风力发电基础理论题库及答案

风力发电基础理论题库第一章风力发电的历史与发展填空题1、中国政府提出的风电规划目标是2010年全国风电装机达到（500万千瓦），到2020年风电装机达到（3000万千瓦）。2020年之后风电超过核电成为第三大主力发电电源，在2050年前后（达到或超过4亿千瓦），超过水电，成为第二大主力发电电源。简答题1、风力发电的意义（1）提供国民经济发展所需的能源（2）减少温室气体排放（3）减少二氧化硫排放（4）提高能源利用效率，减轻社会负担（5）增加就业机会2、风力机归纳起来，可分为哪两大类（1）水平轴风力机，风轮的旋转轴与风向平行，（2）垂直轴风力机，风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向，3、风电机组发展趋势（1）从定桨距失速型向变桨距发展（2）从定转速向可变转速发展（3）单机容量大型化发展趋势第二章风资源与风电场设计填空题1、风能大小与（气流通过的面积）、（空气密度）和（气流速度的立方）成（正比）。2、风速的测量一般采用（风杯式风速计）。3、为了描述风的速度和方向的分布特点，我们可以利用观测到的风速和风向数据画出所谓的（风向玫瑰图）。4、风电场的机型选择主要围绕风电机组运行的（安全性）和（经济性）两方面内容，综合考虑。简答题1、简述风能是如何的形成的在赤道和低纬度地区，太阳高度角大，日照时间长，太阳辐射强度强，地面和大气接受的热量多、温度较高；在高纬度地区太阳高度角小，日照时间短，地面和大气接受的热量小，温度低。这种高纬度与低纬度之间的温度差异，形成了南北之间的气压梯度，使空气作水平运动。地球在自转，使空气水平运动发生偏向的力，所以地球大气运动除受气压梯度力外，还要受地转偏向力的影响2、风能的基本特征（1）风速（2）空气密度与叶轮扫风面积（3）风能密度（4）叶轮气流模型3、测风注意事项最佳的风速测量方法是在具有风资源开发潜力的地区安装测风塔，测风高度与预装风电机组的轮毂高度尽量接近，并且测风设备安装在测风塔的顶端，这样，一方面可以减小利用风切变系数计算不同高度处的风速所带来的不确定性，另一方面也可以减小测风塔本身对测风设备造成的影响（塔影效益），如果测风设备安装在测风塔的中部，应尽量使侧风设备的支架方向与主风向保持垂直，并使侧风设备与测风塔保持足够的距离。名词解释1、风速风速是单位时间内空气在水平方向上所移动距离。2、空气密度与叶轮扫风面积风力发电机通过把风力转化为作用在叶片上的转矩获得能量，这部分能量取决于流过叶轮的空气的密度，叶轮的扫风面积和风速。3、风能密度通过单位截面积的风所含的能量称为风能密度，常以W/M2来表示。4、风能密度的计算公式是第三章风力发电的空气动力学原理填空题1、风电机组叶片的上侧比下侧弯曲（幅度大），叶片上侧比叶片下侧的气流速度（要大），这就导致叶片两侧产生压力差。2、根据气体的伯努力方程知叶片上侧是（低压区），叶片下侧是（高压区）。叶片获得垂直于气流方向的（升力）。3、风轮尖速比是风轮的一个重要参数，它指的是（风轮叶片叶尖线速度与来流风速的比值）。4、目前主要有两种调节功率的方法，都是采用空气动力方法进行调节的。一种是（定桨距失速调节方法）；一种是（变桨距调节方法）。5、失速控制主要是通过（确定叶片翼型的扭角分布），使风轮功率达到（额定点后），减少升力提高阻力来实现的。6、变桨距控制主要是通过（改变翼型迎角变化），使翼型升力变化来进行调节的。变桨距控制多用于大型风力发电机组。7、变桨距控制是通过叶片和轮毂之间的（轴承机构转动叶片来减小迎角），由此来减小翼型的升力，达到（减小作用在风轮叶片上的扭矩和功率）的目的。简答题1、简述失速控制型风轮的优缺点。优点（1）叶片和轮毂之间无运动部件，轮毂结构简单，费用低；（2）没有功率调节系统的维护费；（3）在失速后功率的波动相对小。缺点（1）气动刹车系统可靠性设计和制造要求高；（2）叶片、机舱和塔架上的动态载荷高；（3）由于常需要刹车过程，在叶片和传动系统中产生很高的机械载荷；（4）起动性差；（5）机组承受的风载荷大；（6）在低空气密度地区难于达到额定功率。2、简述变桨距控制风轮的优缺点优点（1）起动性好；（2）刹车机构简单，叶片顺桨后风轮转速可以逐渐下降；（3）额定点以前的功率输出饱满；（4）额定点以后的输出功率平滑；（5）风轮叶根承受的静、动载荷小。缺点（1）由于有叶片变距机构、轮毂较复杂，可靠性设计要求高，维护费用高；（2）功率调节系统复杂，费用高。第四章风力发电机组整体结构介绍填空题1、机舱由（底盘）和（机舱罩）组成，底盘上安装除了控制器以外的主要部件。机舱罩后部的上方装有（风速和风向传感器），舱壁上有（隔音和通风）装置等，底部与塔架连接。2、风轮是获取风中能量的关键部件，由（叶片和轮毂）组成。叶片根部是一个法兰，与（回转轴承）连接，实现（变桨过程）。3、风轮按叶片数可以分为（单叶片）、（双叶片）、（三叶片）和（多叶片风轮）。4、按照叶片能否围绕其纵向轴线转动，可以分为（定桨距风轮）和（变桨距风轮）。5、风轮的作用是（把风的动能转换成风轮的旋转机械能）。6、目前叶片多为（玻璃纤维增强复合材料GRP），基体材料为（聚酯树脂或环氧树脂）。7、用于叶片制造的主要材料有（玻璃纤维增强塑料GRP）、（碳纤维增强塑料CFRP）、（木材）、（钢和铝）等。简答题1、简述定桨距风轮与变桨距风轮的特性及其区别（1）定桨距风轮叶片与轮毂固定连接，结构简单，但是承受的载荷较大。在风轮转速恒定的条件下，风速增加超过额定风速时，如果风流与叶片分离，叶片将处于“失速”状态，风轮输出功率降低，发电机不会因超负荷而烧毁。（2）变桨距风轮的叶片与轮毂通过轴承连接。虽然结构比较复杂，但能够获得较好的性能，而起叶片轴承载荷较小，重量轻。另外按转速的变化又可以分为定转速风轮和变转速风轮。变转速风轮的转速随风速变化可以使风轮保持在最佳效率状态下运行，获取更多的能量，并减小因阵风引起的载荷。但是变转速发电机的结构复杂，还需要通过交直交变流装置与电网频率保持同步的装置，又消耗了一些能量。2、叶片的几何参数有哪些（1）叶片长度（2）叶片面积（3）叶片弦长（5）叶片扭角2、风轮的几何参数（1）叶片数（2）风轮直径（3）风轮中心高（4）风轮扫掠面积（5）风轮锥角（6）风轮仰角（7）风轮偏航角（8）风轮实度3、轻型结构叶片的优缺点如下。优点（1）在变距时驱动质量小，很小的叶片机构动力下产生很高的调节速度；（2）减少风力发电机组总重量；（3）风轮的机械刹车力矩很小；（4）周期振动弯矩由于自重减轻而很小；（5）减少了材料成本；（6）运费减少；（7）便于安装。缺点（1）要求叶片结构必须可靠，制造费用高；（2）所用材料成本高；（3）风轮推力小，风轮在阵风时反应敏感，因此，要求功率调节也要快；（4）材料特性及载荷计算必须很准确，以免超载。4、目前世界上绝大多数叶片都采用复合材料制造，复合材料具有哪些优点（1）可设计性强（2）易成型性好（3）耐腐蚀性强（4）维护少、易修补5、雷击造成叶片损坏的机理是一方面雷电击中叶片叶尖后，释放大量能量，使叶尖结构内部的温度急骤升高，引起气体高温膨胀，压力上升，造成叶尖结构爆裂破坏，严重时使整个叶片开裂；另一方面雷击造成的巨大声波，对叶片结构造成冲击破坏。名词解释叶片长度叶片径向方向上的最大长度。叶片面积叶片面积通常理解为叶片旋转平面上的投影面积。叶片弦长叶片径向各剖面翼型的弦长。叶片根部剖面的翼型弦长称根弦，叶片尖部剖面的翼型弦长称尖弦。叶片扭角叶片各剖面弦线和风轮旋转平面的扭角。风轮直径风轮直径是指风轮在旋转平面上的投影圆的直径。风轮中心高风轮中心高指风轮旋转中心到基础平面的垂直距离。风轮扫掠面积风轮扫掠面积是指风轮在旋转平而上的投影面积。风轮锥角风轮锥角是指叶片相对于和旋转轴垂直的平面的倾斜度。风轮仰角风轮的仰角是指风轮的旋转轴线和水平面的夹角。风轮偏航角风轮偏航角是指风轮旋转轴线和风向在水平面上投影的夹角。风轮实度风轮实度是指叶片在风轮旋转平面上投影面积的总和与风轮扫掠面积的比值，实度大小取决于尖速比。第五章风力发电机组机械传动系统填空题1、风力发电机组的机械机构主要包括（叶片）、（轮毂）、（偏航系统）、（主轴）、（主轴承）、（齿轮箱）、（刹车系统）、（液压系统）、（机舱及塔架）等。2、轮毂是（联接叶片与主轴）的重要部件，它承受了风力作用在叶片上的推力、扭距、弯距及陀螺力距。通常轮毂的形状为（三通形）或（三角形）。3、风轮轮毂的作用是（传递风轮的力和力矩到后面的机械结构中去，由此叶片上的载荷可以传递到机舱或塔架上）。4、在风力发电机组中大量采用（高强度球墨铸铁）作为轮毂的材料。5、在风力发电机组中，主轴承担了（支撑轮毂处传递过来）的各种负载的作用，并将扭矩传递给增速齿轮箱，将轴向推力、气动弯矩传递给机舱、塔架。6、在风力发电机组中，联轴器常采用（刚性联轴器）、（弹性联轴器或万向联轴器）两种方式。7、（刚性联轴器常）用在对中性好的二轴的联接，而（弹性联轴器）则可以为二轴对中性较差时提供二轴的联接，更重要的是弹性联轴器可以提供一个（弹性环节），该环节可以吸收轴系因外部负载的波动而产生的额外能量。8、在风力发电机组中通常在低速轴端主轴与齿轴箱低速轴联接处选用（刚性联轴器）。一般多选用（涨套式联轴器）、（柱销式联轴器）等。在高速轴端发电机与齿轮箱高速轴联接处选用（弹性联轴器或万向联轴器），一般选用（轮胎联轴器），或（十字节联轴器）。9、机械刹车是一种（制动式减慢旋转负载）的装置。10、机械刹车还可以根据作用方式分为（气动液压）、（电磁）、（电液）、（手动）等形式。11、按工作状态分，制动器可分为（常闭式）和（常开式）。常闭式制动器靠弹簧或重力的作用经常处于（紧闸状态），而机构运行时，则用人力或松闸器使制动器松闸。与此相反，常开式制动器经常处于（松闸状态），只有施加外力时才能使其紧闸。12、在风力发电机组，最常用的机械刹车为（盘式）、（液压）、（常闭式制动器）。13、常用的盘式制动器结构形式有（钳盘式）、（全盘式）及（锥盘式）三种。14、风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要功能是（将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速）。15、轮系可以分为两种类型（定轴轮系）和（周转轮系）。16、风力发电机组齿轮箱的种类很多，按照传统类型可分为（圆柱齿轮箱）、（行星齿轮箱）以及它们互相组合起来的齿轮箱；按照传动的级数可分为（单级）和（多级）齿轮箱；按照转动的布置形式又可分为（展开式）、（分流式）和（同轴式）以及（混合式）等等。17、齿轮箱的常见故障有（齿轮损伤）、（轴承损坏）、（断轴）和（渗漏油）、（油温高）等。18、风力发电机组的偏航系统一般分为（主动偏航系统）和（被动偏航系统）。对于并网型风力发电机组来说，通常都采用（主动偏航的齿轮驱动）形式。19、（解缆）和（纽缆）保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。偏航系统的偏航动作会导致机舱和塔架之间的连接电缆发生（纽绞），所以在偏航系统中应设置与方向有关的计数装置或类似的程序对电缆的纽绞程度进行检测。20、偏航系统必须设置（润滑装置），以保证（驱动齿轮和偏航齿圈）的润滑。21、偏航系统一般由（偏航轴承）、（偏航驱动装置）、（偏航制动器）、（偏航计数器）、（纽缆保护装置）、（偏航液压回路）等几个部分组成。22、风力发电机组的偏航系统一般有（外齿形式）和（内齿形式）两种。偏航驱动装置可以采用（电动机驱动）或（液压马达驱动）。23、驱动装置一般由（驱动电动机）或（驱动马达）、（减速器）、（传动齿轮）、（轮齿间隙调整机构）等组成。驱动装置的减速器一般可采用（行星减速器）或（蜗轮蜗杆与行星减速器串联）。简答题1、一般常用的轮毂形式有哪几种及其特点刚性轮毂刚性轮毂的制造成本低、维护少、没有磨损，三叶片风轮大部分采用刚性轮毂，也是目前使用最广泛的一种形式。铰链式轮毂铰链式轮毂常用于单叶片和二叶片风轮，铰链轴和叶片轴及风轮旋转轴互相垂直，叶片在挥舞方向、摆振方向和扭转方向上都可以自由活动，也可以称为柔性轮毂。2、弹性联轴器在风力发电机组中的特点和重要性在风力发电机组中对弹性联轴器的基本要求为（1）强度高，承载能力大。由于风力发电机组的传动轴系有可能发生瞬时尖峰载荷，故要求联轴器的许用瞬时最大转矩为许用长期转矩的三倍以上。（2）弹性高，阻尼大，具有足够的减振能力。把冲击和振动产生的振幅降低到允许的范围内。（3）具有足够的补偿性，满足工作时两轴发生位移的需要。（4）工作可靠性能稳定，对具有橡胶弹性元件的联轴器还应具有耐热性、不易老化等特性。3、轮系的定义为了获得很大的传动比，或者为了将输入轴的一种转速变换为输出轴的多种转速等原因，常采用一系列互相啮合的齿轮将输入轴和输出轴连接起来。这种由一系列齿轮组成的传动系统称为轮系。4、轮系广泛应用于各种机械中，它的主要功用是（1）相距较远的两轴之间的传动（2）实现变速传动（3）获得大的传动比（4）合成运动和分解运动5、对润滑油的要求应考虑能够起齿轮和轴承的保护作用，此外还应具备哪些性能（1）减小摩擦和磨损，具有高的承载能力，防止胶合；（2）吸收冲击和振动；（3）防止疲劳点蚀；（4）冷却，防锈，抗腐蚀。6、解释风力发电机齿轮箱空载试运转及其注意事项按照说明书的要求加注规定的机油达到油标刻度线，在正式使用之前，可以风力发电齿轮箱属于闭式齿轮传动类型，其主要的失效形式是胶合与点蚀，故在选择润滑油时，重点是保证有足够的油膜厚度和边界膜强度。利用发电机作为电动机带动齿轮箱空载运转。此时，经检查齿轮箱运转平稳，无冲击振动和异常噪声，润滑情况良好，且各处密封和结合面无泄漏，才能与机组一起投入试运转。加载试验应分阶段进行，分别以额定载荷的25、50、75、100加载，每一阶段运转以平衡油温为主，一般不得小于2H，最高油温不得超过80，其不同轴承间的温差不得高于15。7、解释风力发电机齿轮箱正常运行监控状态每次机组起动，在齿轮箱运转前先起动润滑油泵，待各个润滑点都得到润滑后，间隔一段时间方可起动齿轮箱。当环境温度较低时，例如小于10，须先接通电热器加热机油，达到预定温度后才投入运行。若油温高于设定温度，如65时，机组控制系统将使润滑油进入系统的冷却管路，经冷却器冷却降温后再进入齿轮箱。管路中还装有压力控制器和油位控制器，以监控润滑油的正常供应。如发生故障。监控系统将立即发出报警信号，使操作者能迅速判定故障并加以排除。在运行期间，要定期检查齿轮箱运行状况，看看运转是否平稳；有无振动或异常噪声；各处连接的管路有无渗漏，接头有无松动；油温是否正常。8、齿轮箱如何定期更换润滑油第一次换油应在首次投入运行500H后进行，以后的换油周期为每运行500010000H。在运行过程中也要注意箱体内油质的变化情况，定期取样化验，若油质发生变化，氧化生成物过多并超过一定比例时，就应及时更换。齿轮箱应每半年检修一次，备件应按照正规图纸制造，更换新备件后的齿轮箱，其齿轮啮合情况应符合技术条件的规定，并经过试运转与载荷试验后再正式使用。9、偏航系统的主要作用偏航系统的主要作用有两个其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；其二是提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组的安全运行。10、偏航液压系统的作用并网型风力发电机组的偏航系统一般都设有液压装置，液压装置的作用是控制偏航制动器松开或锁紧。一般液压管路应采用无缝钢管制成，柔性管路连接部分应采用合适的高压软管。11、偏航计数器的作用偏航系统中都设有偏航计数器，偏航计数器的作用是用来记录偏航系统所运转的圈数，当偏航系统的偏航圈数达到计数器的设定条件时，则触发自动解缆动作，机组进行自动解缆并复位。12、偏航轴承外齿形式与内齿形式各自的特点偏航轴承的轴承内外圈分别与机组的机舱和塔体用螺栓连接。轮齿可采用内齿或外齿形式。外齿形式是轮齿位于偏航轴承的外圈上，加工相对来说比较简单；内齿形式是轮齿位于偏航轴承的内圈上，啮合受力效果较好，结构紧凑。13、偏航计数器工作原理偏航计数器是记录偏航系统旋转圈数的装置，当偏航系统旋转的圈数达到设计所规定的初级解缆和终极解缆圈数时，计数器则给控制系统发信号使机组自动进行解缆。计数器一般是一个带控制开关的蜗轮蜗杆装置或是与其相类似的程序。14、纽缆保护装置的作用纽缆保护装置是偏航系统必须具有的装置，它是出于失效保护的目的而安装在偏航系统中的。它的作用是在偏航系统的偏航动作失效后，电缆的纽绞达到威胁机组安全运行的程度而触发该装置，使机组进行紧急停机。15、简述偏航系统零部件的维护方法（1）偏航制动器需要注意的问题A液压制动器的额定工作压力；B每个月检查摩擦片的磨损情况和裂纹。必须进行的检查A检查制动器壳体和制动摩擦片的磨损情况。如有必要，进行更换B根据机组的相关技术文件进行调整；C清洁制动器摩擦片；D检查是否有漏油现象；E当摩擦片的最小厚度不足2MM，必须进行更换；F检查制动器联接螺栓的紧固力矩是否正确。（2）偏航轴承需要注意的问题检查轴承齿圈的啮合齿轮副是否需要喷润滑油，如需要，喷规定型号的润滑油；A检查是否有非正常的噪声；B检查联接螺栓的紧固力矩是否正确；C检查是否有非正常的噪声。必须进行的检查A检查轮齿齿面的腐蚀情况；B检查啮合齿轮副的侧隙；C检查轴承是否需要加注润滑脂，如需要，加注规定型号的润滑脂。3偏航驱动装置必须进行的检查A检查油位，如低于正常油位应补充规定型号的润滑油到正常油位；B检查是否有漏油现象；C检查是否有非正常的机械和电气噪声；D检查偏航驱动紧固螺栓的紧固力矩是否正确。16、简述偏航齿圈齿面磨损原因（1）齿轮副的长期啮合运转；（2）相互啮合的齿轮副齿侧间隙中渗入杂质；（3）润滑油或润滑脂严重缺失使齿轮副处于干摩擦状态。17、简述液压管路渗漏原因（1）管路接头松动或损坏；（2）密封件损坏。18、简述偏航压力不稳原因（1）液压管路出现渗漏；（2）液压系统的保压蓄能装置出现故障；（3）液压系统元器件损坏。19、简述偏航时异常噪声产生的原因（1）润滑油或润滑脂严重缺失；（2）偏航阻尼力矩过大；（3）齿轮副轮齿损坏；（4）偏航驱动装置中油位过低20、简述偏航定位不准确的原因（1）风向标信号不准确；（2）偏航系统的阻尼力矩过大或过小；（3）偏航制动力矩达不到机组的设计值；（4）偏航系统的偏航齿圈与偏航驱动装置的齿轮之间的齿侧间隙过大。21、简述偏航计数器故障原因（1）联接螺栓松动；（2）异物侵入；（3）连接电缆损坏；（4）磨损第六章风力发电机组液压与润滑系统填空题1、风力发电机组的液压系统的主要功能是（刹车（高、低速轴、偏航刹车），（变桨控制）、（偏航控制）。2、在定桨距风力发电机组中，液压系统的主要作用是（提供风力发电机组的气动刹车，机械刹车的压力，控制机械与气动刹车的开启实现风力发电机组的开机和停机）。3、在变桨距风力发电机组中，液压系统主要控制（变距机构），实现风力发电机组的（转速控制）、（功率控制），同时也控制（机械刹车机构）及驱动偏航减速器。4、润滑剂可分为（润滑油）、（润滑脂）、（固体润滑剂），在某些情况下（水和空气）也可以做润滑剂。5、润滑油成分为（基础油添加剂）调和而成。基础油（BASE）在润滑油成分中，一般占（90以上）。6、风力发电机组因其结构的不同需要油脂润滑的部位也不尽相同，主要有（主轴轴承）、（发电机轴承）、（偏航回转轴承）、（偏航齿圈的齿面）、偏航齿盘表面。轴承油脂多采用油脂加注枪手工定期加注工作温度正常情况下一般在3590。简答题1、比例控制技术的特点变桨距系统采用了比例控制技术。比例控制技术是在开关控制技术和伺服控制技术间的过渡技术，它具有控制原理简单、控制精度高、价格适中，受到人们的普遍重视，使该技术得到飞速发展。它是在普通液压阀基础上，用比例电磁铁取代普通电磁铁构成的。采用比例放大器控制比例电磁铁就可实现对比例阀进行连续控制，从而实现对液压系统压力、流量、方向的连续调节。2、比例控制技术的工作原理比例控制技术基本工作原理是根据输入电压值的大小，通过放大器，将该输入电压信号一般在010V之间转换成相应的电流信号。这个电流信号作为输入量来控制比例电磁铁，从而产生和输入信号成比例的输出量力或位移。该力或位移又作为输入量加给比例阀，后者产生一个与前者成比例的流量或压力。通过这样的转换，一个输入电压信号的变化，不但能控制执行元件和机械设备上工作部件的运动方向，而且可对其作用力和运动速度进行连续调节。3、液压系统的检查注意事项（1）各液压阀、液压缸及管接头处是否有外泄漏。（2）液压泵运转时是否有异常噪声。（3）液压缸全行程移动是否正常平稳。（4）液压系统各测压点压力是否在规定范围内，是否稳定。（5）液压系统中油温是否在允许范围内。（6）换向阀工作是否灵敏可靠。（7）油箱内油量是否在油标刻线范围内。（8）定期从油箱内取样化验，检查油液的污染状况。4、润滑对机械设备的正常运转起着哪些的作用（1）降低摩擦系数（2）减少磨损（3）降低温度（4）防止腐蚀、保护金属表面（5）清洁冲洗作用5、根据润滑剂的物质形态润滑可分为哪几类（1）气体润滑（2）液体润滑（3）半固体润滑（4）固体润滑6、添加剂（ADDITIVES）的作用，举例说出几种添加剂加入少量的添加剂可增加新的特殊性能，或强化其原有的性能。抗磨剂、极压剂、抗氧化剂、抗泡剂、防锈抗腐蚀剂、粘度指数改进剂、清净分散剂、乳化剂（金属加工液）、耦合剂、增溶剂金属加工液、杀菌剂金属加工液。7、简述润滑脂的组成并说明其各成分的作用润滑脂基础油添加剂皂基增稠剂；基础油可由矿物油或合成油组成，同润滑油；添加剂改善或强化某方面的性能，同润滑油；皂基如同海绵般将基础油及添加剂紧紧吸附以达润滑效用，一般皂基没润滑性。8、风力发电机组使用的油品应当具备哪些特性（1）较少部件磨损，可靠延长齿轮及轴承寿命（2）降低摩擦，保证传动系统的机械效率；（3）降低振动和噪音；（4）减少冲击载荷对机组的影响；（5）作为冷却散热媒体；（6）提高部件抗腐蚀能力（7）带走污染物及磨损产生的铁屑（8）油品使用寿命较长，价格合理。9、风力发电机组选用的优质润滑油应达到哪些要求（1）具有坚韧的油膜和高负载能力，与零件表面接触时能有效分隔、承载及保护工作面，防止因重载、冲击和起动时带来的严重磨损；（2）较好的化学稳定性，防止润滑油在高温下长期与空气接触所产生的氧化趋势。在长期使用后仍具有可靠的保护作用；（3）工作温度下保持正常的粘度，在正常工况下能够形成保护油膜。在预期的低温工况下有良好的流动性；（4）保护齿轮和轴承在潮湿环境中不被锈蚀，且油品本身没有腐蚀性具有一定的抗泡沫性能。10、风力发电机组各部件的润滑特点（1）主轴轴承风力发电机组常见的轴承布置形式有主轴与主齿轮箱设计成一个整体，这种形式轴承与齿轮箱使用同一润精系统，采用润滑油进行强迫式润滑；主轴独立设置两套主轴承，在轴承座处分别使用润滑脂进行润滑。（2）发电机轴承一般有两个润滑点，多为人工定期加注油脂润滑，部分机组采用自动注油装置进行自动润滑。在满功率运行时，发电机轴承的工作温度较高可达80以上，因此，发电机轴承用脂应具有较好的高温性能。（3）偏航回转轴承和齿圈偏航回转轴承虽然承受负荷很大，但速度非常缓慢，在润滑方面无特殊要求，只要定期加注定量油脂即可。偏航齿圈有内齿、外齿两种形式，一般为开式结构。在润滑上有使用润滑脂定期涂抹，也有用喷射型润滑复合剂喷涂。要求油品有较好的附着能力。（4）偏航驱动机构常见的偏航驱动机构是由电动机或液压马达带动大速比的行星减速器驱动机舱旋转。减速器的功率不大，结构紧凑内部充满润滑油。由于减速器是间断运行且运行时间较短，累积运行时间有限，对润滑油无特殊要求，但在低温地区使用时应考虑油品的低温性能。（5）桨距调节机构不论是液压驱动还是电动驱动，都要通过机械机构执行变距动作，所以，变桨距机组的变距执行机构是重点润滑部位。（6）偏航齿圈用复合剂偏航齿圈齿面的润滑主要有润滑脂涂抹和复合喷剂喷涂两种形式。润滑油脂和复合喷剂要求具有较高的粘度、良好的防水性和附着性。适用于开式轮。第七章风力发电机组发电机填空题1、双绕组双速异步发电机由两套互相独立的接成不同极数的（三相定子绕组）共用同一定子铁心和鼠笼转子，通过改变绕组的（极对数）可以运行于两种转速。2、双馈发电机是（带滑环的绕线式）三相异步发电机，转子绕组接到一个频率、幅值、相位均可调节的三相逆变电源，从而调整发电机的运行。3、双绕组双速异步发电机具有（结构简单）、（性能可靠）、（效率高）、（过载能力强）、（成本低）、（并网方便），缺点是需（从电网上吸取无功或并联补偿电容供给励磁）。4、永磁同步发电机主要应用于（直驱）或半直驱变速恒频风力发电机组。5、电机日常维护工作主要包括（轴承维护和润滑）、（滑环和电刷维护）、（清洁电机和过滤器）等。6、如果用兆欧表检测绝缘，如绕组匝间或相间短路、或对地短接（接地）应考虑电机是否出现过（短时电压过高）的异常情况，导致（绝缘破损），有的甚至有焦糊味产生。7、常见轴承故障包括（轴承温升过高）、（轴承异音）、（轴承烧死）等。8、电气绝缘一般要求（3KV），需要注意的是在维修和更换的过程中注意保护绝缘层，绝缘层一般在电机轴承（内圈或外圈或滚子）上。9、电机润滑方式包括（手动注油）和（自动注油）两种方式。10、滑环室安装在电机外部的（非传动端），防护等级IP23。11、滑环由（三个绝缘滑环）和（一个没有绝缘的轴接地滑环）组成。简答题1、常用并网型风力发电机组的三种发电机形式目前，常用并网型风力发电机组有以下三种发电机形式（1）定桨距失速型发电机组，主要的功率输出单元为双速双绕组异步发电机；（2）变桨变速恒频双馈发电机组，主要的功率输出单元为双馈异步发电机；（3）变桨变速恒频直驱发电机组，主要的功率输出单元为永磁或电励磁同步发电机。2、双速异步发电机的运行原理双绕组双速异步发电机由两套互相独立的接成不同极数的三相定子绕组共用同一定子铁心和鼠笼转子，通过改变绕组的极对数可以运行于两种转速。一套绕组用于高速，运行于大功率区；另一套绕组用于低速，运行于小功率区，这样而可获得较为满意的平稳的功率特性曲线，能满足高、低速功率相差大的电机三高性能参数（高效率、高功率因数、高转差率）要求，从而提高了机电转换效率。3、双速异步发电机的特点双绕组双速异步发电机具有结构简单、性能可靠、效率高、过载能力强、成本低、并网方便，缺点是需从电网上吸取无功或并联补偿电容供给励磁。4、双馈异步发电机的运行原理双馈发电机是带滑环的绕线式三相异步发电机，转子绕组接到一个频率、幅值、相位均可调节的三相逆变电源,从而调整发电机的运行。双馈风力发电机在控制器的配合下，能适应风速的变化,在变速运转时能发出恒频恒压的电能，同时采取降低或削弱高频谐波的措施。风电机组变速恒频运行能充分利用风能,变频器的容量要求又不大（约为双馈异步发电机额定容量的1/3）。因此现代兆瓦级以上、带增速箱的并网型风力发电机组主要采用双馈异步发电机。4、双馈异步发电机的三种运行状态（1）亚同步运行状态。在此种状态下转子转速NN1同步转速,改变通入转子绕组的频率为F2的电流相序,则其所产生的旋转磁场转速N2的转向与转子的转向相反,因此有NN2N1。为了实现N2转向反向,在亚同步运行转速超同步运行时,转子三相绕组能自动改变其相序；反之,也是一样。（3）同步运行状态。此种状态下NN1,滑差频率F20,这表明此时通入转子绕组的电流的频率为0,也即是直流电流,因此与普通同步发电机一样。5、双馈变速恒频系统的特点（1）能实现与电网的简单连接,并可实现功率因数的调节。（2）系统内的变频器容量取决于发电机变速运行时的最大滑差功率SP1,一般电机的最大滑差率为2535,因此变频器的最大容量仅为发电机额定容量的1/41/3。（3）可以降低风力发电机运行时的噪声水平。（4）由于风力机是变速运行,其运行速度能在一个较宽的范围内被调整到风力机的最优化数值,从而获得较高的风能利用率。6、电励磁同步发电机的特点电励磁同步发电机主要应用于变速恒频风力发电机组。电励磁同步发电机的特点是转子由直流励磁绕组构成，一般采用凸极或隐极结构，发电机的定子与异步电机的定子三相绕组相似。该类电机的主要优点是通过调节励磁电流，来调节磁场，从而实现变速运行时电机电压恒定，并可满足电网低电压穿越的要求，但应用该类型的电机要全功率整流，功率大，成本高。7、简述发电机的电气性能电机类型、工作制、额定功率、额定电压、极数、相数、额定转速、发电机转速范围、额定效率、功率因数、定子接线方式。双馈电机还包括转子电压、转子堵转电压、转子接线方式等。永磁电机还包括励磁方式。8、系统要对发电机运行情况进行监测和保护需要具备哪些功能及其特点（1）温度监测电机设置温度传感器PT100测量定子三相绕组温度，轴承温度传感器PT100检测电机前后轴承温度；绕组保护PTC（有的双馈电机设置）、加热器电源（220V、750W）、所有电刷磨耗传感器以及通风轴流风电机组电源等信号线均连接于辅助接线盒中，接线参考电机辅助接线盒接线图（鼠笼型发电机仅有PT100和加热器）。（2）速度监测双馈电机还设置速度传感器，空心轴速度传感器固定于电机转子非传动端力矩支架上，用于检测电机转速信号应，传输给变频器。速度传感器小轴跳动不超过005MM，所有的输入输出线均与变频器连接。转速编码器类型及分辨率、转速编码器工作电压、转速编码器输出信号等参数说明和使用说明，一般作为电机用户手册附件。（3）防雷一般双馈电机设置定子和转子防雷击熔断保护，分别设置在定子和转子接线盒侧面的接线盒内。（4）接地笼型电机接地点位于机座地脚侧和转子接线盒内，双馈电机接地点分别设置在定、转子接线盒内和辅助接线盒内。接地线时应使用防松垫圈和平垫圈保证连接面应紧密连接，并使用合适的防锈剂（例抗酸石蜡油膏防腐）。注意接地导线的截面积应符合装机标准要求。第八章风力发电机组控制系统填空题1、风电设备的控制系统包括（测量）、（中心控制器）和（执行机构）三部分。2、PLC（可编程逻辑控制器，PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER）由（CPU）、（I/O）、（模入/模出）、（计数器）、（通讯）、电源等模块配置。3、风力发电机组总是工作在如下状态之一（运行状态）；（暂停状态）；（停机状态）；（紧急停机状态）。4、提高工作状态层次（只能一层一层地上升），而要降低工作状态层次可以是（一层或多层）。这种工作状态之间转变方法是基本的控制策略，它主要出发点是（确保机组的安全运行）。5、紧急停机包含了3种情况，即（停止紧停）；（暂停紧停）；（运行紧停）。6、停机操作包含了两种情况，即（暂停停机）；（运行停机）。7、电控系统从功能划分主要包括（正常运行控制）、阵风控制、最佳运行控制（最佳叶尖速比控制）、功率控制、（安全保护控制）、（变桨距控制）等部分。8、（引入变频调速控制技术）是变速恒频机型与恒速恒频机型的最大区别之一。9、风机设备的测量部分主要为各类传感器。传感器负责监测对象状态数据，如（风速）、（风向）、（温度）、（转速）、（角度）、（振动）及（部分开关位置信号）等。10、风向标和风速计的加热系统包括（两个串联的外部加热元件）。一个元件连接到（风向标）的底座，另一个元件连接到（风速计）的底座，加热系统还有一位于桅杆内并与之直接接触的（外部PT）。11、接近式开关转速传感器分为（电感式）与（电容式）。12、位移传感器（桨叶角度）是（一种磁致收缩位置）传感器，变桨角度的位置通过长度的线性测量得到。测量长度通过（在保护管内部波导管内传输的电流脉冲）完成。13、偏航传感器上有（四个凸轮），它们可与四个微型开关连接/断开。它们一起共同测量（绞缆）的次数。偏航传感器还内置了一个（用来测量机舱位置）的装置。14、CAN总线是一种（多主）总线，通信介质可以是（双绞线）、（同轴电缆）或（光导纤维）。通信速率可达（1MBPS）。15、CAN协议的一个最大特点是（废除了传统的站地址编码），而代之以对（通信数据块）进行编码。简答题1、在考虑风力发电机组控制系统的控制目标时，应结合它们的运行方式重点实现哪些控制目标（1）控制系统保持风力发电机组安全可靠运行，同时高质量地将不断变化的风能转化为频率、电压恒定的交流电送入电网。（2）控制系统采用计算机控制技术实现对风力发电机组的运行参数、状态监控显示及故障处理，完成机组的最佳运行状态管理和控制。（3）利用计算机智能控制实现机组的功率优化控制，定桨距恒速机组主要进行软切入、软切出及功率因数补偿控制，对变桨距风力发电机组主要进行最佳叶尖速比和额定风速以上的恒功率控制。（4）大于开机风速并且转速达到并网转速的条件下，风力发电机组能软切入自动并网，保证电流冲击小于额定电流。对于恒速恒频的风机，当风速在47M/S之间，切入小发电机组并网运行，当风速在730M/S之间，切人大发电机组并网运行。2、说出测量部分各类传感器的名称及其测量对象（1）风传感器风速、风向；（2）温度传感器空气、润滑油、发电机线圈等；（3）位置传感器润滑油、刹车片厚度、偏航等；（4）转速传感器叶轮、发电机等；（5）压力传感器液压油压力、润滑油压力等；（6）特殊传感器叶片角度、电量变送器等。3、中心控制器部分主要有哪几种类型（1）PLC（可编程逻辑控制器，PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER）由CPU、I/O、模入/模出、计数器、通讯、电源等模块配置，扩展灵活；（2）工业控制计算机（3）专用控制器4、简述风力发电机组的各工作状态（1）运行状态机械刹车松开；允许机组并网发电；机组自动调向；液压系统保持工作压力；叶尖阻尼板回收或变桨距系统选择最佳工作状态；（2）暂停状态机械刹车松开；液压泵保持工作压力；自动调向保持工作状态；叶尖阻尼板回收或变距系统调整桨叶节距角向900方向；风力发电机组空转。这个工作状态在调试风力发电机组时非常有用，因为调试风力机的目是要求机组的各种功能正常，而不一定要求发电运行。（3）停机状态机械刹车松开；液压系统打开电磁阀使叶尖阻尼板弹出，或变距系统失去压力而实现机械旁路；液压系统保持工作压力；调向系统停止工作。（4）紧急停机状态机械刹车与气动刹车同时动作；紧急电路安全链开启；计算机所有输出信号无效；计算机仍在运行和测量所有输入信号。当紧停电路动作时，所有接触器断开，计算机输出信号被旁路，使计算机没有可能去激活任何机构。5、简述紧急停机停机状态风力机的运行动作如果停机状态的条件满足，则（1）关闭紧停电路；（2）建立液压工作压力；（3）松开机械刹车。6、简述停机暂停状态风力机的运行动作如果暂停的条件满足，则（1）起动偏航系统；（2）对变桨距风力发电机组，接通变桨距系统压力阀。7、简述暂停运行状态风力机的运行动作如果运行的条件满足，则（1）核对风力发电机组是否处于上风向；（2）叶尖阻尼板回收或变桨距系统投入工作；（3）根据所测转速，发电机是否可以切入电网。8、紧急停机时的主要控制指令为（1）打开紧停电路；（2）置所有输出信号于无效；（3）机械刹车作用；（4）逻辑电路复位。9、停机时的主要控制指令为暂停停机（1）停止自动调向；（2）打开气动刹车或变桨距机构回油阀使失压。运行停机（1）变桨距系统停止自动调节；（2）打开气动刹车或变桨距机构回油阀使失压（3）发电机脱网。10、暂停时的主要控制指令为（1）如果发电机并网，调节功率降到0后通过晶闸管切出发电机；（2）如果发电机没有并入电网，则降低风轮转速至0。11、从控制结构上来划分，电控系统可以分为哪四个部分（1）电网级控制部分主要包括总的有功和无功控制，远程监控等。（2）整机控制部分主要包括最大功率跟踪控制，速度控制，自动偏航控制等。（3）变流器部分主要包括双馈发电机的并网控制，有功无功解耦控制，亚同步和超同步运行控制等。（4）变桨控制部分又分为统一变桨控制和独立变桨控制两种，大型风电机组大多采用了独立变桨方式。12、四象限IGBT变频器的组成（1）电网侧变频器（2）直流电压中间电路（3）设备侧变频器（4）控制电子单元13、风速仪的工作原理风速传感器的感应元件是三风杯组件，由三个碳纤维风杯和杯架组成。转换器为多齿转杯和狭缝光耦。当风杯受水平风力作用而旋转时，通过活轴转杯在狭缝光耦中的转动，输出频率的信号。14、风向标的工作原理风向传感器的变换器为码盘和光电组件。当风标随风向变化而转动时，通过轴带动码盘在光电组件缝隙中转动。产生的光电信号对应当时风向的格雷码输出。传感器的变换器采用精密导电塑料电位器，从而在电位器的活动端产生变化的电阻信号输出。15、使用风速仪和风向标的注意事项（1）风速和风向传感器应垂直的安装在相距1米以上的横臂上。（2）风向传感器已调好零，不许随意松动风向帽与主轴间的制动螺钉。（3）测风传感器应每年给轴承注油一次，注油时应拆下风速架或风向帽，将仪表油从传感器的上轴承处注入。（4）传感器风速、风向帽上各不动的制动螺钉均用软质密封胶密封，不要随便拆卸，拆卸后再装配时最好重新涂上胶密封。16、温度传感器PT100的工作原理PT100传感器是可变电阻器，随着温度的增加电阻器的阻值增加。PT100传感器是利用铂电阻的阻值随温度变化而变化、并呈一定函数关系的特性来进行测温17、接近式开关转速传感器的工作原理金属物体与传感器间的距离变化，改变了其电感或电容值；安装在风力机组的低速轴和高速轴附近，感受金属物体的距离，发出相应的脉冲数。18、旋转编码器的工作原理增量型编码器旋转型工作原理为由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。19、基于现场总线的自动化监控及信息集成系统主要优点（1）增强了现场级信息集成能力（2）开放式、互操作性、互换性、可集成性（3）系统可靠性高、可维护性好（4）降低了系统及工程成本第九章风电场电气及中央控制系统填空题1、风电场输变电系统包括（箱式变压器）、（场内集电线路）两部分。2、风力发电机组出口电压为（069KV），通过箱式变压器升压到（35KV）或者（10KV），再通过集电线路把1组机组连接起来并通过（架空线路）或者是（高压电力电缆）送入风电场的升压站的低压母线，通过主变压器二次升压后（升到110KV、220KV、66KV）送到电力系统。3、用于机组至箱变之间的连接电缆，根据机组容量选用，一般采用（YJV22069/1KV3150195MM2多根并联）或（YJV22069/1KV32401150MM2多根并联）。4、35KV架空线路的经济输送距离在（10KM以内）为宜，极限输送距离在（20KM）为宜。线路采用（树干状）布线，全线分几条支线，每条支线链接若干台风机。5、35KV架空线路由（水泥杆）、（铁塔杆，为降低线路造价，除少数T接点和线路出口选用铁塔，大多选用（砼电杆）。在输送容量较大情况下或复杂地形的情况下，主干采用（全线铁塔杆）。6、风电场的35KV架空线路防雷保护采用（全程避雷线）保护；在海拔较低的地区，可采用（避雷器）保护，在入升压站段采用（部分避雷线）。7、终端杆处设置（跌落保险（或隔离开关）和（避雷器）等配电设备保护。终端杆处的电缆头一般采用（户外冷缩电缆头）。8、10KV架空线路的经济输送距离在（5KM以内）为宜，极限输送距离在（10KM以内）为宜。10KV架空线路保护采用（避雷器保护）。9、箱式变压器的高压室一般是由（高压负荷开关）、（高压熔断器）和（避雷器）等组成的，可以进行停送电操作并且有（过负荷）和（短路保护）。10、箱式变压器的低压室由（低压空气开关）、（电流互感器）、（电流表）、（电压表）等组成。11、根据风电场的（规模）、（输送距离）、（系统接入变电站的电压等级）等多种因素确定风电场升压站有（330KV升压站）、（220KV升压站）、（110KV升压站）、（66KV升压站）4种类型。12、升压站内微机防误闭锁装置对站内（全部断路器）、（隔离开关）和（接地开关）等进行防误闭锁，实现“五防”操作。13、220KV主变压器的主保护配置两套不同原理的（差动保护）和（瓦斯保护），后备保护配置复合起动的（过流保护）。还配置（零序电流保护），（零序电压）和（间隙放电电流的零序电流电压保护）、（温度保护）、（风扇故障保护）、（过负荷保护）等。14、35KV综合测控保护装置装于35KV开关柜上，包括（场用变压器保护）、（35KV线路保护）、（电容器保护）、（电抗器保护）等。简答题1、风力发电机控制系统执行部分的工作原理及其组成执行部分即将控制器所发出的指令通过各类设备转换为相应的执行动作，实现所需达到的动作；基本工作原理通过指令控制各继电器或开关的断与合，使电动机、液压阀等动作，相应机构动作；主要包括（1）软并网装置（或为变频装置）（2）变桨机构（电机或液压装置）（3）偏航机构（4）制动装置（5）冷却系统2、风力发电机控制系统的主要功能（1）控制功能接受风力发电机组信息和环境信息，调节风力发电机组，使其保持在合理的运行状况；（2）安全保护功能确保风力发电机组运行在设计范围，当超速、振动、电网故障等外部极限情况出现后，保证机组安全；（3）数据统计记录机组的相关运行数据，统计电量、故障信息、执行机构动作次数等；3、控制系统的主要功能分为哪几个方面（1）机组正常运行控制（2）机组运行状态监测与显示（3）机组运行统计（4）机组故障监测与处理（5）机组的安全保护（6）远程通信（7）维护功能（8）机组运行参数设置（9）人机接口4、电缆的电压等级（1）26/35KV，用于35KV集电线路。（2）87/15KV，用于10KV集电线路。（3）069/1KV，用于机组至箱变之间的连接电缆。5、风电场常用的电力电缆有哪几种型号及其特点（1）YJV2226/35KV（87/15KV）电力电缆，交联聚绿乙稀绝缘聚绿乙稀护套铜芯钢带铠装电力电缆，此种电缆为钢带铠装、载流量大，具有阻燃功能，是风电场最常用的电力电缆，可用于直埋。（2）YJV2326/35KV（87/15KV）电力电缆，交联聚绿乙稀绝缘PE护套铜芯钢带铠装电力电缆，此种电缆为钢带铠装、载流量大，强度更高一些。（3）YJV3226/35KV（87/15KV）电力电缆，交联聚绿乙稀绝缘聚绿乙稀护套铜芯钢丝铠装电力电缆，此种电缆为钢丝铠装、载流量大，抗拉强度更高一些，用于落差较大的场合。（4）YJV3326/35KV（87/15KV）电力电缆，交联聚绿乙稀绝缘聚绿PE护套铜芯钢丝铠装电力电缆，此种电缆为钢丝铠装、载流量大，抗拉强度更高一些。用于落差较大的场合。（5）YJLV2226/35KV（87/15KV）、YJLV2326/35KV（87/15KV）、YJLV3226/35KV（87/15KV）、YJLV3326/35KV（87/15KV）电力电缆，交联聚绿乙稀绝缘铝芯钢带铠装电力电缆，铝芯电缆也可用于直埋，同样的截面，载流量比铜芯的小，在选用时，在同样