综述大型风电机组设计的几个原则问范绍文周春平21.哈尔滨大电机研究所，黑屯江哈尔滨2.哈尔滨电机厂有限责任公司(Company)，黑屯江哈尔滨150040功率控制的方法，影响效率的因素，降低工程造价的措施（指针对问题的解决办法)，风电机组能承受的风速，设备维护的注意(attention)事项，风轮机结构型式的选择，桨叶数目的确定等；还对曾经发生的故障和己采用的先进设计进行了简单介绍，这对于我国许多单位引进机组实现国产化，以及其它单位的独立自主设计制造和今后的运行维护都会有很大帮肋我国装机的风电设备主要依靠进口。硬齿面齿轮减速机为达到特别低的输出转速，可以通过两个齿轮减速机相联的方法来实现。当采用这种传动方案时，可配置电机的功率必须依赖于减速机的极限输出扭矩，而不能通过电机功率来计算减速机的输出扭矩。最近几年通过引进技术合作(collaborate)生产，己能批量生产小型中型机组，然而大型机组仍属空乜由于当今世界大型风电机组的生产技术属于绝密，概不出售转让，因此哈尔滨电机厂有限责任公司哈尔滨大电机研宄所根据国家九规划(设计大工程或作计划)的安排，于1998年起开始研制6301(永久重定向)大型风电机组，并在开发转子变频调速，交流励磁异步发电机等方面取得许多重大成果在此仅就几个有关大型风电机组设计的原则考虑简要介绍如下，以便促进我国大型风电机组的㈤产化1风电机组的界定按照国际标准，墓娑ǎ，质芊缑婊，如以下的风轮机为小型寸于螺桨叶片的风轮机，大约相当于转轮直径7.14下功率左右的风轮机，记义为小咽机，1此，大丁者通常被视为中大型机随着风力发屯技术的迅速发展，机姐也在不断实现大容量化，190年代末期，世界上公认的大型机为600以上最近几年单机容量为1500级产品开始涌入市场，转轮直径高达6，的10001儿也为数不少，厂适有人捉议把1000评作为大型机的标准，把它的0即1001作为小型机的标准，也有人提议把小型进步细分为小型最小微型3级，但尚未成文2功率控制的几种方法风轮机的输出功率达式为户=0，32，式中〃为输出功率系数1为空气密度4为转轮旋转圆面积为风速由此可功率与风速的3次方成正比由于风速不断变化，引起功率变化为了抑制这种变化，可米用以措施对，绕线型异步发电机，可采用次侧转子电阻控制方式，该电阻的改变引起电机滑差特性变化，风轮机转速在定范围内的变化不会引起功率的变化次侧励磁控制谢尔比乌斯控制方式，控制转子电流值及其相位，来改变电机特性，转速在同步转速以下时由系统(system)向次侧供给电力；在同步转速以上时则相反，从而使风速变化引起的功率变化减至最小。
　　C.对于鼠笼型异步发电机可采用直流环节方使电压与频率之比为定值；高于同步转速时则使电压不变而改变频率，从而使风速变化引起的功率变化为零。
　　1对于多极同步发电机来说可采用直流环节方式，尽管多极电机转速较低，也无需增速齿轮装置。来自发电机的低频交流经过整流器变为直流，经逆变器，便得到与系统(system)相同的频率电压，通过这种直交变换的直流环节即使在低风速时也可稳定输出功率（指物体在单位时间内所做的功的多少）3影响效率(efficiency)的因素报据前述风屯功率达式，输出功率系数和动量定理求得的。由于近年来高效率叶片的开发应用，旋转装置如齿轮箱轴承等损耗的不断减小，风电的实际最高效率己达到45输出功率系数，主要取决于周速比足7；即叶片尖端周速与风速之比值，当心冗接近于6时，约为0.593，这以螺桨式风轮机的观论效韦，其线呈渐斤线形，尺12时的0值趋于饱和（saturation）实际上各种型式风轮机的效率曲线都呈抛物线(Parabola)状，而不是理论上的渐开线形比如两叶片高速螺桨式风轮机效率最高值为0.45，所对应的尤现=当心；于或大于时，效率都将降低（reduce)叶片螺桨式风轮机，= 0.47，此时尤聊=5.5荷兰叶片式风轮机，= 0.16，心2.5；美国多叶片式风轮机，=0.26，大界风力发电常采用群体型风场型式。除笮机功率较大，机纟台数也多在评价效率时就要考虑到风轮机本体后方下游风流的扰流损失，这对后面的风轮机效率有影响；此外还要考虑到与电力系统并网以前的输电效率，以及设备(shèbèi)内部用电比例4降低1程造价的措施（指针对问题的解决办法)风力发电工程项目的建设费用与运输道路配电线路等关如果其它怙况不变。大单机容量增加装机数量。使风场装机总耗量增大。就会降低建设成木实践证明(zhèng míng)。当总装机耗量为25，时。造价为5100美元几界；如果，大装机容量到3000，则造价降至2200美元；如再增至20000，造价则降至1 600美元，所以风电机组规模日益趋向大容量化对于风电工程，建设费用包括以下项目风力发电机组占7秘电气设备占12土建工程占极电力消费占效工程管理占2，等其中风轮机和发电机所占比，最人，利用现有新技术新材料降低其成本降低工程造价，例如采用高强度玻璃纤维加上环氧树脂来取代铝合金来制造叶片，取消齿轮增速箱等。
　　降低（reduce)建设费用的最终目的还是为了降低售电价格，造价增加必然导致电价上升，但是还与所选风速有关在造价相同时，风速的增大可使电价降下，如估算的工程造价为1600美元，要使售出电价不超过9美分几界。1就应选择风速为6阳8以上的地区作为风场；如果造价为2 200美元界，则应选择风违在了以以的地方5风马达组能承受的风速尚未投运的风屯机机在处设！就被台风和旋风损坏的事例不少，设计阶段就要考虑机组应能承受多大风速而不被损坏。通常根据气象台的观测数据进打设计，然而选择哪训耐风速时，还是帘有余量裕度寸能令人放心山厂风力与风速的平方成正比，如果耐风速选得过高，势必使成本增加，所以要选择适当根据0的规定，风电机组的耐风速标准取决尹下面提到的5个等级，即1级为70，之级为外之⑴山谈为52.5137.54级为4213，5级不作规定。可单独1办商决定述括号中数据指1以内的平均风速，现代风电机组通常由计算机控制自动运行，旦接近台风，将根据风况作出判断，自动停止运转，此时的叻断风违为即台风的秘风降内平均风速台风过后，机组自动恢复运行。尽管如此，仍有可能由于强风而使树木或其它物品飞来而损坏机组或使电线通信线中断，所以必须检查和确认台风过后的设备状态。
　　6设备(shèbèi)维护的注意(attention)事项风电机组通常实施遥控，并利用电话线路等实现远方监视和自动通报，这是常检查为定期验证这种自动监视的可靠性，还要进行每月2次的目视检查，此时应靠近机组确认有无异音异味等此外，还要进行每隔半年1次的定期检查，通常这种检，6与设备制造厂家签了协议，由厂家来进行检测仪器电气设备功能的核对确认。行星齿轮减速机又称为行星减速机，伺服减速机。在减速机家族中，行星减速机以其体积小，传动效率高，减速范围广，精度高等诸多优点，而被广泛应用于伺服电机、步进电机、直流电机等传动系统中。其作用就是在保证精密传动的前提下，主要被用来降低转速增大扭矩和降低负载/电机的转动惯量比。可动部分油脂家前来维护检修的主要部位及内容是a.塔架螺钉紧固，焊接状态，入口和机械的装配状况，有无生琢损伤等；1.叶片有无损伤；油压设备动作灵敏，油的状态，有无生锈损伤等；rl.可动部分动作灵敏。紧同件油船补给密封更换等状况；6齿轮齿轮状态油遣和油质等；制动器动作确认制动片更换圆盘状态等；发屯机紧固件松动油脂补给密封记换电线电缆连接绝缘电阻测定等；偏航；轮油脂补给损伤间隙验证等，7风轮机结构型式的选抒从结构型式上看，风轮机主要有水平轴和垂直轴2种。水平轴的有荷兰型古老的4大叶片式螺旋桨型多翼型船帆翼型等；垂直轴的有短而宽翼型半圆筒型灯笼型陀螺仪型等荷兰型有万多台，叶片由木架和布面构成，多数用于运河排水。螺桨型主要用于发电的大中型机多翼型用于美国中西部牧场扬水，有20枚叶片，转矩大转速低。船帆翼型用于地中海岛区，布制叶片，约68枚，直径约用作扬水短而宽翼型呈半球形满速和效率都低半圆筒型有2枚叶片，效率低转矩大，发展中国家用于扬水和发电灯笼型叶片呈圆括号形，大型的在美国有应用，小型的在中国有应甩陀螺仪型同样在中国有应甩对子人甩发电机组，主要应用螺桨式。而且卧轴大1台2叶片转轮，直径64440001容量从空气动力学角度看，立轴的优点是与高度方向各大气的风向变化无关。机纟设置+受高度限制。可使设计优化（optimalize）不好的地方是塔架容易弯曲，必须增加用料，所以机组装设高度不宜超过500，4容量不宜超过300呢虽然卧轴较多，但沿高度方向的风速风向都不相同，空气动力特性变坏，影响直径的进步，大，容量只能小于4添呢8桨叶数目的确定除了德国的640坐机组薛轮直径56叫水平轴布置采用单个桨叶外，世界1的大型机组主要采用2或3个叶片从空气动力学角度来看，2叶片和3叶片的风轮机实际上没有太大区别，只是3叶片时的性能要高现。然而3叶片适用于较低的周违比尺1；6.2叶片，用尸较高的周速比要注意2叶片方案时相对于旋转卞面各轴线的螺桨惯性（inertia)矩并不相同，对由此引起风电装迓的附加动态负荷，必须采取相应的辅助结构措施德1之所以在大型机1选用1个叶片。是为降低成木，1为叶1的造价为风轮机整机的1513，如将3叶片改为单个叶片，可使成本降低1嫩9曾经发牛的故障风力发电历史悠久，然而大型机组的开发应用只是最近10多年的事，每个国家公司不可避免地会遇到运行事故，如a桨叶控制火灵因风速变化较大，桨叶控制频繁，摩擦阻力增大，引起校叫失灵；b.外罩振动在定向或偏航控制中，风向风速不断变化，引起导流外罩振动；电刷圯屯环损坏；d桨叶过重，引起过载；r.蒉链销祀！不当，转动不畅；吓转至47页时，提高了预热器的蓄热性能长山热电厂4锅炉预热器就是这样改造的。
　　24克服热风带灰的措施克服热风带灰，可以把热风道分为次风道和次风道，即在分仓空气预热器空气出口风道内加焚隔板跑板到预热器艾热面尚为。硬齿面齿轮减速机为达到特别低的输出转速，可以通过两个齿轮减速机相联的方法来实现。当采用这种传动方案时，可配置电机的功率必须依赖于减速机的极限输出扭矩，而不能通过电机功率来计算减速机的输出扭矩。！
　　次，次风道选择方针是，受顺首先从烟，侧进入次风道，然后再进入次风道，次风道截面积应和次风量进行比较后来确定，这样受热面进入次风逍后上面的灰尘尺部分被吹掉进入次风道时，上面的积灰减轻了，次风带灰也就少了。长山热电厂67号炉按上述方法改造后效果显著，使中速磨气封环处漏风大大减少，文明生产上了个新台阶25降低分含预热器次风泄漏率的措施为了降低分仓预热器次风泄漏率，在进行系统设计时，要选择合适的磨煤机型4和燃烧器型次风风压，同时采用双径向密封和双静密封技术以及漏风自动控制技术，这样次风泄漏率就不会过高次风泄漏率稍高是分仓预热器的特点，不要因此而否定风仓空气预热器的优越性和制造质量。
　　3结束语回转式卞气预热器虽然有鸣缺点。但由于近几年设计方面的不断改进，对回转式预热器装设了良好的密封系统(system)，加上现场施工质量的提高和日常维护，使其漏风率能完全降低到脱，甚至低于，使送引风机单耗大大降低，能收到很好的经济效益，责任编辑马晓琴上接第29页发生运行故障的主要原因是对过载的知识不足经验不多设计不细，而且采用了简单的技术，对运行可靠性重视不够。
　　已菜的先进设计空心桨叶除了枢架和少聚胺脂填充村料外，叶片是中空的，以减小质量，而强度也可承受6，1强风；后掳桨叶桨叶并非总与旋转轴线垂直，强风时可后掳使夹角小于90，实现自我保护自动调节；C.柔性结构桨叶与转轴连接的丁型接头类似直升机，采用太性结构，了使强风时受力减少半厚陪桨叶采用新咽厚翼系列，在风速8，射可改善性能7脱；取消识电环农分离式变压器来取代事故多发的电刷集电环装置，消齿轮箱应出低速多极发电机丈现直接驱动，从而取消噪声很大的增速齿轮箱；长夺划十采用木材环氧(Oxygen)碳纤维，叶可延长寿命(lifetime)；完全自动化采用全序程序控制，实现完乍自动化运和遥扦；叶尖制动采用翼尖桨叶翼尖电磁制动器辅助叶片制动器，可实现强风时自动制动，低风，时自动恢呃运杼；扩传统风轮机能利风，的6，采用扩散式，速装置可使转轮背面的低压区产生空吸效应，从而使风速加倍；水泥风轮机对错玻璃纤维和含铁水泥进行了评价，开发了高强度增强纤维含铁水泥，其抗弯能力是碳素钢的3倍，可刖来制作扩散，装迓；取消联轴节采用可使气流通过轮毂的结构，取消了效率低成本高的桨叶根部联轴节，缓和了作用到桨叶上的重力和离心力责任(zé rèn)编辑李健平