风力发电机组机头部分的装配与调试

任务一 控制系统的装配前期准,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,开发新型能源，主导低碳经济,紫琅职业技术学院,新能源工程系,风力发电机组机头部分的装配与调试,风力发电机组机头部分的装配与调试,第1页,2,任务一 风轮安装与调试,风力发电机按照其装机容量大小可分为下小型、中型、大型、特大型风力发电机0.11kW,以下风力发电机为小型风力发电机；,1100 kW,为中型风力发电机；,1001000 kW,功率为大型风力发电机；,1000 kW,以上兆瓦级风力发电机为特大型风力发电机不一样类型风力发电机结构不一样，尤其机头个别设计有很大区分小型风力发电机普通由风叶、风叶盘、传动轴、机壳、定子、转子、发电机轴、前后端盖等结构组成风力机驱动发电机普通都是低速发电机，在转速几百转,/,分时就能够发电发电机是永磁三相交流发电机风力发电机组机头部分的装配与调试,第2页,3,任务一 风轮安装与调试,而大型风力发电机结构较为复杂，普通由风轮叶片、轮毂、机舱罩、齿轮箱、发电机（定子绕组、转子磁钢、发电机轴）、偏航系统、制动系统、冷却系统等结构组成风力发电机组机头个别是整个系统关键，机头个别性能好坏直接影响着整个发电机组发电性能。

所以，机头个别装配与调试就显得非常主要本模块主要以小型风力发电机为例，介绍和训练风力发电机机头个别安装与调试，并启发学生举一反三，到达对各种类型风力发电机组装配与调试有较为全方面了解和掌握风力发电机组机头部分的装配与调试,第3页,4,任务一 风轮安装与调试,学习背景,风轮是由叶片和轮毂（风叶盘）组成风叶是风力发电机组上含有空气动力学形状，使风轮绕其轴转动，将风能转化为机械能主要构件同时，叶片是决定风力发电机风能转换效率、安全可靠运行关键部件轮毂是固定叶片位置，并能将叶片组件安装在风轮轴上装置风力发电机组机头部分的装配与调试,第4页,5,任务一 风轮安装与调试,能力目标,（,1,）了解叶片设计时技术要求；,（,2,）掌握叶片材料及加工工艺；,（,3,）掌握叶片性能及检测方法；,（,4,）掌握叶轮安装流程及注意事项风力发电机组机头部分的装配与调试,第5页,6,任务一 风轮安装与调试,基础知识,1,叶片技术要求,风力发电机叶片技术要求直接决定着叶片结构、材料、加工方法和成本所以，熟悉叶片技术要求含有十分主要意义依据对叶片技术要求，国家制订了相关标准风力发电机组机头部分的装配与调试,第6页,7,任务一 风轮安装与调试,1,）空气动力学设计要求,叶片额定设计风速应按风力发电机等级确定。

叶片在弦长和扭角分布上应采取曲线改变，以使风力发电机取得最大气动效率风能利用系数,Cp,应大于或等于,0.44,提供叶片弦长、扭角和厚度沿叶片径向分布以及所用翼型外形尺寸数据明确要求叶片适用范围对于变桨距叶片，要求其运行风速范围尽可能宽，并给出叶片变桨距范围风力发电机组机头部分的装配与调试,第7页,8,任务一 风轮安装与调试,2,）结构设计要求,叶片结构设计应依据极端载荷并考虑机组实际运行环境原因影响，使叶片含有足够强度和刚度要求叶片要尽可能得轻，并考虑叶片间相互平衡办法叶片设计安全系数应大于或等于,1.15,叶片设计寿命应大于或等于,20,年对于叶片中机械结构，如变桨距叶片变桨距系统和定桨距叶片叶尖开启刹车机构，其可靠性应满足用户要求风力发电机组机头部分的装配与调试,第8页,9,任务一 风轮安装与调试,叶片结构设计还应包含以下内容：,叶片质量及质量分布；,叶片重心位置；,叶片转动惯量；,叶片刚度及刚度分布；,叶片固有频率；,同轮毂连接详细接口尺寸风力发电机组机头部分的装配与调试,第9页,10,任务一 风轮安装与调试,2.,叶片材料及加工工艺,1,）叶片材料,由上述内容可知，风叶含有空气动力学特征，是风力发电机主要构件。

制造叶片材料有玻璃纤维增强塑料（,GFRP,）、碳纤维增强塑料,(CFRP),、木材、钢和铝等1,）玻璃纤维增强塑料（,GFRP,）,当前商品化大型风机叶片大多采取玻璃纤维增强塑料（,GFRP,）制造风力发电机组机头部分的装配与调试,第10页,11,任务一 风轮安装与调试,GFRP,叶片特点为：,可依据风机叶片受力特点来设计强度与刚度,翼型轻易成型，可到达最大气动效率,使用时间长达,20,年，能经受,108,以上疲劳交变载荷,耐腐蚀性好,（,2,）碳纤维增强塑料,(CFRP),对于大型叶片，刚度成为主要问题为了确保在极端风载下叶尖不碰塔架，叶片必须含有足够刚度既要减轻叶片质量，又要满足强度与刚度要求，有效方法是采取碳纤维增强塑料（,CFRP,）风力发电机组机头部分的装配与调试,第11页,12,任务一 风轮安装与调试,（,3,）木材,木材在大型风力发电机组中使用范围也在扩充，主要用于叶片结构内部夹心材料木材重量轻、成本低、阻尼特征优良；其缺点是易受潮，加工成本高4,）钢材,钢材主要用于叶片内部结构连接件，极少用于叶片主体结构这是因为叶片比重大，疲劳强度低风力发电机组机头部分的装配与调试,第12页,13,任务一 风轮安装与调试,2,）叶片加工工艺,伴随风力发电机功率不停提升，安装发电机塔座和捕捉风能复合材料叶片做越来越大。

为了确保发电机运行平稳和塔座安全，不但要求叶片质量轻也要求叶片质量分布必须均匀、外形尺寸精度控制准确、长久使用性能可靠若要满足上述要求，需要对应成型工艺来确保传统复合材料风力发电机叶片多采取手糊工艺（,Hand Lay-up,）制造手糊工艺主要特点在于手工操作、开模成型（成型工艺中树脂和增强纤维需完全暴露于操作者和环境中）、生产效率低以及树脂固化程度（树脂化学反应程度）往往偏低，适合产品批量较小、质量均匀性要求较低复合材料制品生产风力发电机组机头部分的装配与调试,第13页,14,任务一 风轮安装与调试,当前国外高质量复合材料风机叶片往往采取,RIM,、,RTM,、缠绕及预浸料,/,热压工艺制造其中,RIM,工艺投资较大，适宜中小尺寸风机叶片大批量生产（,50,000,片,/,年）；,RTM,工艺适宜中小尺寸风机叶片中等批量生产（,5,000,30,000,片,/,年）；缠绕及预浸料,/,热压工艺适宜大型风机叶片批量生产风力发电机组机头部分的装配与调试,第14页,15,任务一 风轮安装与调试,3.,叶片性能与检测方法,风机叶片检验和分析项目主要有：静态检验；疲劳检验；室外检验；模型分析；强度（硬度）检验；红外成像分析；声学分析；超声检验；叶片表面质量控制；质量分布测量；自然频率和阻尼测定。

1,）静态检验,静态检验用来测定叶片结构特征，包含硬度数据和应力分布静态检验能够使用多点负载方法或单点负载方法，而且负载能够在水平方向进行也能够在垂直方向进行风力发电机组机头部分的装配与调试,第15页,16,任务一 风轮安装与调试,图,3-,1,：室外多点垂直方向静态检验 图,3-2,：高达,10,个负载点叶片静态检验,风力发电机组机头部分的装配与调试,第16页,17,任务一 风轮安装与调试,2,）疲劳检验,叶片疲劳检验用来测定叶片疲劳特征实际大小叶片疲劳检验通常是认证程序基础个别叶片疲劳检验包含单独翼面向和翼弦向检验疲劳检验时间要长达几个月，检验过程中，要定时监督、检验以及检验设备校准检验工作人员经过网络摄象机和数据采集系统网络端口进行检验过程监督风力发电机组机头部分的装配与调试,第17页,18,任务一 风轮安装与调试,图,3-3,：大篷中风机叶片疲劳检验,图,3-4,：翼面向疲劳检验,风力发电机组机头部分的装配与调试,第18页,19,任务一 风轮安装与调试,3,）室外检验,室外检验是一个选择性检验方式室外检验能够降低费用，但同时也增加难度必须对检验和测量设备加以保护，以免受环境破坏，而且还要考虑检验机密性和噪音影响。

温度改变和风况也影响检验结果，所以在测量、分析时也应该把这些原因考虑进去，然后得出结果风力发电机组机头部分的装配与调试,第19页,20,任务一 风轮安装与调试,4,）超声波检验,伴随风电机组越来越向大型化、大容量化发展，叶片也就随之增大，生产成本也在提升，技术要求也在提升，所以生产风机叶片风险也在提升，所以需要一个快速、高效而且非破坏性检验方法自动超声波检验非常适合风机叶片检验利用自动超声波检验方能够有效检测层厚度改变，显示隐藏产品故障，比如：分层、内含物、气孔（干燥地域）、缺乏黏合剂、翼梁与外壳之间以及外壳前缘与后缘之间黏结不牢超声波检验能够直接用来最优化叶片设计和产品参数，从而大幅降低叶片故障风险风力发电机组机头部分的装配与调试,第20页,21,任务一 风轮安装与调试,图,3-5,：自动化超声波检验 图,3-,6,：新型移动扫描仪,风力发电机组机头部分的装配与调试,第21页,22,任务一 风轮安装与调试,5,）叶片表面质量控制,良好叶片表面和涂层是确保叶片使用寿命第一步，假如对叶片表面进行涂层，清洁是非常主要经过测量叶片表面张力来确定叶片表面是否清洁完成叶片表面涂层后，能够经过测量颜色、光泽、表面粗糙度以及粘着力来判断叶片表面质量。

叶片耐久性包含叶片抵抗风化能力，经过周期性喷洒盐水加速自然风化方法检验叶片抗腐蚀能力叶片耐久性还包含抵抗酷暑天气能力、耐磨损以及化学稳定性全部耐久性检验普通都是检验样品，而不是检验已经生产好叶片风力发电机组机头部分的装配与调试,第22页,23,任务一 风轮安装与调试,6,）红外成象分析和声学分析,非破坏性检验能够是叶片疲劳检验红外成像分析检验或者是叶片疲劳和静态检验应力波分析检验风力发电机组机头部分的装配与调试,第23页,24,任务一 风轮安装与调试,4.,风轮装配与安装,1,）风轮组装,风轮组装需要在吊装机舱前提前完成，在地面上将三个叶片与轮毂连接好，并调整好叶片安装角，成为整体风轮；然后把装好全叶片风轮起吊至塔架顶部高度后与机舱上风轮轴对接安装风轮安装工艺以下：,风轮组装普通在风力发电机组安装现场进行组装前安装点应清理洁净、相对平坦，垫木、叶片支架及吊带、工具、油料均应备齐到现场，风轮轮毂、叶片均已去除外包装、防锈内包装，工作表面擦拭洁净风力发电机组机头部分的装配与调试,第24页,25,任务一 风轮安装与调试,使用叶片专用吊具、吊带将叶片水平起吊到叶片根部与轮毂法兰等高，调整变桨轴承使其安装角标识与叶片上安装角标识对准。

要求轮毂迎风面与叶片前缘向上分别把三个叶片上连接螺栓穿入变桨轴承与轮毂法兰孔中，确认各叶片安装角相对偏差没有超出设计图样要求后，按对角拧紧法（如图,3-10,）分两次将连接螺栓拧紧至要求力矩风力发电机组机头部分的装配与调试,第25页,26,任务一 风轮安装与调试,图,3-10,对角拧紧法,风力发电机组机头部分的装配与调试,第26页,27,任务一 风轮安装与调试,安全前两个叶片时，轮毂连接螺栓上紧后，起重机不能松钩松钩前需要利用支架分别将叶尖个别支撑好，提前松钩将会造成轮毂倾覆当三个叶片全部安装完后，轮毂受力处于平衡状态，这时能够去除叶尖下全部支撑物对于利用叶尖进行空气制动叶片，应安装调整好叶片叶尖进行以上操作时，均应按安装手册在相关零件表面涂密封胶或,MoS2,润滑脂风力发电机组机头部分的装配与调试,第27页,28,任务一 风轮安装与调试,2,）风轮吊装,风轮吊装采取两台起重机或一台起重机主、副钩“抬吊”方法，由主起重机或主钩吊住上扬两个叶片叶根，完成空中,90,翻身调向，松开副起重机或副钩后与已装好在塔架顶上机舱风轮轴对接，其详细步骤以下：,工作现场应有足够人员拉紧导向绳，以确保起吊方向，防止风轮叶尖碰着地面和塔架，以免损伤叶尖或触及其它物体。

用两副吊带分别套在轮毂两个叶根处，另一条吊带套在第三个叶尖个别，主要作用是确保在起吊过程中叶尖不会碰地同时，分别把三根导向绳拉绳在叶片上绑。