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 56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、对模拟拟风场系统结构构的基本本要求以风能为动动力的发发电设备

3、备，称为为风力发发电机组组。在实实际风电电工程中中，安装装在风电电场中的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。在室外模拟拟风场中中安装的的风力发发电机组组要求是是采用3300WW小型风力力发电组组，整个个风场用用金属网网隔离。在室内安装装的并网网型风力力发电机机组要求求设计制制造成采采用主动动偏航齿齿轮驱动动形式的的、由变变桨距风风轮机、齿齿轮箱和和异步双馈馈发电机机组等构构成风电电主机，风风

4、速和风风向信号号取自于于室外模模拟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。并网型风力力发电机机组的原原动力采用直直流调速速电机，直流调速电机的转速与室外模拟风场中测得的风速成正比。并网型风力力发电机机组产生生的电能能，通过过电缆经经模拟箱式式变电站站将其电电压由00.699KV模模拟升至至10KKV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、对并网网型风力力发电机机组的基基本要求求并网型风力力发电机机组的功功能是将将风中的的动能转转换成机机械能，再再将机械械能转换换为电能能，输送送到电网网中。要要求并网网型风力力发电机机组的在在设定的模拟拟风况和

5、电电网条件件下能够够长期安安全运行行。3.1、并并网型风风力发电电机组系系统分为风轮、齿轮箱、发电机、塔筒和基础等几个部分。经过调研和和综合分分析，为为了符合合风力发发电专业业和实际际并网型型风电工工程的教学要要求，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（叶叶片长度度根据实实验室场场地允许许条件取取）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，采采用双馈馈异步发发电机。底盘上安装装除了控控制器以以外的机机组主要要部件。塔架支撑底底盘达到到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，塔架架结构采采用

6、筒形形。基础根据实实验室的的地质情情况和塔塔架筒形形结构形形式设计计。其中中心预置置与塔架架连接的的基础部部件，保保证将风风力发电电机组牢牢牢固定定在基础础上。3.2、并并网型风风力发电电机组由传动系统统、偏航航系统，液液压系统统与制动动系统、发发电机、控控制与安安全系统统等组成成。传动系统：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：偏航系系统要求求

7、跟踪风风向的变变化，驱驱动机舱舱围绕塔塔架中心心线旋转转，使风风轮扫掠掠面与风风向保持持垂直。将将模拟风向向信号经经传感器器发给控控制器，经经过与风风轮的实实际方位位进行比比较后，发发出指令令给偏航航电动机机，驱动动小齿轮轮沿着与与塔架顶顶部固定定的大齿齿圈移动动，经过过偏航轴轴承使机机舱传动动，直到到风轮对对准模拟拟风向后后停止。液压系统：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、油油泵、油油箱、过过滤器、管管路及各各种液压压阀等组组成。油油缸主要要是用于于驱动变变桨距风风轮的变变距机构构。制动系统：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机械制制动两部部

8、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，进行机械制动。本实训系统在运行时要让机组停机，首先采用模拟空气制动，由原动机减速来模拟风轮减速，再采用机械制动使风轮停转。发电机：将将风轮的的机械能能转换为为电能，本并网型风力发电机组要求采用双馈异步发电机。当模拟风速增加使齿轮箱高速输出轴转速达到异步发电机同步转速时，机组并入电网，向电网送电。模拟风速继续增加，发电机转速也略为升高，增加输出功率。达到额定模拟风速后，通过风轮叶片的调节，模拟稳定在额定功率不再增

9、加。反之模拟风速减小，发电机转速低于同步转速时，则从电网吸收电能，处于电动机状态，经过适当延时后脱开电网。控制系统：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。监监测部分分将各种种传感器器采集到到的数据据送到控控制器，经经过处理理作为控控制参数数或作为为原始记记录储存存起来，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：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

10、轮被制动动停止旋旋转。4、对并网网型风力力发电机机组主要要参数的的要求本并网型风风力发电电机组要要求提供供一个功功率曲线线图，横横坐标是是风速，纵纵坐标是是机组的的输出功功率。功功率曲线线主要分分为上升升和稳定定两部分分，机组组开始向向电网输输出功率率时的模模拟风速速称为切切入风速速。随着着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，达达到额定定功率值值时的风风速称为为额定风风速。此此后模拟拟风速再再增加，由由于风轮轮的调节节，功率率保持不不变。5、对并网网型风力力发电机机组布局和中中心位置置的要求求投标建设厂厂家首先先论证总总体设计计任务和和技术要要求，以

11、以现有技技术确定定机组、布布局，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、整整机总体体布置整机各部件件、各系系统、附附件和设设备等布布置要求求合理、协协调、紧紧凑，保保证正常常工作和和便于维维护等要要求，并并考虑有有效合理理的重心心位置。6、对并网网型风力力发电机组风风轮总体体参数的的要求6.1、风风轮叶片片数B由于三叶片片的风力力发电机机的运行行和输出出功率较较平稳，本并网型风力机采用三叶片风轮。6.2、风风轮直径径D风轮直径应应根据实实验室场场地限制制考虑尽尽量取长长（并网机机组的风风轮叶片片长度缩缩短）。6.3、设设计风速速风力发电机机组的平均

12、毛呢呢风速和和频度，按实际工程型机组的范围进行。6.4、尖尖速比本并网型风风力发电电机组采用用变桨距距的风轮轮叶片，要求在风轮起动时，变距角要能调节到较大值，随着风轮转速的增加逐渐减小。要求根据风轮设计转速和发电机转速来选择齿轮箱传动比，最后再用公式=R/V进行尖速比的计算，确定其设计参数。6.5、其其他塔筒高度建建议取11米，风风轮中心心高度是是指风轮轮中心离离安装处处地面的的高度，风轮中心离地高度应根据风轮机在机架上的布置而定。7、对并网网型风力力发电机机组动力力学特性性的要求求要求具有良良好的动动力学特特性，足足够的动动力稳定定性裕度度，可接接受的风风轮及机机体振动动载荷以以及低的的水平

13、振动动。本并网型风风力发电电机组主主要应考考虑动载载荷、振振动及动动力稳定定性等三三个方面面。7.1动载载荷本并网型风风力发电电机组的的原动力力考虑在在模拟风风力源系系统风能能的作用用下通过过传感系系统控制制并网型型风力发发电机组组的原动动机驱动动，原动动机要求求能模拟拟作用于于风轮叶叶片上的的周期性性气动载载荷引起起的动响响应，因因此在机构构、传动动、结合合发电方方面应尽尽量实现现系统的的展示。7.2振动动本并网型风风力发电电机组除除风轮外外，电机机、传动动系统及及其支撑撑结构等等设计都都应考虑虑减轻振动动问题。7.3动力力稳定性性为了保证并并网型风风力发电电机组在在使用中中不出现现整机动动

14、力不稳稳定性，就就要求机机组在其其整个运运行范围围内不存存在整机机动力不不稳定区区。风力力发电机机组开车车时风轮轮转速总总是从零零开始加加速，因因而这个个工作转转速范围围也就是是从零一一直到最最大转速速。此外外，为了了保证一一定的安安全裕度度，要求求整机动动力不稳稳定区的的下边界界不低于于最大转转速的1120%。8、对并网网型风力力发电机机组整机机可靠性性的要求可靠性是并并网型模模拟风力力发电机机组基本本质量标标志，是是风电教学学实训质质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

15、认识识的设计计和制造造。9、对并网网型风力力发电机机组结构构设计的的要求并网型模拟拟风力发发电机组组的结构构设计内内容主要要包括叶叶片、轮轮毂、偏偏航系统统、主轴轴、主轴轴承、齿齿轮箱、刹刹车系统统、液压压系统、机机舱及塔塔架的结结构设计计。9.1 并网型型风力发发电机组组的结构构设计基基本原则则9.1.11技术性性 尽可能能采用成成熟的新新技术、新新材料、新新工艺，保保证风力力发电机机组满足足总体设设计技术术指标。9.1.22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。9.1.33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

16、终满足足可靠性性指标。9.2 并网网型风力力发电机机组结构构设计的的一般要要求部件设计的的主要任任务是选选择部件件的结构构形式，布布置结构构的主要要构件、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。9.2.11强度、刚刚度要求求：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的足够强强度、刚刚度。9.2.22动力学学要求：区别于于一般机机械结构构设计的的要求，并网型风力发电机组动部件所受载荷是交变载荷，设计时，应考虑质量、刚度分布对构件、整机的固有特性的影响，使得部件、整机的固有频率避开激振力

17、频率，降低动应力水平、提高部件以及整机的寿命和可靠性。9.2.33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经经费有限限，并网网型风力力发电机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。为了实现这这个目的的，在优优化设计计过程中中，需要要不断改改变设计计变量，使使之按教教学实训训要求的的方面变变化，因因此，结结构优化化设计就就是一个个分析设计再分析析再

18、设计计的过过程。要形成使总总体、结结构、工工艺设计计一体化化的设计计方法。结结构设计计不是一一个简单单的设计计过程，要要同时考考虑大量量复杂的的条件，以以达到结结构可靠靠性要求求和优化化设计的的目的。建议考虑下下述两种种设计方方法：一是根据载载荷及功功能要求求进行结结构设计计；二是根据结结构进行行载荷校校核。10、对并并网型风风力发电电机组总总体布置置及动力力系统的的设计要要求10.1 对机机组总体体布置的要要求风力发电机机传动及及偏航系系统和机机舱底盘盘的结构构设计方方案中，采用当前最流行的一字型或一字型的改变型。10.2、对轮毂毂的要求求轮毂是联接接叶片与与主轴的的重要部部件，它它承受了了

19、风力作作用在叶叶片上推推力、扭扭矩、弯弯矩及陀陀螺力矩矩。风轮轮轮毂传传递风轮轮的力和和力矩到到后面的的机械结结构中去去。它是是影响风风机性能能和质量量的关键键部件。并网型模拟拟风力发发电机组组轮毂的的形状要要求采用用三通型型轮毂或或三角形形轮毂。轮轮毂的结结构要求求采用铸铸造结构构或焊接结结构，材材料要求求采用铸铸钢或高强度度球墨铸铸铁。10.3、对主轴的要要求在并网型模模拟风力力发电机机组中，主主轴承担担了支撑撑轮毂处处传递过过来的各各种负载载的作用用，并将将扭矩传传递给增增速齿轮轮箱，将将轴向推推力、气气动弯矩矩传递给给机舱、塔塔架。在结构允许许的条件件下，应应将主轴轴尽量设设计的保保守

20、一些些。主轴轴的主要要结构一一般有挑挑臂梁结结构和悬悬臂梁结结构两种种，本并网型模模拟风力力发电机机组要求求采用三三点式支支撑的悬悬臂梁结结构主轴轴，悬臂臂梁结构构主轴上上的一个个支撑由由轴承架架支撑；另一支支撑由齿齿轮箱支支撑。这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）为为弹性支支撑，能能够吸收收突变负负载。10.3.1.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，要求选用优质钢材。10.3.2.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。校校核的目目的是保保证轴对对塑性变变形的抵抵抗能力

21、力。10.4、对联轴器器的要求求在风力发电电机组中中，常采采用刚性性联轴器器、弹性性联轴器器（或万万向联轴轴器）两两种方式式。刚性性联轴器器常用在在对中性性好的二二轴的联联接，而而弹性联联轴器则则可以为为二轴对对中性较较差时提提供二轴轴的联接接，更重重要的是是弹性联联接器可可以提供供一个弹弹性环节节，该环环节可以以吸收轴轴系因外外部负载载的波动动而产生生的额外外能量。在并网型风风力发电电机组中中要求在低低速轴端端（主轴轴与齿轴轴箱低速速轴联接接处）选选用刚性性联轴器器，可考虑虑选用胀胀套式联联轴器、柱柱销式联联轴器等等。在高高速轴端端（发电电机与齿齿轮箱高高速轴联联接处）要求选用弹性联轴器（或

22、万向联轴器），可考虑选用轮胎联轴器，或十字节联轴器。10.5、对机械刹刹车的要要求机械刹车是是一种制制动式减减慢旋转转负载的的装置，要要求制动动可靠。机械刹车根根据作用用方式可可以分为为气动液液压、电电磁、电电液、受受动等形形式。按按工作状状态制动动器可分分为常闭闭式和常常开式。常常闭式制制动器靠靠弹簧或或重力的的作用经经常处于于紧闸状状态，而而机构运运行时，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。在并网型风风力发电电机组中中具体方方式可由由生产厂厂家确定定，建议议采用常常闭式制制动器。11、对并并网型风

23、风力发电电机组机机舱底盘盘结构设设计的要要求风力发电机机组的机机舱除了了承担容容纳所有有机械部部件外，还还承受所所有外力力（包括括静负载载及动负负载）的的作用。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。机舱底盘的的选择：1）按制造造方法及及材料可可分为铸铸造机舱舱底盘、焊焊接机舱舱底盘二二类（可可考虑采采用后者者）。2）按结构构形状可可分为梁梁式机舱舱底盘、框框架式机机舱底盘盘、箱式式机舱底底盘等三三类。（可可考虑采采用框架架式机舱舱底盘

24、）。11.1、机机舱底盘盘设计的的准则机舱底盘的的设计主主要应保保证刚度度、强度度、稳定性性及学生生实训的的重要性性。1）刚度 机机舱底盘盘的刚度度决定风风力发电电机组传传动链的的工作稳稳定性，决决定回转转支承工工作的稳稳定性。2）强度 机机舱底盘盘的强度度应根据据模拟风风力发电电机组在在运转过过程中可可能发生生最大载载荷来校校核，更更重要的的还要校校核其疲疲劳强度度。机舱底盘强强度和刚刚度都要要从静态态和动态态两个方方面来考考虑。动动刚度是是衡量机机舱底盘盘抗振能能力的指指标，而而提高机机舱底盘盘抗振性性能应从从提高机机舱底盘盘构件的的静刚度度、控制制固有频频率、加加大阻尼尼等方面面入手。3

25、）稳定性性 风力发发电机组组的机舱舱底盘是是一个扁扁平式结结构，其其主要受受力件稳稳定性较较好，某某些受压压部件及及受压弯弯结构也也可能存存在失稳稳问题，必必须加以以校核。11.2、对机舱底底盘设计计的要求求1）在满足足强度及及刚度的的前提下下，机舱舱底盘应应尽量重重量轻、成成本低；2）抗振性性好；3）结构设设计合理理，工艺艺性良好好，便于于焊接和和机械加加工；4）结构力力求便于于安装与与调整，方方便修理理和更换换零部件件及便于于学生实实训。5）造型好好，使之之既适用用经济，又又美观大大方。11.3、对机舱底底盘的材材料及处处理的要要求焊接机舱底底盘具有有强度和和刚度高高、重量量轻、生生产周期

26、期短以及及施工简简便等优优点，因因此在风风力发电电机组中中大多采采用焊接接机舱底底盘。焊焊接机舱舱底盘应应采用优质质钢材。为为了保持持尺寸稳稳定，焊焊接后必必须消除除内应力力，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、对并并网型风风力发电电机组风风轮与叶叶片的要要求本并网型风风力发电电机组要要求采用用变桨距距风轮，风轮由一个具有集中变桨控制的叶片及对应的调桨轴承和轮毂组成。调桨轴承用螺栓联结在轮毂上；叶片由玻璃纤维制成，并由聚酯材料加固，采用螺栓联结在叶片轴承上，能顺时针转动。三个叶片的的长度根根据风机机所安装装的中心心高度确确定。每每一个叶叶片由两两个半壳壳与中间间的支承

27、承梁组成成；叶片片通过叶叶根螺栓栓与调桨桨轴承连连结，从从而允许许叶片转转动。13、对并并网型风风力发电电机组功功率调节节的要求求当风速达到到某一值值时，风风力发电电机组达达到额定定功率。自自然风的的速度变变化常会会超过这这一风速速，在正正常运行行时，不不是限制制结构载载荷的大大小，而而是发电电机超载载后过热热的问题题。并网网型风力力发电机机组也要要设定发发电机过过载的能能力。控控制系统统允许发发电机短短时过载载，绝不不能长时时间或经经常过载载。由于风速和和功率是是三次方方的关系系，当并并网型风风力发电电机组功功率达到到额定点点以后，必必须有相相应的功功率调节节措施，使使机组的的输出功功率不再

28、再增加。本并网型风风力发电电机组考考虑采用用变桨距距联动原原动机的的调节方方法。13.1对对变桨距距控制的的要求变桨距控制制主要是是通过改改变翼型型迎角变变化，使使翼型升升力变化化来进行行调节的的。 变变桨距控控制多用用于大型型风力发发电机组组，本并并网型风风力发电电机组采采用变桨桨距控制制。变桨距控制制是通过过叶片和和轮毂之之间的轴轴承机构构转动叶叶片来减减小迎角角，由此此来减小小翼型的的升力，以以达到减减小作用用在风轮轮叶片上上的扭矩矩和功率率的目的的。变桨桨调节时时叶片迎迎角可相相对气流流连续的的变化，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。

29、在在风力发发电机组组正常运运行时，叶叶片向小小迎角方方向变化化而限制制功率。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。由于变桨距距控制型型风轮具具有典型型教学意意义，在在并网型型风力发发电机组组中要求求能进行行实验。14、对并并网型风风力发电电机组齿齿轮箱的的要求风力发电机机组中的的齿轮箱箱是一个个重要的的机械部部件，其其主要功功能是将将风轮在在风力作作用下所所产生的的动力传传递给发发电机并并使其得得到相应应的转速速。风轮轮的转速速很低，远远达不到到发电机机发电要要求，必必须通过过齿轮箱箱轮副的的增速作作用来实实现，故故也将齿齿轮箱称称之为增增速箱。

30、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。根据机组的的总体布布置要求求，可将将与风轮轮轮毂直直接相连连的传动动轴（俗俗称大轴轴）和齿齿轮箱的的输入轴轴合为一一体，其其轴端形形式是法法兰盘连连接结构构。也可可将大轴轴与齿轮轮箱分别别布置，其其间利用用涨紧套套装置或或联轴节节连接的的结构。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，配配合变桨桨距制动动装置共共同对机机组传动动系统进进行联合合制动。由于齿轮箱是风力发电机组中的重要设备，故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。对构件材料的要求是，

31、除了常规状态下机械性能外，还应保证齿轮箱平稳工作，防止振动和冲击；保证充分的润滑条件等。为模拟冬夏温差巨大的地区，要配置合适的加热和冷却装置。还要设置监控点，对运转和润滑状态和温度进行遥控。本模拟风力发电机组是以水平轴风力发电机组用固定平行轴齿轮传动和行星齿轮传动为代表的机组。14.1、对齿轮轮箱设计计的要求求齿轮箱的设设计必须须保证在在满足可可靠性和和预期寿寿命的前前提下，使使结构简简化并且且重量最最轻。根根据机组组要求，采采用CAAD优化化设计，选选用合理理的设计计参数，排排定最佳佳传动方方案，选选择稳定定可靠的的构件和和具有良良好力学学特性的的材料，配配备完整整充分的的润滑等等。齿轮箱作

32、为为传递动动力的部部件，在在运行期期间同时时承受动动、静载载荷。其其动载荷荷部分取取决于风风轮、发发电机的的特性和和传动轴轴、联轴轴器的质质量、刚刚度、阻阻尼值以以及发电电机的外外部工作作条件。为为此要求求模拟机机组，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。14.2、原动机安装布置为了使并网网型风力力发电机机组符合合实际工工程机组组的结构构特点，要要求将原原动机安安装在齿齿轮箱内内，以学学生不宜宜看到为为准。14.3、对齿轮轮箱噪声声级的要要求风力发电齿齿轮箱的的噪声标标准为885dBB(A)左右。噪噪声主要要来自各各传动件件，故应应采取相相应降低

33、低噪声的的措施：1）适当提提高齿轮轮精度，进进行齿形形修缘，增增加啮合合重合度度；2）提高轴轴和轴承承的刚度度；3）合理布布置轴系系和轮系系传动，避避免发生生共振。齿轮箱安装装时采取取必要的的减振措措施，按按规范找找正，充充分保证证机组的的联结刚刚度，将将齿轮箱箱的机械械振动控控制在GGB/TT85334规定定的C级级之内。14.4、对齿轮轮箱可靠靠性的要要求按照假定寿寿命最少少20年年的要求求，视载载荷谱所所列载荷荷分布情情况进行行疲劳分分析，对对齿轮箱箱整机及及其零件件的设计计极限状状态和使使用极限限状态进进行极限限强度分分析、疲疲劳分析析、稳定定性和变变形极限限分析，动动力学分分析等。1

34、5、对并并网型风风力发电电机组偏偏航系统统分项功功能的要要求偏航系统是是水平轴轴式风力力发电机机组必不不可少的的组成系系统之一一。要求求偏航系系统满足足两个主主要作用用：1）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，提提高风力力发电机机组的发发电效率率；2）是提提供必要要的锁紧紧力矩，以以保障风风力发电电机组的的安全运运行。本本并网型型风力发发电机组组采用主主动偏航航系统的的齿轮驱驱动形式式。15.1、对偏航航系统电电缆的要要求实际工程中中的风力力发电机机组为保保证机组组悬垂部部分电缆缆不至于于产生过过度的纽纽绞而使使电

35、缆断断裂失效效，必须须使电缆缆有足够够的垂悬悬量，并并要求电电缆所允允许的扭扭转角为为10880度内。本并网网型风力力发电机机组由于于机组中中心离地地面高度度很低，电缆没有足够的垂悬量。应采取其它方法解决机架转动1080度时的电缆进出问题。15.2、对偏航航系统阻阻尼的要要求为避免风力力发电机机组在偏偏航过程程中产生生过大的的振动而而造成整整机的共共振，偏偏航系统统在机组组偏航时时必须具具有合适适的阻尼尼力矩。阻阻尼力矩矩的大小小要根据据机舱和和风轮质质量总和和的惯性性力矩来来确定。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。只只有在阻阻尼力矩矩的

36、作用用下，机机组的风风轮才能能够定位位准确，充充分利用用风能进进行发电电。15.3、对偏航航系统解解缆和纽纽缆保护护的要求求解缆和纽缆缆保护是是风力发发电机组组的偏航航系统所所必须具具有的主主要功能能。偏航航系统的的偏航动动作会导导致机舱舱和塔架架之间的的连接电电缆发生生纽绞，所所以模拟拟风力发发电机组组也应在在偏航系系统中应应设置与与方向有有关的计计数装置置或类似似的程序序对机架架的转动动的方向向和累积积角度进进行检测测。 15.4、对偏航航系统偏偏航转速速的要求求对于并网型型风力发发电机组组的运行行状态来来说，风风轮轴和和叶片轴轴在机组组的正常常运行时时不可避避免的产产生陀螺螺力矩，这这个

37、力矩矩过大将将对风力力发电机机组的寿寿命和安安全造成成影响。为为减少这这个力矩矩对风力力发电机机组的影影响，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。根根据实际际生产和和目前国国内已安安装的机机型的实实际状况况，偏航航系统的的偏航转转速的推推荐值见见表155-1，本实实训系统统采用表表15-1中的的编号55。表15-11 偏偏航转速速推荐值值编号12345风力发电机机组功率率/KWW100220025033505007700800110000120015000偏航转速/(r/minn)0.30.1880.10.09920.088515.5

38、、对偏航航系统偏偏航液压压系统的的要求本并网型风风力发电电机组的的偏航系系统要求求设置液液压装置置，液压压装置的的作用是是拖动偏偏航制动动器松开开或锁紧紧。柔性性液压管路路连接部部分应采采用合适适的高压压软管。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。液液压管路路应能够够保持清清洁并具具有良好好的抗氧氧化性能能。液压压系统在在额定的的工作压压力下不不应出现现渗漏现现象。15.6、对偏航航系统偏偏航制动动器的要要求采用齿轮驱驱动的偏偏航系统统，为避避免

39、因振振荡的风风向变化化而引起起偏航齿齿轮产生生变载荷荷，要求求采用偏偏航制动动器（或或称偏航航阻尼器器）来吸吸收微小小自由偏偏转振荡荡，防止止偏航齿齿轮的交交变应力力引起齿齿轮过早早损伤。对对于由风风向冲击击叶片或或风轮产产生偏航航力矩的的装置，应应经试验验证实其其有效性性。15.7、对偏航航系统偏偏航计数数器的要要求偏航系统中中要求设设有偏航航计数器器，偏航航计数器器的作用用是用来来记录偏偏航系统统所运转转的圈数数，当偏偏航系统统的偏航航圈数达达到计数数器的设设定条件件时，则则触发自自动解缆缆动作，机机组进行行自动解解缆并复复位。计计数器的的设定条条件是根根据机组组悬垂部部分电缆缆的允许许扭

40、转角角度来确确定的，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。15.8、对偏航航系统润润滑装置置的要求求偏航系统要要求设置置润滑装装置，以以保证驱驱动齿轮轮和偏航航齿圈的的润滑。本本并网型型发电机机组的偏偏航系统统可采用用润滑脂脂和润滑滑油相结结合方式式。实训训中可定期更更换润滑滑油和润润滑脂。15.9、对偏航航系统密密封的要要求偏航系统要要求采取取密封措措施，以以保证系系统内的的清洁和和相邻部部件之间间的运动动不会产产生有害害的影响响。15.100、对

41、偏航航系统表表面防腐腐处理的的要求偏航系统各各组成部部件的表表面处理理必须适适应风力力发电机机组的工工作环境境。风力力发电机机组比较较典型的的工作环环境除风风况之外外，还应应考虑其其他环境境（气候候）条件件、热、光光、腐蚀蚀、机械械、电或或其他物物理的作用，本本并网型型风力发发电机组组应根据据实际使使用场合合考虑。16、对偏偏航系统统组件结构构的要求偏航系统要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。并网型风力力发电机机组的偏偏航系统统可采用用外齿形形式或内齿形形式。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，

42、制制动器可可以采用用常闭式式或者常常开式。常常开式制制动器是是指有液液压力或或电磁力力拖动时时，制动动器处于于锁紧状状态的制制动器；常闭式式制动器器是指有有液压力力或电磁磁力拖动动时，制制动器处处于松开开状态的的制动器器。投标标生产厂厂如考虑虑采用常常开式制制动器时时，模拟拟风力发发电机组组的偏航航系统要要求必须须具有偏偏航定位位锁紧装装置或防防逆传动动装置。16.1、偏偏航轴承承偏航轴承的的轴承内内外圈分分别与机机组的机机舱和塔塔体用螺螺栓连接接。齿轮轮可以采采用内齿齿或者外外齿形式式。外齿齿形式是是轮齿位位于偏航航轴承的的外圈上上，加工工相对简简单些；内齿形形式是轮轮齿位于于偏航轴轴承的内

43、内圈上，合合受力效效果较好好，结构构紧凑。具具体采用用内齿形形式或外外齿形式式可由投投标生产产厂确定定。16.2、偏航驱动动装置偏航驱动装装置要求求由驱动动电机、减减速器、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。16.3、偏偏航制动动器偏航制动器器要求采采用液压压拖动的的钳盘式式制动器器。16.3.1偏航航制动器器是偏航航系统中中的重要要部件，制制动器应应在额定定负载下下，制动动力矩稳稳定，其其值应不不小于设设计值。在在机组偏偏航过程程中，制制动器提

44、提供的阻阻尼力矩矩应保持持平稳，制制动过程程不得有有异常噪噪声。制制动器应应设有自自动补偿偿机构，以以便在制制动衬块块磨损时时进行自自动补偿偿，保证证制动力力矩和偏偏航阻尼尼力矩的的稳定。在在偏航系系统中，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，常常开式制制动器则则是处于于锁紧状状态。两两种形式式相比较较并考虑虑失效保保护，本本并网型型风力发发电机组组要求采采用常闭闭式制动动器。16.3.2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，制制动盘的的材质要要求具有有足够的的强度和和韧性，如如果采用用焊

45、接连连接，材材质还应应具有比比较好的的可焊性性，制动动盘的连连接、固固定必须须可靠牢牢固。16.3.3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，用用经过计计算的足足够的力力矩固定定于机舱舱的机架架上。制制动衬块块应由专专用的摩摩擦材料料制成，要要求每台台风机的的偏航制制动器由由中标生生产厂家家提供110个备备用制动动衬块以以满足实实训的要要求。16.4、偏偏航计数数器偏航计数器器是记录录偏航系系统旋转转圈数的的装置，要求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。计数器要求是一个带控制开关的

46、蜗轮蜗杆装置或是与功能其相类似的程序。16.5、纽纽缆保护护装置纽缆保护装装置是偏偏航系统统必须具具有的装装置，它它是出于于失效保保护的目目的而安安装在偏偏航系统统中的。它它的作用用是在偏偏航系统统的偏航航动作失失效后，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

47、部分的的电缆纽纽绞到一一定程度度后，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、对并并网型风风力发电电机组的的液压系系统的要要求风力发电机机组的液液压系统统和刹车车机构是是一个整整体。在在变浆距距风力发发电机组组中，液液压系统统主要控控制变距距机构，实实现风力力发电机机组的转转速控制制、功率率控制，同同时也控控制机械械刹车机机构。17.1、比比例控制制技术变距系统中中要求采采用比列列控制技技术。比比例控制制技术是是在开关关控制技技术和伺伺服技术术间的过过渡技术术，它具具有控制制原理简简单、控控制精度度高、抗抗污染能能力强、价价格适中中等特点点。因此此，使这这项技术术得到飞飞速

48、发展展。它是是采用比比例放大大器控制制比例电电磁铁实实现对比比例阀进进行远距距离连续续控制，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。本项比例控控制技术术原理要要求根据据输入电电信号电电压值的的大小，通通过电放放大器，将将该输入入电压信信号（一一般在009V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。该该力或位位移又作作为输入入量加给给比例阀阀，后者者产生一一个与前前者成比比例的流流量或压压力。通通过这样样的转换换，一个个输入电电压信号号的变化化，不但但能

49、控制制执行元元件和机机械设备备上工作作部件的的运动方方向，而而且可对对其作用用力和运运动速度度进行无无级调节节。此外外，还能能对相应应的时间间过程中中，如：在一段段时间内内流量的的变化，加加速度的的变化或或减速度度的变化化等进行行连续调调节。为了提供更更高的阀阀性能，希望在阀或电磁铁上接装一个位置传感器以提供一个与阀心位置成比列的电信号。此位置信号向阀的控制器提供一个反馈，使阀心可以由一个闭环配置来定位。一个输入信号经放大器放大后的输出信号再去驱动电磁铁，电磁铁推动阀心，直到来自位置传感器的反馈信号与输入信号相等时为止。因而此技术能时阀心在阀体中准确地定位，而由摩擦力、液动力或液压力所引起的任

50、何干扰都被自动地纠正。17.1.1位置置传感器器位置传感器器是用于于阀心位位置反馈馈的传感感器，非非接触式式LVDDT（线线性可变变差动变变压器）是是由绕在在与电磁磁铁推杆杆相连的的软铁铁铁心上的的一个一一次绕组组和两个个二次绕绕组组成成。一次次绕组由由一高频频交流电电源供电电，它在在铁心中中产生变变化磁场场，该磁磁场通过过变压器器作用在在两个二二次绕组组中感应应出电压压。如果果两个二二次绕组组对置连连接，则则当铁心心居中时时，每个个绕组中中产生的的感应电电压将抵抵消而产产生的净净输出为为零。随随着铁心心离开中中心移动动，一个个二次绕绕组中的的感应电电压提高高而另一一个中降降低。于于是产生生一

51、个净净输出电电压，其其大小与与运动量量成比例例而相位位移指示示运动方方向。该该输出可可供给一一个相敏敏整流器器（解调调器），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。17.1.2控制制放大器器控制放大器器的输入入信号可可以采用用可变电电流或电电压。根根据输入入信号的的极性，阀阀心两端端的电磁磁铁将有有一个通通电，使使阀心向向某一侧侧移动。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该发生器器，并且且要设置置斜坡时时间调整整。还应应

52、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。当比例控制制系统设设有反馈馈信号时时，可实实现控制制精度较较好的闭闭环控制制。17.2、液液压系统统变浆距模拟拟风力发发电机组组的液压压系统由由两个压压力保持持回路组组成。一一路由蓄蓄能器

53、通通过电液液比例阀阀供给叶叶片变距距油缸，另另一路由由蓄能器器供给高高速轴上上的机械械刹车机机构。18、对并并网型风风力发电电机组液液压系统统实验的内内容和要要求18.1、液液压装置置实验18.1.1.实验验内容 在正正常运行行和刹车车状态，分分别观察察液压系系统压力力保持能能力和液液压系统统各元件件动作情情况，记记录系统统自动补补充压力力的时间间间隔。18.1.2.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，无无外泄漏漏现象。18.1.3.实验验方法1）打开油油压表，进进行

54、开机机、停机机操作，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）检查液液压系统统的泄露露现象。3）用电压压表测试试电磁阀阀的工作作电压。4）分别操操作风力力发电机机组的开开机，松松刹、停停机动作作，观察察变距控控制是否否相应动动作。5）观察在在液压补补油，回回油时是是否有异异常噪声声。18.2、飞飞车实验验飞车实验的的目的是是为了设设定或检检验液压压系统中中的突开开阀。一一般按如如下程序序进行试试验：18.2.1将所所有过转转速保护护的设置置值均改改为正常常设定值值的2倍倍，以免免这些保保护首先先动作。18.2.2将发发电机并并网转速速调至115000r/mmin。1

55、8.2.3调整整好突开开阀后，起起动风力力发电机机组。当当风力发发电机组组转速达达到额定定转速的的1255%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，从从而导致致空气动动力刹车车动作，使使风轮转转速迅速速降低。18.2.4读出出最大风风轮转速速值和风风速值。18.3、变变距系统统实验变距系统实实验主要要是测试试变距速速率、位位置反馈馈信号与与控制电电压的关关系并绘绘制曲线线。19、对绕绕线转子子双馈感应应发电机机的基本本要求因感应发电电机并网网方法优优于同步步发电机机，并网网运行稳稳定，调调节维护护方便，结结构紧凑凑等特点点，在风风力发电电机组中中得到最最为广泛泛的应用用。

56、但是由于应应用风能能动力发发电，风风速是不不稳定的的，是随随时变化化的，有有时瞬间间变化可可达100m/ss以上，发发电机处处于负载载不稳定定状态，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，无无风时（风风速达不不到起动动风速）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。另外还有风电场的环境条件等等。由于风力发发电条件件的特殊殊性，对对风力发发电机也也要考虑虑相应的的一些要要求：1）发电机机的外壳壳防护等等级宜选选用IPP44或或IP554，即即全封闭闭式电机机；2）发电机机的冷却却方式选选用ICC41

57、11，即电电机外壳壳表面带带散热筋筋加外风风扇；3)发电机机的绝缘缘等级选选用F级级，而且且经VPPI（真真空压力力无溶剂剂浸渍）处理；4）发电机机内带空空间加热热器；5）发电机机底部要要有气压压平衡孔孔，此孔孔又能起起到排出出凝露水水的作用用；6）发电机机振动要要小，振振速不超超过2.8/s；噪噪声要低低，一般般要求85ddB(AA)大机机组的82ddB(AA)；7）发电机机轴承润润滑脂选选用时要要考虑到到冬季的的低温；8）发电机机的飞逸逸转速要要高，一一般大于于1.55倍同步步转速；9）发电机机的效率率要高，且且转差率率要大，效效率曲线线要平坦坦（这个个要求是是相互矛矛盾的，要要综合权权衡

58、后选选取合适适的转差差率；10）发电电机的自自然功率率因数要要尽可能能高，以以减少对对电网无无功功率率的吸收收或降低低补偿电电容器的的电容量量；11）发电电机的外外形尺寸寸要小，重重量要轻轻，以减减小机舱舱的体积积，减轻轻机舱的的重量；12）发电电机端电电压的波波动一般般为5%，最最好能考考虑到8%，甚甚至10%的波动动；13）发电电机的堵堵转电流流要小。20、对绕绕线转子子双馈感应应发电机机技术特特性的要要求感应发电机机是感应应电机的的一种运运行方式式：发电电机运行行时，它它的转速速n高于于同步转转速，此此时转差差率S=（-nn）/0。过载能力为为感应发发电机的的一项重重要技术术指标，对对风

59、力发发电机，一一般要求求。20.1、对对双馈感应应发电机机工作特特性的要要求20.1.1.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，为为综合提提高发电电机的出出力，提提高中低低输出功功率区的的效率，因因此要求求模拟发电电机的效效率曲线线平坦些些。20.1.2.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，随随时变化化的，为为了减少少发电机机输出功功率的波波动，降降低风力力机受冲冲击的机机械应力力，要求求发电机机的转速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要要大。20.1.3.并并网型风风力感应应发电机机本身不不发无

60、功功功率，其其励磁电电流要从从电网获获取，因因此感应应发电机机的功率率因数是是一个重重要的技技术指标标，只要要技术上上允许，应应尽量提提高发电电机的自自然功率率因数值值。本模模拟15500KKW、66P、6990V感感应发电电机的自自然功率率因数在在0.99000.922之间较较为合适适。20.2、对对风力发发电机并并网的要要求并网运行的的异步发发电机的的电压一一定是电电网电压压，其频频率也一一定是电电网频率率，要求求输出功功率变化化也不会会使异步步发电机机产生振振荡及失失步，异异步发电电机的输输出功率率与转差差率几乎乎成线性性关系，并网瞬间冲击电流很小。本模拟风力力发电教教学实训训系统应应结