设计简介
摘 要
风能作为一种可再生能源越来越受到世界各国政府的重视。与此同时，对风力发电技术和装备的研究开发也日益成为科技领域和企业界关注的热点课题项目之一。
风能是一种清洁并且可再生的能源，利用风能发电能够大量减少其它发电方式对环境的污染。风力发电机的原理是：一定速度前进的风吹在静止的风力机叶片上做功并驱动发电机发电，先通过叶轮将风能转变成机械能，在由发电机将机械能转变成电能。
本文设计了一台功率为1500千瓦的风力发电机，其为水平轴风力发电机，由风轮、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件组成。对其叶片，行星齿轮增速器，塔架等进行了详细的方案选择及设计计算。
关键词：风力发电；水平轴风力机；叶片；增速器。
Abstract
Wind energy, as a kind of renewable energy, is paid attention to by governments all around the world. The wind power technology and its equipment research become a hot spot topic for technical circles and enterprise.
Wind energy is a clean and renewable energy sources, The use of wind energy to power can reduce a large number of environmental pollution compare with other ways. The principle of wind turbine is: A certain wind speed blowing to the stationary blades of wind turbine-driven generators work and driving generator to power, through the impeller into the wind mechanical energy, then to electrical energy by the generator.
In this paper, a power of 1500 KW wind turbine is designed and its horizontal axis wind turbine, Composed by the impeller, generator, yaw devices, control systems, towers and other components. Carry out a detailed design calculations of its leaves, the planetary gear speed increaser, tower, etc.
Keyword: wind power; horizontal axis wind turbine; leaves;speed increaser.
目录
1. 绪论 5
1．1 风力发电发展概况 5
1．2 风力发电的背景 6
1．2．1 能源危机 6
1．2．2 环境危机 6
1．2．3 可再生能源开发利用 7
1．2．4 风能开发利用 8
1．3 风力发电发展现状 8
1．3．1 国外风电发展现状 9
1．3．2 国内风电发展现状 10
1．4 国内外风电机组发展趋势 11
1．4．1 产业集中是总的趁势 11
1．4．2 水平轴风电机组技术成为主流 11
1．4．3 风电机组单机容量持续增大 12
1．4．4 变桨变速功率调节技术得到广泛采用 12
1．4．5 双馈异步发电技术仍占主导地位 12
1．4．6 大型风电机组关健部件的性能日益提高 13
1．4．7 智能化控制技术提高了风电机的可靠性和寿命 13
1．4．8 叶片技术发展趋势 13
1．4．9 风电场建设和运营的技术水平日益提高 14
1．4．10 恶劣气侯环境下的风电机可靠性得到重视 14
1．5 小结 15
2. 发电机组的基本功能构成及工作原理 16
2．1 风电机组的基本功能构成 16
2．2 风电机组的工作原理 17
2. 3 风力发电机的基本结构及三维建模 19
2．3．1 风轮 19
2．3．2 轮毂 19
2．3．3 主轴 20
2．3．4 齿轮箱 21
2．3．5 发电机 21
2．3．6 偏航系统 22
2．3．7 对风装置 23
2．3．8 塔架和基础 23
2．3．9 附属部件 23
3. 风电发电机主要零件的设计计算 25
3．1 确定设计目标 25
3．1．1 风力机总体设计方案 25
3．1．2 风力机零件设计方案 27
3．2 风力发电机设计中的相关理论及概念 28
3．2．1 风力机气动设计理论基础 28
3．2．2 叶片设计中的基本概念 31
3．3．风力发电机叶轮系统设计计算 33
3．3．1 叶轮的总体设计 33
3．3．2 叶片的设计计算 34
3．3．3 轮毂的选择 39
3．4 风力发电机增速器的设计计算 39
3．4．1 传动方案的确定 39
3．4．2 增速器基本设计要求及设计步骤 40
3．4．3 传动原理图 41
3．4．4 增速器各传动部件的材料及力学性能 42
3．4．5 第一级行星轮系传动设计 43
3．4．6 第二级平行轴圆柱直齿轮设计 44
3．4．7 第三级平行轴圆柱斜齿轮设计 45
3．4．8 行星齿轮具体结构的确定 45
3．5 塔架的设计 46
3．5．1 塔架高度的确定 46
3．5．2 塔架形式的确定 47
3．6 偏航系统的设计 47
3．7 制动系统的设计 48
3．8 其它附属部件的设计 49
3．4．1 机舱的设计 49
3．4．2 机座的设计 49
3．4．1 回转体的设计 49
总结 50
致谢 51
参考文献 52
风能作为一种可再生能源越来越受到世界各国政府的重视。与此同时，对风力发电技术和装备的研究开发也日益成为科技领域和企业界关注的热点课题项目之一。
风能是一种清洁并且可再生的能源，利用风能发电能够大量减少其它发电方式对环境的污染。风力发电机的原理是：一定速度前进的风吹在静止的风力机叶片上做功并驱动发电机发电，先通过叶轮将风能转变成机械能，在由发电机将机械能转变成电能。
本文设计了一台功率为1500千瓦的风力发电机，其为水平轴风力发电机，由风轮、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件组成。对其叶片，行星齿轮增速器，塔架等进行了详细的方案选择及设计计算。
关键词：风力发电；水平轴风力机；叶片；增速器。
Abstract
Wind energy, as a kind of renewable energy, is paid attention to by governments all around the world. The wind power technology and its equipment research become a hot spot topic for technical circles and enterprise.
Wind energy is a clean and renewable energy sources, The use of wind energy to power can reduce a large number of environmental pollution compare with other ways. The principle of wind turbine is: A certain wind speed blowing to the stationary blades of wind turbine-driven generators work and driving generator to power, through the impeller into the wind mechanical energy, then to electrical energy by the generator.
In this paper, a power of 1500 KW wind turbine is designed and its horizontal axis wind turbine, Composed by the impeller, generator, yaw devices, control systems, towers and other components. Carry out a detailed design calculations of its leaves, the planetary gear speed increaser, tower, etc.
Keyword: wind power; horizontal axis wind turbine; leaves;speed increaser.
目录
1. 绪论 5
1．1 风力发电发展概况 5
1．2 风力发电的背景 6
1．2．1 能源危机 6
1．2．2 环境危机 6
1．2．3 可再生能源开发利用 7
1．2．4 风能开发利用 8
1．3 风力发电发展现状 8
1．3．1 国外风电发展现状 9
1．3．2 国内风电发展现状 10
1．4 国内外风电机组发展趋势 11
1．4．1 产业集中是总的趁势 11
1．4．2 水平轴风电机组技术成为主流 11
1．4．3 风电机组单机容量持续增大 12
1．4．4 变桨变速功率调节技术得到广泛采用 12
1．4．5 双馈异步发电技术仍占主导地位 12
1．4．6 大型风电机组关健部件的性能日益提高 13
1．4．7 智能化控制技术提高了风电机的可靠性和寿命 13
1．4．8 叶片技术发展趋势 13
1．4．9 风电场建设和运营的技术水平日益提高 14
1．4．10 恶劣气侯环境下的风电机可靠性得到重视 14
1．5 小结 15
2. 发电机组的基本功能构成及工作原理 16
2．1 风电机组的基本功能构成 16
2．2 风电机组的工作原理 17
2. 3 风力发电机的基本结构及三维建模 19
2．3．1 风轮 19
2．3．2 轮毂 19
2．3．3 主轴 20
2．3．4 齿轮箱 21
2．3．5 发电机 21
2．3．6 偏航系统 22
2．3．7 对风装置 23
2．3．8 塔架和基础 23
2．3．9 附属部件 23
3. 风电发电机主要零件的设计计算 25
3．1 确定设计目标 25
3．1．1 风力机总体设计方案 25
3．1．2 风力机零件设计方案 27
3．2 风力发电机设计中的相关理论及概念 28
3．2．1 风力机气动设计理论基础 28
3．2．2 叶片设计中的基本概念 31
3．3．风力发电机叶轮系统设计计算 33
3．3．1 叶轮的总体设计 33
3．3．2 叶片的设计计算 34
3．3．3 轮毂的选择 39
3．4 风力发电机增速器的设计计算 39
3．4．1 传动方案的确定 39
3．4．2 增速器基本设计要求及设计步骤 40
3．4．3 传动原理图 41
3．4．4 增速器各传动部件的材料及力学性能 42
3．4．5 第一级行星轮系传动设计 43
3．4．6 第二级平行轴圆柱直齿轮设计 44
3．4．7 第三级平行轴圆柱斜齿轮设计 45
3．4．8 行星齿轮具体结构的确定 45
3．5 塔架的设计 46
3．5．1 塔架高度的确定 46
3．5．2 塔架形式的确定 47
3．6 偏航系统的设计 47
3．7 制动系统的设计 48
3．8 其它附属部件的设计 49
3．4．1 机舱的设计 49
3．4．2 机座的设计 49
3．4．1 回转体的设计 49
总结 50
致谢 51
参考文献 52
