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1、毕业设计毕业设计PowerPointPowerPoint幻灯片幻灯片 指导老师指导老师:NNN:NNN 设计人设计人:NNN:NNN 题目:风力发电机及偏航控制系统 风力机的偏航控制系统 主要内容 风力发电机及偏航控制系统 风力发电机简介 风力发电的背景及发展意义 n n 能源是社会经济和人类生活的主要物质基础，是社会发展的动力，然能源是社会经济和人类生活的主要物质基础，是社会发展的动力，然 而，作为世界能源主要支柱的石油、煤炭、天然气等不可再生资源的而，作为世界能源主要支柱的石油、煤炭、天然气等不可再生资源的 储量却日趋减少。世界各个国家都在大力发展风力发电，尤其是欧洲储量却日趋减少。世界各
2、个国家都在大力发展风力发电，尤其是欧洲 各国，风力发电已经形成了成熟的规模。各国，风力发电已经形成了成熟的规模。 n n 我国风能资源比较丰富，近十几年来，对风能资源状况作了较深入的我国风能资源比较丰富，近十几年来，对风能资源状况作了较深入的 勘测调查，全国可开发利用的风能资源总量约勘测调查，全国可开发利用的风能资源总量约2.52.5亿亿kwkw。东南沿海和。东南沿海和 山东、辽宁沿海及其岛屿，内蒙古北部，甘肃、新疆北部以及松花江山东、辽宁沿海及其岛屿，内蒙古北部，甘肃、新疆北部以及松花江 下游等地区均属风能资源丰富区，年平均风速下游等地区均属风能资源丰富区，年平均风速6m/s 6m/s ，有
3、很好的开，有很好的开 发利用条件。这些地区中很多地方常规能源贫乏，无电或严重缺电，发利用条件。这些地区中很多地方常规能源贫乏，无电或严重缺电， 尤其是新疆、内蒙古的大部分草原牧区以及沿海几千个岛屿，人口分尤其是新疆、内蒙古的大部分草原牧区以及沿海几千个岛屿，人口分 散，电网难以通达，或无电力供应，或采用很贵的柴油发电。散，电网难以通达，或无电力供应，或采用很贵的柴油发电。 n n 在国家的在国家的“ “十二五十二五” ”规划中，风力发电的建设是使风能成为真正的补充规划中，风力发电的建设是使风能成为真正的补充 替代能源和发挥规模效益的主要方式。替代能源和发挥规模效益的主要方式。 风力发电的背景风
4、力发电的背景 风力发电机的类型 风力机的种类和式样很多，但由于风力机 将风能转变为机械能的主要部件是受风力作用 而旋转的风轮,因此,风力机依风轮的结构及其 在气流中的位置大体上可分为两大类: 一类为水平轴风力机 ； 一类为垂直轴风力机。 水平轴风力机简介 水平轴风力机的风轮围绕一个水平轴旋转，工水平轴风力机的风轮围绕一个水平轴旋转，工 作时，风轮的旋转平面与风向垂直，风轮上的叶作时，风轮的旋转平面与风向垂直，风轮上的叶 片是径向安置的片是径向安置的, ,与旋转轴相垂直，用于风力发电与旋转轴相垂直，用于风力发电 的风力机一般叶片数取的风力机一般叶片数取 1 14(4(大多为大多为 2 2片或片或
5、 3 3片片) ) ，叶片数多的风力机通常称为低速风力机，它在，叶片数多的风力机通常称为低速风力机，它在 低速运行时，有较高的风能利用系数和较大的转低速运行时，有较高的风能利用系数和较大的转 矩。它的起动力矩大，起动风速低矩。它的起动力矩大，起动风速低, ,因而适用于提因而适用于提 水。叶片数少的风力机通常称为高速风力机。它水。叶片数少的风力机通常称为高速风力机。它 在高速运行时有较高的风能利用系数，但起动风在高速运行时有较高的风能利用系数，但起动风 速较高。由于其叶片数很少，在输出同样功率的速较高。由于其叶片数很少，在输出同样功率的 条件下比低速风轮要轻得多，因此适用于发电。条件下比低速风轮
6、要轻得多，因此适用于发电。 垂直轴风力机简介 垂直轴风力机的风轮围绕一个垂直轴旋垂直轴风力机的风轮围绕一个垂直轴旋 转，其主要优点是可以接受来自任何方向的转，其主要优点是可以接受来自任何方向的 风，因而当风向改变时无需对风。由于不需风，因而当风向改变时无需对风。由于不需 要调向装置要调向装置, ,也就是说不需要偏航控制系统也就是说不需要偏航控制系统 ，因此它们的结构设计简单。，因此它们的结构设计简单。 风力发电机的组成 风力发电机的样式虽然很多,但其原理和结构总的说来 还是大同小异的 风力机的偏航控制系统 偏航系统是水平轴式风力发电机组必偏航系统是水平轴式风力发电机组必 不可少的组成系统之一，
7、对风电机组利用不可少的组成系统之一，对风电机组利用 风能起着非常巨大的作用。风力发电机组风能起着非常巨大的作用。风力发电机组 的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动 偏航系统，其主要组成部分包括：偏航大偏航系统，其主要组成部分包括：偏航大 齿圈、侧面轴承、滑垫保持装置、上下及齿圈、侧面轴承、滑垫保持装置、上下及 侧面滑动衬垫、偏航驱动装置、偏航限位侧面滑动衬垫、偏航驱动装置、偏航限位 开关、接近开关、风速仪风向标等等。开关、接近开关、风速仪风向标等等。 偏航系统的功能偏航系统的功能 偏航控制系统主要有三个功能：偏航控制系统主要有三个功能： 正常运行时自动对风：
8、当机舱偏离风向一定角度时，控制系统正常运行时自动对风：当机舱偏离风向一定角度时，控制系统 发出向左或者向右调向的指令，机舱开始对风，知道达到允许的范围发出向左或者向右调向的指令，机舱开始对风，知道达到允许的范围 内，自动对风停止；内，自动对风停止； 绕揽时自动解缆：当机舱向同一方向累计偏转达到一定的角度时绕揽时自动解缆：当机舱向同一方向累计偏转达到一定的角度时 ，系统控制停机，或者此时报告扭揽故障，机组自动停机，等待工作，系统控制停机，或者此时报告扭揽故障，机组自动停机，等待工作 人员来手动解缆；人员来手动解缆； 失速保护时偏离风向：当有特大强风发生时，机组自动停机，释失速保护时偏离风向：当有
9、特大强风发生时，机组自动停机，释 放叶尖，背风，以达到保护风轮免受损坏的目的。放叶尖，背风，以达到保护风轮免受损坏的目的。 偏航控制系统工作原理偏航控制系统工作原理 n n 机舱是可以顺时针旋转也可以逆时针旋转的，在机舱是可以顺时针旋转也可以逆时针旋转的，在 偏航过程中，如果机舱总是朝向一个方向旋转是偏航过程中，如果机舱总是朝向一个方向旋转是 肯定不行的，因为机舱底部大齿圈内部布置着多肯定不行的，因为机舱底部大齿圈内部布置着多 根电缆，机舱旋转电缆也就跟着扭转，所以为了根电缆，机舱旋转电缆也就跟着扭转，所以为了 防止电缆扭转破坏特地控制机舱同一方向旋转圈防止电缆扭转破坏特地控制机舱同一方向旋转
10、圈 数不得超过数不得超过650650度（从度（从0 0度开始，度开始，0 0度为安装风电度为安装风电 机组时确定的位置）。这种控制方法就是靠偏航机组时确定的位置）。这种控制方法就是靠偏航 接近开关和限位开关来实现的，接近开关一左一接近开关和限位开关来实现的，接近开关一左一 右共两个，负责记录机舱位置，当机舱达到右共两个，负责记录机舱位置，当机舱达到 650650度或度或650650度时发出信号，控制系统控制偏度时发出信号，控制系统控制偏 航电机反向旋转解缆。限位开关是作为极限位置航电机反向旋转解缆。限位开关是作为极限位置 开关使用的，当机舱继续旋转达到开关使用的，当机舱继续旋转达到680680
11、度时，限度时，限 位开关被触发而使得风电机组快速停机。位开关被触发而使得风电机组快速停机。 偏航控制系统实物图偏航控制系统实物图 接近开关简介接近开关简介 n n 接近开关是一个光传感器接近开关是一个光传感器 ，利用偏航齿圈齿的高低，利用偏航齿圈齿的高低 不同而使得光信号不同来不同而使得光信号不同来 工作，采集光信号并计数工作，采集光信号并计数 。通过一左一右两个接近。通过一左一右两个接近 开关采集的信号，控制系开关采集的信号，控制系 统控制机组偏航不超过统控制机组偏航不超过 680680度，防止线缆缠绕。度，防止线缆缠绕。 n n 接近开关的实物图如右图接近开关的实物图如右图 所示：所示：
12、限位开关简介限位开关简介 n n 限位开关也是防止电限位开关也是防止电 缆缠绕而设置的传感缆缠绕而设置的传感 器，当机舱偏航旋转器，当机舱偏航旋转 圈数达到圈数达到680680度时，限度时，限 位开关发出信号，整位开关发出信号，整 个机组快速停机。个机组快速停机。 n n 解缆记数器实物图如解缆记数器实物图如 右图所示：右图所示： 测风装置（风向标和风速仪测风装置（风向标和风速仪 ） n n 风速仪和风向标是分别利用磁感风速杯和风向标来测定的。风向标的风速仪和风向标是分别利用磁感风速杯和风向标来测定的。风向标的 基本构造分为头部、水平杆和尾翼三个部分。磁感风速杯有三个对称基本构造分为头部、水平
13、杆和尾翼三个部分。磁感风速杯有三个对称 风杯，固定于垂直轴上，令每个风杯得直径面都垂直。由于风杯凹面风杯，固定于垂直轴上，令每个风杯得直径面都垂直。由于风杯凹面 比凸面承受较大得风力，风杯就会随风旋转，工作人员可以通过风杯比凸面承受较大得风力，风杯就会随风旋转，工作人员可以通过风杯 转动得速度来确定风速，也可以通过观察面板查找到当前的风速。转动得速度来确定风速，也可以通过观察面板查找到当前的风速。 n n 风向标和风速仪都安装在风力发电机机舱的尾部，固定在风向标支架风向标和风速仪都安装在风力发电机机舱的尾部，固定在风向标支架 上，引线通过支架得铁管连接在机舱控制柜得模板上。上，引线通过支架得铁
14、管连接在机舱控制柜得模板上。 n n 对风装置每隔十分钟进行一次对风检测。控制系统根据风向标的指向对风装置每隔十分钟进行一次对风检测。控制系统根据风向标的指向 来检测此时的风向角，再根据风向标与机舱的夹角（锐角）来判断是来检测此时的风向角，再根据风向标与机舱的夹角（锐角）来判断是 否进行偏航。如果系统检测到风向没有发生改变，那么系统不发出偏否进行偏航。如果系统检测到风向没有发生改变，那么系统不发出偏 航指令：如果系统检测到风向发生变化，那么系统此时进行风向角计航指令：如果系统检测到风向发生变化，那么系统此时进行风向角计 算，工作人员可以根据风向标的方向和系统显示面板来判断风向，计算，工作人员可
15、以根据风向标的方向和系统显示面板来判断风向，计 算出来的风向角再与机舱的夹角进行比对，如果大于算出来的风向角再与机舱的夹角进行比对，如果大于1010系统则发出系统则发出 偏航信号，根据风向角来决定是否左偏或者右偏，偏航多少度。偏航信号，根据风向角来决定是否左偏或者右偏，偏航多少度。 偏航控制系统特点偏航控制系统特点 n n 偏航系统都能对风向变化进行自动识别，并偏航系统都能对风向变化进行自动识别，并 进行自动对风；偏航系统的电机都有采用软起动进行自动对风；偏航系统的电机都有采用软起动 方式，减少了起动电流对电机的冲击，并使启动方式，减少了起动电流对电机的冲击，并使启动 平稳，延长电机寿命；偏航系统都安装有减速器平稳，延长电机寿命；偏航系统都安装有减速器 ，使转起动平稳，减小撞击；风机偏航系统都有，使转起动平稳，减小撞击；风机偏航系统都有 扭缆保护装置，使其自动运行更安全可靠；偏航扭缆保护装置，使其自动运行更安全可靠；偏航 系统都有可靠的执行电路来进行工作；偏航系统系统都有可靠的执行电路来进行工作；偏航系统 都具有叶轮锁定装置，以提高风机的可靠性。都具有叶轮锁定装置，以提高风机的可靠性。 结束 最后感谢各位老师在我设计 过程中对我的帮助!
