截止目前累计成功为5,000,000 用户成功查重检测

CNCNKI学术不端文献查重检测系统 多语种 图文 高校 期刊 职称 查重 抄袭检测系统

3MW海上风力发电机变桨距系统

时间:2016-11-07 15:00:00 编辑:知网 阅读:

   

  随着经济的迅速发展,人们对石油,煤,天然气等的能源需求量正在增大,知网论文查重不可再生的能源正在耗尽,这时候对能源的开源节流就显得很重要。风电是清洁能源的一种,风电相比于核能没有泄漏的危险,相比于潮汐能和生物质能发电更加稳定,发电量也更大。

我国的风力资源的情况很复杂,主要是因为我国太大了,我国在风电的开发这块上有这很好的前景。在东部沿海地区风力资源很丰富,在三北南部区,青藏高原资源比较丰富,风力发电在我国有很好的发展前景。

本次毕设研究的是风力发电机的变桨距系统,在软件和硬件方面,本课题主要是硬件也就是机械方面的研究。主要采用的是电动变桨距系统,整个传动机构是电力驱动机构带动齿轮,然后经过减速箱减速后由减速箱带动的小齿轮来带动变桨距系统的回转支承内齿轮,来实现整个传动的过程。

本次的设计理念是从整体出发,全面的了解变桨距系统,最后在理论的基础上,画出整个变桨距的传动系统的机械图,很贴近实际的生活和生产。

知网论文查重

知网论文查重

第一章    

1.1论文研究背景以及意义

1.1.1 论文背景  随着人口的增长,自然资源的消耗更加急剧,石油,天然气不到百年就将要被用完,对新的可再生能源的开发迫在眉睫,风能就是很有前景的新能源。风能的发电量只占全球总发电量的十分一左右,远远的低于火力发电,有很大的前景。对环境的保护和对风能的开发已经被各国关注。  风能作为清洁能源之一,它比其他新能源的优点在于,风能的分布范围很广,风能的利用基本对环境没有影响。

冷热的差异形成了气压,有了气压空气就有了流动,风能就是靠气流的流动产生的,例如,风速为九到十米的五级风,吹到地球表面上的力相当于每平方米10KG。当刮台风时风速高达50米到60米每秒。每平方米地球表面所承受的压力为200KG以上。我国风力资源的可开发量为七到十亿千瓦。其中陆地上风能的可开发量占了总量的六分之五,剩下的是海上风力发电可开发量。我国的海岸线长为18000m,在海上有很多岛屿,在海岛上建风力发电站会成为一个新的趋势。

根据统计,到目前为止全世界有一半的的风机是在中国完成加工和装配的,中国已经成为了全世界最大的风机生产国,但是很多核心技术却还没有掌握,比如说叶片的设计,掌握风机生产的核心技术是我们以后奋斗的目标。

风机这个产业在向着轻便和高效发展,原来的塔架都是水泥做的,是刚性塔架,现在都是钢筒,拆装方便。并且叶片在越做越大的同时也在使用玻璃钢或碳纤维这种更轻的材料。发电量由以前的几千瓦发展到现在的几兆瓦。变桨距系统的使用和定桨距相比,实现了对功率更加灵活便捷的控制。因为海上风较大,而且海面没有地面这么复杂,风机一直保持在一个较高的转速。变桨距系统可以灵活的控制转速和功率。并且遇到紧急情况比如失速状态时,可以迅速的制动,但定桨距系统在高风速时的风能利用率会下降,并且进入失速时,不能紧急制动,非常危险。

1.1.2 选题的意义  由于采用主动桨距角控制可以克服定桨距即被动失速调节的许多缺点,因此现在大型风力发电机均采用变桨距风力发电机。变桨距最重要的功能就是功率的调节,同时变桨距还有很多其他的优缺点。用一个很小的正桨距角就可以产生一个很大的启动力矩,在关机时一般把桨距角调节到90度,这样可以充分的降低叶轮的转速,90度桨距角被叫作顺桨。变桨距的主要缺点是成本比较高,而且比定桨距的成本要高。

我国的风力资源虽然很丰富,而且装机容量很高,但是缺乏自主知识产权,很多风机的零件和技术都要依靠进口。为了解决这一现象,需要我们这代人去努力。通过此课题,可以对风机以及变桨距系统由一个初步的认识和理解。为以后深入了解变桨距系统的软件部分打下基础。1.2 国内外风能状况  世界上近几年新增的风力发电机的数量是以每年增加总量的四分之一,09年新增风力发电机37.5GW,增长率是去年的三分之一倍,到09年底,全世界的风机的装机总功率已经达到了159.21GW,其中有一半多是在亚洲,到10年底预计会达到200GW。风力发电机主要是由风力机和发电机两个部分组成,风力机就是包括叶片,轮毂,它的主要功能是将风能转换为机械能,发电机顾名思义就是把机械能转换为电能。在我国,以金风科技为例,主要生产的是1.5MW,2MW,3MW,的直驱式的风力发电机,因为直驱式的风机的机箱比较小,方便现场的安装,还有就是直驱式的是没有齿轮箱的,它采用的是带传动,所以不会有漏油的现象,不会对环境造成污染,尤其是海上风力发电机更要使用直驱式的,因为一旦漏油会对海洋的生态系统造成影响。1.3 本论文主要工作  叶片的变桨距系统主要由叶片与轮毂之间的连接机构,变桨距的驱动系统,执行机构,备用供电机构,和变桨距控制系统组成,。变桨距系统的硬件安装在轮毂的内部。本课题主要是在认识了解变桨距的情况下,能够完整的设计出变桨距系统的传动机构,主要是电力驱动系统中的减速箱设计,驱动齿轮和回转支承的设计以及制动齿轮的设计,同时还要了解变桨距系统的一个控制原理,以便于对于系统有个整体的掌握。

1)海上风力发电机组变桨距系统的组成结构

2)海上风机变桨距系统是如何调节角度,如何运动的。

3)海上风力发电机组变桨距系统中的主要部件设计

4)海上风力发电机组变桨距系统中驱动机构设计

5)对本次设计进行思考和总结

 

第2章 海上风力发电机组变桨距系统的规划布局

2.1  电动变桨距系统概述

变桨距系统的作用就是根据风的大小,来调节叶片相对于来流风的一个角度,然后再由功率在额定值附近的情况来进行调节,一方面保证风能的利用系数维持在一个较高的值,同时在紧急的情况下保护风机不被破坏。在并网过程中,变桨距系统还有一个巨大的优点就是,用变桨距的风机并网很平稳并且迅速。将变速恒频技术与变桨距控制系统相配合 ,最终提高整个风力发电系统的发电质量和发电效率 。

风力发电机的三个叶片安装单独的电力驱动系统实现独立的变桨距控制, 它提供给风力发电机组制动能力和功率输出。这样就可以避免过载对风机的破坏。

如图所示,在图一中伺服电机安装在每个叶片的根部,同每个叶片的回转支承结构相连,每个桨叶还配有一个控制盒以便于实现各个桨叶的独立控制,每个桨叶所配的电池盒是为了在变桨启动时提供一个起始力矩。图二是变桨距系统的一个立体图。

图 3为电动变桨距系统的构成框图,轮毂内的三个叶片的控制器,驱动器通过现场总线连接到主控制器,由主控制器独立地控制三个变桨距系统。主控制器和电动变桨距的控制系统是一个相互反馈的状态,主控制通过向变桨系统发送,功率,风速和转速等值,来得到变桨距系统反馈回来的一个实际的值以及一个实际的运行情况。

电动变桨距系统要求对主命令有一个快速的响应,并且要求要有性能较高的同步机制,以及独立工作的变桨系统,安全可靠的工作要求。要了解电动变桨距首先要了解它的驱动部分的伺服机。

返回