附录2：《风力发电实验室建设方案》-中国建设招标网

1、附录2：风力发电实验室建设方案PAGE PAGE 22浙江省财政资助风力发电实验室项目组风力发电实验室建设方案1、建设项目必须符合的总要求风力发电实验室是要求建设一个符合风力发电专业和实际风电专业教学要求的风力发电系统，包括具有无级可变风速及可任意连续可变风向的模拟风力源系统（与并网型双馈风力发电机组配套实验）和三组无级可变风速及60度连续可变风向的模拟风力源系统（与小型风力发电机组配套实验）。由一套采用主动偏航齿轮驱动形式的、模拟大型变桨距变速恒频风力异步双馈发电机组、双PWM变流器、电气测控柜和中控台构成的风力发电教学实训系统，以及由三套小型风力发电机和配套仪器仪表所组成的一个符合大、小型

2、风电机组实验技术要求的综合风力发电实验室，以满足学生教学实训要求。同时需要系统地考虑教学实训项目的要求并具一定的特色。所以本建设项目具体实施的投标单位，不仅要吸收目前并网型风力发电设备的新技术，还应紧密结合教学的实际，必须全面满足完成实训项目的要求，模拟风场与变桨距异步双馈发电机组必须符合教学要求的实际原形的物理模拟标准。要能够观察到各种工况的物理过程，获得明确的物理概念，可以探索到现象的本质极其变化的基本规律，在教学实训中可使风力发电实验室的作用和功能得到进一步的拓展，能够进行典型系统的实训，应符合实训教学的可测试性和可操作性。2、对模拟风场系统结构的基本要求以风能为为动力的的发电设设备，称

3、称为风力力发电机机组。在在实际风风电工程程中，安安装在风风电场中中的风力发发电机组组的原动动力风能能是自然然风，风风的速度度和方向向是不断断变化的的，而功功率与风风速的立立方成正正比。因因此在实实验室的的室外模拟拟风场中中必须设设计建设设一个连连续可变变风速及及可任意意连续可可变风向向的模拟拟风力源源系统。在室外模模拟风场场中安装装的风力力发电机机组要求求是采用用300WW小型风力力发电组组，整个个风场用用金属网网隔离。在室内安安装的并并网型风风力发电电机组要要求设计计制造成成采用主主动偏航航齿轮驱驱动形式式的、由由变桨距距风轮机机、齿轮轮箱和异异步双馈馈发电机机组等构构成风电电主机，风速和和

4、风向信信号取自自于室外外模拟风风场的模拟拟风力源源系统，变桨距距调节信信号取自自于发电电机功率率。并网型风风力发电电机组的的原动力采用直直流调速速电机，直流调调速电机机的转速速与室外外模拟风风场中测测得的风风速成正正比。并网型风风力发电电机组产产生的电电能，通通过电缆缆经模拟拟箱式变变电站将将其电压压由0.69KKV模拟拟升至110KVV后，是经架空空线路或或电缆模模拟输送送到风电电场的变变电所。3、对并并网型风风力发电电机组的的基本要要求并网型风风力发电电机组的的功能是是将风中中的动能能转换成成机械能能，再将将机械能能转换为为电能，输送到到电网中中。要求求并网型型风力发发电机组组的在设设定的

5、模拟拟风况和电电网条件件下能够够长期安安全运行行。3.1、并网型型风力发发电机组组系统分为风轮轮、齿轮轮箱、发发电机、塔筒和基础础等几个部部分。经过调研研和综合合分析，为了符符合风力力发电专专业和实实际并网网型风电电工程的的教学要要求，本并网网型风力力发电机机组设计计制造要要求是：采用三三叶片（叶片长长度根据据实验室室场地允允许条件件取）围绕叶片片纵向轴轴线转动动的变桨桨距风轮轮机，具具有主动动偏航齿齿轮驱动动功能，采用双双馈异步步发电机机。底盘上安安装除了了控制器器以外的的机组主要要部件。塔架支撑撑底盘达到到1M的高度度，筒内内安置发发电机和和控制器器之间的的动力电电缆、控控制和通通信电缆缆

6、，塔架架结构采采用筒形形。基础根据据实验室室的地质质情况和和塔架筒筒形结构构形式设设计。其其中心预预置与塔塔架连接接的基础础部件，保证将将风力发发电机组组牢牢固固定在基基础上。3.2、并网型型风力发发电机组组由传动系系统、偏偏航系统统，液压压系统与与制动系系统、发发电机、控制与与安全系系统等组组成。传动系统统：包括主主轴、齿齿轮箱和和联轴节节。轮毂毂与主轴轴固定连连接，将将风轮的的转矩传递递给齿轮轮箱。也也可将主主轴与齿齿轮箱的的输入轴轴合为一一体。由由于模拟拟大型风风力发电电机组，风轮的的转速可可考虑在在0300r/mmin范范围内,通过齿齿轮箱增增速经高高速轴驱驱动发电电机旋转转。偏航系统

7、统：偏航航系统要要求跟踪踪风向的的变化，驱动机机舱围绕绕塔架中中心线旋旋转，使使风轮扫扫掠面与与风向保保持垂直直。将模模拟风向向信号经经传感器器发给控控制器，经过与与风轮的的实际方位位进行比比较后，发出指指令给偏偏航电动动机，驱驱动小齿齿轮沿着着与塔架架顶部固固定的大大齿圈移移动，经经过偏航航轴承使使机舱传传动，直直到风轮轮对准模模拟风向向后停止止。液压系统统：要求为油油缸和制制动器提提供驱动动压力。液压系系统由电电动机、油泵、油箱、过滤器器、管路路及各种种液压阀阀等组成成。油缸缸主要是是用于驱驱动变桨桨距风轮轮的变距距机构。制动系统统：本并网网型风力力发电机机组要求求设置空空气动力力制动和和

8、机械制制动两部部分。要要求变桨桨距风轮轮能处于顺顺桨位置置时模拟利用用空气阻阻力使风风轮减速速或停机机的状态态，以便显显示空气气动力制制动原理理。要求在齿齿轮箱的的高速输输出轴上上设置的的盘式制制动器，进行机械械制动。本实训训系统在在运行时时要让机机组停机机，首先先采用模模拟空气气制动，由原动动机减速速来模拟拟风轮减减速，再再采用机机械制动动使风轮轮停转。发电机：将风轮轮的机械械能转换换为电能能，本并并网型风风力发电电机组要要求采用用双馈异步步发电机机。当模拟拟风速增增加使齿齿轮箱高高速输出出轴转速速达到异异步发电电机同步步转速时时，机组组并入电电网，向向电网送送电。模模拟风速速继续增增加，发

9、发电机转转速也略略为升高高，增加加输出功功率。达达到额定定模拟风速速后，通通过风轮轮叶片的调调节，模模拟稳定定在额定定功率不不再增加加。反之之模拟风速速减小，发电机机转速低低于同步步转速时时，则从从电网吸吸收电能能，处于于电动机机状态，经过适适当延时时后脱开开电网。控制系统统：包括控控制和监监测两部部分，控控制部分分要求有有手动控制制和自动动控制。可可在现场场根据需需要进行行手动控控制，自自动控制制要求在在无人值值守的条条件下实实施运行行人员设设置的控控制策略略，保证证机组正正常安全全运行。监测部部分将各各种传感感器采集集到的数数据送到到控制器器，经过过处理作作为控制制参数或或作为原原始记录录

10、储存起起来，在在机组控控制的显显示屏上上可以查查询，也也应送到实验验室中央央控制室室的电脑脑系统。安全系统统：要保证证机组在在发生非非正常情情况时立立即停机机，风轮轮被制动动停止旋旋转。4、对并并网型风风力发电电机组主主要参数数的要求求本并网型型风力发发电机组组要求提提供一个个功率曲曲线图，横坐标标是风速速，纵坐坐标是机机组的输输出功率率。功率率曲线主主要分为为上升和和稳定两两部分，机组开开始向电电网输出出功率时时的模拟拟风速称称为切入入风速。随着模模拟风速速的增大大，输出出功率上上升，输输出功率率大约与与风速的的立方成成正比，达到额额定功率率值时的的风速称称为额定定风速。此后模模拟风速速再增

11、加加，由于于风轮的的调节，功率保保持不变变。5、对并并网型风风力发电电机组布局和中中心位置置的要求求投标建设设厂家首首先论证证总体设设计任务务和技术术要求，以现有有技术确确定机组组、布局局，确定所所设计模模拟风力力发电机机组的几几何尺寸寸、重量量和性能能等基本本特性。5.1、整机总总体布置置整机各部部件、各各系统、附件和和设备等等布置要要求合理理、协调调、紧凑凑，保证证正常工工作和便便于维护护等要求求，并考考虑有效效合理的的重心位位置。6、对并并网型风风力发电电机组风风轮总体体参数的的要求6.1、风轮叶叶片数BB由于三叶叶片的风风力发电电机的运运行和输输出功率率较平稳稳，本并网型型风力机机采用

12、三三叶片风风轮。6.2、风轮直直径D风轮直径径应根据据实验室室场地限限制考虑虑尽量取取长（并网机机组的风风轮叶片片长度缩缩短）。6.3、设计风风速风力发电电机组的的平均毛呢呢风速和和频度，按实际际工程型型机组的的范围进进行。6.4、尖速比比本并网型型风力发发电机组组采用变变桨距的的风轮叶叶片，要要求在风风轮起动动时，变变距角要要能调节到到较大值值，随着着风轮转转速的增增加逐渐渐减小。要求根据风风轮设计计转速和和发电机机转速来来选择齿齿轮箱传传动比，最后再再用公式式=R/V进进行尖速速比的计计算，确确定其设设计参数数。6.5、其他塔筒高度度建议取取1米，风风轮中心心高度是是指风轮轮中心离离安装处

13、处地面的的高度，风轮中中心离地地高度应应根据风风轮机在在机架上上的布置置而定。7、对并并网型风风力发电电机组动动力学特特性的要要求要求具有有良好的的动力学学特性，足够的的动力稳稳定性裕裕度，可可接受的的风轮及及机体振振动载荷荷以及低低的水平平振动。本并网型型风力发发电机组组主要应应考虑动动载荷、振动及及动力稳稳定性等等三个方方面。7.1动动载荷本并网型型风力发发电机组组的原动动力考虑虑在模拟拟风力源源系统风风能的作作用下通通过传感感系统控控制并网网型风力力发电机机组的原原动机驱驱动，原原动机要要求能模模拟作用用于风轮轮叶片上上的周期期性气动动载荷引引起的动动响应，因此在机构构、传动动、结合合发

14、电方方面应尽尽量实现现系统的的展示。7.2振振动本并网型型风力发发电机组组除风轮轮外，电电机、传传动系统统及其支支撑结构构等设计计都应考考虑减轻轻振动问问题。7.3动动力稳定定性为了保证证并网型型风力发发电机组组在使用用中不出出现整机机动力不不稳定性性，就要要求机组组在其整整个运行行范围内内不存在在整机动动力不稳稳定区。风力发发电机组组开车时时风轮转转速总是是从零开开始加速速，因而而这个工工作转速速范围也也就是从从零一直直到最大大转速。此外，为了保保证一定定的安全全裕度，要求整整机动力力不稳定定区的下下边界不不低于最最大转速速的1220%。8、对并并网型风风力发电电机组整整机可靠靠性的要求可靠

15、性是是并网型型模拟风风力发电电机组基基本质量量标志，是风电电教学实实训质量量的重要组组成部分分。可靠靠性是来来自设计计制造和和使用维维护、设设计制造造可靠性性是影响响实训系系统可靠靠性的重重要因素素，因此此要求投投标单位位必须进进行认识识的设计计和制造造。9、对并并网型风风力发电电机组结结构设计计的要求求并网型模模拟风力力发电机机组的结结构设计计内容主主要包括括叶片、轮毂、偏航系系统、主主轴、主主轴承、齿轮箱箱、刹车车系统、液压系系统、机机舱及塔塔架的结结构设计计。9.1 并网网型风力力发电机机组的结结构设计计基本原原则9.1.1技术术性 尽可可能采用用成熟的的新技术术、新材材料、新新工艺，保

16、证风风力发电电机组满满足总体体设计技技术指标标。9.1.2经济性性 综合考虑虑包括模模拟风力力发电机机组的制制造成本本、运行行及维护护成本。9.1.3可靠性性 应该科科学、合合理的综综合考虑虑技术指指标、经经济性指指标，最最终满足足可靠性性指标。9.2 并并网型风风力发电电机组结结构设计计的一般般要求部件设计计的主要要任务是是选择部部件的结结构形式式，布置置结构的的主要构构件、确确定构件件的尺寸寸参数等等。在这这个基础础上进行行具体的的细节设设计，绘绘制出全全部的工工程图。9.2.1强度、刚度要要求：机舱底底盘平台台、叶片片、塔架架等各受受力构件件及其组组合部件件必须能能承受相相应状态态载荷的

17、的足够强强度、刚刚度。9.2.2动力学学要求：区别于于一般机机械结构构设计的的要求，并网型型风力发发电机组组动部件件所受载载荷是交交变载荷荷，设计计时，应应考虑质质量、刚刚度分布布对构件件、整机机的固有有特性的的影响，使得部部件、整整机的固固有频率率避开激激振力频频率，降降低动应应力水平平、提高高部件以以及整机机的寿命命和可靠性性。9.2.3工艺性性要求：结构的的工艺性性是指在在具体生生产条件件对所设计计的结构构能使其其在生产产过程实实现的可可能性程程度。9.3 对结构优优化设计计的要求求由于建设设经费有有限，并并网型风风力发电电机组应从各各种可能能的多个个结构设设计方面面寻求满满足设计计要求

18、的的最好方方案，使使得结构构设计既既满足强强度、刚刚度、工工艺性要要求而又又使得结结构重量量轻、制造成成本低。为了实现现这个目目的，在在优化设设计过程程中，需需要不断断改变设设计变量量，使之之按教学学实训要要求的方方面变化化，因此此，结构构优化设设计就是是一个分分析设计再分析析再设计计的过过程。要形成使使总体、结构、工艺设设计一体体化的设设计方法法。结构构设计不不是一个个简单的的设计过过程，要要同时考考虑大量量复杂的的条件，以达到到结构可可靠性要要求和优优化设计计的目的的。建议考虑虑下述两两种设计计方法：一是根据据载荷及及功能要要求进行行结构设设计；二是根据据结构进进行载荷荷校核。10、对对并

19、网型型风力发发电机组组总体布布置及动动力系统统的设计计要求10.11 对对机组总体体布置的要要求风力发电电机传动动及偏航航系统和和机舱底底盘的结结构设计计方案中中，采用用当前最最流行的的一字型型或一字字型的改改变型。10.22、对轮毂毂的要求求轮毂是联联接叶片片与主轴轴的重要要部件，它承受受了风力力作用在在叶片上上推力、扭矩、弯矩及及陀螺力力矩。风风轮轮毂毂传递风风轮的力力和力矩矩到后面面的机械械结构中中去。它它是影响响风机性性能和质质量的关关键部件件。并网型模模拟风力力发电机机组轮毂毂的形状状要求采采用三通通型轮毂毂或三角角形轮毂毂。轮毂毂的结构构要求采采用铸造造结构或或焊接结结构，材材料要

20、求求采用铸铸钢或高强度度球墨铸铸铁。10.33、对主轴的要要求在并网型型模拟风风力发电电机组中中，主轴轴承担了了支撑轮轮毂处传传递过来来的各种种负载的的作用，并将扭扭矩传递递给增速速齿轮箱箱，将轴轴向推力力、气动动弯矩传传递给机机舱、塔塔架。在结构允允许的条条件下，应将主主轴尽量量设计的的保守一一些。主主轴的主主要结构构一般有有挑臂梁梁结构和和悬臂梁梁结构两两种，本并网型型模拟风风力发电电机组要要求采用用三点式式支撑的的悬臂梁梁结构主主轴，悬悬臂梁结结构主轴轴上的一一个支撑撑由轴承承架支撑撑；另一一支撑由由齿轮箱箱支撑。这种结构构的前支支点为刚刚性支撑撑，后支支点（齿齿轮箱）为弹性性支撑，能够

21、吸吸收突变变负载。10.33.1.主轴轴的材料料选用：由于风风力发电电机组主主轴受力力复杂，要求选用用优质钢钢材。10.33.2.轴静静强度的的安全系系数校核核 轴的静静强度是是根据轴轴的短时时最大载载荷（包包括动载载荷和冲冲击载荷荷）来计计算的。校核的的目的是是保证轴轴对塑性性变形的的抵抗能能力。10.44、对联轴器器的要求求在风力发发电机组组中，常常采用刚刚性联轴轴器、弹弹性联轴轴器（或或万向联联轴器）两种方方式。刚刚性联轴轴器常用用在对中中性好的的二轴的的联接，而弹性性联轴器器则可以以为二轴轴对中性性较差时时提供二二轴的联联接，更更重要的的是弹性性联接器器可以提提供一个个弹性环环节，该该

22、环节可可以吸收收轴系因因外部负负载的波波动而产产生的额额外能量量。在并网型型风力发发电机组组中要求求在低速速轴端（主轴与与齿轴箱箱低速轴轴联接处处）选用用刚性联联轴器，可考虑虑选用胀胀套式联联轴器、柱销式式联轴器器等。在在高速轴轴端（发发电机与与齿轮箱箱高速轴轴联接处处）要求求选用弹弹性联轴轴器（或或万向联联轴器），可考考虑选用用轮胎联联轴器，或十字字节联轴轴器。10.55、对机械刹刹车的要要求机械刹车车是一种种制动式式减慢旋旋转负载载的装置置，要求求制动可可靠。机械刹车车根据作作用方式式可以分分为气动动液压、电磁、电液、受动等等形式。按工作作状态制制动器可可分为常常闭式和和常开式式。常闭闭式

23、制动动器靠弹弹簧或重重力的作作用经常常处于紧紧闸状态态，而机机构运行行时，则则用人力力或松闸闸器使制制动器松松闸；与与此相反反，常开开式制动动器经常常处于松松闸状态态，只有有施加外外力时才才能使其其紧闸。在并网型型风力发发电机组组中具体体方式可可由生产产厂家确确定，建建议采用用常闭式式制动器器。11、对对并网型型风力发发电机组组机舱底底盘结构构设计的的要求风力发电电机组的的机舱除除了承担担容纳所所有机械械部件外外，还承承受所有有外力（包括静静负载及及动负载载）的作作用。对对机舱的的强度及及刚度的的要求将将更为苛苛刻，特特别是对对机舱底底盘的结结构设计计要求较较高，本本模拟风风力发电电机组机机舱

24、底盘盘在确保保学生实实训安全全的情况况下，可可根据实实际使用用条件设设计。机舱底盘盘的选择择：1）按制制造方法法及材料料可分为为铸造机机舱底盘盘、焊接接机舱底底盘二类类（可考考虑采用用后者）。2）按结结构形状状可分为为梁式机机舱底盘盘、框架架式机舱舱底盘、箱式机机舱底盘盘等三类类。（可可考虑采采用框架架式机舱舱底盘）。11.11、机舱舱底盘设设计的准准则机舱底盘盘的设计计主要应应保证刚刚度、强强度、稳定性性及学生生实训的的重要性性。1）刚度度 机舱底底盘的刚刚度决定定风力发发电机组组传动链链的工作作稳定性性，决定定回转支支承工作作的稳定定性。2）强度度 机舱底底盘的强强度应根根据模拟拟风力发发

25、电机组组在运转转过程中中可能发发生最大大载荷来来校核，更重要要的还要要校核其其疲劳强强度。机舱底盘盘强度和和刚度都都要从静静态和动动态两个个方面来来考虑。动刚度度是衡量量机舱底底盘抗振振能力的的指标，而提高高机舱底底盘抗振振性能应应从提高高机舱底底盘构件件的静刚刚度、控控制固有有频率、加大阻阻尼等方方面入手手。3）稳定定性 风力力发电机机组的机机舱底盘盘是一个个扁平式式结构，其主要要受力件件稳定性性较好，某些受受压部件件及受压压弯结构构也可能能存在失失稳问题题，必须须加以校校核。11.22、对机舱底底盘设计计的要求求1）在满满足强度度及刚度度的前提提下，机机舱底盘盘应尽量量重量轻轻、成本本低；

26、2）抗振振性好；3）结构构设计合合理，工工艺性良良好，便便于焊接接和机械械加工；4）结构构力求便便于安装装与调整整，方便便修理和和更换零零部件及及便于学学生实训训。5）造型型好，使使之既适适用经济济，又美美观大方方。11.33、对机舱底底盘的材材料及处处理的要要求焊接机舱舱底盘具具有强度度和刚度度高、重重量轻、生产周周期短以以及施工工简便等等优点，因此在在风力发发电机组组中大多多采用焊焊接机舱舱底盘。焊接机机舱底盘盘应采用优质质钢材。为了保保持尺寸寸稳定，焊接后后必须消消除内应应力，本本并网型型风力发发电机组组考虑采采用焊接接式机舱底底盘。12、对对并网型型风力发发电机组组风轮与与叶片的的要求

27、本并网型型风力发发电机组组要求采采用变桨桨距风轮轮，风轮轮由一个具有有集中变桨桨控制的的叶片及及对应的的调桨轴轴承和轮轮毂组成成。调桨桨轴承用用螺栓联联结在轮轮毂上；叶片由由玻璃纤纤维制成成，并由由聚酯材材料加固固，采用用螺栓联联结在叶叶片轴承承上，能能顺时针针转动。三个叶片片的长度度根据风风机所安安装的中中心高度度确定。每一个个叶片由由两个半半壳与中中间的支支承梁组组成；叶叶片通过过叶根螺螺栓与调调桨轴承承连结，从而允允许叶片片转动。13、对对并网型型风力发发电机组组功率调调节的要要求当风速达达到某一一值时，风力发发电机组组达到额额定功率率。自然然风的速速度变化化常会超超过这一一风速，在正常

28、常运行时时，不是是限制结结构载荷荷的大小小，而是是发电机机超载后后过热的的问题。并网型型风力发发电机组组也要设设定发电电机过载载的能力力。控制制系统允允许发电电机短时时过载，绝不能能长时间间或经常常过载。由于风速速和功率率是三次次方的关关系，当当并网型型风力发发电机组组功率达到到额定点点以后，必须有有相应的的功率调调节措施施，使机机组的输输出功率率不再增增加。本并网型型风力发发电机组组考虑采采用变桨桨距联动动原动机机的调节节方法。13.11对变桨桨距控制制的要求求变桨距控控制主要要是通过过改变翼翼型迎角角变化，使翼型型升力变变化来进进行调节节的。 变桨距距控制多多用于大大型风力力发电机机组，本

29、本并网型型风力发发电机组组采用变变桨距控控制。变桨距控控制是通通过叶片片和轮毂毂之间的的轴承机机构转动动叶片来来减小迎迎角，由由此来减减小翼型型的升力力，以达达到减小小作用在在风轮叶叶片上的的扭矩和和功率的的目的。变桨调调节时叶叶片迎角角可相对对气流连连续的变变化，以以便得到到风轮功功率输出出达到希希望的范范围。在在90迎角时时是叶片片的顺桨桨位置。在风力力发电机机组正常常运行时时，叶片片向小迎迎角方向向变化而而限制功功率。变变距范围围要求090。从起起动角度度0到顺桨桨，叶片片就像飞飞机的垂垂直尾翼翼一样。由于变桨桨距控制制型风轮轮具有典典型教学学意义，在并网网型风力力发电机机组中要要求能进

30、进行实验验。14、对对并网型型风力发发电机组组齿轮箱箱的要求求风力发电电机组中中的齿轮轮箱是一一个重要要的机械械部件，其主要要功能是是将风轮轮在风力力作用下下所产生生的动力力传递给给发电机机并使其其得到相相应的转转速。风风轮的转转速很低低，远达达不到发发电机发发电要求求，必须须通过齿齿轮箱轮轮副的增增速作用用来实现现，故也也将齿轮轮箱称之之为增速速箱。本本并网型型风力发发电机组组还要求求附加一一台在风风力源风风速作用用下的原原动机系系统。根据机组组的总体体布置要要求，可可将与风风轮轮毂毂直接相相连的传传动轴（俗称大大轴）和和齿轮箱箱的输入入轴合为为一体，其轴端端形式是是法兰盘盘连接结结构。也也

31、可将大大轴与齿齿轮箱分分别布置置，其间间利用涨涨紧套装装置或联联轴节连连接的结结构。为为了增加加机组的的制动能能力，可可考虑在在齿轮箱箱的输入入端或输输出端设设置刹车车装置，配合变变桨距制制动装置置共同对对机组传传动系统统进行联联合制动动。由于于齿轮箱箱是风力力发电机机组中的的重要设设备，故故对其可可靠性和和使用寿寿命都提提出了比比一般机机械高得得多的要要求。对对构件材材料的要要求是，除了了常规状状态下机机械性能能外，还还应保证证齿轮箱箱平稳工工作，防防止振动动和冲击击；保证证充分的的润滑条条件等。为模拟冬夏夏温差巨巨大的地地区，要要配置合合适的加加热和冷冷却装置置。还要要设置监监控点，对运转

32、转和润滑滑状态和和温度进进行遥控控。本模模拟风力力发电机机组是以以水平轴轴风力发发电机组组用固定定平行轴轴齿轮传传动和行行星齿轮轮传动为为代表的的机组。14.11、对齿轮轮箱设计计的要求求齿轮箱的的设计必必须保证证在满足足可靠性性和预期期寿命的的前提下下，使结结构简化化并且重重量最轻轻。根据据机组要要求，采采用CAAD优化化设计，选用合合理的设设计参数数，排定定最佳传传动方案案，选择择稳定可可靠的构构件和具具有良好好力学特特性的材材料，配配备完整整充分的的润滑等等。齿轮箱作作为传递递动力的的部件，在运行行期间同同时承受受动、静静载荷。其动载载荷部分分取决于于风轮、发电机机的特性性和传动动轴、联

33、联轴器的的质量、刚度、阻尼值值以及发发电机的的外部工工作条件件。为此此要求模模拟机组组，能对起动动、运行行、空转转、停机机、正常常起动和和紧急制制动等各各种工况况进行试试验。14.22、原动动机安装装布置为了使并并网型风风力发电电机组符符合实际际工程机机组的结结构特点点，要求求将原动动机安装装在齿轮轮箱内，以学生生不宜看看到为准准。14.33、对齿轮轮箱噪声声级的要要求风力发电电齿轮箱箱的噪声声标准为为85ddB(AA)左右右。噪声声主要来来自各传传动件，故应采采取相应应降低噪噪声的措措施：1）适当当提高齿齿轮精度度，进行行齿形修修缘，增增加啮合合重合度度；2）提高高轴和轴轴承的刚刚度；3）合

34、理理布置轴轴系和轮轮系传动动，避免免发生共共振。齿轮箱安安装时采采取必要要的减振振措施，按规范范找正，充分保保证机组组的联结结刚度，将齿轮轮箱的机机械振动动控制在在GB/T85534规规定的CC级之内内。14.44、对齿轮轮箱可靠靠性的要要求按照假定定寿命最最少200年的要要求，视视载荷谱谱所列载载荷分布布情况进进行疲劳劳分析，对齿轮轮箱整机机及其零零件的设设计极限限状态和和使用极极限状态态进行极极限强度度分析、疲劳分分析、稳稳定性和和变形极极限分析析，动力力学分析析等。15、对对并网型型风力发发电机组组偏航系系统分项项功能的的要求偏航系统统是水平平轴式风风力发电电机组必必不可少少的组成成系统

35、之之一。要要求偏航航系统满满足两个个主要作作用：11）是与与风力发发电机组组的控制制系统相相互配合合，使风风力发电电机组的的风轮始始终处于于迎风状状态，充充分利用用风能，提高风风力发电电机组的的发电效效率；22）是提提供必要要的锁紧紧力矩，以保障障风力发发电机组组的安全全运行。本并网网型风力力发电机机组采用用主动偏偏航系统统的齿轮轮驱动形形式。15.11、对偏航航系统电电缆的要要求实际工程程中的风风力发电电机组为为保证机机组悬垂垂部分电电缆不至至于产生生过度的的纽绞而而使电缆缆断裂失失效，必必须使电电缆有足足够的垂垂悬量，并要求求电缆所所允许的的扭转角角为10880度内。本并网网型风力力发电机

36、机组由于于机组中中心离地地面高度度很低，电缆没没有足够够的垂悬悬量。应应采取其其它方法法解决机机架转动动10880度时时的电缆缆进出问问题。15.22、对偏航航系统阻阻尼的要要求为避免风风力发电电机组在在偏航过过程中产产生过大大的振动动而造成成整机的的共振，偏航系系统在机机组偏航航时必须须具有合合适的阻阻尼力矩矩。阻尼尼力矩的的大小要要根据机机舱和风风轮质量量总和的的惯性力力矩来确确定。其其基本的的确定原原则为确确保风力力发电机机组的偏偏航时动动作平稳稳顺畅而而不产生生振动。只有在在阻尼力力矩的作作用下，机组的的风轮才才能够定定位准确确，充分分利用风风能进行行发电。15.33、对偏航航系统解解

37、缆和纽纽缆保护护的要求求解缆和纽纽缆保护护是风力力发电机机组的偏偏航系统统所必须须具有的的主要功功能。偏偏航系统统的偏航航动作会会导致机机舱和塔塔架之间间的连接接电缆发发生纽绞绞，所以以模拟风风力发电电机组也也应在偏偏航系统统中应设设置与方方向有关关的计数数装置或或类似的的程序对对机架的的转动的的方向和和累积角角度进行行检测。 15.44、对偏航航系统偏偏航转速速的要求求对于并网网型风力力发电机机组的运运行状态态来说，风轮轴轴和叶片片轴在机机组的正正常运行行时不可可避免的的产生陀陀螺力矩矩，这个个力矩过过大将对对风力发发电机组组的寿命命和安全全造成影影响。为为减少这这个力矩矩对风力力发电机机组

38、的影影响，偏偏航系统统的偏航航转速应应根据风风力发电电机组功功率的大大小通过过偏航系系统力学学分析来来确定。根据实实际生产产和目前前国内已已安装的的机型的的实际状状况，偏偏航系统统的偏航航转速的的推荐值值见表115-1，本实实训系统统采用表表15-1中的的编号55。表15-1 偏航转转速推荐荐值编号12345风力发电电机组功功率/KKW100200025035005007000800100001200015500偏航转速速/(rr/miin)0.330.1180.110.00920.008515.55、对偏航航系统偏偏航液压压系统的的要求本并网型型风力发发电机组组的偏航航系统要要求设置置液压装

39、装置，液液压装置置的作用用是拖动动偏航制制动器松松开或锁锁紧。柔柔性液压压管路连连接部分分应采用用合适的的高压软软管。连连接管路路、连接组组件应通通过试验验保证偏偏航系统统所要求求的密封封和承受受工作中中出现的的动载荷荷。液压压元器件件的设计计、选型型和布置置应符合合液压装装置的有有关具体体规定和和要求。液压管管路应能能够保持持清洁并并具有良良好的抗抗氧化性性能。液液压系统统在额定定的工作作压力下下不应出出现渗漏漏现象。15.66、对偏航航系统偏偏航制动动器的要要求采用齿轮轮驱动的的偏航系系统，为为避免因因振荡的的风向变变化而引引起偏航航齿轮产产生变载载荷，要要求采用用偏航制制动器（或称偏偏航

40、阻尼尼器）来来吸收微微小自由由偏转振振荡，防防止偏航航齿轮的的交变应应力引起起齿轮过过早损伤伤。对于于由风向向冲击叶叶片或风风轮产生生偏航力力矩的装装置，应应经试验验证实其其有效性性。15.77、对偏航航系统偏偏航计数数器的要要求偏航系统统中要求求设有偏偏航计数数器，偏偏航计数数器的作作用是用用来记录录偏航系系统所运运转的圈圈数，当当偏航系系统的偏偏航圈数数达到计计数器的的设定条条件时，则触发发自动解解缆动作作，机组组进行自自动解缆缆并复位位。计数数器的设设定条件件是根据据机组悬悬垂部分分电缆的的允许扭扭转角度度来确定定的，其其原则是是要小于于电缆所所允许扭扭转的角角度，尽尽管本并并网型风风力

41、发电电机组不不存在扭扭缆问题题，但仍仍要求机机架转动动角度大大于10880度时时，模拟拟实际机机组的解解缆过程程。15.88、对偏航航系统润润滑装置置的要求求偏航系统统要求设设置润滑滑装置，以保证证驱动齿齿轮和偏偏航齿圈圈的润滑滑。本并并网型发发电机组组的偏航航系统可可采用润润滑脂和和润滑油油相结合合方式。实训中中可定期更更换润滑滑油和润润滑脂。15.99、对偏航航系统密密封的要要求偏航系统统要求采采取密封封措施，以保证证系统内内的清洁洁和相邻邻部件之之间的运运动不会会产生有有害的影影响。15.110、对偏航航系统表表面防腐腐处理的的要求偏航系统统各组成成部件的的表面处处理必须须适应风风力发电

42、电机组的的工作环环境。风风力发电电机组比比较典型型的工作作环境除除风况之之外，还还应考虑虑其他环环境（气气候）条条件、热、光光、腐蚀蚀、机械械、电或或其他物物理的作用，本并网网型风力力发电机机组应根根据实际际使用场合合考虑。16、对对偏航系系统组件结构构的要求偏航系统统要求由偏偏航轴承承、偏航航驱动装装置、偏偏航制动动器、偏偏航计数数器、纽纽缆保护护装置等等主要部分分组成。并网型风风力发电电机组的的偏航系系统可采采用外齿齿形式或或内齿形形式。偏偏航驱动动装置可可以采用用电动机机驱动或或者液压压马达驱驱动，制制动器可可以采用用常闭式式或者常常开式。常开式式制动器器是指有有液压力力或电磁磁力拖动动

43、时，制制动器处处于锁紧紧状态的的制动器器；常闭闭式制动动器是指指有液压压力或电电磁力拖拖动时，制动器器处于松松开状态态的制动动器。投投标生产产厂如考考虑采用用常开式式制动器器时，模模拟风力力发电机机组的偏偏航系统统要求必必须具有有偏航定定位锁紧紧装置或或防逆传传动装置置。16.11、偏航航轴承偏航轴承承的轴承承内外圈圈分别与与机组的的机舱和和塔体用用螺栓连连接。齿齿轮可以以采用内内齿或者者外齿形形式。外外齿形式式是轮齿齿位于偏偏航轴承承的外圈圈上，加加工相对对简单些些；内齿齿形式是是轮齿位位于偏航航轴承的的内圈上上，合受受力效果果较好，结构紧紧凑。具具体采用用内齿形形式或外外齿形式式可由投投标

44、生产产厂确定定。16.22、偏航驱动动装置偏航驱动动装置要要求由驱驱动电机机、减速速器、传传动齿轮轮、轮齿齿间隙调调整机构构等组成成。驱动动装置的的减速器器可采用用行星减减速器或或蜗轮蜗蜗杆与行行星减速速器串联联，偏航航驱动装装置要求求启动平平稳，转转速均匀匀无振动动现象。16.33、偏航航制动器器偏航制动动器要求求采用液液压拖动动的钳盘盘式制动动器。16.33.1偏航航制动器器是偏航航系统中中的重要要部件，制动器器应在额额定负载载下，制制动力矩矩稳定，其值应应不小于于设计值值。在机机组偏航航过程中中，制动动器提供供的阻尼尼力矩应应保持平平稳，制制动过程程不得有有异常噪噪声。制制动器应应设有自

45、自动补偿偿机构，以便在在制动衬衬块磨损损时进行行自动补补偿，保保证制动动力矩和和偏航阻阻尼力矩矩的稳定定。在偏偏航系统统中，制制动器可可以采用用常闭式式和常开开式两种种结构形形式，常常闭式制制动器是是在有动动力的条条件下处处于松开开状态，常开式式制动器器则是处处于锁紧紧状态。两种形形式相比比较并考考虑失效效保护，本并网网型风力力发电机机组要求求采用常常闭式制制动器。16.33.2制动动盘通常常位于塔塔架或塔塔架与机机舱的适适配器上上要求为为环状，制动盘盘的材质质要求具有有足够的的强度和和韧性，如果采采用焊接接连接，材质还还应具有有比较好好的可焊焊性，制制动盘的的连接、固定必必须可靠靠牢固。16

46、.33.3制动动钳由制制动钳体体和制动动衬块组组成。制制动钳体体要求采采用高强强度螺栓栓连接，用经过过计算的的足够的的力矩固固定于机机舱的机机架上。制动衬衬块应由由专用的的摩擦材材料制成成，要求求每台风风机的偏偏航制动动器由中中标生产产厂家提提供100个备用用制动衬衬块以满满足实训训的要求求。16.44、偏航航计数器器偏航计数数器是记记录偏航航系统旋旋转圈数数的装置置，要求求当偏航航系统旋旋转的圈圈数达到到设计所所规定的的初级解解缆和终终极解缆缆圈数时时，计数数器则给给控制系系统发信信号使机机组自动动进行解解缆。计计数器要要求是一一个带控控制开关关的蜗轮轮蜗杆装装置或是是与功能能其相类类似的程

47、程序。16.55、纽缆缆保护装装置纽缆保护护装置是是偏航系系统必须须具有的的装置，它是出出于失效效保护的的目的而而安装在在偏航系系统中的的。它的的作用是是在偏航航系统的的偏航动动作失效效后，电电缆的纽纽绞达到到威胁机机组安全全的程度度而触发发该装置置，使机机组进行行紧急停停机。一一般情况况下，这这个装置置是独立立于控制制系统的的，一旦旦这个装装置被触触发，则则机组必必须进行行紧急停停机。纽纽缆保护护装置要要求由控控制开关关和触点点机构组组成，控控制开关关要求安安装于机机组的塔塔架内壁壁的支架架上，触触点机构构要求安安装于机机组悬垂垂部分的的电缆上上。当机机组悬垂垂部分的的电缆纽纽绞到一一定程度

48、度后，触触点机构构被提升升或被松松开而触触发控制制开关动动作。17、对对并网型型风力发发电机组组的液压压系统的的要求风力发电电机组的的液压系系统和刹刹车机构构是一个个整体。在变浆浆距风力力发电机机组中，液压系系统主要要控制变变距机构构，实现现风力发发电机组组的转速速控制、功率控控制，同同时也控控制机械械刹车机机构。17.11、比例例控制技技术变距系统统中要求求采用比比列控制制技术。比例控控制技术术是在开开关控制制技术和和伺服技技术间的的过渡技技术，它它具有控控制原理理简单、控制精精度高、抗污染染能力强强、价格格适中等等特点。因此，使这项项技术得得到飞速速发展。它是采采用比例例放大器器控制比比例

49、电磁磁铁实现现对比例例阀进行行远距离离连续控控制，从从而实现现对液压压系统压压力、流流量、方方向的无无级调节。本项比例例控制技技术原理理要求根据据输入电电信号电电压值的的大小，通过电电放大器器，将该该输入电电压信号号（一般般在09V之之间）转转换成相相应的电电流信号号，如11mv1mmA。这这个电流流信号作作为输入入量被送送入比例例电磁铁铁，从而而产生和和输入信信号成比比例的输输出量力或或位移。该力或或位移又又作为输输入量加加给比例例阀，后后者产生生一个与与前者成成比例的的流量或或压力。通过这这样的转转换，一一个输入入电压信信号的变变化，不不但能控控制执行行元件和和机械设设备上工工作部件件的运

50、动动方向，而且可可对其作作用力和和运动速速度进行行无级调调节。此此外，还还能对相相应的时时间过程程中，如：在一段段时间内内流量的的变化，加速度度的变化化或减速速度的变变化等进进行连续续调节。为了提供供更高的的阀性能能，希望望在阀或或电磁铁铁上接装装一个位位置传感感器以提提供一个个与阀心心位置成成比列的的电信号号。此位位置信号号向阀的的控制器器提供一一个反馈馈，使阀阀心可以以由一个个闭环配配置来定定位。一一个输入入信号经经放大器器放大后后的输出出信号再去去驱动电电磁铁，电磁铁铁推动阀阀心，直直到来自自位置传传感器的的反馈信信号与输输入信号号相等时时为止。因而此此技术能能时阀心心在阀体体中准确确地

51、定位位，而由由摩擦力力、液动动力或液液压力所所引起的的任何干干扰都被被自动地地纠正。17.11.1位位置传感感器位置传感感器是用用于阀心心位置反反馈的传传感器，非接触触式LVVDT（线性可可变差动动变压器器）是由由绕在与与电磁铁铁推杆相相连的软软铁铁心心上的一一个一次次绕组和和两个二二次绕组组组成。一次绕绕组由一一高频交交流电源源供电，它在铁铁心中产产生变化化磁场，该磁场场通过变变压器作作用在两两个二次次绕组中中感应出出电压。如果两两个二次次绕组对对置连接接，则当当铁心居居中时，每个绕绕组中产产生的感感应电压压将抵消消而产生生的净输输出为零零。随着着铁心离离开中心心移动，一个二二次绕组组中的感

52、感应电压压提高而而另一个个中降低低。于是是产生一一个净输输出电压压，其大大小与运运动量成成比例而而相位移移指示运运动方向向。该输输出可供供给一个个相敏整整流器（解调器器），该该整流器器将产生生一个与与运动成成比例且且极性取取决于运运动方向向的直流流信号。17.11.2控控制放大大器控制放大大器的输输入信号号可以采采用可变变电流或或电压。根据输输入信号号的极性性，阀心心两端的的电磁铁铁将有一一个通电电，使阀阀心向某某一侧移移动。放放大器为为两个运运动方向向设置了了单独的的增益调调整，可可用于微微调阀的的特性或或设定最最大流量量。还应应设置一一个斜坡坡发生器器，进行行适当的的接线可可启动或或禁止该

53、该发生器器，并且且要设置置斜坡时时间调整整。还应应针对每每个输出出级设置置死区补补偿调整整。使用用位置传传感器的的比例阀阀其目的的是实现现阀心的的位置控控制，即即阀心在在阀体中中的位置置仅取决决于输入入信号而而与流量量、压力力或摩擦擦力无关关。位置置传感器器提供一一个LVVDT反反馈信号号。此反反馈信号号与输入入信号相相加所得得到的误误差信号号驱动放放大器的的输出级级。本实实训系统统要求在在放大器器面板上上设有输输入信号号和LVVDT反反馈信号号的监控控点。当比例控控制系统统设有反反馈信号号时，可可实现控控制精度度较好的的闭环控控制。17.22、液压压系统变浆距模模拟风力力发电机机组的液液压系

54、统统由两个个压力保保持回路路组成。一路由由蓄能器器通过电电液比例例阀供给给叶片变变距油缸缸，另一一路由蓄蓄能器供供给高速速轴上的的机械刹刹车机构构。18、对对并网型型风力发发电机组组液压系系统实验验的内容容和要求求18.11、液压压装置实实验18.11.1.实验验内容 在正正常运行行和刹车车状态，分别观观察液压压系统压压力保持持能力和和液压系系统各元元件动作作情况，记录系系统自动动补充压压力的时时间间隔隔。18.11.2.实验验要求 在执执行启动动与机械械刹车指指令动作作正确；在连续续观察的的6h中中自动补补充压力力油2次次，每次次补油时时间约22s。在在保持压压力状态态24hh后，无无外泄漏

55、漏现象。18.11.3.实验验方法1）打开开油压表表，进行行开机、停机操操作，观观察液压压是否及及时补充充、回放放，压力力是否保保持在设设定值。2）检查查液压系系统的泄泄露现象象。3）用电电压表测测试电磁磁阀的工工作电压压。4）分别别操作风风力发电电机组的的开机，松刹、停机动动作，观观察变距距控制是是否相应应动作。5）观察察在液压压补油，回油时时是否有有异常噪噪声。18.22、飞车车实验飞车实验验的目的的是为了了设定或或检验液液压系统统中的突突开阀。一般按按如下程程序进行行试验：18.22.1将将所有过过转速保保护的设设置值均均改为正正常设定定值的22倍，以以免这些些保护首首先动作作。18.2

56、2.2将将发电机机并网转转速调至至15000r/minn。18.22.3调调整好突突开阀后后，起动动风力发发电机组组。当风风力发电电机组转转速达到到额定转转速的1125%时，突突开阀将将打开并并将气动动刹车油油缸中的的压力油油释放，从而导导致空气气动力刹刹车动作作，使风风轮转速速迅速降降低。18.22.4读读出最大大风轮转转速值和和风速值值。18.33、变距距系统实实验变距系统统实验主主要是测测试变距距速率、位置反反馈信号号与控制制电压的的关系并并绘制曲曲线。19、对对绕线转转子双馈馈感应发电电机的基基本要求求因感应发发电机并并网方法法优于同同步发电电机，并并网运行行稳定，调节维维护方便便，结

57、构构紧凑等等特点，在风力力发电机机组中得得到最为为广泛的的应用。但是由于于应用风风能动力力发电，风速是是不稳定定的，是是随时变变化的，有时瞬瞬间变化化可达110m/s以上上，发电电机处于于负载不不稳定状状态，极极端时发发电机严严重过载载。有时时风力发发电机处处于轻载载状态，无风时时（风速速达不到到起动风风速）则则处于停停机状态态，所以以风力发发电机的的投、切切（并网网和脱网网）操作作比其他他类型的的发电机机要频繁繁许多。另外还还有风电电场的环环境条件件等等。由于风力力发电条条件的特特殊性，对风力力发电机机也要考考虑相应应的一些些要求：1）发电电机的外外壳防护护等级宜宜选用IIP444或IPP5

58、4，即全封封闭式电电机；2）发电电机的冷冷却方式式选用IIC4111，即即电机外外壳表面面带散热热筋加外外风扇；3)发电电机的绝绝缘等级级选用FF级，而而且经VVPI（真空压压力无溶溶剂浸渍渍）处理；4）发电电机内带带空间加加热器；5）发电电机底部部要有气气压平衡衡孔，此此孔又能能起到排排出凝露露水的作作用；6）发电电机振动动要小，振速不不超过22.8/s；噪声要要低，一一般要求求85ddB(AA)大机机组的82ddB(AA)；7）发电电机轴承承润滑脂脂选用时时要考虑虑到冬季季的低温温；8）发电电机的飞飞逸转速速要高，一般大大于1.5倍同同步转速速；9）发电电机的效效率要高高，且转转差率要要大

59、，效效率曲线线要平坦坦（这个个要求是是相互矛矛盾的，要综合合权衡后后选取合合适的转转差率；10）发发电机的的自然功功率因数数要尽可可能高，以减少少对电网网无功功功率的吸吸收或降降低补偿偿电容器器的电容容量；11）发发电机的的外形尺尺寸要小小，重量量要轻，以减小小机舱的的体积，减轻机机舱的重重量；12）发发电机端端电压的的波动一一般为5%，最好能能考虑到到8%，甚至10%的波动动；13）发发电机的的堵转电电流要小小。20、对对绕线转转子双馈馈感应发发电机技技术特性性的要求求感应发电电机是感感应电机机的一种种运行方方式：发发电机运运行时，它的转转速n高高于同步步转速，此时转转差率SS=（-n）/0

60、。过载能力力为感应应发电机机的一项项重要技技术指标标，对风风力发电电机，一一般要求求。20.11、对双馈馈感应发发电机工工作特性性的要求求20.11.1.由于于风力发发电机受受风速变变化的影影响，绝绝大部分分时间发发电机处处于轻载载状态，为综合合提高发发电机的的出力，提高中中低输出出功率区区的效率率，因此此要求模模拟发电电机的效效率曲线线平坦些些。20.11.2.风力力机运行行时因风风速的大大小方向向是不稳稳定的，随时变变化的，为了减减少发电电机输出出功率的的波动，降低风风力机受受冲击的的机械应应力，要要求发电电机的转转速输出功功率特性性软一点点，因此此就要求求发电机机的转差差率绝对对值S要要