风力发电基础理论题库(共38页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上龙源内蒙古风力发电有限公司风力发电基础理论题库第一章 风力发电的历史与发展填空题1、中国政府提出的风电规划目标是 2010 年全国风电装机达到(500 万千瓦),到 2020 年风电装机达到(3000 万千瓦)。2020 年之后风电超过核电成为第三大主力发电电源,在 2050 年前后(达到或超过 4 亿千瓦),超过水电,成为第二大主力发电电源。简答题1、风力发电的意义?(1) 提供国民经济发展所需的能源(2) 减少温室气体排放(3) 减少二氧化硫排放(4) 提高能源利用效率,减轻社会负担(5) 增加就业机会2、风力机归纳起来,可分为哪两大类?(1)水平轴风力机,风轮的
2、旋转轴与风向平行,(2)垂直轴风力机,风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向,3、风电机组发展趋势?(1)从定桨距(失速型)向变桨距发展(2)从定转速向可变转速发展(3)单机容量大型化发展趋势第二章 风资源与风电场设计填空题1、风能大小与(气流通过的面积)、(空气密度)和(气流速度的立方)成(正比)。2、风速的测量一般采用(风杯式风速计)。3、为了描述风的速度和方向的分布特点,我们可以利用观测到的风速和风向数据画出所谓的(风向玫瑰图)。4、风电场的机型选择主要围绕风电机组运行的(安全性)和(经济性)两方面内容,综合考虑。简答题1、简述风能是如何的形成的在赤道和低纬度地区,太阳高度角大,日照时间长,太
3、阳辐射强度强,地面和大气接受的热量多、温度较高;在高纬度地区太阳高度角小,日照时间短,地面和大气接受的热量小,温度低。这种高纬度与低纬度之间的温度差异,形成了南北之间的气压梯度,使空气作水平运动。地球在自转,使空气水平运动发生偏向的力,所以地球大气运动除受气压梯度力外,还要受地转偏向力的影响2、 风能的基本特征?(1)风速(2)空气密度与叶轮扫风面积(3)风能密度(4)叶轮气流模型3、测风注意事项?最佳的风速测量方法是在具有风资源开发潜力的地区安装测风塔,测风高度与预装风电机组的轮毂高度尽量接近,并且测风设备安装在测风塔的顶端,这样,一方面可以减小利用风切变系数计算不同高度处的风速所带来的不确
4、定性,另一方面也可以减小测风塔本身对测风设备造成的影响(塔影效益),如果测风设备安装在测风塔的中部,应尽量使侧风设备的支架方向与主风向保持垂直,并使侧风设备与测风塔保持足够的距离。名词解释1、风速:风速是单位时间内空气在水平方向上所移动距离。2、空气密度与叶轮扫风面积:风力发电机通过把风力转化为作用在叶片上的转矩获得能量,这部分能量取决于流过叶轮的空气的密度,叶轮的扫风面积和风速。3、风能密度:通过单位截面积的风所含的能量称为风能密度,常以W/m2来表示。4、风能密度的计算公式是:第三章 风力发电的空气动力学原理填空题1、风电机组叶片的上侧比下侧弯曲(幅度大),叶片上侧比叶片下侧的气流速度(要
5、大),这就导致叶片两侧产生压力差。2、根据气体的伯努力方程知叶片上侧是(低压区),叶片下侧是(高压区)。叶片获得垂直于气流方向的(升力)。3、风轮尖速比是风轮的一个重要参数,它指的是(风轮叶片叶尖线速度与来流风速的比值)。4、目前主要有两种调节功率的方法,都是采用空气动力方法进行调节的。一种是(定桨距(失速)调节方法);一种是(变桨距调节方法)。5、失速控制主要是通过(确定叶片翼型的扭角分布),使风轮功率达到(额定点后),减少升力提高阻力来实现的。6、变桨距控制主要是通过(改变翼型迎角变化),使翼型升力变化来进行调节的。变桨距控制多用于大型风力发电机组。7、变桨距控制是通过叶片和轮毂之间的(轴
6、承机构转动叶片来减小迎角),由此来减小翼型的升力,达到(减小作用在风轮叶片上的扭矩和功率)的目的。简答题1、简述失速控制型风轮的优缺点。优点:(1)叶片和轮毂之间无运动部件,轮毂结构简单,费用低;(2)没有功率调节系统的维护费;(3)在失速后功率的波动相对小。缺点:(1)气动刹车系统可靠性设计和制造要求高;(2)叶片、机舱和塔架上的动态载荷高;(3)由于常需要刹车过程,在叶片和传动系统中产生很高的机械载荷;(4)起动性差;(5)机组承受的风载荷大;(6)在低空气密度地区难于达到额定功率。2、简述变桨距控制风轮的优缺点优点:(1)起动性好;(2)刹车机构简单,叶片顺桨后风轮转速可以逐渐下降;(3
7、)额定点以前的功率输出饱满;(4)额定点以后的输出功率平滑;(5)风轮叶根承受的静、动载荷小。缺点:(1)由于有叶片变距机构、轮毂较复杂,可靠性设计要求高,维护费用高;(2)功率调节系统复杂,费用高。第四章 风力发电机组整体结构介绍填空题1、机舱由(底盘)和(机舱罩)组成,底盘上安装除了控制器以外的主要部件。机舱罩后部的上方装有(风速和风向传感器),舱壁上有(隔音和通风)装置等,底部与塔架连接。2、风轮是获取风中能量的关键部件,由(叶片和轮毂)组成。叶片根部是一个法兰,与(回转轴承)连接,实现(变桨过程)。3、风轮按叶片数可以分为(单叶片)、(双叶片)、(三叶片)和(多叶片风轮)。4、按照叶片
8、能否围绕其纵向轴线转动,可以分为(定桨距风轮)和(变桨距风轮)。5、风轮的作用是(把风的动能转换成风轮的旋转机械能)。6、目前叶片多为(玻璃纤维增强复合材料(GRP)),基体材料为(聚酯树脂或环氧树脂)。7、用于叶片制造的主要材料有(玻璃纤维增强塑料(GRP))、(碳纤维增强塑料(CFRP))、(木材)、(钢和铝)等。简答题1、 简述定桨距风轮与变桨距风轮的特性及其区别(1)定桨距风轮叶片与轮毂固定连接,结构简单,但是承受的载荷较大。在风轮转速恒定的条件下,风速增加超过额定风速时,如果风流与叶片分离,叶片将处于“失速”状态,风轮输出功率降低,发电机不会因超负荷而烧毁。(2)变桨距风轮的叶片与轮
9、毂通过轴承连接。虽然结构比较复杂,但能够获得较好的性能,而起叶片轴承载荷较小,重量轻。另外按转速的变化又可以分为定转速风轮和变转速风轮。变转速风轮的转速随风速变化可以使风轮保持在最佳效率状态下运行,获取更多的能量,并减小因阵风引起的载荷。但是变转速发电机的结构复杂,还需要通过交-直-交变流装置与电网频率保持同步的装置,又消耗了一些能量。2、叶片的几何参数有哪些?(1)叶片长度(2)叶片面积(3)叶片弦长(5)叶片扭角2、 风轮的几何参数(1) 叶片数(2)风轮直径(3)风轮中心高(4)风轮扫掠面积(5)风轮锥角(6)风轮仰角(7)风轮偏航角(8)风轮实度3、轻型结构叶片的优缺点如下。优点:(1
10、)在变距时驱动质量小,很小的叶片机构动力下产生很高的调节速度;(2)减少风力发电机组总重量;(3)风轮的机械刹车力矩很小;(4)周期振动弯矩由于自重减轻而很小;(5)减少了材料成本;(6)运费减少;(7)便于安装。缺点:(1)要求叶片结构必须可靠,制造费用高;(2)所用材料成本高;(3)风轮推力小,风轮在阵风时反应敏感,因此,要求功率调节也要快;(4)材料特性及载荷计算必须很准确,以免超载。4、目前世界上绝大多数叶片都采用复合材料制造,复合材料具有哪些优点?(1)可设计性强(2)易成型性好(3)耐腐蚀性强(4)维护少、易修补5、雷击造成叶片损坏的机理是?一方面雷电击中叶片叶尖后,释放大量能量,
11、使叶尖结构内部的温度急骤升高,引起气体高温膨胀,压力上升,造成叶尖结构爆裂破坏,严重时使整个叶片开裂;另一方面雷击造成的巨大声波,对叶片结构造成冲击破坏。名词解释叶片长度:叶片径向方向上的最大长度。叶片面积:叶片面积通常理解为叶片旋转平面上的投影面积。叶片弦长:叶片径向各剖面翼型的弦长。叶片根部剖面的翼型弦长称根弦,叶片尖部剖面的翼型弦长称尖弦。叶片扭角:叶片各剖面弦线和风轮旋转平面的扭角。风轮直径:风轮直径是指风轮在旋转平面上的投影圆的直径。风轮中心高:风轮中心高指风轮旋转中心到基础平面的垂直距离。风轮扫掠面积:风轮扫掠面积是指风轮在旋转平而上的投影面积。风轮锥角:风轮锥角是指叶片相对于和旋
12、转轴垂直的平面的倾斜度。风轮仰角:风轮的仰角是指风轮的旋转轴线和水平面的夹角。风轮偏航角:风轮偏航角是指风轮旋转轴线和风向在水平面上投影的夹角。风轮实度:风轮实度是指叶片在风轮旋转平面上投影面积的总和与风轮扫掠面积的比值,实度大小取决于尖速比。第五章 风力发电机组机械传动系统填空题1、风力发电机组的机械机构主要包括(叶片)、(轮毂)、(偏航系统)、(主轴)、(主轴承)、(齿轮箱)、(刹车系统)、(液压系统)、(机舱及塔架)等。2、轮毂是(联接叶片与主轴)的重要部件,它承受了风力作用在叶片上的推力、扭距、弯距及陀螺力距。通常轮毂的形状为(三通形)或(三角形)。3、风轮轮毂的作用是(传递风轮的力和
13、力矩到后面的机械结构中去,由此叶片上的载荷可以传递到机舱或塔架上)。4、在风力发电机组中大量采用(高强度球墨铸铁)作为轮毂的材料。5、在风力发电机组中,主轴承担了(支撑轮毂处传递过来)的各种负载的作用,并将扭矩传递给增速齿轮箱,将轴向推力、气动弯矩传递给机舱、塔架。6、在风力发电机组中,联轴器常采用(刚性联轴器)、(弹性联轴器(或万向联轴器))两种方式。7、(刚性联轴器常)用在对中性好的二轴的联接,而(弹性联轴器)则可以为二轴对中性较差时提供二轴的联接,更重要的是弹性联轴器可以提供一个(弹性环节),该环节可以吸收轴系因外部负载的波动而产生的额外能量。8、在风力发电机组中通常在低速轴端(主轴与齿
14、轴箱低速轴联接处)选用(刚性联轴器)。一般多选用(涨套式联轴器)、(柱销式联轴器)等。在高速轴端(发电机与齿轮箱高速轴联接处)选用(弹性联轴器(或万向联轴器)),一般选用(轮胎联轴器),或(十字节联轴器)。9、机械刹车是一种(制动式减慢旋转负载)的装置。10、机械刹车还可以根据作用方式分为(气动液压)、(电磁)、(电液)、(手动)等形式。11、按工作状态分,制动器可分为(常闭式)和(常开式)。常闭式制动器靠弹簧或重力的作用经常处于(紧闸状态),而机构运行时,则用人力或松闸器使制动器松闸。与此相反,常开式制动器经常处于(松闸状态),只有施加外力时才能使其紧闸。12、在风力发电机组,最常用的机械刹
15、车为(盘式)、(液压)、(常闭式制动器)。13、常用的盘式制动器结构形式有(钳盘式)、(全盘式)及(锥盘式)三种。14、风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件,其主要功能是(将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速)。15、轮系可以分为两种类型:(定轴轮系)和(周转轮系)。16、风力发电机组齿轮箱的种类很多,按照传统类型可分为(圆柱齿轮箱)、(行星齿轮箱)以及它们互相组合起来的齿轮箱;按照传动的级数可分为(单级)和(多级)齿轮箱;按照转动的布置形式又可分为(展开式)、(分流式)和(同轴式)以及(混合式)等等。17、齿轮箱的常见故障有(齿轮损伤)、(轴承损坏)、(断轴)
16、和(渗漏油)、(油温高)等。18、风力发电机组的偏航系统一般分为(主动偏航系统)和(被动偏航系统)。对于并网型风力发电机组来说,通常都采用(主动偏航的齿轮驱动)形式。19、(解缆)和(纽缆)保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。偏航系统的偏航动作会导致机舱和塔架之间的连接电缆发生(纽绞),所以在偏航系统中应设置与方向有关的计数装置或类似的程序对电缆的纽绞程度进行检测。20、偏航系统必须设置(润滑装置),以保证(驱动齿轮和偏航齿圈)的润滑。21、偏航系统一般由(偏航轴承)、(偏航驱动装置)、(偏航制动器)、(偏航计数器)、(纽缆保护装置)、(偏航液压回路)等几个部分组成。22、风力发
17、电机组的偏航系统一般有(外齿形式)和(内齿形式)两种。偏航驱动装置可以采用(电动机驱动)或(液压马达驱动)。23、驱动装置一般由(驱动电动机)或(驱动马达)、(减速器)、(传动齿轮)、(轮齿间隙调整机构)等组成。驱动装置的减速器一般可采用(行星减速器)或(蜗轮蜗杆与行星减速器串联)。简答题1、一般常用的轮毂形式有哪几种及其特点?刚性轮毂:刚性轮毂的制造成本低、维护少、没有磨损,三叶片风轮大部分采用刚性轮毂,也是目前使用最广泛的一种形式。铰链式轮毂:铰链式轮毂常用于单叶片和二叶片风轮,铰链轴和叶片轴及风轮旋转轴互相垂直,叶片在挥舞方向、摆振方向和扭转方向上都可以自由活动,也可以称为柔性轮毂。2、
18、弹性联轴器在风力发电机组中的特点和重要性?在风力发电机组中对弹性联轴器的基本要求为:(1)强度高,承载能力大。由于风力发电机组的传动轴系有可能发生瞬时尖峰载荷,故要求联轴器的许用瞬时最大转矩为许用长期转矩的三倍以上。(2)弹性高,阻尼大,具有足够的减振能力。把冲击和振动产生的振幅降低到允许的范围内。(3)具有足够的补偿性,满足工作时两轴发生位移的需要。(4)工作可靠性能稳定,对具有橡胶弹性元件的联轴器还应具有耐热性、不易老化等特性。3、轮系的定义?为了获得很大的传动比,或者为了将输入轴的一种转速变换为输出轴的多种转速等原因,常采用一系列互相啮合的齿轮将输入轴和输出轴连接起来。这种由一系列齿轮组
19、成的传动系统称为轮系。4、轮系广泛应用于各种机械中,它的主要功用是?(1)相距较远的两轴之间的传动(2)实现变速传动(3)获得大的传动比(4)合成运动和分解运动5、对润滑油的要求应考虑能够起齿轮和轴承的保护作用,此外还应具备哪些性能?(1)减小摩擦和磨损,具有高的承载能力,防止胶合;(2)吸收冲击和振动;(3)防止疲劳点蚀;(4)冷却,防锈,抗腐蚀。6、解释风力发电机齿轮箱空载试运转及其注意事项?按照说明书的要求加注规定的机油达到油标刻度线,在正式使用之前,可以风力发电齿轮箱属于闭式齿轮传动类型,其主要的失效形式是胶合与点蚀,故在选择润滑油时,重点是保证有足够的油膜厚度和边界膜强度。利用发电机
20、作为电动机带动齿轮箱空载运转。此时,经检查齿轮箱运转平稳,无冲击振动和异常噪声,润滑情况良好,且各处密封和结合面无泄漏,才能与机组一起投入试运转。加载试验应分阶段进行,分别以额定载荷的25%、50%、75%、100%加载,每一阶段运转以平衡油温为主,一般不得小于2h,最高油温不得超过80,其不同轴承间的温差不得高于15。7、解释风力发电机齿轮箱正常运行监控状态每次机组起动,在齿轮箱运转前先起动润滑油泵,待各个润滑点都得到润滑后,间隔一段时间方可起动齿轮箱。当环境温度较低时,例如小于10,须先接通电热器加热机油,达到预定温度后才投入运行。若油温高于设定温度,如65时,机组控制系统将使润滑油进入系
21、统的冷却管路,经冷却器冷却降温后再进入齿轮箱。管路中还装有压力控制器和油位控制器,以监控润滑油的正常供应。如发生故障。监控系统将立即发出报警信号,使操作者能迅速判定故障并加以排除。在运行期间,要定期检查齿轮箱运行状况,看看运转是否平稳;有无振动或异常噪声;各处连接的管路有无渗漏,接头有无松动;油温是否正常。8、齿轮箱如何定期更换润滑油?第一次换油应在首次投入运行500h 后进行,以后的换油周期为每运行500010000h。在运行过程中也要注意箱体内油质的变化情况,定期取样化验,若油质发生变化,氧化生成物过多并超过一定比例时,就应及时更换。齿轮箱应每半年检修一次,备件应按照正规图纸制造,更换新备
22、件后的齿轮箱,其齿轮啮合情况应符合技术条件的规定,并经过试运转与载荷试验后再正式使用。9、偏航系统的主要作用?偏航系统的主要作用有两个:其一是与风力发电机组的控制系统相互配合,使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态,充分利用风能,提高风力发电机组的发电效率;其二是提供必要的锁紧力矩,以保障风力发电机组的安全运行。10、偏航液压系统的作用?并网型风力发电机组的偏航系统一般都设有液压装置,液压装置的作用是控制偏航制动器松开或锁紧。一般液压管路应采用无缝钢管制成,柔性管路连接部分应采用合适的高压软管。11、偏航计数器的作用?偏航系统中都设有偏航计数器,偏航计数器的作用是用来记录偏航系统所运转的圈数,当
23、偏航系统的偏航圈数达到计数器的设定条件时,则触发自动解缆动作,机组进行自动解缆并复位。12、偏航轴承外齿形式与内齿形式各自的特点?偏航轴承的轴承内外圈分别与机组的机舱和塔体用螺栓连接。轮齿可采用内齿或外齿形式。外齿形式是轮齿位于偏航轴承的外圈上,加工相对来说比较简单;内齿形式是轮齿位于偏航轴承的内圈上,啮合受力效果较好,结构紧凑。13、偏航计数器工作原理?偏航计数器是记录偏航系统旋转圈数的装置,当偏航系统旋转的圈数达到设计所规定的初级解缆和终极解缆圈数时,计数器则给控制系统发信号使机组自动进行解缆。计数器一般是一个带控制开关的蜗轮蜗杆装置或是与其相类似的程序。14、纽缆保护装置的作用?纽缆保护
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