本書是風力發(fā)電教學與培訓用書之一，詳細介紹了風力發(fā)電機組的整機及其主要組成部分的結構、工作原理和技術要求。主要內(nèi)容包括：風力發(fā)電機組概述、葉片、風輪輪轂與變槳系統(tǒng)、風輪軸與齒輪箱、發(fā)電機、制動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和變流器。本書可作為應用型本科院校及職業(yè)院校新能源與風力發(fā)電專業(yè)的教材，也可作為從事風力發(fā)電生產(chǎn)一線技術人員的參考用書。
風能是一種取之不盡，用之不竭的綠色環(huán)保型可再生能源。風力發(fā)電是在可再生能源發(fā)電中，除水力發(fā)電外技術最成熟、最具有大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)利用價值的發(fā)電方式。風能由于在減輕環(huán)境污染、減少溫室氣體排放、促進可持續(xù)發(fā)展方面的突出作用，越來越受到世界各國的高度重視，我國已把利用風能作為一項基本的能源政策。
目前，我國的風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，風力發(fā)電專業(yè)人才的缺口很大，許多大學與職業(yè)技術院校相繼開設了新能源或風力發(fā)電專業(yè)，但一直沒有合適的教材。因此，我們根據(jù)近年來在大中專院校講授風力發(fā)電知識的心得與體會，參照國家和行業(yè)制定的風力發(fā)電機組的相關標準，結合下廠實踐所獲得的知識和經(jīng)驗，編寫了這套適合新能源和風力發(fā)電專業(yè)學生學習的，并適合風力發(fā)電生產(chǎn)一線員工培訓的，介紹風力發(fā)電機組生產(chǎn)技術的系列教材。
本套叢書第1版于2008年出版，當時我國風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)正處于第一次大發(fā)展的階段，技術尚不成熟，技術標準還不完善。由于當時我國風力發(fā)電場的運行時間比較短，風力發(fā)電的并網(wǎng)容量很小，風電事故的經(jīng)驗教訓也很少，因此第1版圖書只能適應當時的技術標準水平。經(jīng)過將近10年的發(fā)展，我國風力發(fā)電的并網(wǎng)容量已經(jīng)具有一定規(guī)模，風電事故的經(jīng)驗教訓也積累了很多；通過生產(chǎn)運行實踐驗證了風力發(fā)電機組設計及制造的工藝方法；技術進步也使我國的風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)逐步成熟起來，促使技術標準進一步完善。因此，我們對本套叢書第1版進行了修訂，以能滿足技術進步的要求，培養(yǎng)和培訓出滿足企業(yè)需求的合格人才。
本次修訂仍沿用第1版的編寫體系，對一些章節(jié)進行了增補或更新。本套叢書分為《風力發(fā)電機組工作原理和技術基礎》(第2版)、《風力發(fā)電機組生產(chǎn)及加工工藝》(第2版)和《風力發(fā)電機組安裝·運行·維護》(第2版)三冊，構成一個比較完整的教材體系。本套叢書特點是以國家及行業(yè)標準為主線，避開與生產(chǎn)無關的純理論問題，重點介紹風力發(fā)電機組的實用生產(chǎn)技術。學習本套叢書前，最好先學習一些機械基礎知識、電工電子技術基礎知識和液壓基礎知識，這樣會收到事半功倍的學習效果。
在本套叢書編寫過程中，查閱了大量的相關國家標準和出版物，書中的部分圖片由吳昊老師繪制。本書內(nèi)容經(jīng)過中國科學院電工所科諾偉業(yè)公司武鑫博士、中科宇能公司技術總監(jiān)徐宇博士后、天威保變風電公司魯志平總工程師、國電聯(lián)合動力技術公司王志強總工程師、中航惠騰風電公司王志軍工程師審閱。在此向在本套叢書編寫過程中提供幫助的專家、學者及老師表示衷心的感謝。
由于編者水平有限，書中錯誤和不當之處在所難免，敬請專家和讀者批評指正。
編者
前言
第一章風力發(fā)電機組概述1
第一節(jié)風能的利用1
一、風能的特點1
二、衡量風能的主要指標2
三、我國風能分布的特點3
四、風力發(fā)電常識3
第二節(jié)風力發(fā)電機組的組成、銘牌數(shù)據(jù)及
運行方式6
一、風力發(fā)電機組的組成6
二、風力發(fā)電機組的銘牌數(shù)據(jù)10
三、風力發(fā)電機組的運行方式10
第三節(jié)風力發(fā)電機組的要求、試驗及
檢驗規(guī)則11
一、風力發(fā)電機組的要求11
二、風力發(fā)電機組及其零部件的試驗及
檢驗規(guī)則16
復習思考題17
第二章葉片18
第一節(jié)葉片的技術要求18
一、葉片的設計要求18
二、葉片的標識和使用維護說明書19
第二節(jié)葉片的典型結構19
一、風力發(fā)電機組葉片的種類19
二、葉片的結構組成20
三、葉片圖樣與參數(shù)23
四、葉片的防雷結構26
復習思考題27
第三章風輪輪轂與變槳系統(tǒng)28
第一節(jié)風輪輪轂28
一、輪轂的技術要求28
二、風輪輪轂的結構29
第二節(jié)變槳系統(tǒng)30
一、變槳系統(tǒng)概述30
二、變槳裝置的結構32
三、變槳機構的零部件35
第三節(jié)電動變槳控制系統(tǒng)38
一、概述38
二、變槳控制系統(tǒng)的技術要求41
三、系統(tǒng)的軟件設計46
復習思考題49
第四章風輪軸與齒輪箱50
第一節(jié)風輪軸與齒輪箱的技術要求及
典型結構50
一、齒輪箱和風輪軸的工作特點50
二、風力發(fā)電機組的傳動鏈50
三、齒輪箱和風輪軸的技術要求53
四、齒輪箱的結構54
五、風力發(fā)電機組專用齒輪箱54
第二節(jié)齒輪箱的主要零部件55
一、齒輪箱體和風輪軸軸承支架55
二、齒輪56
三、齒輪箱軸和風輪軸57
四、軸承57
第三節(jié)齒輪箱的潤滑與監(jiān)控59
一、齒輪箱的潤滑要求59
二、齒輪箱的潤滑系統(tǒng)62
三、潤滑系統(tǒng)的監(jiān)控62
四、齒輪箱的監(jiān)控系統(tǒng)64
五、齒輪箱的附件65
復習思考題65
第五章發(fā)電機66
第一節(jié)發(fā)電機概述66
一、發(fā)電機的結構和工作原理66
二、風力發(fā)電用發(fā)電機的特殊性67
三、風力發(fā)電用發(fā)電機的選型68
第二節(jié)風力發(fā)電專用發(fā)電機70
一、異步發(fā)電機70
二、雙饋型異步發(fā)電機74
三、永磁直驅(qū)型同步發(fā)電機78
復習思考題83
第六章制動系統(tǒng)84
第一節(jié)制動系統(tǒng)概述84
一、制動器的工作原理84
二、制動系統(tǒng)的組成85
三、風力發(fā)電機組制動系統(tǒng)的技術要求85
四、風力發(fā)電機組的制動方式86
五、風力發(fā)電機組的制動形式和制動系統(tǒng)
的組成原則88
第二節(jié)機械制動器的結構88
一、鉗盤式制動器88
二、機械制動裝置的技術要求90
三、風力發(fā)電機用鉗盤式制動器90
四、制動系統(tǒng)零部件的要求90
第三節(jié)制動系統(tǒng)的控制要求91
一、制動系統(tǒng)的控制方式92
二、制動系統(tǒng)的工作方式92
三、制動系統(tǒng)的操作模式93
四、制動系統(tǒng)的其他要求93
復習思考題93
第七章液壓系統(tǒng)94
第一節(jié)液壓系統(tǒng)概述94
一、液壓裝置的工作原理94
二、液壓技術的主要特點94
三、液壓系統(tǒng)的基本組成95
四、液壓系統(tǒng)原理圖95
五、液壓伺服系統(tǒng)的工作原理97
第二節(jié)風力發(fā)電機組液壓系統(tǒng)的類型97
一、定槳距風力發(fā)電機組的液壓系統(tǒng)97
二、變槳距風力發(fā)電機組的液壓系統(tǒng)99
第三節(jié)風力發(fā)電機組對液壓系統(tǒng)及零部件
的要求102
一、風力發(fā)電機組液壓系統(tǒng)的基本
組成102
二、風力發(fā)電機組對液壓系統(tǒng)的基本
要求102
三、風力發(fā)電機組液壓系統(tǒng)的技術
要求103
四、對液壓執(zhí)行元件的要求106
五、液壓泵裝置要求106
六、油箱裝置要求106
七、其他附件要求107
八、液壓管路要求108
九、控制裝置要求108
復習思考題109
第八章支撐系統(tǒng)110
第一節(jié)機艙與底盤110
一、機艙與輪轂罩110
二、底盤112
第二節(jié)偏航系統(tǒng)114
一、概述114
二、偏航系統(tǒng)的組成與結構115
三、偏航系統(tǒng)的控制要求121
四、偏航系統(tǒng)的軟硬件123
第三節(jié)塔架129
一、塔架的使用與設計要求129
二、塔架的類型132
復習思考題134
第九章控制系統(tǒng)135
第一節(jié)風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)概述135
一、風力發(fā)電機組的控制目標135
二、控制系統(tǒng)的主要組成136
三、控制系統(tǒng)的常見類型137
四、控制系統(tǒng)的一般要求141
第二節(jié)兩類典型控制系統(tǒng)的技術要求142
一、恒速恒頻控制系統(tǒng)142
二、變速恒頻控制系統(tǒng)151
第三節(jié)控制系統(tǒng)的主要功能155
第四節(jié)安全保護系統(tǒng)162
一、安全保護系統(tǒng)的設計原則162
二、控制系統(tǒng)安全運行的技術要求163
三、控制系統(tǒng)的安全保護功能164
第五節(jié)遠程監(jiān)控系統(tǒng)168
一、遠程監(jiān)控系統(tǒng)的結構168
二、上、下位機的通信169
三、抗干擾措施171
四、監(jiān)控軟件的編制171
第六節(jié)低電壓穿越控制173
一、低電壓穿越問題的提出173
二、國家標準對低電壓穿越的要求174
三、電網(wǎng)電壓跌落與恢復時對不同風力
發(fā)電機組暫態(tài)的影響175
四、低電壓穿越功能的實現(xiàn)方法176
復習思考題181
第十章變流器182
第一節(jié)變流器概述182
一、逆變器182
二、風力發(fā)電機組變流器的主要技術183
三、變流技術在風力發(fā)電機組中的
應用184
第二節(jié)雙饋型機組變流器185
一、雙饋型機組變流器的工作原理185
二、雙饋型機組交直交電壓型變流器的
技術要求187
第三節(jié)永磁直驅(qū)型機組變流器188
一、永磁直驅(qū)型機組全功率并網(wǎng)
變流器189
二、全功率交—直—交電壓型變流器的
技術要求190
復習思考題192
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