课程设计(综合实验)报告-风力发电机组设计与制造
12页1、 课程设计(综合实验)报告( 2011 - 2012年度第 2 学期)名 称: 风力发电机组设计与制造 题 目: 风力发电机组设计与制造 院 系: 可再生能源学院 班 级: 风能0903 学生姓名: 指导教师: 设计周数: 2周 成 绩: 日期:2012 年 6 月 一 设计任务要求1. 设计内容风电机组总体技术设计2. 目的与任务1.2.1.2.2.1. 主要目的以大型水平轴风力机为研究对象,掌握系统的总体设计方法;熟悉相关的工程设计软件;掌握科研报告的撰写方法。2.2. 主要任务:以大型水平轴风力机为研究对象,掌握系统的总体设计方法;熟悉相关的工程设计软件;掌握科研报告的撰写方法。每位同学独立完成风电机组总体技术设计,包括:1. 确定风电机组的总体技术参数;2. 关键零部件(齿轮箱、发电机和变流器)技术参数;3. 计算关键零部件(叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等)载荷和技术参数;4. 完成叶片设计任务;5. 确定塔架的设计方案。每人撰写一份课程设计报告。二 设计正文1. 原始参数风力机的安装场地50米高度年平均风速为7.0ms,60米高度年平均风速为7.3ms,70米高度年平均风速
2、为7.6 ms,当地历史最大风速为48ms,用户希望安装1.5 MW至6MW之间的风力机。采用63418翼型,63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。空气密度设定为1.225kgm3。表1 63418翼型的升力系数、阻力系数数据2. 确定整机设计的技术参数2.1. 额定功率Pr:3MW2.2. 设计寿命:20年2.3. 叶片数B: 3一般来说,要得到很大的输出扭矩就需要较大的叶片实度,现代风力发电机组实度较小,一般只需要13个叶片。3叶轮的平衡简单,动态载荷小,通常能提供较佳的效率,而且噪声小,从审美的角度也比较令人满意。综上所述,叶片数选择3。2.4. 切入风速vin:3ms切出风速vout:25ms额定风速vr:vr = 1.70 vave =1.70*7.6 = 12.9ms2.5. 叶尖速比叶尖速比是风轮的叶尖线速度的与额定风速之比式中, 风轮角速度R 风轮半径对于三叶片的风机,叶尖速比选在68的范围内,风电机组具有较高的风能利用系数。由于风力发电机组产生的气动噪声正比于5,通常将陆基风力发电机组的叶尖速度限制在65ms左右,近海74ms。本设计取=6.5。不同攻角下
3、的风能利用系数随叶尖速比的变化曲线即Cp-曲线如图1,由Cp-曲线可得出此时Cp = 0.35。图1不同攻角下的Cp -曲线1.2.2.1.2.2.2.3.2.4.2.5.2.6. 风轮直径 式中,Pr 风力机额定功率,设计值为2MW (标准大气压)空气密度,取1.225 kgm3Vr 额定风速,取12.9 ms - 传动系统效率,取0.96 - 发电机效率,取0.97Cp 额定功率下风能利用系数,取0.35则叶片长度取47m风轮扫掠面积: 2.7. 塔架高度由于风速与距地面高度有关,增高塔架可使风轮获取更多风能,但制造更高的塔架就需要更多的材料,成本也会增加。大型机组塔架高度H可按下式初步确定:H = (0.81.3)D式中,D风轮直径另外,塔架高度选择与地形与地貌有关,考虑地貌因数的塔架最低设计高度一般可按下式估算:H = 。1.1.1. 齿轮箱图8 齿轮箱结构传动形式:齿轮箱选用2级行星轮+1级平行轴齿轮齿轮箱效率:= 传动比:低速轴转速:17 rmin高速轴转速:1500 rmin齿轮箱功率:考虑到齿轮箱的效率,近似计算齿轮箱功率1.1.2. 联轴器低速轴联轴器功率:高速轴联轴
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