风力发电机价格

50kw变桨永磁直驱风力发电机系统介绍

              山东佳利新能源科技有限公司

目录

1， 公司介绍

2， 结构组成

3， 变桨系统

4， 控制系统

5， 防雷系统

6， 自润滑系统

7， 液压塔架及安装说明

8， 基础

9， 维护说明

1， 公司介绍

山东佳利新能源科技有限公司是青岛风王风力发电机有限公司的兄弟单位，具有技术共享，共同发展的联盟企业。山东佳利新能源科技有限公司是研究开发、生产制造小型家用风力发电机组、太阳能发电的专业民营企业。公司注册资金1000万元，拥有自己的厂房车间5000多平米，占地一万多平米，职工80多人，其中研发人员8人，公司积累了大量的风力发电技术，广聚国内风能界技术人才。产品规格齐全、质量可靠，已通过**o质量管理体系及ce认证，产品远销蒙古，意大利，德国，爱尔兰，澳大利亚，韩国，俄罗斯，印度尼西亚，法国，南北美洲等**和地区

2， 结构组成 

50kw永磁直驱风力发电机主要是由：发电机，回转系统，变桨系统，检测系统，控制系统，逆变并网系统，液压塔架，叶片，导流罩，电线电缆等。

3， 变桨系统

主要内容：

一、变桨系统的机械结构

二、变桨距控制的目的

使叶片的攻角在一定范围（0度---90度）变化，以便调节输出

功率，避免了定桨距机组在确定攻角后，有可能夏季发电低，

而冬季又超发的问题。在低风速段，功率得到优化，能更好的

将风能转化电能。

变桨机组的控制策略为：

a额定风速以下通过控制发电机的转速使其跟踪风速，这样可以

跟踪最优cp；

b额定风速以上通过转速**及变桨**共同作用，使得功

率、扭矩相对平稳；功率曲线较好。

额定风速以下阶段：要实现的主要目标就是让叶轮尽可能多的吸收风能。

cp越大,吸收的风能越多。由于额定风速以下风速较小，因此，此时没有必要变桨，只需要此时将叶片角度设置为规定的最小桨矩角。

额定风速以上阶段：测速**和变桨**同时发挥作用。通过测速**即控制发电机的扭矩使其恒定,从而恒定功率。通过变桨调整发电机的转速,使得其始终跟踪转速设置点。

下图为不同最小桨矩角对应的cp及λ曲线图

变桨系统分布结构

变桨系统驱动原理

变桨控制系统实现风力发电机组的变桨控制，在额定功率以上通过控制叶片桨距角使输出功率保持在额定状态。变桨控制柜主电路采用交流--直流--交流回路，逆变降压---直流为变桨电机供电，变桨电机采用直流电机，变桨角度由变桨传感器调节。

三只叶片的变桨控制，都配备一套由免维护蓄电池组成的备用电源，蓄电池的容量，在保证变桨控制柜内部电路正常工作的前提下，足以使叶片以7°/s的速率，从0°顺桨到90°。当来自滑环的电网电压掉电时，备用电源直接给变桨控制系统供电，仍可保证整套变桨电控系统正常工作。

a, 在50kw离网系统中，蓄电池组作为变桨的充电电源。

b，在50kw并网系统中，电网作为变桨备用电源的充电电源，充电系统配有智能充电功能，电池饱和后浮充并能切断电源。

三、变桨系统主要部件:

控制柜内部电源及控制检测部分:

1、开关电源(ng5)

2、变桨变频器(ac2)

3、免维护蓄电池充电器

4、温度检测（pt100）

控制柜外部驱动及检测部分:

1、变桨电机

2、旋转编码器

3、0°接近开关及90°限位开关

4，免维护蓄电池

四、主要元件的功能原理

风机**可以通过采集风向，电压、电流，转速以及机身温度和风速等模信号，并根据各个信号计算分析作出相应的控制信号反馈给变桨偏航等，控制的参数如：电流 电压 转速和停机主要是靠变桨来实现的，在额定风速下实现最大的发电量，即cp值最大。当超过额定风速时降低cp值，使电压 电流 功率都在额定值之内，当风速达到25米/秒时实现顺桨停机，在不超过功率额定值但电压已超过额定值，或发电机温度，转速超过额定值时也会传递变桨信号，使其额定值控制在范之内。真正实现恒速，恒频，恒流发电。

风速变桨发电参数表

风速变桨发电参数曲线

4，控制系统

控制系统配有触摸屏随时显示故障指示、报警、超速、过流、过热、线缆缠绕， ，逆变部分包括输入直流电压、电流；输出交流电压、电流；逆变指示、故障指示；控制部分包括发电机电压、充电电流、蓄电池电压、风速和指示灯。在自动状态，如果出现超速，超流，超热能自动变桨使风机来降低负荷，如果出现线缆缠绕能自动解缆。

远程控制是触摸屏通过485和232通讯，可随时实时监控和查看历史方面的记录和触摸屏上的控制信息，通过网络传到远方的电脑上，随时了解风机现在和近来的运行情况和数据。特定条件下，也可以自行通过触摸屏来设置一些数值，以便更好的解决临时的一些用电需求。

触摸屏变桨页面

4， 防雷系统

该风机主体高度约18米，叶片直径18米，即风机最高点高度约为30米，且大多数风力发电机位于空旷地带，较孤立。风机的高度加上所处特殊的环境，造成风力发电机在雷雨天气时极易遭受直击雷。 

国际电工委员会对防雷过电压保护的防护区域划分为：lpz0 区（lpz0a、lpz0b），lpz1 区，lpz2 区。

叶片防雷扁铁

在金属塔架接地良好的情况下，叶片的尖部、机舱的外部（包括机舱）、塔架外部（包括塔架）、箱式变压器应属于lpz0区，这些部位是遭受直击雷（绕雷）或不遭受直击雷但电磁场没有衰减的部位。机舱内、塔架内的设备应属于lpz1区，这其中包括电缆、发电机、齿轮箱等。塔架内电气柜中的设备，特别是屏蔽较好的弱电部分应属于 lpz2。 

对与现有风力发电机的 lpz0 区防雷过电压保护装置进行分析后，在 lpz0 区内，直击雷的防护在没有技术突破的前提下仍然沿用传统的富兰克林避雷方法：利用自身的高度使雷云下的电场发生畸变，从而将雷电吸引，以自身代替被保护物受雷击，以达到保护避雷的目。这就要求风机的叶片的制作及其材料提出很高的要求，即叶片必须能够承受足够大的电流，并且在叶片上添加导电性能良好、自身重量轻的类似于碳纤维的材料，用单独的线缆将叶片与塔身连接在一起，为雷电流泄放提供一个良好的通道。

防雷结构分析

（1）直击雷防护

    参照《建筑物防雷设计规范》gb50057-94 及《微波站防雷与接地设计规范》yd2011-93 相关条款，风力发电机防雷接地电阻不能小于5ω。

（2）风轮、机舱、水平轴、尾舵和塔身的等电位连接

   机舱外壳上面的避雷装置，作为承受直击雷的载体，按照gb50057-94的要求，钢材直径大于4mm，防止雷电发生绕击和侧击时，穿透机舱，对机舱内设备造成损坏。

风轮与机舱间、机舱与塔柱间、尾舵与水平轴间通过铆接、焊接或螺栓连接等方法做可靠电气连接，各连接过度电阻尽量小。 

以上各部件连接为一个电气的整体，使之遭受雷击时，能有一个快速的通道沿塔身引入接地装置。

（3）电磁屏蔽

   由于风力发电机为高耸塔式结构，非常紧凑，发电机、信息系统、控制系统都靠近塔壁，无论风轮、机舱、水平轴、还是尾舵受到雷击，机舱内的发电机及控制系统等设备可能受到机舱的高电位反击，在电源和控制回路沿塔筒引下过程中，也可能受到反击。

   各电气柜采用金属薄板制作，可以有效地防止电磁脉冲干扰，在电源控制系统的输入端，处于暂态过电压防护的目的，采用压敏电阻或暂态抑制二极管等保护设备与屏蔽系统连接，每个电控柜用不小于16mm2的多股塑铜线与接地端子连接。

（4）机舱内各种柜的防护：

  塔底设备控制柜必须进行接地连接，在地基旁边加一由石墨或者食盐组成的接地连接部分，便于雷击电流的引流。

防雷原理图如下

各部件防雷措施如下：

1 .叶片

叶片端部加装雷电**，采用大电流

铜网电缆将瞬间电流引向轮毂

各种风力发电机的叶片防雷措施

目前,叶片防雷的主要做法是将叶片上的雷电流引至轮毂长,通过轮毂与塔桶的等电位联接系统将雷电流泄放,避免叶片的损坏。主流的方法有两种,一种是在叶片的表面或内部安装金属材料将电流从叶尖引至叶根通过叶片轮毂的联接泄流;另一种是在叶片表面添加导电材料,使雷电流在叶片表面传导,避免叶片的损坏.

2. 塔筒接地

塔筒地基部分用碳粉填充一导电地基，

用防雷扁铁将雷击电流接地

。 

机舱主机架除了与叶片相连，还连接机舱顶上避雷棒（笔者在给天津海事局灯塔做防雷工程时，在烟台北长山岛上近距观察风力发电机看到的），与叶片位于相反的方向，估计该避雷棒用作为保护风速计和风标免受雷击。 

根据风力发电机的使用性质及其重要性，参照《建筑物防雷设计规范》50057-94（2000版）关于建筑物的防雷分类，可以将风力发电机划分为二类防雷建筑。二类防雷建筑对应的滚球半径为45米，根据电气—几何模型 

hr=10•i0.65 

hr——雷闪的最后闪络距离（击距），即滚球半径 

i——与hr对应的得到保护的最小雷电流幅值（ka），即比该电流小的雷电流可能击到被保护的空间。 

当hr=45米时，i=10.1ka，即在选用滚球半径为45米时，当雷电流大于10.1ka时，雷电闪击就会击在接闪器上；当雷电流小于10.1ka时，会发生绕机，即雷电可能击在被保护物上，而不是接闪器上；如果被保护物自身的高度超过45米时，还会发生侧击，即发生雷电时，闪击可能击在塔身上（塔身高约80米）。根据莫斯科灯塔观测到的雷击，有多次是击在灯塔下方的，即发生了侧击。同时，较大的高度使得上行雷的概率增大。由于风力发电机塔身较高，使得积雨云下端与叶片的距离接近，大气电场强度突增，导致发生局部的空气击穿而产生向上发展的流光，终至出现上行先导。 

关于风力发电机的雷击概率，可以参照《高层建筑电气设计手册》提供的一个估算的经验公式。它是根据美国、波兰、日本、瑞典对特高层建筑的观察记录，得出的经验公式：n=3×10-5h2 

h的单位为m，适用于1kl=10.由此可以估算出，在1kl=30 的地区（上海接近此数），100m高的建筑，每年大约遭受1次雷击。从这个公式中可以揭示出一个规律，即高层建筑雷击概率与其高度的平方成正比。 

以上直击雷的防护是建立在一个有良好接地体的基础上的，参照《建筑物防雷设计规范》gb50057-94 及《微波站防雷与接地设计规范》yd2011-93 相关条款，风力发电机防雷接地电阻不能小于5ω

自润滑系统风力发电机系统是一种维护困难，工作环境恶劣，无人值守的风能设备，故各轴承的维护保养靠自润滑系统完成，更能延长风力机的使用寿命，自润滑管路详见图

5， 自润滑系统

风力发电机系统是一种维护困难，工作环境恶劣，无人值守的风能设备，故各轴承的维护保养靠自润滑系统完成，更能延长风力机的使用寿命，自润滑管路详见图

 自润滑系统图 

7， 液压塔架及安装说明

风力发电机安装前先组装液压塔架系统，整个塔架须在附近施工场地进行组装，组装完成后利用液压塔架半自动化，人工完成风力发电机组的安装，具体方法如下图所示。

图4.2.2-1 风力发电机液压塔架安装示意图

表4.2.2-1 材料消耗及物品清单（外购件）

序  号 名称 规格 数量 备  注

1 地脚螺栓 24 gb799

2 液压底座 3 ** 8112-1999

3 液压油缸 直径195 1 gb/t576-1989

4 液压站 1 压力不小于16兆帕

5 10吨千斤顶 1 外购

6 钢丝绳 直径16mm 30m 辅助牵引钢丝绳

7 钢丝绳 直径16mm 40m 校正钢丝绳

安装液压塔架是一个细致危险的工作，故安装时要有厂家工程师陪同下进行，确保安装过程的安全进行。液压系统的安装要在安装整机之前进行模拟安装和模拟起落试验，以保证风力机安装的安全性。

1，先把塔架的底座安装在混凝土底座上，合页轴对准油缸安装的的底座一侧，油缸底座安装在混凝土浇筑的油缸安装底座上，用水平尺校正，并确保合页轴，油缸底座轴，油缸顶端轴三轴平行，然后把下塔架安装在底座合页轴上，穿上合页轴，再把上塔杆和下塔架插接，并用拉紧器拉近。

2，在塔架的上端拴上三根钢丝绳，左右两根是校正塔架在起落过程中不会左右倾斜倒塌，另一根则用夹子安装在油缸的一侧，防止在塔架竖直重心超越合页轴时以前，就顶起千斤顶接应，起落的惯性和超越塔架的重力慢慢松开千斤顶的放油阀，约束塔架下端口重合的速度。

3，确认塔架树立过程不歪斜，不会失控，然后放倒塔架，放倒时拆开塔架连接螺栓，用千斤顶顶起塔架，使塔架重心超越合页轴重心，慢慢开启液压站放油阀，方有速度一定要缓慢谨慎，发现问题马上关闭油阀，确保无问题发生。

放倒塔架后检查底座螺丝，合页轴，底座，有钢底座等有无裂痕和变形现象，检查同轴度是否良好，然后安装风力发电机机头和叶片等，按上述步骤进行安装

8， 基础安装

风能发电装置的安装设计

50kw风力发电机，风机独立塔架下直径1.5米，上直径0.8米，壁厚10毫米，高度18米，风机组装完成后总重约5吨，本产品拟采用液压塔架和人工方法完成风力发电机的安装。

1、风机安装

先在选好的场地处挖一个如图9所示的基础坑。

图9  独立塔秆基础框图

然后制作地笼如图10所示。先用一个与底座一致的扁铁固定上图所示的框，在地锚上方的螺纹处用螺母固定。然后用10mm钢筋焊接固定住地锚。注意，地锚顶端应高出扁铁框150mm-180mm（用于调节底座），另外可以在地笼四周焊接钢筋横梁以更好的加固基础。

  图10  地笼

将制作好的地笼放置在基础坑的中心位置，地笼下方可以用石子垫起，然后向基础坑中浇注标号为c25的混凝土。注意，基础表面（即底座安装表面）要平整并保持水平，地锚螺栓的螺纹处一定要保持洁净或者用胶带将螺纹端缠住。在任意一根地锚上套入接地线铜环，拧在扁铁框下方的螺母都要向下贴至地面，除此之外，24个螺帽都要调至等高或者借助于水平仪使螺母保持严格的水平。把扁铁掩埋在距地面1米的土中切勿埋在混凝土中如图11。全部基础施工应在10米/秒的风速以下进行。

青岛风王山东佳利联合制造