风电机组-风轮部分

风电机组-风轮部分知识总结，包括风轮的几何定义、风轮的相关参数、风轮的物理参数三部分内容。

风电机组-风轮部分

• 风轮的几何定义
  • 一个或者多个叶片固定在轮毂上构成了风轮
• 风轮的相关参数
  • 风轮直径：叶尖旋转圆的直径，它的大小与机组的功率直接相关
  • 轮毂高度：指风轮旋转中心到基础平面的垂直距离
  • 风轮扫掠面积：风轮旋转时的时的回转面积
  • 风轮实度：风轮叶片投影面积的总和与风轮扫掠面积的比值
  • 风轮偏角：风轮轴线与气流方向的夹角在水平面的投影角
  • 风轮锥角：叶片轴线于旋转垂直平面的夹角，对于上风向机组，锥角的作用是在风轮运行状态下防止叶尖与塔架碰撞
  • 风轮仰角：风轮旋转轴与水平面的夹角，仰角的作用是防止叶尖与塔架碰撞
  • 挥向：机组叶片偏离偏离风轮旋转平面的振动成为挥舞，挥舞的方向称为挥向
  • 摆向：机组叶片在风轮旋转平面方向内的振动成为摆舞，摆动的方向称为摆向
  • 桨距：桨距是在半径r处几何螺旋线的螺距，
  • 桨距角：翼型几何弦与扫掠平面的夹角称为桨距角，叶片桨距角在0°附近叶片驱动力最大，桨距角为90°附近，叶片所受的阻力最大
    • 
• 物理参数
  • 风轮转速：风轮在风力的作用下绕轴旋转的速度通常用角速度，风轮的最大转速，称为最高转速，输出额定功率时，称额定转速
  • 叶尖速度比（叶尖速比）：风轮叶片叶尖线速度与风轮上游未扰动的气流速度比，
    •  式中，ω为风力机旋转角速度，rad/s; n为风力机旋转速度， r/min; R为风力机风轮半径，m。 叶尖速比表征了风力机在一定风速下运转速度的高低， 故亦称高速性系数。
  • 风能利用系数：用Cp表示，表示了风力发电机将风能转化成电能的转换效率。根据贝茨极限理论，风力发电机最大风能利用系数为0.593。风能利用系数大小与叶尖速比和桨叶节距角有关系，
    •  ——空气密度，单位为kg/m3； ——风力机实际获得的轴功率，单位为W； ——风轮的扫风面积，单位为m2； ——实际风速，单位为m/s。
  • 特征风速：
    • 切入风速：风电机组对额定负载开始有功率输出时，轮毂高度处的最小风速
    • 切除风速：由于控制器的作用使机组对额定负载停止功率输出时，轮毂高度处的风速
    • 额定风速：使机组达到额定输出功率的最低风速
    • 安全风速：安全风速是指风力发电机设计上所能承受的最大风速。