第三章 风力发电 第三章 风力发电
3. 1 风车
3. 1. 1 风力发电机的构成和各个部分的功能
图3-1风力发电机内部结构图
（1）机舱：机舱包容着风电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人
员可以通过风电机塔进入机舱。机舱左端是风电机转子，即转子叶片及轴。
（2）齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴50倍。
（3）高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风电机被维修时。
（4）转子叶片：捕获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。
（5）轴心：转子轴心附着在风电机的低速轴上。
-7-
东北电力大学自动化工程学院学士学位论文 （6）低速轴：风电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。
（7）偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。通常，在风改变其方向时，风电机一次只会偏转几度。
（8）电子控制器：包含一台不断监控风电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风电机操作员。
（9）发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。
（10）液压系统：用于重置风电机的空气动力闸。
（11）冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风电机具有水冷发电机。
（12）塔铜：风电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对维修人员来说更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。
（13）风速计及风向标：用于测量风速及风向[12]。
3. 1. 2 小型风力发电机的维护和故障排除
首先是风机部分的维护[13]
风力发电机安装后，便始终处在大自然的严酷考验之中，寒来暑往，年复一年。它除了经受风霜雨雪日晒的侵袭之外，还可能遭受雷击、冰雹和风沙的袭击。自然环境恶劣。因此，风机的保养和维修就显得十分重要。其基本保养如下：
1、检查塔架的钢索是否过松或过紧，并及时调整，尤其在安装初期和大风过后。
2、检查各部件连接线缆是否受损，各接线点是否松动锈蚀，确保电气安全。
-8-
第三章 风力发电 3、蓄电池需注意保持电解液高度，如有减少及时添加，具体方法请参考蓄电池使用说明书。
4、在暴风或其他恶劣天气来临前，为了避免不可预料的损失发生，建议放到塔架。
5、建议每三个月进行一次检查。 其次是一般故障的排除[14]
1．风力发电机剧烈抖动 风力发电机剧烈抖动有以下现象：风轮运转不平稳，并且响声增大，风机机头和机身有明显的振动，严重时可将钢丝绳拉索拔起，使风机摔倒损坏。
(1)风力发电机剧烈抖动的原因分析。发电机底座固定螺栓松动；变桨距风轮有卡滞现象；定桨距风轮叶片变形；尾翼固定螺钉松动；立柱拉索松弛。
(2)剧烈抖动故障的排除方法 风力发电机剧烈抖动时有发生，多数是因主要工作部件螺栓松动引起的。若螺栓松动，将松动的螺栓拧紧(注意加弹簧垫)即可；若定桨距风轮叶片变形，需要卸下修复或更换新叶片(注意，风轮叶片更换应成对、成付一起更换)，若变桨距风轮出现卡滞，此时应卸下风轮，取下叶片，并用汽油清洗变桨距的滑槽、滑块和弹簧等零件，然后再重新装回原位(注意两个叶片的零件不得相互装错，以免破坏风轮平衡)。
2.调向不灵 风机调向不灵有以下现象：风轮在低风速时(一般3-5m／s以下)，经常不迎风，机头转动困难，风大时(如风速超过12m／s以上)，风轮不能及时偏转限速，使风轮长时间超速旋转，致使风机工作稳定性变坏。
(1)调向不灵的原因分析。风机立柱(或塔架)上端压力轴承损坏，或风机安装时没有安装压力轴承，因长期不保养风机，使机座回转体长套内和压力轴承处油泥过多，黄油老化变硬，致使机头回转困难，回转体和压力轴承安装时，根本就没有加黄油，致使回转体内部生锈。
(2)调向不灵故障的排除方法 卸下回转体，清洗后，若没有安装轴承，则需要补装压力轴承，若长期没有保养，使油泥过多或根本没有加油，则需认真清洗后，再涂新黄油即可。
3．异常杂音 风机运行中的异常杂音有如下现象：当风速小时出现明显的响声，或摩擦声，或出现明显的敲击声等。
-9-
东北电力大学自动化工程学院学士学位论文 (1)异常杂音的原因分析。螺钉、螺栓各紧固部位有松动之处；发电机轴承缺油或松动；发电机轴承损坏；风轮与其他部件摩擦。
(2)异常杂音的排除方法。发现风机运转工作时有异常杂音，应立即停机检查。若紧固件螺丝松动，加好弹簧垫拧紧即可，若风轮与其他部件摩擦，找出故障点，调整或检修排除，若不属以上原因，则异常杂音可能出在发电机前，后轴承部位，此时应打开发电机前，后轴承盖，检查轴承，对轴承部件清洗或更换新轴承，并加好黄油，将发电机前、后的轴承盖装回原位即可。
4.发电机不发电 发电机不发电的现象：发电机运转工作时，无电流输出。 (1)发电机不发电的原因分析。发电机输电线断路；发电机整流管损坏；输电线接头接触不良；发电机过热或线圈烧坏；保险管烧坏。
(2)发电机不发电故障的排除方法。如发现发电机不发电，应立即停机检查，检查时本着先易后难、由表及里的原则，先检查输电线各接头处接触是否牢靠，若各接头没有问题，可进一步检查发电机整流管或保险管是否有损坏，如整流管和保险管没有问题，则可进一步认定是发电机里边的问题。此时卸下发电机，打开前后端盖，取出转子，检查定子线周，如是定子线圈有短路，找出短路部位，重新更换线圈或更换新发电机。
5．风轮转速明显降低 风轮转速明显降低的现象，一般比较直观。即有风时风轮不好启动，运转时转速上不去，特别是额定风速时，风轮转速达不到额定转速。
(1)风轮转速明显降低的原因分析。变桨距风轮叶片调速后没有复位，发电机轴承损坏，抱闸刹车风轮的刹车带和刹车盘摩擦过大，风轮叶片变形。
(2)排除方法。如风轮叶片变形或变桨距叶片没有复位，进行检查调整或更换新风轮叶片，抱闸刹车机型，应检查调整刹车间隙，保风轮运转自如，若发电机轴承损坏，应更换新轴承。
3. 2 风力发电的原理
风力发电机的基本工作原理比较简单,风轮在风力的作用下旋转,将风的动能转变为风轮轴的机械能,风轮轴带动发电机旋转发电。其中风能转化装置称为风力机。风力机的核心部件为叶轮的设计,随着空气动力学的飞速发展,叶轮设
-10-
相关推荐：
loading