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风力发电机种类有哪些为什么它转得很慢却可以发电《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:07:03 阅读: 来源:湿巾厂家

2018-12-15 19:18:22来源:贤集网 赵媛

风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;我国近几年风电产业突飞猛进。小型风力发电系统效率很高,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技含量的小系统:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。总的来说,风力发电机是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。下面贤集网小编来为大家详细介绍风力发电机种类有哪些?为什么风力发电机转得很慢却可以发电?风力发电机安装地点要求及操作上的安全注意事项。

风力发电机种类有哪些

一、按风力发电机按叶片分类

按照风力发电机主轴的方向分类可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。

1、水平轴风力发电机

旋转轴与叶片垂直,一般与地面平行,旋转轴处于水平的风力发电机。水平轴风力发电机相对于垂直轴发电机的优点;叶片旋转空间大,转速高,适合于大型风力发电厂。水平轴风力发电机组的发展历史较长,已经完全达到工业化生产,结构简单,效率比垂直轴风力发电机组高。到目前为止,用于发电的风力发电机都为水平轴,还没有商业化的垂直轴的风力发电机组。

2、垂直轴风力发电机

旋转轴与叶片平行,一般与地面吹垂直,旋转轴处于垂直的风力发电机。垂直轴风力发电机相对于水平轴发电机的优点在于;发电效率高,对风的转向没有要求,叶片转动空间小,抗风能力强(可抗12-14级台风),启动风速小维修保养简单。垂直轴与水平式的风力发电机对比,有两大优势:一、同等风速条件下垂直轴发电效率比水平式的要高,特别是低风速地区;二、在高风速地区,垂直轴风力发电机要比水平式的更加安全稳定;另外,国内外大量的案例证明,水平式的风力发电机在城市地区经常不转动,在北方、西北等高风速地区又经常容易出现风机折断、脱落等问题,伤及路上行人与车辆等危险事故。

二、按风力发电机的输出容量分类

可将风力发电机分为小型,中型,大型,兆瓦级 系列。

1、小型风力发电机是指发电机容量为0.1~1kw的风力发电机。

2、中型风力发电机是指发电机容量为1~100kw的风力发电机。

3、大型风力发电机是指发电机容量为100~1000kw的风力发电机。

4、兆瓦级风力发电机是指发电机容量为1000以上的风力发电机。

三、按风力发电机功率调节方式分类

可分为定桨距时速调节型,变桨距型,主动失速型和独立变桨型风力发电机。

1、定桨距失速型风机

桨叶于轮毂固定连接,桨叶的迎风角度不随风速而变化。依靠桨叶的气动特性自动失速,即当风速大于额定风速时依靠叶片的失速特性保持输入功率基本恒定。

2、变桨距调节

风速低于额定风速时,保证叶片在最佳攻角状态,以获得最大风能;当风速超过额定风速后,变桨系统减小叶片攻角,保证输出功率在额定范围内。

3、主动失速调节

风速低于额定风速时,控制系统根据风速分几级控制,控制精度低于变桨距控制;当风速超过额定风速后,变桨系统通过增加叶片攻角,使叶片“失速”,限制风轮吸收功率增加。

4、独立变桨控制风力机

由于叶片尺寸较大,每个叶片有十几吨甚至几十吨,叶片运行在不同的位置,受力状况也是不同的故叶片中立对风轮力矩的影响也是不可忽略的。通过对三个叶片进行独立的控制,可以大大减小风力机叶片负载的波动及转矩的波动,进而减小传动机构与齿轮箱的疲劳度,减小塔架的震动,输出功率基本恒定在额定功率附近。

四、按分离发电机的机械形式分类

可分为有齿轮箱的风力机,无齿轮的风力机和混合驱动型风力机。

1、带齿轮箱的风力发电机

由于叶尖速度的限制,风轮旋转速度一般较慢。风轮直径在100m以上时,风轮转速在15r/min或更低。为了使发电机的体积变小,就必须是发电机输入转速更高,这时就必须使用变速箱体搞转速使得发动机输入转速在1500/min或者3000/min这样,发电机体积就可以设计的尽可能小。

2、无齿轮箱发电机

将叶轮和发电机直接连接在一起结构的风力发电机成为无齿轮箱使风力发电机。这种发电机由于没有齿轮箱,所以结构简单,制造方便,维护方便故无齿轮箱的风力发电机将来有可能发展与海上风力发电机上使用。

3、混合驱动型风力发电机

混合驱动型风力发电机采用一级齿轮进行传动,齿轮箱结构简单效率高。由于增加了点击转速点击尺寸和重量比一般的直趋机组的电机尺寸小,重量也比较轻。所以这种风力发电机具有直趋风力发电机的特点也有体积小,重量轻的有点,逐渐成为3GW以上的大型风机组设计开发的一种趋势。

五、按风力发电机组的发电机类型分类

可分为异步型风力发电机和同步型风力发电机。

1、异步发电机按其转子结构不同又可分为

a、笼型异步发电机――转子为笼型。

由于结构简单可靠、廉价、易于接入电网,而在小、中型机组中得到大量的使用;

b、绕线式双馈异步发电机――转子为线绕型。

定子与电网直接连接输送电能,同时绕线式转子也经过变频器控制向电网输送有功或无功功率。

2、同步发电机型按其产生旋转磁场的磁极的类型又可分为

a、电励磁同步发电机――转子为线绕凸极式磁极,由外接直流电流激磁来产生磁场。

b、永磁同步发电机――转子为铁氧体材料制造的永磁体磁极,通常为低速多极式,不用外界激磁,简化了发电机结构,因而具有多种优势。

六、按齿轮箱和发电机相对位置分类

齿轮箱和发电机相对位置可分为紧凑型和长轴布置型。

1、紧凑型风力发电机

紧凑型风力发电机的风轮直接与齿轮箱低速轴相连,齿轮高速轴输出端通过弹性联轴节与发电机连接,发电机与齿轮箱外壳连接。这种结构齿轮箱使专门设计的,由于结构紧凑,可以节省材料和相对的费用。作用在风轮和发电机上的力都是通过齿轮箱外壳体传递到主框架上的。紧凑型风力发电机的结构主轴与发电机轴在同一平面内,在齿轮箱损坏是,需要将风轮,齿轮箱,发电机一块拆下来进行修理,比较麻烦。

2、长轴布置型风力发电机

通过固定在机舱主框架的主轴,与齿轮箱低速轴连接。长轴布置型风力发电机的主轴是单独的,有单独的轴承支撑。这种结构的优点是风轮没有直接作用在齿轮箱的低速轴上,齿轮箱可以采用标准结构,减小齿轮箱低速轴收到的复杂力矩,降低了费用,减少了齿轮箱受损的可能性。

七、按风力发电机的转速分类

按照发电机的转速及并网方式可以将发电机分为定速风机和变速风机。

1、定速型风力发电机

定速风力机一般采用时速控制的桨叶控制方式,使用直接与电网相连的异步感应电动机,由于风能的随机性,驱动异步发电机的风力机低于额定运行的时间占全年运行时间的60%~70%。为了充分利用低风速的风能,增加发电量,广泛应用双速异步发电机,设计成4级和6级绕组。在低速运转时,双速异步发电机的效率比氮素异步发电机搞,滑差损耗小,当风力发电机组在低风速运行时,不仅桨叶具备有较高的启动效率,发电机效率也能保持在较高的水平。

2、变速风力发电机

变速风力机一般配备变桨距功率调节方式。风力机必须有一套控制系统来调节,限制转速和功率。调速与功率调节装置的首要任务是使风力机在大风,运行发生故障和过载荷是得到保护:其次,使风电机组能够在启动时顺利切入运行,电能质量符合公共电网要求。

八、按风力发电机塔架的不同分类

按照塔架的不同可分为塔筒式风力机和桁架式风力机

1、塔架式风力发电机

国内及国外绝大多数风力发电机组采用塔筒式结构,这种结构的优点是刚性好,冬季人员登塔安全,连接部分的螺栓与桁架塔相比要少得多,维护工作两少,便于安装和调节。

2、桁架式风力机

桁架式采用类似电力塔的结构形式。这种结构风阻小,便于运输。但组装 复杂,需要每年对他家的螺栓进行紧固,工作量很大,而且冬季爬塔架的条件恶劣。在我国,这种结构的机型更适合南方海岛使用,特别是阵风达,风向不稳定的风场,桁架塔更能吸收手机组运行时产生的扭矩和震动。

为什么风力发电机转得很慢却可以发电?

1、叶片的角速度虽然很慢,但是经过内部的增速齿轮后,速度可达到每分钟上千转,然后再带动发电机发电。

2、大型风力发电机的单个叶片,一般都有20米的长度,有的甚至超过了50米。

3、叶片的转速,满负荷时一般在20r/min左右,最大转速约30r/min;如果以20米叶片的满负荷转速计算,其叶片末端的线速度达到了42m/s。

4、风力发电的叶片,一般重达数十吨,这么重的质量,如果旋转过快,其底座和轴承会吃不消的,可能造车严重的飞车事故;所以风力发电机在风速太大时,会触发刹车制动,如果遇到暴风雨,甚至还会主动停车。

5、我们平常看到的叶片,看似转动很慢,其实在内部经过增速齿轮后,转速是很快的,然后再带动发电机发电,实现电力的输出,功率达到兆瓦级别。

6、从物理学的角度看,物体转动时的做功能力,除了和自身转速有关外,还和扭矩有关,风力发电机的叶片角速度虽然慢,但是却拥有很大的扭矩!

风力发电机安装地点要求

1、风能资源丰富。小型风力发电机一般应在风力资源较丰富的地区使用,即年平均风速在3米/秒以上,全年3~20米/秒有效风速累计时数在3000小时以上。

2、具有较稳定的盛行风向。风力发电机尽可能安装在盛行风向比较稳定,季节变化比较小的地方。

3、湍流小。湍流不仅会减少风力发电机的功率输出,而且会使整个风力发电机发生机械振动。当湍流严重时,机械振动能导致风力发电机破坏。

4、气象因素影响小。应尽量避开气流速度频繁急剧变化的区域,防止整个装置振动,损坏风机。要避开容易出现极强风的地区。强风对风力发电机的破坏力很大,应考虑结冰和粘雪对风力发电机叶片形状的影响。需要指出的是,由于地形、地势和地质不同,安装场址的选择还需要具体问题具体分析,请专业人员指导。

风力发电机操作上的安全注意事项

1、当风力发电机处于运行状态时,如果要检查齿轮箱的噪声等级、机械部件和发电机时,只可进入机舱,不得进入轮毂内。

2、如果叶片被冰冻上,在转子附近或下面行走将非常危险。如果在叶片上有冰的情况下起动风力发电机,操作员必须小心且确保在风力发电机附近没有其他的人,因为有冰块落下的危险。

3 、任何时候,在风力发电机内必须至少有两个人。

在开门进入塔内时,必须小心,不要站在打开的半径内并且查看确保也没有其他人在这一半径内。

4、在进行任何检查工作之前,必须通过登入塔底权限断开远程控制器的连接,叶片朝向展平的啮合位置,如果叶片停止转动或者缓慢转动,按下紧急按钮,在这种情况下,风力发电机停止运转(建议按下机舱内的另一紧急按钮以免有人松开地面控制器上的紧急按钮)。如果需要执行任何对风力发电机的检查或者维修工作,控制必须传到顶部控制(远程控制保持无效)。

5、把维修的工具,润滑油等放进工具包里,确保工具包无破损。在攀登时把工具包挂在安全带上或背在身上,切忌攀登时不能掉下任何物品。

6、在登塔工作时,要佩戴安全帽。系安全带,并把防坠落安全锁扣安装在钢丝绳或防滑导轨上,同时要穿结实防滑的工作鞋。

7、攀登塔架时,不要过急,应平稳攀登,若中途体力不支可以在中间平台休息后再继续攀登。

8、登塔维修时,不得两个人在同一段塔筒内同时登塔,尽量避免工具跌落伤人的可能性。

9、在风力发电机组机舱内工作时,风速低于12m/s可以开启机舱盖,但在离开风力发电机组前要将机舱盖合上,并锁定。风速超过14m/s时应关闭机舱盖。风速超过18m/s时禁止登塔工作。

10、在机舱内工作时禁止吸烟,在工作结束后要认真清理工作现场,不允许遗留弃物。

11、若在机舱外高空工作需系好安全带,安全带要与刚性物体联接,不允许将安全带系在电缆等物体上,并保证安全带要有足够的长度,且要两人以上配合工作。

12、要断开主开关在机舱工作时,必须在主开关把手上悬挂警告牌,在检查机组回路时,应保证与电源有明显断开点。

13、在电感,电容性能设备上作业前或进入其围栏内工作时,应将设备充分接地放电后方可进行。

14、吊运零件,工具,应绑扎牢固,需要时宜加导向绳。

15、进行风电机维护检修工作时,风机零部件,检修工具必须传递,不得空中抛接。零部件,工具必须摆放有序,检修结束后应清点。

16、机舱内工作需要与地面相互配合时,应通过对讲机保证可靠的相互联系。

17、若机舱内某些工作确需短时开机时,工作人员应远离转动部分并放好工具包,同时应保证急停按钮在维护人员的控制范围内。

18、检修液压系统前,必须开启泄压手阀对液压站蓄能器泄压,保证回路内无压力。

19、在使用提升机时,应保证起吊物品的重量在提升机的额定起吊范围内,吊运物品应绑扎牢靠,风速较高时应使用导向绳牵引。

20、在手动偏航时,工作人员要与偏航电机、偏航齿圈保持一定的距离。使用的工具,工作人员身体要远离旋转和移动部位。

21、在风力发电机组风轮上工作时需要将风轮锁定。

22、在风力发电机组启动前,应确保机组已处于正常状态,工作人员已经全部离开机舱回到地面。

23、若风力发电机组发生失火事故时,必须按下紧急停机按钮,并切断主开关及变压器刀闸,进行力所能及的灭火工作,防止火势蔓延,同时拨打火警电话,当机组发生危及人员和设备安全的故障时,值班人员应立即拉开该机组线路侧的断路器,并组织工作人员撤离险区。

24、如果发现风力发电机组风轮结冰,要使风力发电机组立即停机,待冰融化后再开机,同时不要过于靠近风力发电机组 。

25、在雷雨天气时不要停留在风力发电机组内或靠近风力发电机组。雷击过后至少一小时才可以接近风力发电机组。在空气潮湿时,风力发电机组叶片受潮而发生杂音,这时不要靠近风力发电机组,以防止感应电。

26、进行风电机特殊维护时应使用专用工具。

27、更换风电机零部件,应符合相应技术规范。

28、添加油品时必须与原油品型号一致。更换油品时应通过试验,满足风电机技术要求。

29、雷雨天气不得检修风电机。

30、风电机在保修期内,检修人员对风电机更改应经过保修单位同意。

31、拆装叶轮、齿轮箱、主轴等大的风电机部件时,应制定安全措施,设专人指挥。

32、维护检修发电机前必须停电并验明电机确无电压,并挂警示牌。

33、拆除制动装置应先切断液压、机械和电气连接。安装制动装置应最后连接液压、机械和电气连接。

34、每半年对塔筒内安全钢丝绳或防滑导轨、爬梯、工作平台、门防风挂钩检查一次,发现问题及时处理。

35、电气绝缘工具和登高安全工具定期检验。

36、风电机组加热和冷却装置应每年检测一次。

37、风电机安全试验要挂醒目警示性标牌。

38、风电机重要安全控制系统,要定期检测试验。检测试验只限于熟悉设备和操作的专责人员操作。

上述是贤集网小编为大家讲解的风力发电机种类有哪些?为什么风力发电机转得很慢却可以发电?风力发电机安装地点要求及操作上的安全注意事项。关于风力发电机,小编就先介绍到这里啦,希望能够给大家带来帮助!很多人都很关心风力发电机的使用寿命,其实理论上,任何一台风力发电机在维护良好的情况下可以持久运转,甚至在超出20年使用寿命(假设)结束后也能够继续使用。对于风电行业来说,延长发电机使用寿命等于增加了收益,但同时也意味着运行与维修成本增加,结构失效的风险性增大,由此产生的成本也会随之加大,这里暂且不论其中的安全风险有多高。另一种风险较低的方式是在达到发电机设计生命后使其退出生产,但这样无法获得更多的收益。目前,DEWI正着手解决这一新产生的实际问题。

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