(gòu)要求有哪些？風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱行星架的技術(shù)要求有哪些？7.齒輪箱軸與風(fēng)輪軸的主要功能和要求有哪些？風(fēng)輪軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有哪些？

8.齒輪箱和風(fēng)輪軸軸承的工作要求及工作特點(diǎn)是什么？齒輪箱和風(fēng)輪軸軸承的選型原則是什么？

9.齒輪箱和風(fēng)輪軸軸承的壽命確認(rèn)方法和報(bào)廢判定標(biāo)準(zhǔn)是怎樣的？

10.齒輪箱和風(fēng)輪軸的潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用及組成部分是什么？齒輪箱有哪些附件？第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱11.齒輪箱潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)潤(rùn)滑油的要求有哪些？齒輪箱換油周期如何確定？

12.潤(rùn)滑油的加熱與冷卻系統(tǒng)的工作原理是什么？

13.齒輪箱的監(jiān)控系統(tǒng)是如何組成的？監(jiān)控系統(tǒng)與主控系統(tǒng)的關(guān)系怎樣？第四章風(fēng)輪軸與齒輪箱第一節(jié)發(fā)電機(jī)概述

第二節(jié)風(fēng)力發(fā)電專用發(fā)電機(jī)第五章發(fā)電機(jī)第一節(jié)發(fā)電機(jī)概述一、發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

二、風(fēng)力發(fā)電用發(fā)電機(jī)的特殊性

(一)風(fēng)的隨機(jī)性

1)普通發(fā)電機(jī)都必須穩(wěn)定地運(yùn)行在同步轉(zhuǎn)速(同步發(fā)電機(jī))或同步轉(zhuǎn)速附近(異步發(fā)電機(jī)),以常規(guī)能源作為驅(qū)動(dòng)力的水輪機(jī)和蒸汽輪機(jī)將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到發(fā)電機(jī)要求的同步轉(zhuǎn)速很容易實(shí)現(xiàn)。

2)由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速瞬時(shí)變化，發(fā)電機(jī)的輸出功率也隨之波動(dòng)，而且幅值較大。

3)由于風(fēng)速具有不可控性，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多數(shù)時(shí)間運(yùn)行于額定功率以下，發(fā)電機(jī)經(jīng)常在半載或輕載下運(yùn)行。

4)由于風(fēng)速的不確定性，當(dāng)風(fēng)速太低或機(jī)組發(fā)生故障時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出必須脫離電網(wǎng)。第五章發(fā)電機(jī)(二)工作環(huán)境的特殊性

1)一般發(fā)電機(jī)多處于寬敞的空間運(yùn)行，散熱條件較好，進(jìn)行水冷卻也比較方便。

2)一般發(fā)電機(jī)都安裝在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)工作在不斷運(yùn)動(dòng)的高空機(jī)艙之中，運(yùn)轉(zhuǎn)在具有較強(qiáng)振動(dòng)的環(huán)境下。

①風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)始終要找主風(fēng)向，經(jīng)常偏航，機(jī)艙本身就是活動(dòng)的部件。

②在風(fēng)壓的作用下，機(jī)艙有可能會(huì)朝各個(gè)方向擺動(dòng)。

③風(fēng)輪每旋轉(zhuǎn)1圈會(huì)產(chǎn)生3次脈動(dòng)，也會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)振動(dòng)。

④主傳動(dòng)系統(tǒng)和偏航系統(tǒng)都是運(yùn)動(dòng)的部件，運(yùn)動(dòng)的部件之間必須有間隙，這些間隙會(huì)將局部振動(dòng)擴(kuò)展放大。⑤風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各個(gè)部件相互之間可能產(chǎn)生共振，而進(jìn)一步使局部振動(dòng)擴(kuò)展放大。

3)一般發(fā)電機(jī)都安裝在室內(nèi)，并具備較合適的環(huán)境溫度、濕度和較好的防塵條件。

第五章發(fā)電機(jī)三、風(fēng)力發(fā)電用發(fā)電機(jī)的選型

1.籠型異步發(fā)電機(jī)

2.雙饋型發(fā)電機(jī)

3.永磁直驅(qū)型發(fā)電機(jī)第五章發(fā)電機(jī)第五章發(fā)電機(jī)第二節(jié)風(fēng)力發(fā)電專用發(fā)電機(jī)一、異步發(fā)電機(jī)

(一)異步發(fā)電機(jī)的工作原理

(二)異步發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性

(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低使用異步發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由于沒(méi)有集電環(huán)、電刷、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組和同步裝置，使得其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、維護(hù)及運(yùn)行費(fèi)用低，風(fēng)電場(chǎng)投資費(fèi)用低。

(2)相同的冷卻條件出力大異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為隱極，用鑄造籠型轉(zhuǎn)子繞組替代繞線式轉(zhuǎn)子繞組，一般效率高于同功率同轉(zhuǎn)速的同步發(fā)電機(jī)。

(3)需要無(wú)功補(bǔ)償異步發(fā)電機(jī)的部分經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)將會(huì)由于異步發(fā)電機(jī)所需勵(lì)磁無(wú)功補(bǔ)償被部分抵消。(4)不適宜低速工作異步發(fā)電機(jī)所需勵(lì)磁無(wú)功補(bǔ)償?shù)拇笮∨c發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速成反比(即與發(fā)電機(jī)的極對(duì)數(shù)成正比),轉(zhuǎn)速越高,勵(lì)磁標(biāo)幺值越低。第五章發(fā)電機(jī)(5)體積小異步發(fā)電機(jī)的體積小，在機(jī)艙內(nèi)所占容積比同步發(fā)電機(jī)小。

(三)異步發(fā)電機(jī)的形式、基本參數(shù)及尺寸要求

1)發(fā)電機(jī)軸伸、鍵的尺寸及其公差應(yīng)符合表5-2的規(guī)定(如用戶有特殊要求，可與制造廠協(xié)商)。2)異步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及安裝形式應(yīng)符合《旋轉(zhuǎn)電機(jī)結(jié)構(gòu)型式、安裝型式及接線盒位置的分類(IM代碼)》(GB/T997—2008)中IMB3的規(guī)定。

3)單速發(fā)電機(jī)的額定功率系列：150kW、200kW、250kW、300kW、400kW、500kW、600kW、750kW、1000kW、1200kW、1500kW、2000kW、2500kW和3000kW。第五章發(fā)電機(jī)4)單速發(fā)電機(jī)的額定頻率為50Hz，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，額定電壓為400V、690V、1000V和1500V(如用戶有特殊要求，可與制造廠協(xié)商)。

5)雙速發(fā)電機(jī)應(yīng)按下列的額定功率制造：600kW/125kW、660kW/180kW和750kW/220kW(如用戶有特殊要求，可與制造廠協(xié)商)。

6)雙速發(fā)電機(jī)的額定頻率為50Hz，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min，額定電壓為690V/690V(如用戶有特殊要求，可與制造廠協(xié)商)。

7)單速、雙速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率大于或等于1.0％。8)異步發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，其效率和功率因數(shù)的保證值及其容差應(yīng)符合表5-3的規(guī)定。第五章發(fā)電機(jī)(四)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組異步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1)為提高效率，采用單速或雙速電機(jī)結(jié)構(gòu)，以改善輕載時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能。

2)為降低發(fā)電機(jī)的溫升，定、轉(zhuǎn)子硅鋼片的性能比普通異步發(fā)電機(jī)的硅鋼片性能提高1～2個(gè)等級(jí)。

3)為保證發(fā)電機(jī)繞組可靠地抵御機(jī)械和電氣的沖擊及振動(dòng)而不致破壞，定子線圈采用成形線圈，發(fā)電機(jī)繞組端部需要特殊方法捆綁固定，使其更加結(jié)實(shí)、更加牢固。4)為了應(yīng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的短時(shí)過(guò)載及頻繁起停，需要保證繞組引線不致燒斷或變形，可適當(dāng)加大繞組到發(fā)電機(jī)接線端子的引線截面積。

5)為了使發(fā)電機(jī)具有較高的效率及較高的功率因數(shù)，繞組可以采用多線并繞。

6)為了提高發(fā)電機(jī)的效率，轉(zhuǎn)子籠條采用銅材澆鑄以減小轉(zhuǎn)子損耗。

7)為了使發(fā)電機(jī)外殼的外形有利于散熱，空氣冷卻時(shí)采用鑄造型式的帶有散熱片的外殼，水冷卻時(shí)采用焊接型式的帶有散熱管的外殼。第五章發(fā)電機(jī)8)為了減小發(fā)電機(jī)的振動(dòng)，其與機(jī)艙底盤(pán)連接時(shí)應(yīng)使用柔性連接。

9)為了防止發(fā)電機(jī)飛車，在發(fā)電機(jī)軸伸端可增設(shè)安全離合器。10)為了利于發(fā)電機(jī)的散熱，在機(jī)艙設(shè)置防塵、防潮濕的通風(fēng)道或通風(fēng)罩。

11)根據(jù)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)的軸承需要承受比普通發(fā)電機(jī)更大的沖擊和振動(dòng)載荷，并要求發(fā)電機(jī)軸承的壽命不少于20年，且在高空的機(jī)艙中更換軸承十分不方便的工作特點(diǎn)，目前普遍采用重型汽車專用的寬系列軸承，能適應(yīng)極端惡劣的環(huán)境條件并可靠地使用。

(五)水冷式交流發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)

(六)風(fēng)力發(fā)電對(duì)籠型異步發(fā)電機(jī)的技術(shù)要求

1)發(fā)電機(jī)應(yīng)按照規(guī)定程序批準(zhǔn)的圖樣及技術(shù)文件制造。

2)發(fā)電機(jī)外殼防護(hù)等級(jí)不低于《旋轉(zhuǎn)電機(jī)整體結(jié)構(gòu)的防護(hù)等級(jí)(IP代碼)分級(jí)》(GB/T4942.1—2006)中的IP44等級(jí)。第五章發(fā)電機(jī)3)發(fā)電機(jī)應(yīng)有可靠的冷卻方式，如果采用強(qiáng)制通風(fēng)冷卻方式，應(yīng)保證引入的空氣不對(duì)發(fā)電機(jī)造成危害；如果采用水冷方式，應(yīng)無(wú)滲水和漏水問(wèn)題。

4)發(fā)電機(jī)的定額是以連續(xù)工作制(S1)為基準(zhǔn)的連續(xù)定額。

5)在額定轉(zhuǎn)速、額定功率因數(shù)下，當(dāng)電壓、頻率與額定值的偏差符合《旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能》(GB755—2008)的規(guī)定時(shí)，發(fā)電機(jī)應(yīng)能正常運(yùn)行。

6)在額定電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比的保證值對(duì)同步轉(zhuǎn)速1500r/min及以上時(shí)為2.0倍，其余為1.8倍。

7)在海拔和環(huán)境空氣溫度符合工作環(huán)境規(guī)定時(shí)，發(fā)電機(jī)繞組的溫升極限和軸承的允許溫度按《旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能》(GB755—2008)的規(guī)定。第五章發(fā)電機(jī)8)發(fā)電機(jī)在額定溫升試驗(yàn)后，保持額定電壓不變，應(yīng)能承受1.15倍額定負(fù)載運(yùn)行1h。

9)發(fā)電機(jī)應(yīng)能承受1.2倍額定轉(zhuǎn)速，歷時(shí)2min而不應(yīng)發(fā)生有害變形。

10)發(fā)電機(jī)定子繞組的絕緣電阻在熱狀態(tài)或溫升試驗(yàn)后，應(yīng)不低于(Un/1000)MΩ(Un為發(fā)電機(jī)額定電壓)。

11)發(fā)電機(jī)定子繞組各相間及雙繞組相互間應(yīng)能承受歷時(shí)1min的耐壓試驗(yàn)而不發(fā)生擊穿，試驗(yàn)電壓的頻率為50Hz，并盡可能為正弦波形，電壓的有效值為(2Un+1000)V,但不應(yīng)低于1500V。12)發(fā)電機(jī)的定子繞組應(yīng)能承受匝間耐沖擊電壓試驗(yàn)而不擊穿；當(dāng)發(fā)電機(jī)采用散嵌繞組時(shí)，其試驗(yàn)沖擊電壓峰值和試驗(yàn)方法按《交流低壓電機(jī)成型繞組匝間絕緣試驗(yàn)規(guī)范》(GB/T22714—2008)及《交流低壓電機(jī)散嵌繞組匝間絕緣第2部分：試驗(yàn)限值》(GB/T22719.2—2008)的規(guī)定。

13)發(fā)電機(jī)應(yīng)進(jìn)行短時(shí)升高電壓試驗(yàn)：試驗(yàn)用空載電動(dòng)機(jī)法進(jìn)行，外施電壓為額定電壓的130％，時(shí)間為3min。第五章發(fā)電機(jī)14)發(fā)電機(jī)的定子繞組在按《電機(jī)在一般環(huán)境條件下使用的濕熱試驗(yàn)要求》(GB/T12665—2017)所規(guī)定的40℃交變濕熱試驗(yàn)方法進(jìn)行6個(gè)周期的試驗(yàn)后，絕緣電阻應(yīng)不低于上述第10項(xiàng)的規(guī)定數(shù)值，并能承受上述第11項(xiàng)所規(guī)定的耐電壓試驗(yàn)而不發(fā)生擊穿。15)發(fā)電機(jī)作空載電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)按《軸中心高為56mm及以上電機(jī)的機(jī)械振動(dòng)振動(dòng)的測(cè)量、評(píng)定及限值》(GB10068—2008)測(cè)定的振動(dòng)速度有效值應(yīng)不超過(guò)2.8mm/s。

16)發(fā)電機(jī)做空載電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)按《旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪聲測(cè)定方法及限值第1部分：旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪聲測(cè)定方法》(GB/T10069.1—2006)和《旋轉(zhuǎn)電機(jī)噪聲測(cè)定方法及限值第3部分：噪聲限值》(GB10069.3—2008)測(cè)得的A計(jì)權(quán)聲功率級(jí)的噪聲數(shù)值應(yīng)不超過(guò)表5-4的規(guī)定。第五章發(fā)電機(jī)17)當(dāng)并網(wǎng)三相電壓平衡時(shí)，發(fā)電機(jī)空載三相電流中任何一相與三相平均值的偏差應(yīng)不應(yīng)超過(guò)三相平均值的±10％。

18)發(fā)電機(jī)不允許在運(yùn)行中反接電源制動(dòng)或逆轉(zhuǎn)。19)單繞組發(fā)電機(jī)可制成3個(gè)或6個(gè)出線端，雙繞組發(fā)電機(jī)可制成9個(gè)或12個(gè)出線端(用戶在合同中注明)，從軸伸端看過(guò)去，發(fā)電機(jī)接線盒置于機(jī)座右面。第五章發(fā)電機(jī)二、雙饋型異步發(fā)電機(jī)第五章發(fā)電機(jī)①運(yùn)行于變速恒頻方式。

②運(yùn)行于無(wú)功大范圍調(diào)節(jié)的方式。

③運(yùn)行于發(fā)電電動(dòng)方式。

(一)雙饋型異步發(fā)電機(jī)的工作特性第五章發(fā)電機(jī)(二)雙饋型異步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1)雙饋型發(fā)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上采用繞線轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子繞組電流由集電環(huán)導(dǎo)入，定子、轉(zhuǎn)子均為三相對(duì)稱繞組，這種帶集電環(huán)的雙饋型發(fā)電機(jī)被稱為有電刷雙饋型發(fā)電機(jī)。

2)雙饋型發(fā)電機(jī)仍然是異步發(fā)電機(jī)，除了轉(zhuǎn)子繞組與普通異步電機(jī)的籠型結(jié)構(gòu)不同外，其他部分的結(jié)構(gòu)完全相同。

3)雙饋型異步發(fā)電機(jī)定子通過(guò)斷路器與電網(wǎng)連接，繞線轉(zhuǎn)子通過(guò)四象限變頻器與電網(wǎng)相連，變頻器對(duì)轉(zhuǎn)子交流勵(lì)磁進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證定子側(cè)同電網(wǎng)恒頻恒壓輸出。

4)通過(guò)在雙饋型異步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)間加入變流器，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速就可以與電網(wǎng)頻率解耦，并允許風(fēng)輪速度有變化，也能控制發(fā)電機(jī)氣隙轉(zhuǎn)距。5)雙饋型異步發(fā)電機(jī)組全部采用變槳距控制的風(fēng)輪。第五章發(fā)電機(jī)(三)雙饋型異步發(fā)電機(jī)的技術(shù)要求

(1)一般性能

1)發(fā)電機(jī)應(yīng)符合本部分的要求，并按照規(guī)定程序批準(zhǔn)的圖樣及技術(shù)文件制造。

2)發(fā)電機(jī)的外形及安裝尺寸應(yīng)符合與用戶協(xié)商約定的產(chǎn)品外形圖的要求。

3)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)平穩(wěn)、輕快、無(wú)停滯現(xiàn)象。

4)發(fā)電機(jī)在-45℃存放時(shí)應(yīng)不損壞。

(2)溫升限值

1)GB755—2008對(duì)不同功率等級(jí)的發(fā)電機(jī)繞組及部件所采用的絕緣材料等級(jí)和所對(duì)應(yīng)的溫升限值做了規(guī)定。2)如果發(fā)電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中超出本部分規(guī)定的運(yùn)行條件，那么溫升限值應(yīng)按GB755—2008的規(guī)定進(jìn)行修正。第五章發(fā)電機(jī)(3)主要特性

1)系統(tǒng)信息交換。

2)基準(zhǔn)溫度。

3)發(fā)電機(jī)的特性。

(4)容差與效率

1)空載額定頻率、額定電壓點(diǎn)和電流偏差容差：發(fā)電機(jī)作空載電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)額定頻率、額定電壓、電流偏差應(yīng)不超過(guò)典型值的±10％。2)堵轉(zhuǎn)電流容差：發(fā)電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，測(cè)量電壓為能產(chǎn)生額定電流的對(duì)應(yīng)值(此電壓值應(yīng)在經(jīng)型式試驗(yàn)合格的被試電機(jī)上確定)，轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的電流偏差應(yīng)不超過(guò)典型值的±5％。

3)效率：發(fā)電機(jī)在額定工況時(shí)的效率應(yīng)不低于96％。

(5)超速發(fā)電機(jī)處于熱態(tài)時(shí)，應(yīng)能承受1.2倍的最大工作轉(zhuǎn)速，歷時(shí)2min。第五章發(fā)電機(jī)(6)軸電壓發(fā)電機(jī)在空載電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，軸電壓應(yīng)不高于0.5V。

(7)短時(shí)過(guò)載發(fā)電機(jī)在溫升試驗(yàn)后，保持額定電壓不變，應(yīng)能承受1.5倍額定負(fù)載運(yùn)行1h。(8)絕緣電阻發(fā)電機(jī)在熱態(tài)下，定、轉(zhuǎn)子繞組對(duì)機(jī)座及繞組間的熱態(tài)絕緣電阻值應(yīng)不低于Un/1000MΩ，冷態(tài)絕緣電阻應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。

(9)耐電壓性能

1)對(duì)地耐電壓：對(duì)地耐電壓試驗(yàn)通常使用近似正弦波的50Hz交流電，歷時(shí)1min無(wú)擊穿和閃絡(luò)。

2)匝間耐壓：

①散嵌繞組應(yīng)能承受匝間絕緣沖擊電壓試驗(yàn)，歷時(shí)3s而不擊穿。沖擊試驗(yàn)電壓峰值應(yīng)符合GB/T22719.2—2008的規(guī)定。

②成型繞組應(yīng)能承受匝間絕緣沖擊電壓試驗(yàn)，歷時(shí)3s而不擊穿。沖擊試驗(yàn)電壓峰值應(yīng)符合GB/T22714—2008的規(guī)定。第五章發(fā)電機(jī)(10)短時(shí)升高電壓發(fā)電機(jī)應(yīng)能承受短時(shí)升高電壓試驗(yàn)而不發(fā)生故障。

(11)諧波發(fā)電機(jī)輸出電壓諧波畸變率不大于5％。

(12)噪聲發(fā)電機(jī)以空載電動(dòng)機(jī)方式運(yùn)行，在規(guī)定旋轉(zhuǎn)方向下測(cè)量噪聲。

(13)振動(dòng)發(fā)電機(jī)安裝在試驗(yàn)臺(tái)上以空載電動(dòng)機(jī)方式運(yùn)行，振動(dòng)速度的限值應(yīng)滿足GB10068—2008的規(guī)定。

三、永磁直驅(qū)型同步發(fā)電機(jī)

1.同步發(fā)電機(jī)的工作原理

2.永磁直驅(qū)型同步發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)1)永磁直驅(qū)型發(fā)電機(jī)組取消了齒輪箱，使傳動(dòng)系統(tǒng)部件的數(shù)量減少，沒(méi)有傳動(dòng)磨損和漏油所造成的機(jī)械故障，減少了齒輪傳動(dòng)裝置需要的潤(rùn)滑、清洗等定期維護(hù)工作，也降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)成本。第五章發(fā)電機(jī)2)永磁直驅(qū)型發(fā)電機(jī)取消了齒輪箱和傳動(dòng)軸，使機(jī)組水平軸方向的長(zhǎng)度大大縮短，而且增加了機(jī)組的穩(wěn)定性。

3)永磁同步發(fā)電機(jī)與電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)和雙饋型交流發(fā)電機(jī)相比，不用外接勵(lì)磁電源，沒(méi)有集電環(huán)和電刷，不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，而且提高了可靠性和機(jī)組效率。

4)永磁直驅(qū)型同步發(fā)電機(jī)的外表面面積大，易散熱。

5)采用永磁發(fā)電技術(shù)及變速恒頻技術(shù)，提高了風(fēng)電機(jī)組的效率，可以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。6)發(fā)電機(jī)功率因數(shù)高，其值接近或等于1，提高了電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量。

7)由于減少了部件數(shù)量，使整機(jī)的生產(chǎn)周期大大縮短。

8)低速多磁極永磁發(fā)電機(jī)采用變槳距變速恒頻運(yùn)行方式，使用一臺(tái)全功率變流器將頻率變化的風(fēng)電送入電網(wǎng)。3.大型直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式

(1)內(nèi)轉(zhuǎn)子型它是一種常規(guī)發(fā)電機(jī)的布置形式。第五章發(fā)電機(jī)(2)外轉(zhuǎn)子型風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)外轉(zhuǎn)子連接，直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

4.永磁同步發(fā)電機(jī)的電磁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第五章發(fā)電機(jī)1)采用高性能永磁材料以防止退磁。2)采用PCT交流電機(jī)結(jié)構(gòu)技術(shù)以減小外徑尺寸。

3)優(yōu)化發(fā)電機(jī)定子繞組設(shè)計(jì)。

4)采用有限元法對(duì)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)部件、螺栓連接的強(qiáng)度與剛度進(jìn)行計(jì)算，確保由于風(fēng)力、重量和電磁拉力引起的變形在允許的范圍內(nèi)，同時(shí)還要對(duì)轉(zhuǎn)子做軸系動(dòng)力穩(wěn)定性計(jì)算，確保臨界轉(zhuǎn)速和振動(dòng)達(dá)到技術(shù)要求。

5)合理選擇永磁體的固定結(jié)構(gòu)和寬厚比例尺寸，使其在永磁鋼用量最小的情況下達(dá)到較高的抗去磁能力。

6)發(fā)電機(jī)靜止機(jī)座與轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)輪接合部需加密封。

5.永磁直驅(qū)型發(fā)電機(jī)裝配注意事項(xiàng)

1)采用高性能的永磁體，其磁吸力極強(qiáng)，永磁體裝配和定、轉(zhuǎn)子總裝時(shí)需要使用專用工裝設(shè)備，要確保不傷人。第五章發(fā)電機(jī)2)定子下線裝配后，發(fā)電機(jī)定子裝配要進(jìn)行真空壓力浸漆絕緣工藝處理，可以提高絕緣整體水平、增加導(dǎo)熱性能、降低發(fā)電機(jī)定子繞組的溫升。

6.永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)的型號(hào)、型式與基本要求第五章發(fā)電機(jī)1)按GB/T4831—2016的規(guī)定，發(fā)電機(jī)的型號(hào)由產(chǎn)品代號(hào)、規(guī)格代號(hào)、特殊環(huán)境代號(hào)、補(bǔ)充代號(hào)四部分依次排列組成，如圖5-5所示。

2)標(biāo)稱功率一般按風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定功率確定。

3)發(fā)電機(jī)一般按機(jī)組要求的額定電壓制造。

4)發(fā)電機(jī)通常為三相或雙三相或六相交流電輸出。

5)發(fā)電機(jī)一般采用155(F)級(jí)及以上絕緣等級(jí)。

6)發(fā)電機(jī)的最大運(yùn)行轉(zhuǎn)速不大于500r/min。

7)發(fā)電機(jī)的定額是以連續(xù)工作制(S1)為基準(zhǔn)的連續(xù)定額。

8)發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及安裝型式應(yīng)符合GB/T997—2008的規(guī)定。

9)發(fā)電機(jī)外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的要求，并符合GB/T4942.1—2006的規(guī)定。

10)發(fā)電機(jī)應(yīng)有可靠的冷卻方法，并符合GB/T1993—1993的規(guī)定。第五章發(fā)電機(jī)7.永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)的技術(shù)要求

1)發(fā)電機(jī)應(yīng)符合本部分的要求，并按照經(jīng)規(guī)定程序批準(zhǔn)的圖樣及技術(shù)文件制造。

2)發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速、額定功率因數(shù)下，當(dāng)電壓在額定值的95％～105％之間變化時(shí)，應(yīng)能輸出額定功率。

3)發(fā)電機(jī)的效率曲線應(yīng)滿足用戶要求。

4)發(fā)電機(jī)的輸出端通常接全功率變流器。

5)在額定電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)應(yīng)能承受1.5倍的額定電流，歷時(shí)不少于30s。

6)發(fā)電機(jī)在額定發(fā)熱試驗(yàn)后，保持額定電壓不變，應(yīng)能承受1.15倍額定負(fù)載運(yùn)行1h。7)發(fā)電機(jī)的永磁體在發(fā)電機(jī)突然短路狀態(tài)和溫度限值下應(yīng)不發(fā)生大于1％的不可逆失磁。

8)發(fā)電機(jī)應(yīng)能承受1.2倍的最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速，歷時(shí)2min，不發(fā)生有害變形。

9)絕緣電阻限值如下：

第五章發(fā)電機(jī)①發(fā)電機(jī)定子繞組的絕緣電阻在熱狀態(tài)或發(fā)熱試驗(yàn)后，應(yīng)不低于Un/(1000+Pn/100)MΩ。其中Un為額定電壓，Pn為額定功率。②在5～35℃時(shí)，用250V絕緣電阻表測(cè)量埋置檢溫元件的絕緣電阻，其絕緣電阻應(yīng)不小于1MΩ。

③用500V絕緣電阻表測(cè)量防潮加熱器的絕緣電阻，其絕緣電阻應(yīng)不小于1MΩ。10)發(fā)電機(jī)定子繞組各相間及雙三相繞組相互間應(yīng)能承受歷時(shí)1min的耐電壓試驗(yàn)而不發(fā)生擊穿，試驗(yàn)電壓的頻率為50Hz，并盡可能為正弦波，電壓的有效值為2U+1000V。

11)發(fā)電機(jī)的定子繞組應(yīng)能承受匝間耐沖擊電壓試驗(yàn)而不擊穿。

12)發(fā)電機(jī)的定子繞組在按GB/T12665—2017規(guī)定的40℃交變濕熱試驗(yàn)方法進(jìn)行6周期試驗(yàn)后，絕緣電阻應(yīng)不低于9)規(guī)定的數(shù)值，并能承受10)規(guī)定的耐電壓試驗(yàn)而不發(fā)生擊穿。

13)發(fā)電機(jī)作電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，按GB10068—2008規(guī)定測(cè)得的振動(dòng)幅值應(yīng)不大于0.05mm。

14)發(fā)電機(jī)作電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，按GB/T10069.1—2006規(guī)定測(cè)得的噪聲數(shù)值應(yīng)符合GB10069.3—2008的規(guī)定。第五章發(fā)電機(jī)15)當(dāng)并網(wǎng)三相電壓平衡時(shí)，發(fā)電機(jī)三相空載電流中任何一相與三相平均值的偏差應(yīng)不超過(guò)三相平均值的±10％。

16)發(fā)電機(jī)不允許在運(yùn)行中反接電源制動(dòng)或逆轉(zhuǎn)。

17)發(fā)電機(jī)的接線盒內(nèi)應(yīng)有接地端子，同時(shí)機(jī)座上應(yīng)另設(shè)一個(gè)接地端子，并應(yīng)在接地端子的附近設(shè)置接地標(biāo)志。

18)發(fā)電機(jī)用永磁材料應(yīng)有可靠的防腐蝕保護(hù)。

19)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)使用壽命應(yīng)不少于20年。

1.發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理是什么？

2.風(fēng)力發(fā)電用發(fā)電機(jī)有哪些特殊性？

3.恒速籠型發(fā)電機(jī)存在什么問(wèn)題？

4.雙饋型風(fēng)電機(jī)組與永磁直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組相比較各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

5.異步發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)在哪些方面？第五章發(fā)電機(jī)6.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組異步發(fā)電機(jī)有哪些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？

7.水冷式交流發(fā)電機(jī)有什么特點(diǎn)？

8.雙饋型異步發(fā)電機(jī)的工作原理是什么？

9.雙饋型發(fā)電機(jī)主要的運(yùn)行方式有幾種？

10.雙饋型異步發(fā)電機(jī)有哪些工作特點(diǎn)？

11.雙饋型異步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么？

12.雙饋型異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行條件是什么？

13.雙饋型異步發(fā)電機(jī)有哪些技術(shù)要求？

14.直驅(qū)型同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是什么？

15.大型直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式有哪幾種？

16.永磁直驅(qū)型同步發(fā)電機(jī)有哪些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？

17.永磁直驅(qū)型發(fā)電機(jī)有哪些技術(shù)要求？第五章發(fā)電機(jī)第一節(jié)制動(dòng)系統(tǒng)概述

第二節(jié)機(jī)械制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)

第三節(jié)制動(dòng)系統(tǒng)的控制要求第六章制動(dòng)系統(tǒng)第一節(jié)制動(dòng)系統(tǒng)概述一、制動(dòng)器的工作原理

二、制動(dòng)系統(tǒng)的組成

(1)制動(dòng)器它是一種產(chǎn)生阻礙運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的制動(dòng)力的部件，其中包括輔助制動(dòng)系統(tǒng)中的緩速裝置(阻尼裝置)。

(2)驅(qū)動(dòng)裝置包括將制動(dòng)能量傳輸?shù)街苿?dòng)器的各個(gè)部件。

(3)動(dòng)力裝置包括供給、調(diào)節(jié)制動(dòng)所需能量以及改善能量傳遞狀態(tài)的各種部件。

(4)控制裝置包括產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作和控制制動(dòng)效果的各種部件。

三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)要求

1.總體設(shè)計(jì)要求

1)設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮載荷情況與制動(dòng)引起的制動(dòng)力矩的組合。第六章制動(dòng)系統(tǒng)2)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩在正常工作方式下應(yīng)采用柔性加載方式，也可以采用半剛性或階梯形加載方式。

①柔性加載方式是在制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩增加過(guò)程中，沒(méi)有制動(dòng)力矩增長(zhǎng)加速度突變的加載方式。

②半剛性加載方式是在制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩增加過(guò)程中，沒(méi)有制動(dòng)力矩增長(zhǎng)速度突變的加載方式。

③階梯形加載方式是在制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力矩增加過(guò)程中，存在制動(dòng)力矩突變的加載方式。第六章制動(dòng)系統(tǒng)3)如果機(jī)械制動(dòng)裝置的制動(dòng)材料過(guò)度磨損，則應(yīng)提供磨損指示器對(duì)襯料磨損程度進(jìn)行監(jiān)測(cè)以保證風(fēng)機(jī)能正常關(guān)機(jī)。

4)就制動(dòng)系統(tǒng)的壓力而言，即使沒(méi)有動(dòng)力供給，機(jī)械制動(dòng)裝置也應(yīng)能將風(fēng)輪制動(dòng)五天以上。

5)安全系統(tǒng)被觸發(fā)后，不經(jīng)許可，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不應(yīng)自動(dòng)重新起動(dòng)。

6)偏航系統(tǒng)制動(dòng)裝置應(yīng)按控制系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

7)鎖定裝置必須設(shè)計(jì)成正操縱，并且保證傳動(dòng)裝置和偏航系統(tǒng)具有良好的可達(dá)性和維護(hù)性。

8)制動(dòng)裝置表面應(yīng)用蓋子、防護(hù)板或類似物進(jìn)行保護(hù)，以使其免