风力发电基础知识介绍.ppt
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1、风力发电原理风力发电原理介绍介绍1在这里你将了解在这里你将了解:风是如何形成的风是如何形成的风力发电机是如何发电的风力发电机是如何发电的1.2风风 风的产生风的产生风和对流层风和对流层从地理上看风的形成从地理上看风的形成2.3 3.4米勒正站在两个温度不同的房间米勒正站在两个温度不同的房间的门口,你能看出来哪个房间的的门口,你能看出来哪个房间的温度更高吗?温度更高吗?看看烛火,它在朝哪个方向偏?看看烛火,它在朝哪个方向偏?当热空气进入温度低的房间,气当热空气进入温度低的房间,气流上升,在门口形成了风流上升,在门口形成了风4.5热空气较轻,因此上升,这就把热空气较轻,因此上升,这就把低处的空间留
2、给了冷空气,所以低处的空间留给了冷空气,所以在门口低处,气流又从温度低的在门口低处,气流又从温度低的房间进入温度高的房间房间进入温度高的房间5.6由于两个屋子之间有温度差,风由于两个屋子之间有温度差,风就一直在吹。壁炉里的火加热了就一直在吹。壁炉里的火加热了空气。热空气流动到温度低的房空气。热空气流动到温度低的房间的顶部,最终通过窗户释放到间的顶部,最终通过窗户释放到外界。太阳不断地加热着地球,外界。太阳不断地加热着地球,壁炉就扮演着太阳的角色壁炉就扮演着太阳的角色6.71)1)当太阳光照射到地球表面时,地当太阳光照射到地球表面时,地球被加热,而陆地和海洋的吸收热球被加热,而陆地和海洋的吸收热
3、量的速度是不同的,陆地吸收热的量的速度是不同的,陆地吸收热的速度比海洋快的多。速度比海洋快的多。7.82)2)陆地上方的空气加热速度要比海陆地上方的空气加热速度要比海洋上更快,陆地上的热空气上升到洋上更快,陆地上的热空气上升到一定高度后冷却。一定高度后冷却。8.93)3)这些冷空气逐渐向海洋上方移这些冷空气逐渐向海洋上方移动,在这里下沉并被向陆地方向动,在这里下沉并被向陆地方向挤压,空气向陆地的流动就是我挤压,空气向陆地的流动就是我们所说的风。因此,说明太阳是们所说的风。因此,说明太阳是风形成的原因所在!风形成的原因所在!9.101)1)大气层包围着地球大气层包围着地球它的内部被称为对流层,距
4、地球表面约十公里,完它的内部被称为对流层,距地球表面约十公里,完全由空气组成。接近地球表面有大量的空气,而全由空气组成。接近地球表面有大量的空气,而8 81010公里以外空气却很稀薄,公里以外空气却很稀薄,2)2)风的形成主要有两个原因:风的形成主要有两个原因:地球总是绕着自己的中心轴旋转。当地球转动时,对地球总是绕着自己的中心轴旋转。当地球转动时,对流层静止不动,这样你的脑海里可能就会有风形成的流层静止不动,这样你的脑海里可能就会有风形成的概念了。而事实上在地表数百米的空气层是跟着地球概念了。而事实上在地表数百米的空气层是跟着地球旋转的。因此如果所有空气(包括地表附近)完全静旋转的。因此如果
5、所有空气(包括地表附近)完全静止,那么风就不能形成了。止,那么风就不能形成了。10.1111.1212.1313.14从风中得到能量的3个主要因素:风速通过叶轮的风的横截面叶轮的转换效率、输电系统、发电机或泵对风能进行百分之百的利用是不实际的,这是因为在利用过程中要中断风流,而这一中断将会阻止一部分空气通过叶轮。因此,一台效率100%的航空发电机最多只能将风中可利用能量的60%转换为机械能。设计良好的叶片能够引出理论最高限度的70%,但转换机构的损耗会将总效率减少到35%或以下。14.15VrVoutWind Speed 风速Available Wind Power可用风力Rated Powe
6、r额定功率 Rated Output at Rated Wind Speed at Hub Height毂高度处额定风速下的额定输出Cut-out or Furling Velocity截止或收叶速度Cut-in speed 启动速度15.16Aero Turbine航空涡轮机航空涡轮机Gearing齿轮装置齿轮装置Coupling联轴器联轴器Electric Generator发电机发电机Controller控制器控制器Wind Speed&Direction 风速与方向风速与方向Yaw Control&Pitch Control偏航控制与变桨偏航控制与变桨控制控制Speed&Torque速
7、度与扭矩速度与扭矩Speed 速度速度Wind 风风Output Power输出功率输出功率 16.17 塔架塔架 机舱机舱 变压器变压器 叶轮叶轮 基础基础装配一台风机装配一台风机 一台风机是由许多部分组成的?一台风机是由许多部分组成的?17.18叶轮叶轮叶轮被固定在大叶轮被固定在大的主轴上,大的的主轴上,大的叶轮有三个吸收叶轮有三个吸收风能的叶片,风风能的叶片,风速足够大时就会速足够大时就会驱动叶轮旋转!驱动叶轮旋转!18.19主轴主轴主轴与齿轮箱连主轴与齿轮箱连接,叶轮用很大接,叶轮用很大的力使主轴转动,的力使主轴转动,因此轴必须足够因此轴必须足够粗!粗!19.20齿轮箱齿轮箱大型风机叶
8、轮的大型风机叶轮的旋转速度在每分旋转速度在每分钟钟27转左右,而转左右,而发电机的转速要发电机的转速要在每分钟在每分钟1500转转左右,因此就需左右,因此就需要齿轮箱将要齿轮箱将27转转变为变为1500转!转!20.21偏航轴承偏航轴承巨大的齿轮环被巨大的齿轮环被安装在机舱下部、安装在机舱下部、塔架内,齿轮环塔架内,齿轮环与偏航电机的齿与偏航电机的齿相啮合,这样使相啮合,这样使机舱偏航对风!机舱偏航对风!21.22发电机发电机发电机达到转速发电机达到转速后开始产生电流,后开始产生电流,电流通过粗的电电流通过粗的电缆被送到塔架下缆被送到塔架下面的控制柜面的控制柜.22.23散热器散热器发电机高速
9、转动发电机高速转动时产生热量,如时产生热量,如果温度过高发电果温度过高发电机就会损坏,这机就会损坏,这就是为什么电机就是为什么电机需要冷却。在一需要冷却。在一些风机上采用水些风机上采用水冷却方式,而散冷却方式,而散热器再将水冷却!热器再将水冷却!23.24偏航电机偏航电机偏航电机将机舱偏航电机将机舱转动以便使叶轮转动以便使叶轮准确对风!准确对风!24.25控制器控制器风机控制柜里是风机控制柜里是一台能控制风机一台能控制风机各个部件的计算各个部件的计算机,计算机使机机,计算机使机舱偏航对风,当舱偏航对风,当风速仪所测风速风速仪所测风速达到某一定值时,达到某一定值时,计算机发出命令计算机发出命令释
10、放刹车,使叶释放刹车,使叶轮转动!轮转动!25.26风速仪风速仪风速仪用来测量风速仪用来测量风的速度,它随风的速度,它随时将风速信息传时将风速信息传到控制器中!到控制器中!26.27风向标风向标风向标随风向摆风向标随风向摆动,它告诉控制动,它告诉控制系统风的方向,系统风的方向,计算机启动偏航计算机启动偏航电机偏航使叶轮电机偏航使叶轮对风对风27.28机械刹车机械刹车当风机需要被维当风机需要被维修或例行维护时,修或例行维护时,机械刹车将叶轮机械刹车将叶轮锁定,使其停止锁定,使其停止转动!转动!28.29高速轴高速轴高速轴将来自高速轴将来自齿轮箱的能量传齿轮箱的能量传递到发电机,此递到发电机,此时
11、高速轴的转速时高速轴的转速达到每分钟达到每分钟1500转转!29.31它是如何工作的?它是如何工作的?机舱叶轮齿轮箱发电机塔架风建造地点组装一台风机31.32机舱机舱主轴齿轮箱高速轴机械刹车发电机控制器风速仪风向标偏航电机偏航轴承冷却系统叶轮32.33主轴主轴叶轮被用螺栓固定在风叶轮被用螺栓固定在风机主轴上一个强度很高机主轴上一个强度很高的圆盘上。的圆盘上。牢固、稳定的固定叶轮是非常重要的。牢固、稳定的固定叶轮是非常重要的。齿轮箱则被固定在主轴的另一头。齿轮箱则被固定在主轴的另一头。33.34齿轮箱齿轮箱这是机舱内部的齿轮箱。齿轮这是机舱内部的齿轮箱。齿轮箱内部有齿轮传动装置,内部箱内部有齿轮
12、传动装置,内部齿轮之间相互啮合,叶轮转速齿轮之间相互啮合,叶轮转速在每分钟在每分钟27转左右转左右主轴缓慢旋转将很大的力传送到主轴缓慢旋转将很大的力传送到齿轮箱里,通过传动装置将转速齿轮箱里,通过传动装置将转速成比例提高。成比例提高。34.35高速轴高速轴发电机与齿轮箱是通过高速轴连发电机与齿轮箱是通过高速轴连接的接的.高速轴转动并不像主轴那样具有高速轴转动并不像主轴那样具有很大的扭矩很大的扭矩这就是高速轴看起来很细的原因。这就是高速轴看起来很细的原因。另一方面,高速轴转速很快,另一方面,高速轴转速很快,达到了每分钟达到了每分钟1500转转35.36机械刹车机械刹车一台风机有两套原理不同的刹车
13、:一台风机有两套原理不同的刹车:一套是叶尖刹车,另一套是机械一套是叶尖刹车,另一套是机械刹车。刹车。机械刹车被安装在发电机与齿轮箱之间机械刹车被安装在发电机与齿轮箱之间的高速轴上,它仅仅被用在当叶尖刹车的高速轴上,它仅仅被用在当叶尖刹车失败需要紧急刹车时。当风机在停机检失败需要紧急刹车时。当风机在停机检修状态时,启动刹车装置以避免因风机修状态时,启动刹车装置以避免因风机突然启动而产生的隐患。突然启动而产生的隐患。36.37发电机发电机发电机用来产生电流。其内部有一些磁发电机用来产生电流。其内部有一些磁铁和大量的铜线,发电机转动就产生了铁和大量的铜线,发电机转动就产生了电流。电流。如果你的自行车
14、上有发电机照明装置,你如果你的自行车上有发电机照明装置,你就已经了解了发电机了就已经了解了发电机了,当自行车轮转,当自行车轮转动时发电机被带动,产生电流供照明。动时发电机被带动,产生电流供照明。37.38控制器控制器风机始终被若干台计算机控制着,风机始终被若干台计算机控制着,这些计算机被统称为风机控制系这些计算机被统称为风机控制系统。其中主要的计算机被称为控统。其中主要的计算机被称为控制器制器风机的每一个变化都被控制器监风机的每一个变化都被控制器监控着,并做一定的处理。控着,并做一定的处理。控制器时时刻刻监视着风机应该控制器时时刻刻监视着风机应该或不应该发生的情况。或不应该发生的情况。38.3
15、9风速仪风速仪风速仪时刻测量着风的速度并通知风速仪时刻测量着风的速度并通知风机控制器在风速足够时将风机偏风机控制器在风速足够时将风机偏航到对风状态,并启动。航到对风状态,并启动。时刻监测风速是十分重要的,因为在风速时刻监测风速是十分重要的,因为在风速过大时会使风机毁坏。这就是为什么当风过大时会使风机毁坏。这就是为什么当风速超过速超过25m/s时,风机就会自动停下来。而时,风机就会自动停下来。而当风速降低时,风速仪会告诉控制器可以当风速降低时,风速仪会告诉控制器可以开机启动了。开机启动了。39.40风向标风向标风向标总是跟随着风的方向摆动。风向标总是跟随着风的方向摆动。在风向标的底部有一个很小的
16、传感器,它在风向标的底部有一个很小的传感器,它可以将风向信号传给控制器,而控制器会可以将风向信号传给控制器,而控制器会告诉偏航电机将机舱转向叶轮对风位置。告诉偏航电机将机舱转向叶轮对风位置。40.41偏航电机偏航电机叶轮应该总是处在对风状态,以叶轮应该总是处在对风状态,以便于风轮最大程度的吸收风能。便于风轮最大程度的吸收风能。偏航电机就起转动机舱使叶轮对偏航电机就起转动机舱使叶轮对风的作用。风的作用。在偏航电机下面有一个小齿轮,在偏航电机下面有一个小齿轮,用来与偏航轴承啮合!用来与偏航轴承啮合!41.42偏航轴承偏航轴承偏航电机下面有一个小齿轮与偏航电机下面有一个小齿轮与一个巨大的齿轮啮合!这
17、个大一个巨大的齿轮啮合!这个大齿轮叫做偏航轴承。齿轮叫做偏航轴承。一些小的偏航轴承是外齿,而一些小的偏航轴承是外齿,而大型风机的偏航轴承一般是内大型风机的偏航轴承一般是内齿!相同的是它们都要依靠偏齿!相同的是它们都要依靠偏航电机的驱动。航电机的驱动。42.43冷却系统(散热器)冷却系统(散热器)发电机转动时会产生大量的热,热发电机转动时会产生大量的热,热量如果不能及时排除就会对发电机量如果不能及时排除就会对发电机有损坏,因此非常有必要在发电机有损坏,因此非常有必要在发电机因为过热而要停止前将温度降下来。因为过热而要停止前将温度降下来。有两种冷却方式通过空气或水有两种冷却方式通过空气或水使用水冷
18、却时,冷水被导入一些隐藏使用水冷却时,冷水被导入一些隐藏在发电机外壳里的管中。水冷却了发在发电机外壳里的管中。水冷却了发电机加热了水本身。而散热器(如上电机加热了水本身。而散热器(如上图)又利用周围环境的空气再将水冷图)又利用周围环境的空气再将水冷却。由此,水在冷却发电机的同时不却。由此,水在冷却发电机的同时不断的循环,温度却不会升高。断的循环,温度却不会升高。43.44叶轮叶轮所有大型风机都有三个叶片所有大型风机都有三个叶片组成叶轮与主轴连接,而每组成叶轮与主轴连接,而每种风机的叶片长度都有所不种风机的叶片长度都有所不同。比如有一种风机叶片长同。比如有一种风机叶片长度为度为25-27米,而最
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