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风力发电机的运行原理与安全调控机制
发表日期:2024-11-19
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风力发电依靠风力发电机将风能转化为电能。风力发电机的风轮由三个由玻璃钢或尼龙制成的叶片组成。风力吹动风轮旋转,风力发电机轴上的低速旋转(约18)~33 r/rain)转换为发电机所需的高速(800r/rain或1 500 r/min),传递给发电机轴使其旋转发电。
当风力发电机的风轮正对风向时,风轮得到的风能最大。为了保证风轮随时面对风向,风力发电机中设有偏航系统。当安装在机舱顶部的风向标测量风轮不对风向时,会发出偏航指令,通过偏航系统将机舱和风轮绕塔架的垂直轴旋转,达到对准风向的目的。随着风速的增加,风轮转速和发电机的输出功率都在增加。风速过大会使风轮转速过快,发电机超负荷运行,从而导致风力发电机发生运行事故。为保证风力发电机的安全运行,风力发电机设有限速安全装置,调节风力发电机风轮的转速,在一定风速范围内保持基本不变,使风力发电机在不同风况下稳定运行。风轮转速调节方法主要有两种,一种是风轮叶片桨距固定型,另一种是风轮叶片桨距变化型。固定桨距型的调速方法是,当风速增加时,风轮通过各种机构绕垂直轴旋转,以偏离风向,减少迎风面和风力,达到调速的目的。变桨距型的调速方法是在风速变化时,通过一套叶片角度调整装置转动叶片,改变叶片与风力的角度,改变风轮所承受的风力,从而达到调速的目的。
在这两种调速方法中,前者结构相对简单,但机组结构受力较大,后者增加了叶片角度调节装置,增加了成本,但在高于额定风速的情况下仍能保持稳定的功率输出,增加发电量。因此,中小型风力发电机组较少采用变桨距离调速方法,而大型风力发电机组大多采用变桨距离调速方法。
除限速装置外,风力发电机还配备了制动器。当风速过高时,制动器可以停止风轮,以确保风速过高时风力发电机的安全。
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