由于机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处,受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击,常年经受酷暑严寒和极端温差的影响,齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内,一旦出现故障,修复非常困难,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。例如对构件材料的要求,除了常规状态下机械性能外,还应该具有低温状态下抗冷脆性等特性;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。
3、机舱与偏航机构
包括机舱盖,底板和偏航系统。机舱盖起防护作用,底板支撑着传动系部件。偏航机构是驱动机舱在回转轴承上相对塔架转动的装置,也称为对风装置,其作用是能够快速平稳地对准风向,以便风轮获得最大的风能,偏航系统的主要部件是一个连接底板和塔架的大齿轮。上风式机组采用主动偏航,由偏航电机或液压马达驱动,由偏航控制系统控制。偏航刹车用来固定机舱位置。
4、控制系统是现代风力发电机的神经中枢。现代风机是无人值守的。以600千瓦风机为例,一般在4米/秒左右的风速自动启动,在14米/秒左右发出额定功率。然后,随着风速的增加,一直控制在额定功率附近发电,直到风速达到25米/秒时自动停机。现代风机的存活风速为60-70米/秒,也就是说在这么大的风速下风机也不会被吹坏。通常所说的12级飓风,其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒。风机的控制系统,要在这样恶劣的条件下,根据风速、风向对系统加以控制,在稳定的电压和频率下运行,自动地并网和脱网。并监视齿轮箱、发电机的运行温度,液压系统的油压,对出现的任何异常进行报警,必要时自动停机。
二)、风力发电机组的分类及特征
1、 风力发电机组 —— 定桨距失速调节型
定奖距是指桨叶与轮载的连接是固定的,桨距角固定不变,即当风速变化时,桨叶的迎风角度不能随之变化。失速型是指桨叶翼型本身所具有的失速特性,当风速高于额定风速,气流的攻角增大到失速条件,使桨叶的表面产生涡流,效率降低,来限制发电机的功率输出。为了提高风电机组在低风速时的效率,通常采用双速发电机(即大/小发电机)。在低风速段运行的,采用小电机使桨叶县有较高的气动效率,提高发电机的运行效率。
失速调节型的优点是失速调节简单可靠,当风速变化引起的输出功率的变化只通过桨叶的被动失速调节而控制系统不作任何控制,使控制系统大为减化。其缺点是叶片重晏大(与变桨距风机叶片比较),桨叶、轮载、塔架等部件受力较大,机组的整体效率较低。
2、 风力发电机组 ——变桨距调节型
变桨距是指安装在轮载上的叶片通过控制改变其桨距角的大小。其调节方法为当风电机组达到运行条件时,控制系统命令调节桨距角调到45°,当转速达到一定时,再调节到0°,直到风力机达到额定转速并网发电;在运行过程中,当输出功率小于额定功率时,桨距角保持在0°位置不变,不作任何调节;当发电机输出功率达到额定功率以后,调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小,使发电机的输出功率保持在额定功率。
随着风电控制技术的发展,当输出功率小于额定功率状态时,变桨距风力发电机组采用OptitiP技术,即根据风速的大小,调整发电机转差率,使其尽量运行在最佳叶尖速比,优化输出功率。
3、风力发电机组 —— 定速机型
—— 发电方式简单,造价低;
—— 对电网依赖程度高。
4、风力发电机组 —— 变速机型
—— 电气设备价高;
—— 电能品质好。