1360-家庭小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì),家庭,小型,風(fēng)力發(fā)電機(jī),設(shè)計(jì) 五 邑 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 開(kāi) 題 報(bào) 告題 目：家庭式小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)院 （系） 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化班 號(hào) Ap030813 學(xué)生姓名 何依文 指導(dǎo)教師 史天錄 副教授 開(kāi)題報(bào)告日期 2007 年 3 月 20 日五邑大學(xué)教務(wù)處制2007 年 3 月1．課題來(lái)源及研究的目的和意義本課題來(lái)源于江門(mén)市朝陽(yáng)精密制造有限公司和我系合作開(kāi)發(fā)的5KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)。風(fēng)能是一種取之不盡，用之不竭，無(wú)污染，可再生的能源。世界各國(guó)都非常重視它的發(fā)展和利用工作。當(dāng)石油發(fā)生危機(jī)后，人們紛紛把能源轉(zhuǎn)向新開(kāi)發(fā)的新能源研究，其中風(fēng)能占有較大的比例。目前微小型指100W、200W風(fēng)力發(fā)電機(jī)已進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)供照明及小型電器用，隨著牧民家用電器和小型生產(chǎn)電器。由于風(fēng)力資源是不花錢(qián)的，評(píng)價(jià)風(fēng)力發(fā)電機(jī)好壞的核心標(biāo)準(zhǔn)是：性?xún)r(jià)比。便宜的風(fēng)力發(fā)電機(jī)必然在用材和制造工藝上有所欠缺，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種常年在戶(hù)外使用的產(chǎn)品，而自然環(huán)境變化無(wú)常，風(fēng)力發(fā)電機(jī)在設(shè)計(jì)和制造時(shí)必須考慮到臺(tái)風(fēng)、風(fēng)沙、鹽堿腐蝕、高溫、低溫及鹽霧等惡劣環(huán)境的影響。否則，風(fēng)力發(fā)電機(jī)很快就會(huì)發(fā)生故障。對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，用戶(hù)不得不經(jīng)常花費(fèi)額外的金錢(qián)用以維修，其使用成本甚至比購(gòu)買(mǎi)機(jī)器時(shí)的花費(fèi)還要多。另外，由于經(jīng)常要維修，使其年發(fā)電量大為降低，直接影響用戶(hù)的日常生活。針對(duì)以上提出的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)出一套使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的高性?xún)r(jià)比的5KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)。2．國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析風(fēng)能的利用有著悠久的歷史。近年來(lái)，資源的短缺和環(huán)境的日趨惡化使世界各國(guó)開(kāi)始重視開(kāi)發(fā)和利用可再生、且無(wú)污染的風(fēng)能資源。自80 年代以來(lái)，風(fēng)能利用的主要趨勢(shì)是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電最初出現(xiàn)在邊遠(yuǎn)地區(qū)，應(yīng)用的方式主要有: 1) 單獨(dú)使用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)供家庭住宅使用； 2) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與其它電源聯(lián)用可為海上導(dǎo)航設(shè)備和遠(yuǎn)距離通信設(shè)備供電；3)并入地方孤立小電網(wǎng)為鄉(xiāng)村供電。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電迅猛發(fā)展。以機(jī)組大型化(50kW～2MW)、集中安裝和控制為特點(diǎn)的風(fēng)電場(chǎng)(也稱(chēng)風(fēng)力田、風(fēng)田)成為主要的發(fā)展方向。20年來(lái)，世界上已有近30個(gè)國(guó)家開(kāi)發(fā)建設(shè)了風(fēng)電場(chǎng)(是前期總數(shù)的3倍)，風(fēng)電場(chǎng)總裝機(jī)容量約1400萬(wàn)kW(是前期總數(shù)的100倍)。目前，德國(guó)、美國(guó)、丹麥以及亞洲的印度位居風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量前列，且未來(lái)計(jì)劃投資有增無(wú)減。美國(guó)能源部預(yù)測(cè)2010年風(fēng)電至少達(dá)到國(guó)內(nèi)電力消耗的10%。歐盟5國(guó)要在2000～2002年達(dá)到本國(guó)總發(fā)電量的10%左右，丹麥甚至計(jì)劃2030年要達(dá)到40%。中國(guó)是一個(gè)風(fēng)力資源豐富的國(guó)家，風(fēng)力發(fā)電潛力巨大。據(jù)1998年統(tǒng)計(jì)，風(fēng)力風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)22136萬(wàn)kW，僅占全國(guó)電網(wǎng)發(fā)電總裝機(jī)的01081%，相對(duì)于可開(kāi)發(fā)風(fēng)能資源的開(kāi)發(fā)率僅為01088%。1999年底，我國(guó)共建了24個(gè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，總裝機(jī)268MW。我國(guó)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)主要分布在風(fēng)能資源比較豐富的東南沿海、西北、東北和華北地區(qū)，其中風(fēng)電裝機(jī)容量最多的是已達(dá)72135kW。在未來(lái)2～3年內(nèi)，我國(guó)計(jì)劃新增風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量將在800MW以上，并且將會(huì)出現(xiàn)300～400MW的特大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。中國(guó)具有豐富的風(fēng)能資源，在沿海地區(qū)風(fēng)能的季節(jié)分布還有與水能資源互補(bǔ)的特點(diǎn)。發(fā)展風(fēng)電既有廣泛的社會(huì)需求、豐富的資源條件，又有國(guó)外先進(jìn)成熟的技術(shù)可供借鑒，同時(shí)風(fēng)電本身還有許多其它發(fā)電方式無(wú)法相比的優(yōu)勢(shì)，比如，建設(shè)周期短、裝機(jī)規(guī)模靈活、不消耗燃料、不污染環(huán)境、不淹沒(méi)土地等。國(guó)家電力公司已經(jīng)把風(fēng)電作為電力工業(yè)的一個(gè)重要組成部分，積極爭(zhēng)取一切有利的投資，逐一克服影響開(kāi)發(fā)風(fēng)電的障礙，穩(wěn)步向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。3．本課題研究的主要內(nèi)容本文主要研究設(shè)計(jì)5KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，通過(guò)大量的調(diào)研，了解國(guó)內(nèi)外此功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及相應(yīng)的社會(huì)效益，設(shè)計(jì)出使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的高性?xún)r(jià)比的5KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)。設(shè)計(jì)由風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、尾翼、支架、控制器、和蓄電池等六部分組成風(fēng)輪是接收能源的裝置。由三葉片、葉片臂和輪轂組成。葉片采用流線型等截面型式，并采用端部半圓形，背部?jī)A斜的葉尖形狀，風(fēng)能利用系數(shù)大、起動(dòng)風(fēng)速低，發(fā)電機(jī)為永磁式三相交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，采用帶有防塵罩的密封軸承，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活；防護(hù)型式封閉式，能防雨雪侵蝕；機(jī)體做成流線形，能減少空氣阻力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便。發(fā)電機(jī)裝置配有充電控制器。發(fā)電裝置的支架采用了獨(dú)立桿拉索式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固可靠，4．具體研究方案及進(jìn)度安排和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)參照了目前國(guó)內(nèi)外小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的形式，結(jié)合本設(shè)計(jì)的要求，本設(shè)計(jì)的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要應(yīng)用在東南沿海地區(qū)，功率為 5KW，現(xiàn)得以下設(shè)計(jì)方案。 （見(jiàn)下圖）發(fā)電機(jī)額定功率：5KW發(fā)電機(jī)的選用：選用三相永磁發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)體積小，重量輕，發(fā)電效率高。葉片材質(zhì)：增強(qiáng)玻璃鋼材料，三葉片形式，具有高強(qiáng)度、高精度、耐酸堿、不變形等特點(diǎn)，可以達(dá)到強(qiáng)度好、重量輕的目。啟動(dòng)風(fēng)速：4m/s停機(jī)風(fēng)速: 25(m/s)最大風(fēng)速: 40(m/s)風(fēng)能系數(shù): 0.42(%)工作風(fēng)速：3.5～20m/s安全風(fēng)速：25 m/s停車(chē)方式：機(jī)械制動(dòng)保護(hù)方式: 超速自動(dòng)保護(hù)限速方式: 尾翼自動(dòng)，偏側(cè)限速塔架方式：角鋼桁架，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定。偏航方式：尾翼自動(dòng)定風(fēng)定向，平衡風(fēng)力，抵抗狂風(fēng)，颶風(fēng)的襲擊。充電方式：智能充電控制，使用簡(jiǎn)單，維護(hù)方便（待選定）圖 1－1 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖本設(shè)計(jì)工作進(jìn)度安排如下:第一周：畢業(yè)論文選題；第二周：收集、整理風(fēng)力發(fā)電機(jī)的相關(guān)資料、圖書(shū)；第三周：5KW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基本方案的確定；第四 五周：5KW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)計(jì)算；:第五 六周：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)接及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算；第七周：風(fēng)機(jī)軸承技術(shù)要點(diǎn)分析；第八周：制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與選??；第九周：高效永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)；第十周：聯(lián)軸器的選?。坏谑恢埽猴L(fēng)力發(fā)電機(jī)的尾舵調(diào)向裝置設(shè)計(jì)；第十二周：增速器的設(shè)計(jì)與繪制；第十三 十四周：繪制零件圖、裝配圖；:第十五周：檢查、修改圖紙和說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備答辯；第十六周：答辯。5．預(yù)計(jì)研究過(guò)程中可能遇到的困難和問(wèn)題，以及解決的措施設(shè)計(jì)的初期可能在資料的收集上有困難，那樣就要通過(guò)各種途徑盡可能地收集所需的資料?？赏ㄟ^(guò)互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)庫(kù)，技術(shù)論壇，學(xué)校的圖書(shū)館以及周邊的購(gòu)書(shū)中心來(lái)收集所需的資料．6．主要參考文獻(xiàn)1 蘇紹禹.風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與運(yùn)行維護(hù).中國(guó)電力出版社.2003 2 D.勒古里雷斯.風(fēng)力機(jī)的理論與設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社.19873 D Le Gourieres，施鵬飛譯.風(fēng)力機(jī)的理論與設(shè)計(jì)北京.機(jī)械工業(yè)出版社.19874 葉杭冶.風(fēng)力發(fā)電組的控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.20005 張希良.風(fēng)能開(kāi)發(fā)利用.化學(xué)工業(yè)出版社.20016 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社.19937 林景堯等.風(fēng)能設(shè)備使用手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.19928 高小法.國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀和前景.能源工程.20029 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