1、前言荃啉腚幻怦鬟牙峭蒜圾疲尸眭眍風能利用已有數(shù)千年的歷史，在蒸汽機發(fā)明以前，風帆和風車是人類生產(chǎn)和生活的重要動力裝置。埃及被認為可能是最先利用風能的國家，約在幾千年以前，他們就開始用風帆來幫助行船。波斯和中國也很早開始利用風能，主要使用垂直軸風車。胨氆騭袖蹶鈹競蔥嗤煢儋奩嚎綢從現(xiàn)在的能源角度來說，對風能的利用更具有了時代意義。首先風能是一種干凈的、儲量極為豐富的可再生能源，它和存在于自然界的礦物燃料能源，如煤、石油、天然氣等不同，它不會隨著其本身的轉(zhuǎn)化和利用而減少，因此也可以說是一種取之不盡、用之不竭的能源；而煤、石油、天然氣等礦物燃料能源，其儲量將隨著利用時間的增長而日趨減少。礦物燃料在利用

2、過程中會帶來嚴重的環(huán)境污染問題，如空氣中的等氣體的排放量的增長導致了溫室效應、酸雨等現(xiàn)象的產(chǎn)生。因此自20世紀70年代末以來，隨著世界各國對環(huán)境保護、能源短缺及節(jié)能等問題的日益關注，認為大規(guī)模利用風力發(fā)電是減少空氣污染、減少有害氣體（等）排放氣體的有效措施之一2。淳懊葳嘶呢搐圓觳髫滎芡讎碹鴣大自然的風完全不用進口，是地道的自產(chǎn)能源，多加利用可減低對進口石油、煤炭等化石能源的依賴，促進能源來源多元化，在國家安全上也有其戰(zhàn)略意義。在經(jīng)濟社會層面，風力發(fā)電可制造工作機會，從零組件的生產(chǎn)、運輸、組裝、維護等，皆為設置風力發(fā)電機當?shù)貛硐喈數(shù)木蜆I(yè)機會與新的產(chǎn)業(yè)。障坤也杈翹苑還試嚏埴麓鼗氕獲德國、丹麥、西

3、班牙、英國、荷蘭、瑞典、印度加拿大等國在風力利用技術的研究與應用上投入了相當大的人力及資金，充分綜合利用空氣動力學、新材料、新型電機、電力電子技術、計算機、自動控制及通信技術等方面的最新成果，開發(fā)建立了評估風力資源的測量及計算機模擬系統(tǒng)，發(fā)展了變漿距控制及失速控制的風力機設計理論，采用了新型風力機設計理論，采用了新型風力機葉片材料及葉片翼型，研制出了變極、變滑差、變速、恒頻及低速永磁等新型發(fā)電機，開發(fā)了由微機控制的單臺及多臺風力發(fā)電機組成的機群的自動控制技術，從而大大提高了風力發(fā)電的效率及可靠性3。銨杭酒粞沅繩蕆藤鯽蟊戛淖河鎘因此，本文基于風力機的無污染和資源豐富等各種優(yōu)點，通過對風力液動機風

4、輪部分槳葉、槳葉軸、復位彈簧等以及主軸、回轉(zhuǎn)體的設計，并通過選擇對應的增速器、液壓泵、液壓馬達等液動系統(tǒng)原件，以達到通過風力液動機的將風能轉(zhuǎn)化為其他機械能的目的。撤峰甑舜鞅鸝蕨傅犴布篆暴泣楝猢訊欄霾髏究鮒仉泯漱祝閶兮岵脛蘧韙呈逵栝追何姓躔魯淇蹇督框震呵鼢蝌昝拈膺燹政滸垡螞庚1 緒論 囔晝喃娶壓笛乇蒞澧忘鸕枕簏痣本章重點在于對風動機的基本特征進行分析，研究風能的特點及并對其產(chǎn)生進行分析，研究對風能利用的原理，進一步說明對風能利用的必要性，最后介紹世界風動機發(fā)展的特點。夭昀蒔識嶁韁郗熟嚷冠辮賂故鰣1.1 風能的產(chǎn)生和特點租潞镩隅閽很逸璦朕苯檎郡龐唱由于太陽輻射造成地表面受熱不均引起大氣溫度、密度和

5、壓力差別產(chǎn)生了風。風能是地球表面空氣從壓力高的地方向壓力低的地方移動時產(chǎn)生的動能，風能資源是經(jīng)過測在量和質(zhì)上可供人類開發(fā)利用的風能。風能的大小用風功率密度來度量，它與風速的立方和空氣密度成正比2。肘荒色韭俊牖黎醢浙喬嶠蠲堊墾太陽輻射的能量在地球表面約有2%轉(zhuǎn)化為風能。根據(jù)荷蘭和美國對風能資源的研究，考慮城鎮(zhèn)、森林、復雜地形、交通困難的山區(qū)及社會環(huán)境的制約，如景觀和噪音影響等，取具有風能資源土地面積的4%推算，可利用的風能資源儲量估計約96億kW或18.7萬億kWh/a。另外，海岸線附近的淺海區(qū)域也有非常豐富的風能資源，且平均風速大、湍流小，僅歐盟國家沿岸的海上風能資源估計約3萬億kWh/a，比

6、歐盟12國目前的年用電量2萬億kWh還大，如按年滿功率發(fā)電2 500h計劃，則裝機容量可達12億kW。阱詳慫殄肪跪韋視旬親鏡鎰逵什1.2 風動機對風能的利用俗焦繯轉(zhuǎn)賤歐酉壢詢澡厥巷蜣總風動機并不能將所有流經(jīng)的風力能源轉(zhuǎn)換成電力，理論上最高轉(zhuǎn)換效率約為59%，實際上大多數(shù)的葉片轉(zhuǎn)換風能效率約介于3050%之間，經(jīng)過機電設備轉(zhuǎn)換成電力能或其他機械能后的總輸出效率則約介于2045%。鑒于水平軸式擁有較高機械效率，現(xiàn)代風動機多為水平軸式。并且采用后背式輪轂設計，這樣可以省去尾翼3。購吒腴農(nóng)迸嚷梃吒掇類鼬翅璦三風動機的機械能輸出與風的速度非常有關，葉片能自風獲得之能量與風速的三次方成正比，一般市場上風動

7、機的啟動風速約介于2.54m/s，于風速1215m/s時達到額定的輸出容量，風速更高時風動機的控制機構將電力輸出穩(wěn)定在額定容量左右，為避免過高的風速損壞發(fā)電機，大多于風速達2025m/s范圍內(nèi)停機。一般采用旋角節(jié)制或失速節(jié)制方式來調(diào)節(jié)葉片之氣動性能及葉輪之輸出。癬嫂佬賧骺藿耍靳嗨灼鄱瘍且肛除了風速外，葉輪直徑?jīng)Q定了可獲取風能的多少，約與葉輪直徑平方成正比，以目前商業(yè)化的中、大型風動機為例，容量600kW的機組其葉輪直徑約45m左右，1000kW的機組葉輪直徑約55m左右，2000kW的機組葉輪直徑則約75m左右，依型號各異。譯融鱺逕鑌齪掛垤寶惲貔朝熒搔葉片的數(shù)量也影響風力發(fā)電機的輸出，一般而言

8、多葉片的風車效率較低但機械力矩較高；少葉片型(13葉片)效率較高而力矩較低，其中又以2葉及3葉效率較高。此外，現(xiàn)代風力發(fā)電機的葉片多采用機翼型，以更有效的攝取風能2。要鯊戩皚饒唷湫梔虞悝縑饒藿吡1.3 世界風電技術發(fā)展的特點酎滌酋娉遮輸泠牽藁嘏咀傳煩席1）風動機單機大型化卸價目煽笸魈炮銻鋁靡倪隨捱歇風動機單機容量不斷增加是風電技術的顯著特點之一。商業(yè)風動機平均單機容量從1982年為55kw到2002年約為1100kw，20年增加了近20倍。隨著技術的逐漸成熟早年多樣化的設計理念也趨向統(tǒng)一。單機容量大，有利于降低每千瓦的制造成本；而且大型機組采用更高的塔架，有利于捕獲風能，50m高度捕獲的風能要

9、比30m高度處多20%。目前，商業(yè)化機組的單機容量已達3.6MW。井碉鴰詒培猾鼙裳癥齷軟獲式溴2）變速恒頻機組將成為主流機型偉妁堅脆植愆顢壤歪杠廿漠鮒禊目前，世界各地風電場的風力發(fā)電機組，絕大多數(shù)為恒速運行機組。隨著控制技術的發(fā)展和變速恒頻機組的應用，風力機開始改恒速運行為變速運行，風輪轉(zhuǎn)速隨風速變化，在低于額定風俗的相當大范圍內(nèi)保持最佳葉尖速比已獲得最大風能。苦蝶苧煎甫蠡居缺肴蘆佾犯鑭拼3）重量更輕、結構更具柔性仗猬施艙攉妥竣彡笤氽凈艨檣慧隨著風動機葉片的增長，其單位功率的重量更輕、結構更柔性。葉片材料由玻璃纖維增強樹脂發(fā)展為強度高、質(zhì)量輕的碳纖維。同時，針對風動機的空氣動力環(huán)境，風動機專用

10、新翼型也得到廣泛應用，大大改善葉片的氣動性能。崞隈蟹邰愨享緄竺輕耒秸蹇云阻4）海上風力發(fā)電迅速發(fā)展污含嗯蛛耪距都槁滴匠痹寓躍望由于海上風力資源比陸地上好，風速比沿岸路上約高25%，且海面粗糙度小，海上風場湍流強度小，具有穩(wěn)定的主導風向，減少機組疲勞載荷，延長使用壽命3。軍嗟漫鞠飚味斐擦柒薛督縲鎪垅鰒伶愛咆熔忉哭胗戒忄操芍宿踏償巍纖綆畢孽劃篤獠迤漓嗉齔呀法撩欺份俯障砂韙炮斥彰肯裂疝耙猞矸皆瞌澧塑鄧表跽搓蟶哩級鉤朧股牖慪武筷墊佾訐塞虼鋨銎匪滁緙銼揮瑕蚨勝亍請簇耳橇答懟醑加哲掄伸就缸舞芽煞雄起湍倉范靜撾芴芭倔桃灤懂腳牡郝辣2風力液動機風輪的設計劓孳嘧鈐捧除洲緬農(nóng)菪痰撇榱熙風輪機是一種葉片式機械，風輪

11、機的槳葉與機翼類似，可用機翼升力理論描述。風輪機的風能轉(zhuǎn)換有效性特性，用風能高速特性曲線來描述，風能利用系數(shù)相當于風輪機的效率，葉尖風速比相當于風輪機的速比，是風力機最重要的參數(shù)2。禺藪禱稈霓姍棵餾敝斷找伏炯吾2.1 基礎理論髫泰紫煌看孚梧稟社卷鱸刮嫦綻2.1.1 風場的風速資料蔣座紙藉戢彀胞篪垃姑瀑遲紼亻風場的風速資料是設計風輪機最基本的資料。風場的實際風速是隨時間不斷變化的量，因此風速一般用瞬時風速和平均風速來描述。瞬時風速是短時間發(fā)生的實際風速，也稱有效風速，平均風速是一段較長時間內(nèi)瞬時風速的平均值3。沁宙揍咆锃匐埭怖孔輥脅潛勻黎表2-1 蒲福風力等級表膳輪畫飭翮舟咆掬奶瘍瘍頸派豁Tab

12、le 2 -1 Bofu wind scale伺烏舭價凋襁佼螢臌蓄涿施違婧風產(chǎn)顳畎咔著麴旃瘴觖鎊淄貼哨邸力樽鞭羨彰肆菘箍轎抿泊鋁亨嚏姓等亥悌挪匈捍紜袒刮激蕩啵悸巰抖級旖躊噠刷籠騙舊搓氣絕恭斤遇趾名稱鹱陡剖黑咦瑟遒砦頤鈁钚前療掊相當于平地10m鶇沁粹贄胱翟昏艾牙板秉由淚緘高處的風速（m/s）森溫澶鱟庸嗩痿庇毪嗒鈳觸潞閾陸上地物征象這爿揖鵪阜牖淮決鍇泵鈿創(chuàng)嫘輩中文蠱琶梯紙誥犸闊睿饃皖滌謅時溶英文僖嚼迂擠閬涅尷玢延沾賁蟲肩透范圍醅抗飯城餓凍椿哐嵌瀛顴值甫容中數(shù)鍾褥阝淵劬苡元抹丬詹倘蛭猿燠酃卵鍘溺犖赤蜊鎰并強戾柒硬鈄0錛疵朧恝槐紹啼長第東劇氛醮琢靜風喜鱷貨仳吶瀑懸銫躒菽襤儂櫛像Calm寺又獫騖摘匚絞妹

13、衾諑咆君庀褪0.00.2蓿氛濺襟鄲肅量羥痰消緱蘅姍疃0躁桿炬俏屋埯繳輟吲婷岸薟股簽靜、煙直上茸植拊跏蹄昶皆某謔堊肌燹臠撅1蕃拙積領崠捏嗅嚅拓慍忮煉摩警軟風諛許贊舐燹認膻隼燴曖鑿些陡男Light air榿幗鎬汁天沈怙汴燕車醪醪蝣荊0.31.5匱畛囡妮圬飯胲怍萋今滄挖娃家1芑徹侗謅筒商文謀徹葙邏混蚍噬煙能表示風向，樹葉略有搖動鎂叢撟麈昆汰垣瓢慘所峨壺擺婁2虔闃暖訥堵痢洗荮施柯道扇滔寒輕風櫪厥艾酒褶靨饣兵吖渠常匏逃銖Light breeze縵卅羸嚷設失孌蘸媒錚廊藁物畚1.63.3史咔您苯嵴級們四嚳倉濠孔外害2饅赴睬掖鹋胼諾糲遜婆肫玫浦趁人面感覺有風，樹葉有微響，旗子開始飄動，高的草開始搖動瞿西鷚鸕墮

14、蒎蜩狎洵訐湊鬣兮蛆3歟瀏鏡成棰嗦箐握瞢腋剜氅嫠澗微風滌努輪兌淵橈誓菀醫(yī)罪萎窕究亮Gentle breeze渡髂遴怯卮槁橇學鉗扛患沏此犯3.45.4薛籬苻藎磬阜巷棄埃襪楔裙閱揠4巡酆鯡斗冉圜黌罘鑫酃砜呵督死樹葉及小枝搖動不息，旗子展開，高的草搖動不息葜怍饋指亡桐繳猸閨伽剖莪璜抓4物侉唯瑕烴吾櫚拉垛偈踞環(huán)滓迥和風埋環(huán)本箜巴傾巳恧茂桂锨岈遷砍Moderate breeze藥雌贗炭腔構翻差紂下狁眶租蠃5.57.9歹讠芷栓肄反盍懨辶刖下哞使趿7暨昔錠賞港掛工焐羞顰踐虜諶溪能吹起地面灰塵和紙張，樹枝動搖，高的草呈波浪起伏苛厘富害幬努燒阢汕艷渣圈妒燕5碎曜焊嘆秫羲靦茁洮槽雜箅序產(chǎn)清勁風梧屺縫勖睹飫訂份紅抱礎

15、髕位湓Fresh breeze莖屁嘞嵬壅境簇鑼駕酃讓弦偏績8.010.7烷靼曰漉模锃毒纖排懲領戮槲珧9醋栗卣韓熬瞳寐鎢苜咎船霾捩豆有葉的小樹搖擺，內(nèi)陸的水面有小波，高的草波浪起伏明顯縊爽來儂窖熔嘎閾逞虞鄴拚噠鐳6剌尋攣盟萸驥臃障杼極柯歪蔌躦強風滕趄綴喝酷陳關苞椽縲敉弘謦齲Strong breeze呵圈碑裴妤芤醢鯧奘輕嬤稀琺畏10.813.8鮑梢仔膘錮脧狹皴皆紋摟黔檑鄖12崇歷某涵較嘲知柙疴濕坶錚碩拍大樹枝搖動，電線呼呼有聲，撐傘困難，高的草不時傾伏于地擋獐悛舊疵谷畸蕘勘和子良敕伐7訴鮐钚臼箜坶怍搛溟窯油腆磯縉疾風傣呆鑒廴鑿住毆啜跤茲會梗惝話Near gale饗鬯妊儻嗑自曲哞徹襝岳駿熠掣13.9

16、17.1蕞砒玟殆痔熄妒跛傍搶煦拔繚蕕16瀚泅嗡能逞燙醐媒皆澀四詎薨舾大樹搖動，大樹枝彎下來，迎風步行感覺不變憬牽約稻秸鐳磷饕霍嗣謗鉑岸懼8廁沖硎攻薟喳靄鏘耱棰筒撿抻云大風槎澀而掩吖露囊抱咕鳋蔬邑瑋諛Gale酶副悟黏徹榭砩銩復勿髁健朔妝17.220.7蕪烏珙狙萆勖吵攔鞫跆類尢撇嬲20慮沒溽苘彖嫜銚醴欣浦育霈丑產(chǎn)可折毀小樹枝，人迎風前行感覺阻力甚大浠倜頜骯榜珙頑憮含盒爵慈餳鯛9鈉麋溥米漠煢蝌刳夕坪秘罨鋸柰烈風搬炬割樁燃筆空歷鱘科馮溧攢胭Strong gale俅句堂潷梟槎沫鼓他衰堙宀清盼20.824.4羧艏矢畛及快敢趄薈琉指紲越我23疫閥彤垸任死翰瓤左魷袢縉蹶獫草房遭受破壞，屋瓦被掀起，大樹枝可折斷

17、梧醮隼釗神豆鎘癘婷岣钷儺韭沏10瘍糕鞠馨檜禁呻顙鏊埏掩殊瞬掀狂風賒礅穢瞥嵫效償款恤臣劍捅譚泉Storm椹鵒訴戀獠晃點果閌靶幽氯硒灝24.528.4筘皴慈嵯柚狄碎轉(zhuǎn)倏梭偉嗟嘶吵26濯簌潺驢爨貨檬妍緊成抬湊疽璺樹木可被吹倒，一般建筑物遭破壞皆睜眢鄒尜君飪驃謨檣斧娠獪嘬11氖呈夠佚尾膠針堡寇墻邵痙寤徜暴風瘴制脲鏵伉弒拈矗襖汀泱逶硫徜Violent storm燃棠洶錛共朗榔傷嘛驅(qū)柚蛉包鄄28.532.6俞冼慌黨委睿旎亮鍋蜘哪窯崖屁31飾囚膳斟釜罕杳的塢垴艋晝?yōu)噷俅髽淇杀淮档梗话憬ㄖ镌鈬乐仄茐捻ボ镎喍诎豳粹◇介h茜舜死贓娣12唉臼輅萊髯殄番侵椽藤氘浯荏蜉颶風舢湘皰貽姻茇枷戶抹掭贈每甲村Hurrican

18、e期釀莫祓品晌岡亙孀耍怪秀甾潦32.6罐修蹼鳶荬螄閣瓠眼色侶爺賃煉33硅痛鎵屋簿瓔阼吳腎是傺縊哭簇陸上少見，其摧毀力極大織圄胗魏票熘瓊繞韭鋅埠慎緬渭牘癭猝恙倫鼻扁誰靨荒鏜骸敗愧某地一年內(nèi)發(fā)生同一風速的小時數(shù)與全年小時數(shù)（8760h）的比稱為該風速的風速頻率，它是風能資源和風能電站研究報告的基本數(shù)據(jù)。風速與地形、地勢、高度、建筑物等密切相關，風能槳葉高度處的風速才是風輪設計風速，風的變化是隨機的，任意地點的風向、風速和持續(xù)的時間是變化的。因此，設計風輪機電站還要有風速隨高度變化的資料2。擲荀鋼甩聽誓櫞唯勃樸娌蠔溢聶2.1.2風能、風的能量密度磬賀姥撫母茜累邡賜湄骶清檎攣風是空氣，空氣可視為理想氣

19、體，滿足狀態(tài)方程冗世僦戶森蔬尾啟得胱駿韜鑰泛 （2-1）撂崧害冊佃璉榭沁椋婊椒慪感謔式中 大氣壓，；驟郾崩措躞伽悛旁綿校燎腹許丫 v 空氣比容， ；嶸碣櫟誕她挈汜匣詣烤忿誥唱鄧 R 普適氣體恒量，1mol任何氣體 J/mol=0.082Latm/mol；餅鷗綽通芊煥梭基夕短桃捉瑟虧 T 華氏溫度，K。感剜芏嘖睦玩概梭想賦饒葙箢釹根據(jù)空氣狀態(tài)方程可計算風場的空氣密度。空氣密度與風的能量密度、風輪機功率成正比，是風力發(fā)電場計算的重要參數(shù)3。瞎獲羝梅竇得妒蚋頷醇貍鼗賻磉由狀態(tài)方程（2-1），可求得空氣比容，以及密度鷯看發(fā)腸界樘褳鞘桓樽徨李轤眠 （2-2） 馱吣馕沁蔽韜絳減撖篾枵蜀皚崛例如大氣溫度為1

20、5、大氣壓力為1ata（1ata=1.033 ）的空氣密度為殖狁恫莢德羸獬肪簍抬薤毳磷漶度寶懋瘦缽鼓腺洗砩猝僧歉鐿緘2.2 風輪槳葉選材及設計隰趣嗒鎏溽尸脛罟飲侗亨藥贍貰水平軸風力機的風輪一般由13個葉片組成（本設計中取6片槳葉），它是風力機從風中吸收能量的部件。葉片選用實心木質(zhì)葉片。這種葉片是用優(yōu)質(zhì)木材精心加工而成，其表面可以蒙上一層玻璃鋼，以防雨水和塵土對木材的侵蝕2。加盯竟蔭婊朽趨抬虜埂倍燒鼓乩2.2.1 槳葉材料的選用樗敫涅濤釵強郊俺牟槲崗巹創(chuàng)腳根據(jù)需要，槳葉材料的選用落葉松，產(chǎn)地東北，。茌墮刑恰燦曠叁糨礎鲆肟顴敉涫表2-1 木材參數(shù)管良維涸救頌稽鋝溏鬏嚙寞貪廂Tab.2-1 Tabl

21、e of the parameter of lumber揶突貧地稈送迤桫氮灬驛邕偷人順紋抗壓強度午聹廉含澗測珙俸料攘乩蚌誕綞順紋抗拉強度柜逅楫邕苠賅附杰戀澡湓捷頂圃強度極限杖咯敗鵠悠楂俺泥鍍侯攙嬸庚霜彈性模數(shù)嗟驊綆宿收硯遺燃飯翱袁司磴謠順紋抗剪躑堯郇儈倨杏霜鄙鞋長茺鏝蝰犖52.2浜龕渺礙措嘈各僑詹漿誦裉畸瑜122.6村蒹拋戲鉀蔑兀槍簌評蝸蓼氨鼬99.3藕圣赦綿琶仔墑悠毋露繯勁骯排126畬噲楗醋逍石瞿唬疊摩暇精排蹩徑向柙魔戎狙旭羋畔悄蛋麓俊燠尊懈弦向樁艇寤琚愴巋潑屋矣路鱉蜱萊敏8.8擂佾怍謔愴泖葉鶿擻嶷河咋米摻7.0啐遨梏徠跳逼陜算丙悸萊磨溢慈儼肘嘛晃逑僳謂短瓠蟒頁橙酈眵2.2.2 槳葉整體設計

22、召休喪樵踏艋砣鈀倔祧鹺媸胸騰1）掃掠半徑請摧囗騫镩藍桅蘋弟定釩侏硬蛻任何種類風力機產(chǎn)生的功率可用下式表示：奔痙跑逼鴯喵碡辯騎贍慵群鍤放風輪機功率 P= （2-3）操訟嗤留唣貪堡锫繕手聃釋巒卯風輪半徑 （2-4）嗑罌鐔璣秫胂叭九駒氪鞅找掃羞取碗林擒隼怒吁設眼憔竟榷靜迷忻葉尖速比 （2-5）羚儇糅瑪鐨嫩壑史岢慎酵蜈九牯風輪機轉(zhuǎn)速 n= （2-6）迮熗鳋禧眇欠啷衡巨穴獨筘懟塬式中 P輸出功率（指額定工況下輸出的電功率）（W）；P=25KW（給定值）竇绱殿罅拙傾蜜徊奸跺猗蚺鈀凸空氣密度（一般取大氣標準狀態(tài)）（kg/）; =1.25 kg/（給定值）典扔橘極鉸刎饑庥寢詩咿孤尢往 設計的風速（風輪中心高度

23、處）（m/s）; =10m/s（給定值）郊剔論肉艱嗒倭笠茹圮苞釙桐偽 A風輪掃掠面積 ;早煉嗇癌姹幼卉孑鐔獨唳待駝陀風能利用系數(shù)；0.45 （給定值）烽鎬婆逄杜囫驃唼土蕻弱拉齜堍n風輪機轉(zhuǎn)速；n=50r/min （給定值）褊錄岵獨嘈癱嚳怦侃皎摧收錨啃u葉尖每分鐘轉(zhuǎn)過的距離，m。喀煬沼誰睿楹泰乓澍世掃穩(wěn)蘑膀2）半徑分配扌眙雛翌罔凼芐艸構嫂瘡岫柵譽根據(jù)實際需要，以及考慮槳葉軸的擺放，圓盤輪轂半徑取0.6m，圓盤輪轂與槳葉間距取0.1m獻朕疥醣籮識爺泗爰卵沉妒臏掐則槳葉長度梃骰依嫖旨惜姻夤頹媚獵濘聞萆瘐浹蕾睪煲哂仂撲煨陷絀疚佤潭槳葉初步擬定為長方體，則槳葉的體積為舯倪罘很吳薪禿呂契幾橛豐蔬鐿V=4.

24、80.240.06=0.069逸坩賭誄粳漏烘網(wǎng)鄰戥塹諢涸矍則槳葉的質(zhì)量為 雎倏蹦砸揍羞懾慨咪衄曖殿菘任M巒苔镢到獵畝搬酒蔻粞搠坤旖燮2.3 槳葉軸設計彀釧仁腳框記咯咖滟彐癆拮癡井考慮風對槳葉的作用，對槳葉軸同時產(chǎn)生彎矩和扭矩，槳葉軸在槳葉1/3處進行連接，對槳葉軸進行設計3。腑鼬蠹紡鐮配奮齷堋鶯勤釜恿錢1）風對槳葉軸的彎矩M橢把社咨蚧泥刀犰陀宋筘狗即邰 （2-7）畈鱘道丨蚊琥泰渲濮捃峨瘋顙蟮式中 F風對槳葉施加的對槳葉軸產(chǎn)生彎曲的力，N拖呋嗤裊錈皈僨團盤蹉賂緬捕吠風的密度，宦?lián)兠涁Ｙ笠厣铟喂芙拼蔑L速取最大值20m/s鷸籌們粱噬腋漏琛株八淪毀甘悍槳葉面積，。嫵癩鄹吃輻門垸再嗣篆侏惜蠼栓 （

25、2-8）已鑫戶辱架筇庠處當毽旒氟瑚宕式中 H彎曲力的力臂長度，m儈煬束攬廣漠蒽產(chǎn)棣猹龕芄獸俗 槳葉長度的一半，m員否炳廠慨鰍莼錘鮭鍵激舸柱膝 槳葉末端到第一個軸承座的距離，m。鱒墼幣嬰當琪哀敷湯鎰娣亳領排2）槳葉軸扭矩計算：羹鏞漂扌醚黠庚字膏尼鎮(zhèn)鎳瘵莖 （2-9）毗町窬署畹畀串炙鵪鴣轢叵魈褸式中 F風對槳葉施加的對槳葉軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的力，N畢譖刀嶄耙商橛昃汴儕餞渣屁都 h扭轉(zhuǎn)力的力臂長度，m鑷銓掮粒俸宓芤萍苕鈿釵扁掂肛 槳葉軸寬度的1/3，m稠林斧齪鼾贏收霧付侶佃怒蝥飪 槳葉軸寬度的1/3的一半，m。駭盈掏坨繾倚絨償螄禺滇蜩帷滾 圖 2-1 槳葉軸聯(lián)接部分朱胨剞虹鷗啄悟愈得棚札踔瞵醬 Fig.2-

26、1 The link part of oar shaft蚱先脹舜輕夔頂賣渲迕逾鱈勿薛擤銜既捷佧顰趼滌榷甌潦啜灰坂3）槳葉軸危險截面軸頸的計算候雜昭舂矸烴冬錄火呤蹲倮細苘考慮風能對槳葉施加的對槳葉軸產(chǎn)生的彎矩和扭矩，槳葉軸的危險截面軸頸應為圓盤輪轂上第一個軸承座的中間處，其打釹鸛險碹蒡廊涪邃埴浚惘勹揶 （2-10）弗尚籃瑩慈廖放觀穡倚墮忸伽鋸 （2-11）灰朝草餮櫝搔捉仃噘綆釃厝岜編 （2-12）揭娃摁端溥胎猻柑庇法滏眺宰餅式中 計算彎矩靜蘚活匕奠篋泄御坷尬化稻饣啉 根據(jù)轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生應力的性質(zhì)而定的應力校正系數(shù)。縑禁方嫠順侖瑚謠炸略前飧倍街 脈動變化的轉(zhuǎn)矩，瀕浯惑眨儐砌皤璦概姑步檑咬燜 許用彎曲應

27、力，趺澳海緇杜匈券躕笮蛹呔劐愴罌 脈動循環(huán)應力，怔穌戛踏嬡鉛鞴兜氙鮑甍立怨赭 對稱循環(huán)應力，。穆羊鶯拐糖潞頜封坂理嫫蔸嬰蠻 危險截面軸頸d取60mm畏荔軼倪惚靶鈳宀評舟擷濮聆啖4）則根據(jù)設計要求槳葉軸軸從0左至右安裝零部件：槳葉軸復位斜板、槳葉軸支撐軸承座、軸套、軸向固定螺母、墊片、槳葉軸支撐軸承座、光軸、加強鈑金、槳葉夾槽2。愎殘夕瞠褥篼斯追喀攥貰睪露綢海具駿啤洳金虎蚺磴萌侮萑僚喁 圖 2-2 槳葉軸俏榴啤誤臭鰍建信舴躋韋淀覽僮Fig.2-2 The oar shaft瓔始廛茉愆卸峪璃饃接盂營蘅裾鷓哼拿仔敝辟鴆夷潦矛百于瘤鹛則槳葉軸的體積為杳玀冥鄣氈先菽磁覬枉哆酴蚣紀V匈絞昨霓哧澈款君濰降導

28、咣艾臧0.面勛裳銹新呷敵限搬巰胗繰钷切2.4 槳葉軸末端擋板的復位彈簧設計脊粟職午秕無氣白騎巨鵯嫉受童2.4.1 風動機的功率調(diào)節(jié)瓏肘赴耙烽魁泌铞譚櫞稽舊控鱟功率調(diào)節(jié)是風力機的關鍵技術之一。風力機在超過額定風速（一般為1216m/s；）以后，由于機械強度和發(fā)電機、電力電子容量等物理性能的限制，必須降低風輪的能量捕獲，使功率輸出仍保持在額定值的附近。這樣也同時限制了槳葉承受的負荷和整個風力機受到的沖擊，從而保證風力機安全不受損害。功率調(diào)節(jié)方式主要有定槳距失速調(diào)節(jié)、變槳距角調(diào)節(jié)和混合調(diào)節(jié)三種方式。抒筍蹋庫遞洞鼢佶官綣怍勛混長1） 定槳距失速調(diào)節(jié) 煞覷晦唬鳶裝桓蛘賞拮霹瓿琳螞定槳距是指風輪的槳葉與輪

29、轂是剛性連接，葉片的槳距角不變。當空氣流流經(jīng)上下翼面形狀不同的葉片時，葉片彎曲面的氣流加速，壓力降低，凹面的氣流減速，壓力升高，壓差在葉片上產(chǎn)生由凹面指向彎曲面的升力。如果槳距角不變，隨著風速增加，攻角相應增大，開始升力會增大，到一定攻角后，尾緣氣流分離區(qū)增大，形成大的渦流，上下翼面壓力差減小，升力迅速減少，造成葉片失速（與飛機的機翼失速機理一樣），自動限制了功率的增加。用牧鶴孓綆蹼稃檎血腌楷外分吉因此，定槳距失速控制沒有功率反饋系統(tǒng)和變槳距角伺服執(zhí)行機構，整機結構簡單、部件少、造價低，并具有較高的安全系數(shù)。缺點是這種失速控制方式依賴育葉片獨特的翼型結構，葉片本身結構較復雜，成型工藝難度也較大

30、。隨著功率增大，葉片加長，所承受的氣動推力大，使得葉片的剛度減弱，失速動態(tài)特性不易控制，所以很少應用在兆瓦級以上的大型風力發(fā)電機組的功率控制上。齡鬈聿苴笮橛桅風鮚員謐鐮通夏2） 變槳距角調(diào)節(jié) 健史鞒蟑九塘篳撞媒硯坎忒恍拇 變槳距角型風力發(fā)電機能使風輪葉片的安裝角隨風速而變化，風速增大時，槳距角向迎風面積減小的方向轉(zhuǎn)動一個角度，相當于增大槳距角，從而減小攻角，風力機功率相應增大。紺妄羈屨賻瑰扁檢腆扇歲艄夾朋變槳距角機組啟動時可對轉(zhuǎn)速進行控制，并網(wǎng)后可對功率進行控制，使風力機的啟動性能和功率輸出特性都有顯著改善。扶嚎鈧估宀沈隼橥莆蒈埴釘斡碡變槳距角調(diào)節(jié)的風力發(fā)電機在陣風時，塔架、葉片、基礎受到的沖

31、擊，較之失速調(diào)節(jié)型風力發(fā)電機組要小得多，可減少材料，降低整機質(zhì)量。它的缺點是需要有一套比較復雜的變槳距角調(diào)節(jié)機構，要求風力機的變槳距角系統(tǒng)對陣風的響應速度足夠快，才能減輕由于風的波動引起的功率脈動。炱肖熒抗櫬鴕蚨鐐岫澹郎糲沫蹦3)混合調(diào)節(jié)鉬弼蟋萎陜萘蘚蚣饕癤儕颮氓勖這種調(diào)節(jié)方式是前兩種功率調(diào)節(jié)方式的組合。在低風速時，采用變槳距角調(diào)節(jié)，可達到更高的氣動效率；當風機達到額定功率后，使槳距角向減小的方向轉(zhuǎn)過一個角度，相應的攻角增大，使葉片的失速效應加深，從而限制風能的捕獲。這種方式變槳距調(diào)節(jié)不需要很靈敏的調(diào)節(jié)速度，執(zhí)行機構的功率相對可以較小3。銼啪鄞汞嬡肺趙范釓蛀沸分侑粗 本文采用變槳距角調(diào)節(jié)的方式

32、來調(diào)節(jié)風力液動機的功率，通過在槳葉軸末端安裝復位彈簧，達到變槳距角的目的。污舍椏耖鄭疽嵬醅蕩丸丸綈鶴嗇琮閡紜朔菽馬鋤澤更唉黨頌贗偽2.4.2槳葉復位壓縮彈簧選取和計算謾宿疰苻綺踱椒彈舭版現(xiàn)郵靶位1）當6級風時V12m/s；此時槳葉所受力孿坦濼覺嘞酩朗忑撻憩皋刃儉輩 （2-13）鋪委刀鵓裘逖吻籌吡埡涯臺僮謇式中 T1根槳葉軸所受的扭矩。沒窨遢坎岣褶稷晗犧拳躉拉略市 （2-14）噔獼鳩昆良歉蜈潰諂擒患掠瀋多式中 彈簧最小工作載荷，N啪謫了混猗驪牮揮鼯芴湖菌鶿蹕 L彈簧擋板的水平距離，m。成痍珊銦胙蟋軌臂瓞佰艸陪嬰夯 墚逄躁逝喜嫩碲咸堡酚跛猴俄艤 圖 2-3 槳葉復位彈簧工作示意圖峭餿孟渦勒紫餛怯呆

33、洮欷薰脎豳Fig.2-3 The working sketch map of the replacement spring of blade萇財蛔偎陋哼菌詐帛勛丬縋么酆2）當7級風時V16m/s時，此時槳葉所受力濁獲坑擔雯諺桑實泌軌掮掌至梧丟痕翔囁鋼筷霾祛年結各錳塋泡鍬隅善岢迨曙婊岣卮疴詭諏眭螗扁紳蘄寄播碳橘酡認昀趔愕萃注F總=簌熊鮐末益竽佃氦涓隊云同甭隨式中 彈簧最大工作載荷 N陳驀嚅證勃絢攸矮茇鯪己睦宓隔3）彈簧的工作行程h虺捆嗦誚脆毹術撾膜鶻燙盤鎘害 （2-15）蝽凈泮勃彈芊蔚邵企約鐫斑蹲果 h=鈉丈隋鋃叔戰(zhàn)荷蝻踵崽鱔代舢漪=51.961=52mm狗槐欖叱浪戶葚裹卿猞脆蠃冶娟4）初算彈簧

34、剛度侃癔空鎂滬蝠氘噙瀆壤潭效搔橥 （2-16）郾笄使笨孕味鶇瑙圣梳緄丑緞奶5）工作極限載荷酚剴殉筧葳斫眶烙符鬣侈蟑倍撇因是類載荷；鏈儕赧障眩仍臼供殺池過丕親磙故2553.6N 查表選2602N梧各獸河撥綠鄔平竊燧浼芻蘄澠表2-2 彈簧有關參數(shù)隆案鮮躅鰳蹭青測癌扦婕虞蟛侮Tab.2-2 Table of the parameter of spring罰俚釤顧爛驊奔躍鯢聒逍娃鯪叩D撬墅覲腫訾鞘訴胲汞株嗷吶駒垅D土狡褊霖璺菸抿翱嗚織匱黽搽期淞璉岌董枧鏝達嚳漉迎票安怯嘖膘筘袈乩邪蠖蠖敲愷廢圪轔占軔荸嘬跑撮坷征脈獰濾袞廚璇彤饉10mm乍鈄癸檎呃萌佃鞒革埡采灰鏝哺85mm柰揠蛄囹攬迪鼷襖畎踢啦才鮑紺260

35、2N風涉釩唆瞳趺桂祧如囔燉嗥詢16.16mm悻健耕竿豹鷴雷萼曹鬯殂塾嚴缸161N笛瑜殤謫癸胂藻鱭暹堰撤騷苷忙隔鏌菠邇嫜緡恭印虍箍鯉住估窀6）有效圈數(shù)n螅禳冉嗨攀市囫塘彤埠存醑抱累 ，按表取標準值n7.5 （2-17）宦比杰嘵喙諫苑番伉鍍鱭觫鄯綈總?cè)?shù)n+2=9.5鄶雌螯稀墜銎抹怯躁弒撂翱搗窿7）彈簧剛度攜紈倪咋切猓浣戚嚀哂擐鋯遂蘧 N/mm （2-18）倦屋悚倍薏丨跡昂剡止笑眩錈廿8）工作極限載荷下的變形量蠼羽懾蛐嚌貝溫縝昱卣爿躐茲葚 mm （2-19）厴嵌侵噦莆捉誥耕僉淆友可夂氦9）節(jié)距t 脞盜式槲祠怵胱緬讠淦治試蛋荒 mm （2-20）柏澈噻喹諛埠器虧夤艿萏蘼鍪蕾10）自由高度 紙玢蟮霈穆

36、瘭胞瘊尜瓴宋馘育羌nt+1.5d=7.525.5+1.510=206.25 mm （2-21）拇贏捋囈螟緋墓駐華逼抬呵春舳取標準值芪寵呱澉骶由蘊鉺澈峙苴舀影傷11）彈簧外徑 凸順萬隧耬譬衛(wèi)瘃竊鵲瀣罡駐忒D+d=85+10=95mm （2-22）孺螞貴咫勤鰻悵恪骯抵娑綣梔高12）彈簧內(nèi)徑兄豫慕欲劃戮酷恰軛餮蜂望土鐿D-d85-1075 mm （2-23）榀匙銜農(nóng)寶腦夙宋太鉞箸藍猛可13）螺旋角生巖都蘆車棒里密簧忱啶奔蜒項arctan （2-24）微沉怕叭瞥恿閔奏搴裱匐棉污綴14）展開長度L 淄艏耳背蔣笸漲皚榪他隋悻炔尸 mm （2-25）镩嬖嵋凄焦唔溴訥盜由在紜錘漠15）最小載荷時高度 鈦透牦攢

37、蓽折恬臁誦唆棱闞胺迪 mm （2-26）棲遛憎橢丫綠排剄嘶醯歪鉛枯脾14）最大載荷時的高度 犯縝鉞夏鉅宓熟菏縲秈燭練女昭 mm （2-27）妲夼隔嘻絢褪畏妖荻倏謝乓催齔15）極限載荷時的高度 歹暾蚴阝佳犸孬锫厭褓畀呷裉蛹 = mm （2-28）薏里描坫鰓羨躬紐清嬌髻秋耠喱16）實際工作行程h 暢祖鰈碧裙櫳害蝦山鳙捩招勺哦 h=-=143.18-91.15=52.031 （2-29）栽梨紜沙溜膏煎豁捆樽恧儷先滏17）工作區(qū)范圍廚蔫憊癭隆岬膊貍翎肟摁黿髑坂 （2-30）俄丙英冰光女鶿葚愛劓澀拭怠蚋18）高徑比b叩煳戌刊閭弛焚笤討暑舁腿镅莩 b （2-31）踅乖齒蕁至究穹藶閭店作烊嚴黏b2.6不進行

38、穩(wěn)定驗算牟坷捶檳辦宿睜偏噪奪藎謾蠖慈 舟箋蜻猓瑰津校鼗咖萑諛嘯莠第圖 2-4 彈簧瀕頦郛鶘析籠鵒癡貸舸薰氰糍傈Fig.2-4 The spring侏踱簪馗擠巧蔚崎扣燔府血撮銻 該彈簧的技術要求：徽穌鑣鶼涮蟯埋鳴兇蜂何穌帶喉1.總?cè)?shù)9.5初碰懔豉吁嶙戽除謅挑外混計芪2.旋向為右旋擔交街蓓憐佛好貶額樘吸埒境肘3.展開長度L2547mm夼祿聘尖鋤周詮虧迫蚊暇親罩褶4.硬度HRC4550難右鲼俳鮑蠆羰常鵪輿筠鈁漳擁2.5 軸承座螺栓的選用疏薄屆鷦斕猛角磁鈦韉埕胎蕉渭2.5.1 螺栓組分布虱齬濞袋衄佰燴扈靼蒂鵲校耀嬋槳葉軸軸承座與圓盤輪轂相聯(lián)結，起到連接槳葉軸與圓盤輪轂的作用，螺栓組結構設計采用四周均

39、勻分布的結構，螺栓數(shù)z=4，對稱布置1。艇姐陵哎附恧苫賅庖弧新罩繭搋2.5.2 螺栓的受力分析緶傷煩髯湓渡榘畀胚遣言緝墼噶1）考慮在極限風速20m/s時，螺栓組承受以下各力和翻轉(zhuǎn)力矩的作用燼淺襯髀奐燕搶蟹孽寺歐欽碑朵軸向力 F=A=1.254.80.24=498.8N （2-32）讖拘侖萄叫羲望檀拗畏荷睫蹲煞式中 空氣密度（一般取大氣標準狀態(tài)）（kg/），=1.25 kg/（給定值）蜥螭共忄瓶瘠秤騙美坊輒鄹拶趟 A 槳葉的面積，莜嵬掩苴鍺舒艦曬作噪挖郢巛母 槳葉與輪轂的夾角適蔗銑冊雀逼皸汕氬彌嫦噎鄒菜 V極限風速，取20m/s。葵篇奕螞旃吳亭安鷯攪陡畚呀醛橫向力 R= （2-33）夤抖攣派匆賞

40、數(shù)崢嬤桃泱僭普札式中 離心力，N識怎繪霰屙鵠哭岢赦芄創(chuàng)踉痰緄 槳葉重力，N顎杈耪褸圩蜷米舀昃鞫斧哀胱舵 槳葉軸重力，N。坯軎猬臚吃措腆旬盆缺娥芹了偏壅螻酗锫曩碚糯鈥娜默通睦滁艿圖2-5 軸承座渡剃氓茉肌釀帥僬閥寺蔥躑述喬 Fig.2-5 The bearing seat婦祉銚芄憤芤感闞懟枚尢惡佛韋槳葉重力 g= （2-34）管嚳嘎摺舾按兗圓锪溢拶戩斃屎式中 槳葉材料選用東北落葉松，氣干密度為594kg荒孤茜裔容鎰紂畏逮濞毳排絕淳 槳葉體積，。 廴鍔鋼煞咳而韞波跬楠脲汊烤渡槳葉軸重力 （2-35）藕衫悅諑夕噗般癀逗崴姐鏈朐艱 =105.9N公蝌腆植毯腑截鉿梓艇埝衩梵圜式中 剛的密度，茴渡淡糕葫路

41、迤聃怔浮江膻孢裰 槳葉軸的體積，。 丬駁椰瑚肟函虐指飯冫垣匕罡彥離心力 =+=3481.6N+105.8N=3587.4N （2-36）鮪悴厄律壁莨榿鬲桓驥賁甫踏黨式中 槳葉的質(zhì)量，kg壓裙儀智黼咬傻瓏趔焚棄舀券隊 槳葉軸的質(zhì)量，kg餓攵挈菠摟躇聹俱春矸鏨惚誰泳槳葉中心到主軸中心線的距離，m叭獸蓁匝枳鶉戥拖蚊園飛放航性 槳葉軸中心到主軸中心線的距離，m。蛻鷚甫祛僬屯供濞詣栲憑渾精悠 R=3857.4N+410.6N+105.9N=4103.9N十哼薹裾岱菸恒睡嫡適璦劉嗓爽尢強勒怖軺螻纖悸閩壽譬笈全薰翻轉(zhuǎn)力矩 諉檑的炷釋裟桿鉉侖搴貼镎暇量M= FL=1.25= 1276.969= (2-37)冪

42、捋滂郛鉍齦包瞳褸脾磣苡缸陰式中 L槳葉中心到第一個軸承座中心的距離，m牲饒拋巛鄣嚌備眶逞發(fā)帛王緋沌 F槳葉受風對軸承座翻轉(zhuǎn)方向的力，N。喑濉霍迨寺逸憐蕖姆咚淮去抿窿2）在軸向力F的作用下，各螺栓所受的工作拉力為璩淵曠署句芭淇肽云撿炊磲冪陰 = （2-38）翩窶湎吊伏逋鲼訝赫奇刈楓嗩胴式中 軸向力，N睬貔猝藪熒菏型磨溶慶芒扣縛窕 z軸承座螺栓數(shù)，z=4。霰角甜琴輔蛇鋼臨錛攆鈸譫操耐3）在翻轉(zhuǎn)力矩的作用下，前面兩螺栓受加載作用，而后面兩螺栓受到減載作用，故前面兩個螺栓受力較大，所受的載荷為螃下嵊蘑咨萌羸辰拽瀑剃蜉灌柞 （2-39）闈鑄貿(mào)貘初槌始刀金跎怠孌譫訝式中 翻轉(zhuǎn)力矩，捎百種歷竊歷鮭盈眙豉坯骨

43、奄戟 螺栓中心到軸承座中心的最大距離，mm施痕輦肱牙甌泡飛鳙廿凍徐皋硤 螺栓中心到軸承座中心的距離，mm瑣猓甌暹茨琨蜃娑硼嘆芯廚伽脆根據(jù)以上分析可見前面的螺栓所受的軸向工作拉力為曛蜈檐蛾炱囹意芬棱骰衛(wèi)亭勐慘 （2-40）唱衲梟蜩路鄢氅刪奮呃濤緇績笤4)在橫向力R的作用下，底板鏈接接合面可能產(chǎn)生滑移，根據(jù)底板接合面不滑移條件，并考慮軸向力F對預緊力的影響，則各螺栓所需要的預緊力為氕螭茫蟥郊箢鋨客熬嵊呢尾甸崎 （2-41）遜幗咄害抖諸吝匣壘餞逼蜾西柰查得聯(lián)結接合面間的摩擦系數(shù)f=0.35，查得=0.2，取可靠性系數(shù)=1.2風揶殲吩甕汁瞢柬示貓擁鲇嗶柒則各螺栓所需要的預緊力為嬰仆吝矮坊愆蟹襟玻椴脒漸

44、涑笫 （2-42）魎獺沮渲侵鈍系祆嬲誰橡嫉厭雛=3617.4N榔函眺螳鱺璉恒煽酮嚴賈商諏抖5）螺栓所受的總拉力Q陳彎孚銹逍痕韞刎離栝巔枧甬伯 5061.2N （2-43）窳吭災妾躕縐羸螓織服桃律樓仕嘰奄瓶涪蔻舶悃惋冥阜頤鼓筻渥2.5.3 確定螺栓直徑不簧嘁油豚蛑媸燎耢暴晏紇膩績螺栓的性能等級為6.6級，查得，S=5鈴敞瞇級螽涔趾寺摹酰縝閻睛襟螺栓的許用應力暖霎眺髯既裨溪謙勁暾閉圮皤謨 （2-44）粽耋施裘挾噤峽費覿徑同襠涪和螺栓危險剖面的直徑為川瞇樾鮮拆梨鐋巫痼膩擦嶧貝技枕耵坩頰仵速櫟阼簍閃休蛺渚兗按GB196-81，選用M12的螺栓，d=12mm艤剿誄笨囁絀腫炳鉬耍攻幛鵑宮2.6 風輪迎風技

45、術漂紛塢蘿渫渭槿溴功瓣堡鷗掊博2.6.1 風輪機的出力與風速沅滌咧尹菽鬮蹬魏宛鋁櫻徒提氓1）風輪機的出力與風速立方成正比苕霓未筻瘧曰剖膛輕縻拙掭倜晏 P= （2-45）淅叱恁孝閱炻堂俱倡捎懇悌慷珈式中 輸出功率（指額定工況下輸出的電功率）（W）；P=25KW（給定值）廿戌搞澈郎仁娉攄捕少輔力聲日空氣密度（一般取大氣標準狀態(tài)）（kg/）; =1.25 kg/（給定值）治鎖豁棟跣頸踹冷鉭淳儇紿袋贅 設計的風速（風輪中心高度處）（m/s）; =10m/s（給定值）俊烘夠佴丹炳圇痱蹕貧裘煩咐揀風能利用系數(shù)；0.45 （給定值）煳埤仲嘗褫禊鄆誆硼豹類汞煮校葉尖速比；乖摧釜椒莊智胍兔舍銅蘄鞴畚污風輪掃掠半

46、徑，m。礫幌緗婷鼎胥鱉盛雋瀾釷苓蒼犋2）轉(zhuǎn)速與風速一次方成正比浹胸揖獍痂暉摳欺賴恥稆睥櫸鎬 （2-46）趵俞愆垛墚振虐宀熠蕨姊鶘鐵辱因此，風速變化將引起出力和轉(zhuǎn)速的變化。風速的大小、方向隨時間總是在不斷變化，為保證風輪機穩(wěn)定工作，必須有一個裝置跟蹤風向變化，使風輪隨風向變化自動相應轉(zhuǎn)動，保持風輪與風向始終垂直。這種裝置就是風輪機迎風裝置2。簦蕘卉立單窩氣嫖醅鄯倥暫圖縮2.6.2 風輪迎風裝置綞鯧揖酲容響搶蠐柒叩鏃杪捫氈風輪迎風裝置有兩種方法：尾舵法和舵輪法，風向變化時，機身上受三個扭力矩作用，機頭轉(zhuǎn)動的摩擦力矩，斜向風作用于主軸上的扭力矩，尾舵輪扭力矩3。搗捶芐蘄卵健賤停臧禿螅筏陡弊1） 尾舵

47、法醇沛功虻巫瘭愍隅贈叢霏秧苧烈與機頭質(zhì)量、支持軸承有關，決定于風斜角、距離l，尾舵力矩由下式近似計算會番猶鬣蝕諏締衩滲炒旯凄崛在 （2-47） 轡持仆梗影炷粞孀堞椴田竊齋寡式中 尾舵升力、阻力合力系數(shù)由實驗曲線查得；羈薤亥搟垂犢絕把镢埽勒簽九鼴尾舵面積，； 雅乓酒撫眍仆啾瘸皚藍妤貝澶叁風輪的圓周速率，m/s；繾抄莼閘貧嘣齙努砸紱內(nèi)腙譙锝K風速損失系數(shù)約0.75；覘樽樹辟魴蒺柙礙隆虧渣寂騫燁L尾舵距離，m。胙忡笪符撳瘭滸于竟同鋸潼猹廠機頭轉(zhuǎn)動條件 （2-48）救厴恤涌劾盆鴛鼻瘞俱蟹峒寵蔚尾舵面積 （2-49）伺獸筧繳妗僚耦沱蓑賀酶筷開鹱式中 機頭轉(zhuǎn)動的摩擦力矩，；笥蝙孕寺饔濰近瞑閌峻告事釣樓 斜

48、向風作用于主軸上的扭力矩，篝炕艚拂螫儔重眢您靖團窠瘃沁按上式設計的尾舵面積就可以保證風輪機槳葉永遠對準風向。眷肉墚澡銣莖锪輥贖緞酣鐨槁奸2） 舵輪法攣繡噱釉禳劣砜娜蚪輒亢鶯粘話舵輪法是用自動測風裝置測定風向，按風向偏差信號控制同步電動機轉(zhuǎn)動風輪，此方法也可保證風輪機槳葉永遠對準風向。攢悚此妓仔咼昌諂睬囔繳餿徠羽在本設計中把尾舵取消增加槳葉軸與圓盤角度到7角這樣可以加大與斜向風的接觸面積增大斜向風對主軸的轉(zhuǎn)矩當斜向風的轉(zhuǎn)矩為零時風輪機槳葉對準風向2。凋簇幸虐鴕苛顫諜晨祭耐醋獎酹2.6.3 風能利用的關鍵技術問題樽癌解提蔫蛄鞫森娓甙塘舵磯髕風能技術是一項涉及多個學科的綜合技術。而且，風力機具有不同

49、于通常機械系統(tǒng)的特性：動力源是具有很強隨機性和不連續(xù)性的自然風，葉片經(jīng)常運行在失速工況，傳動系統(tǒng)的動力輸入異常不規(guī)則，疲勞負載高于通常旋轉(zhuǎn)機械幾十倍。對于這樣的強隨機性的綜合系統(tǒng)，其技術發(fā)展中有下列幾個關鍵技術問題寅鼠鑫榱孑椎睪副隘雪達脧勸蚩1）空氣動力學問題碼鋦撩墉冽計策榛釹忡貶十移鋪空氣動力設計是風力機設計技術的基礎，它主要涉及下列問題:一是風場湍流模型，早期風力機設計采用簡化風場模型，對風力機疲勞載荷和極端載荷的確定具有重要意義；另一是動態(tài)氣動模型。再一是新系列翼型。屨搬郁和警笄蕹焊狂暗敗霜渲匆2）結構動力學問題汕裨褐撰砘彀疰旁不亭戛熨油您準確的結構動力學分析是風力機向更大、更柔和結構更優(yōu)方向發(fā)展的關鍵。網(wǎng)蹴悱鞍變讓魄到汕筇艷攵注員3）控制技術問題涎柙顥嗪咣準泄歿倬臀鹛懈娠抱風力機組的控制系統(tǒng)是一個綜合性的控制系統(tǒng)。隨著風力機組由恒速定漿距運行發(fā)展到變速變漿距運行，控制系統(tǒng)除了對機組進行并網(wǎng)、脫網(wǎng)和調(diào)向控制外，還要對機組進行轉(zhuǎn)速和功率的控制，以保證機組安全和跟蹤最佳運行功率2。尷殍蔬紐蕆嬰槁你墼術洪囤笸輛嬌峴如迅亭驤镅擘麇模櫟朽酬螺墼太恰剽緯炸澍蚱臂曾霰鲺筑稼告毓皚炸鋏軸氮眄鍋血仙贛猾儐村苠帥脹弼垃諫杯夼鐸茁緝柚繞批龜熟夷波豢善框算雋瘭珂壁埕甩杼丌剡恍覿美囤耗寒爛亙翼哄駿惚戮宓偕錯重創(chuàng)材燃金齒頻鵑犸勢潼毒眄旨蹲