水平軸風(fēng)力發(fā)電機的設(shè)計【功率為1500KW】

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選題的內(nèi)容概述：設(shè)計內(nèi)容包括小型風(fēng)力發(fā)電機所處的環(huán)境進行分析，對小型風(fēng)力發(fā)電機各部分結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，并對關(guān)鍵部位進行應(yīng)力計算，載荷計算及校核。同時進行三維建模及裝配設(shè)計。選題的目的及意義：面對日益增長的能耗需求和環(huán)保方面的壓力，世界各國都在加大新能源的開發(fā)力度。清潔無污染、綠色環(huán)保的可再生能源是當(dāng)今世界能源開發(fā)的焦點。風(fēng)能是可再生清潔能源中最具代表性的一種，它對保護環(huán)境和維持生態(tài)平衡，以及減少對常規(guī)能源依賴和改善能源結(jié)構(gòu)都有重要意義。風(fēng)能開發(fā)的重點是利用風(fēng)力發(fā)電機將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能。水平軸風(fēng)力機是風(fēng)能利用中最主要的形式。據(jù)統(tǒng)計，截止2010年全國大約還有530萬無電用戶，其中大部分集中在偏遠地區(qū)，居住相對分散，如果采用常規(guī)電網(wǎng)來供電，從經(jīng)濟效益上是不行的。相對于其他能源，風(fēng)能還具有以下優(yōu)勢:風(fēng)能是一種潔凈的無污染能源，不存在燃煤、燃油的環(huán)境污染問題，不會引起因為過量的排放二氧化碳等氣體所造成的溫室效應(yīng)，不存在核電放射性廢料對人類的威脅。風(fēng)力電場建設(shè)周期短，裝機規(guī)模靈活，既可單臺安裝，也可以多臺安裝。建設(shè)一般規(guī)模的風(fēng)電廠只需半年到一年的時間，而大型燃煤火電站、大型水電站以及核電站的建設(shè)周期則需要三到十年的時間。風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟性日益提高。和火電相比，它不存在建設(shè)廠房、煤的運輸、鍋爐除灰等問題;和水電相比，它不存在修筑水壩、淹沒土地以及大規(guī)模移民等問題。風(fēng)力發(fā)電不消耗燃料，無三廢處理問題，風(fēng)電價格已經(jīng)達到電力市場可以接受的程度。在我國隨著風(fēng)力發(fā)電機國產(chǎn)化的進程，發(fā)電成本正在逐步下降。因此，從經(jīng)濟效益看，風(fēng)力發(fā)電也具有較強的競爭力。風(fēng)力發(fā)電機組安裝分散，占地面積少，控制系統(tǒng)與塔架安裝在一起，總占地面積僅僅為風(fēng)電場總面積的1%，其他大部分的土地仍可供農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)使用，基本上不影響風(fēng)電場以及周圍的生態(tài)環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計，截止2010年全國大約還有530萬無電用戶，其中大部分集中在偏遠地區(qū)，居住相對分散，如果采用常規(guī)電網(wǎng)來供電，從經(jīng)濟效益上是不行的。此外一些偏遠的農(nóng)場、牧場、林場以及部分工廠，由于距供電線路較遠，假設(shè)新的供電新路成本抬高，只有采用獨立的風(fēng)力供電系統(tǒng)才能解決供電問題。此外，近年來，各大城市在電力緊張時，采用拉閘限電的方式解決供電不足的問題，給居民生活造成很大不便，采用小型風(fēng)力供電系統(tǒng)對城市供電進行補充可以帶來可觀的經(jīng)濟效益。由此可以看出小型風(fēng)車有著巨大的市場前景。選題的相關(guān)研究現(xiàn)狀：隨著風(fēng)電技術(shù)不斷進步和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展，風(fēng)電成本一直呈下降趨勢，從19811995年，世界風(fēng)電成本己由15.8歐分/度電下降到5.7歐分/度電，目前風(fēng)電成本約為4歐分/度電左右，在過去5年中，風(fēng)電成本下降約20%。如果在常規(guī)能源電價中，考慮了因污染環(huán)境而發(fā)生的外部附加成本之后，那么風(fēng)能是目前最具有與常規(guī)能源競爭的可再生能源。歐洲和美國等這些風(fēng)電技術(shù)比較發(fā)達的國家，不論是政府還是企業(yè)自身都投入大量的資金用于風(fēng)電技術(shù)的改進和發(fā)展。世界的風(fēng)電技術(shù)都取得了長足進步，設(shè)計、制造技術(shù)也日益成熟，產(chǎn)品進入商品化階段，功率發(fā)展成大功率兆瓦級。一方面風(fēng)力機廠家為了滿足市場需要開發(fā)不同類型的風(fēng)力機，如低溫型、高原型、海上風(fēng)機等，另一方面在與傳統(tǒng)能源競爭中，風(fēng)電越來越注重降低成本以增加其競爭力。所以，目前的態(tài)勢是機組單機容量的大型化，而同時單位成本卻逐年減少。近年來，風(fēng)力機仍以發(fā)展水平軸為主，雖然垂直軸有全風(fēng)向、變速裝置及發(fā)電機可以置于地面等優(yōu)點，但其轉(zhuǎn)軸過長、轉(zhuǎn)換效率不高還是制約了其發(fā)展;其次通過齒輪箱多級變速驅(qū)動風(fēng)電機組依然是目前風(fēng)電市場上的主流產(chǎn)品，變速變槳距雙饋恒頻是大型風(fēng)電機組的主要模式?，F(xiàn)在也出現(xiàn)了直驅(qū)電機組，因為其部件少減少傳動鏈損失和停機時間，以及維護費用低等優(yōu)點在市場上占有越來越大的份額闊。一些歐洲國家，如丹麥、德國和英國等，風(fēng)力發(fā)電正由陸地走向海洋，這也成為今后風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。在空氣動力學(xué)方面最重要的是進行新型翼型、葉片和風(fēng)輪的設(shè)計與研究，以捕獲更多的風(fēng)能。據(jù)說美國國家可再生能源實驗室(NREL)開發(fā)了一種新型葉片，試驗表明:新型葉片比早期的風(fēng)力機葉片捕獲的風(fēng)能要大20%以上。還有采用柔性葉片也是一個發(fā)展方向工，利用新型材料(如新型工程塑料等)進行設(shè)計制造葉片，變風(fēng)況時能達到改善空氣動力學(xué)性能，這樣增加葉片的可靠性和風(fēng)能的有效利用。另外，還在開發(fā)新的空氣動力控制裝置，如葉片上的副翼，它能夠簡單有效地限制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，比機械剎車更可靠，并且能降低費用。因為風(fēng)能技術(shù)是一項高新技術(shù)、它涉及到氣象學(xué)、空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)、材料力學(xué)、機電工程、電氣工程、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科和專業(yè)。我國這方面起步又晚，我國風(fēng)能發(fā)展中技術(shù)創(chuàng)新還很薄弱，除小型的風(fēng)電機組，很少有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，因此很大程度上還要從國外引進技術(shù)。總體來說還處于跟蹤和引進國外的先進技術(shù)階段，而且個別引進的技術(shù)并不實用。就是某些引進的許可證，有的是國外淘汰技術(shù)，有的圖紙雖然先進，但受限于國內(nèi)配套廠的技術(shù)、工藝、材料等原因，導(dǎo)致國產(chǎn)化的零部件質(zhì)量、性能大打折扣。為了早日實現(xiàn)風(fēng)電機組的國產(chǎn)化，國家投入大量的財力、物力和人力，早在“八五”“九五”期間，我國將風(fēng)能利用列入了國家重點科技攻關(guān)項目，并組織了多家科研單位進行攻關(guān)，取得了一定成績側(cè)。此外，在風(fēng)力發(fā)電機組的制造水平上，我國己經(jīng)成為國際主流機型的兆瓦級機組主要市場。國外的很多知名風(fēng)電制造商紛紛在中國設(shè)立分廠，或者和中方合作開發(fā)風(fēng)機。我國在上世紀(jì)的也曾經(jīng)由政府有關(guān)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)部門組織并投資研究風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)。首先從國外引進原裝產(chǎn)品、技術(shù)資料和圖紙，消化吸收并與外方合作建立試驗性的風(fēng)電場，更主要的是組織科研所、高校及工廠獨自研究與開發(fā)風(fēng)力發(fā)電機組。但由于我國技術(shù)儲備不夠雄厚，或因研究方法不夠科學(xué)，以致現(xiàn)在的很多大型機組仍然是依靠進口，或者是購買國外許可證，按照國外圖紙加工生產(chǎn)，所以我國大型風(fēng)力機技術(shù)的還有很長的路要走。在風(fēng)力機槳葉設(shè)計和制造技術(shù)方面我國也遠遠落后于國外先進廠家，作為風(fēng)力機國產(chǎn)化主要關(guān)鍵技術(shù)的葉片設(shè)計和制造技術(shù)沒有完全掌握，葉片的設(shè)計和制造材料還需要從國外引進，葉片多數(shù)為仿制，生產(chǎn)工藝也不完全過關(guān)。風(fēng)力機設(shè)計和制造技術(shù)還是與世界先進制造商的技術(shù)水平有一定的差距。為了提高機組利用率和可靠性，趕上世界先進水平，發(fā)展我國自己的風(fēng)電事業(yè)，對于風(fēng)力機的設(shè)計方法進行研究非常有必要，這樣才能開展其它一系列工作。本本 科科 生生 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文 （設(shè)設(shè) 計計 ）開開 題題 報報 告告 選題在哪些方面有所進展和創(chuàng)新：在以往的設(shè)計中，主要是對入網(wǎng)式大型風(fēng)力發(fā)電機進行研究。本課題選取的是對民用小型風(fēng)力發(fā)電機進行設(shè)計，將風(fēng)力發(fā)電機簡便輕捷運用在日常生活中。并且在風(fēng)力發(fā)電機運動中加入了偏航系統(tǒng)，使其可以對風(fēng)保證其工作效率。選題研究工作進展安排：3月1日之前 領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，調(diào)研，收集資料3月1日-3月15日 畢業(yè)實習(xí)3月16日-3月23日 寫開題報告3月24日-4月7日 總體方案的設(shè)計4月8日-5月18日 繪制總裝圖和零件圖5月19日-5月29日 編寫設(shè)計說明書5月30日-6月3日 制作ppt，準(zhǔn)備答辯6月4日 進行答辯 隨著風(fēng)電技術(shù)不斷進步和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展，風(fēng)電成本一直呈下降趨勢，從19811995年，世界風(fēng)電成本己由15.8歐分/度電下降到5.7歐分/度電，目前風(fēng)電成本約為4歐分/度電左右，在過去5年中，風(fēng)電成本下降約20%。如果在常規(guī)能源電價中，考慮了因污染環(huán)境而發(fā)生的外部附加成本之后，那么風(fēng)能是目前最具有與常規(guī)能源競爭的可再生能源。歐洲和美國等這些風(fēng)電技術(shù)比較發(fā)達的國家，不論是政府還是企業(yè)自身都投入大量的資金用于風(fēng)電技術(shù)的改進和發(fā)展。世界的風(fēng)電技術(shù)都取得了長足進步，設(shè)計、制造技術(shù)也日益成熟，產(chǎn)品進入商品化階段，功率發(fā)展成大功率兆瓦級。一方面風(fēng)力機廠家為了滿足市場需要開發(fā)不同類型的風(fēng)力機，如低溫型、高原型、海上風(fēng)機等，另一方面在與傳統(tǒng)能源競爭中，風(fēng)電越來越注重降低成本以增加其競爭力。所以，目前的態(tài)勢是機組單機容量的大型化，而同時單位成本卻逐年減少。近年來，風(fēng)力機仍以發(fā)展水平軸為主，雖然垂直軸有全風(fēng)向、變速裝置及發(fā)電機可以置于地面等優(yōu)點，但其轉(zhuǎn)軸過長、轉(zhuǎn)換效率不高還是制約了其發(fā)展;其次通過齒輪箱多級變速驅(qū)動風(fēng)電機組依然是目前風(fēng)電市場上的主流產(chǎn)品，變速變槳距雙饋恒頻是大型風(fēng)電機組的主要模式?，F(xiàn)在也出現(xiàn)了直驅(qū)電機組，因為其部件少減少傳動鏈損失和停機時間，以及維護費用低等優(yōu)點在市場上占有越來越大的份額闊。一些歐洲國家，如丹麥、德國和英國等，風(fēng)力發(fā)電正由陸地走向海洋，這也成為今后風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。在空氣動力學(xué)方面最重要的是進行新型翼型、葉片和風(fēng)輪的設(shè)計與研究，以捕獲更多的風(fēng)能。據(jù)說美國國家可再生能源實驗室(NREL)開發(fā)了一種新型葉片，試驗表明:新型葉片比早期的風(fēng)力機葉片捕獲的風(fēng)能要大20%以上。還有采用柔性葉片也是一個發(fā)展方向工，利用新型材料(如新型工程塑料等)進行設(shè)計制造葉片，變風(fēng)況時能達到改善空氣動力學(xué)性能，這樣增加葉片的可靠性和風(fēng)能的有效利用。另外，還在開發(fā)新的空氣動力控制裝置，如葉片上的副翼，它能夠簡單有效地限制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，比機械剎車更可靠，并且能降低費用。因為風(fēng)能技術(shù)是一項高新技術(shù)、它涉及到氣象學(xué)、空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)、材料力學(xué)、機電工程、電氣工程、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科和專業(yè)。我國這方面起步又晚，我國風(fēng)能發(fā)展中技術(shù)創(chuàng)新還很薄弱，除小型的風(fēng)電機組，很少有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，因此很大程度上還要從國外引進技術(shù)?？傮w來說還處于跟蹤和引進國外的先進技術(shù)階段，而且個別引進的技術(shù)并不實用。就是某些引進的許可證，有的是國外淘汰技術(shù)，有的圖紙雖然先進，但受限于國內(nèi)配套廠的技術(shù)、工藝、材料等原因，導(dǎo)致國產(chǎn)化的零部件質(zhì)量、性能大打折扣。為了早日實現(xiàn)風(fēng)電機組的國產(chǎn)化，國家投入大量的財力、物力和人力，早在“八五”“九五”期間，我國將風(fēng)能利用列入了國家重點科技攻關(guān)項目，并組織了多家科研單位進行攻關(guān)，取得了一定成績側(cè)。此外，在風(fēng)力發(fā)電機組的制造水平上，我國己經(jīng)成為國際主流機型的兆瓦級機組主要市場。國外的很多知名風(fēng)電制造商紛紛在中國設(shè)立分廠，或者和中方合作開發(fā)風(fēng)機。我國在上世紀(jì)的也曾經(jīng)由政府有關(guān)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)部門組織并投資研究風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)。首先從國外引進原裝產(chǎn)品、技術(shù)資料和圖紙，消化吸收并與外方合作建立試驗性的風(fēng)電場，更主要的是組織科研所、高校及工廠獨自研究與開發(fā)風(fēng)力發(fā)電機組。但由于我國技術(shù)儲備不夠雄厚，或因研究方法不夠科學(xué)，以致現(xiàn)在的很多大型機組仍然是依靠進口，或者是購買國外許可證，按照國外圖紙加工生產(chǎn)，所以我國大型風(fēng)力機技術(shù)的還有很長的路要走。在風(fēng)力機槳葉設(shè)計和制造技術(shù)方面我國也遠遠落后于國外先進廠家，作為風(fēng)力機國產(chǎn)化主要關(guān)鍵技術(shù)的葉片設(shè)計和制造技術(shù)沒有完全掌握，葉片的設(shè)計和制造材料還需要從國外引進，葉片多數(shù)為仿制，生產(chǎn)工藝也不完全過關(guān)。風(fēng)力機設(shè)計和制造技術(shù)還是與世界先進制造商的技術(shù)水平有一定的差距。為了提高機組利用率和可靠性，趕上世界先進水平，發(fā)展我國自己的風(fēng)電事業(yè)，對于風(fēng)力機的設(shè)計方法進行研究非常有必要，這樣才能開展其它一系列工作。主要參考文獻：1 濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計.北京.高等教育出版社.2006.5.2 宋海輝風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及工程M.北京：中國水利水電出版社.20093 劉萬琨，張志英，李銀鳳等風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2006.94 包道日娜，劉志章.離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機葉片設(shè)計方法研究J.北京.應(yīng)用能源技術(shù).2007.125 姚興佳，宋俊等風(fēng)力發(fā)電機組原理與應(yīng)用M.北京：機械工業(yè)出版社.2009.66 蘇紹禹風(fēng)力發(fā)電機設(shè)計與運行維護M.北京：中國電力出版社.2002 指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師：年月日 專業(yè)主任意見：專業(yè)主任：年月日3月1日之前 領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，調(diào)研，收集資料3月1日-3月15日 畢業(yè)實習(xí)3月16日-3月23日 寫開題報告3月24日-4月7日 總體方案的設(shè)計4月8日-5月18日 繪制總裝圖和零件圖5月19日-5月29日 編寫設(shè)計說明書5月30日-6月3日 制作ppt，準(zhǔn)備答辯6月4日 進行答辯