风力发电机
风力发电机
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成。
工作原理
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风力发电机技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。
风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。
分类
根据发电机控制技术分类
根据发电机的运行特征和控制技术，风力发电技术可分为恒速恒频风力发电技术和变速恒频风力发电技术。
- 恒速恒频风力发电机组
恒速风电机组主要有两种类型：定桨距失速型和变桨距风力机。
定桨距失速型风力机：利用风轮叶片翼型的气动失速特性来限制叶片吸收过大的风能，功率调节由风轮叶片来完成，对发电机的控制要求比较简单。这种风力机控制调节简单可靠，但为了产生失速效应，导致叶片重，结构复杂，机组的整体效率较低，当风速达到一定值时必须停机。
变桨距风力机：是通过风轮叶片的变桨距调节机构控制风力机的输出功率。由于变桨距调节型风机在低风速时，可使桨叶保持良好的攻角，比失速调节型风机有更好的能量输出，因此，比较适合于平均风速较低的地区安装。变桨距调节的另外一个优点是在风速超速时可以逐步变化到无负载的全翼展模式位置，避免停机，增加风机发电量。对变桨距调节的一个要求是其对阵风的反应灵敏性。
- 变速恒频风力发电机组
变速恒频风力发电机组由于其转速能随着风速的变化而变化．可以保证机组在低风速区域获得最大的风能利用串．其效率比恒速恒频风力发电机组高很多。变速恒频风电机组是主流的风力发电机组。
目前，变速恒频风力发电机组主要分为双馈异步风力发电机组、永磁直驱风力发电机组和电励磁同步半直驱风力发电机组。目的，双馈异步风力发电机组为变速桓频风力发电机组中的主流机型。
根据风轮的旋转轴与风向关系
- 水平轴风力发电机
水平轴风力发电机风轮的旋转轴与风向平行。水平轴风力机又可分为升力型和阻力型两类。升力型旋转速度快，阻力型旋转速度慢。对于风力发电，多采用升力型水平轴风力机。大多数水平轴风力机具有对风装置，能随风向改变而转动。对小型风力机，这种对风装置采用尾舵，而对于大型风力机，则利用风向传感元件及伺服电动机组成的传动装置。
- 垂直轴风力发电机
垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向。垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。
选型指南
风力发电机组选型要结合当地风能资源、气候特征、地形条件、地貌特征等，选择性价比最高的机型，使风电场在全寿命期内发电量最优，效益最好。
- 机型选择的原则
- 选择适用安全等级机组
IEC61400-1第三版标准规定，风电机组等级界定的基本参数如下：
表中：各种参数值是指轮毂高度的数值
vref：表示50年一遇参考风速10分钟平均值，我们一般称最大风速。（ve50=1.4vref，ve50为50年一遇风速以3秒钟平均值，我们一般称极端风速）
A：表示较高湍流强度特征值
B：表示中等湍流强度特征值
C：表示较低湍流强度特征值
Iref：表示在风速15m/s时，湍流强度的平均值。
- 选择可靠机组
设计可靠性，制造可靠性，运维的可靠性
1）设计及设计计算，是否标准，如性能计算，载荷计算，疲劳寿命等，一般应有设计认证证书。
2）制造工艺，产品试验。尤其是静动试验结果一般要有产品认证证书。
3）商品化生产后，运维可靠性，主要看故障率，以可利用指标来衡量。
- 发电量
在选定机组应根据特定风电场风况和风频分布，选型时主要看运行功率曲线和满发小时数，是否具有一定的经济效益。
- 使用、维护性能好
1）便于使用维护
2）全寿命期备品、备件是否能满足要求
- 选用于特定风电场气候条件的机组
如：低温、积冰、沙尘暴、雷暴等。
- 用于特定风电场地形条件的机组
交通，安装情况，及是否适合山地复杂地形的要求
- 性价比高的机组
考虑全寿命期，规定回收期后，计算各种费用，其内部收入大小来衡量其性价比。
- 市场成熟化度高的商品化机组，并充分考虑其实际运行情况
- 机组选型的基本要求
- 对质量认证体系的要求
风电机组制造必须具备ISO9001系列质量管理体系的认证。
- 对机组功率曲线的要求
功率曲线是反映风力发电机组发电输出性能好坏的最主要曲线之一。
- 对机组制造厂家业绩考查
业绩是评判一个风电制造企业水平的重要指标之一。
- 对特定环境要求
积冰、积雪、低温、雷暴、沙尘等特殊环境都会对风力发电机组造成影响。
- 机组选型的方法
风力发电机组的选型分为单机容量的选择和机型的选择。
- 单机容量的选择
根据目前国内外风机市场的现状以及国内已建风电场的装机情况，按照单机容量的大小通常可以将风机分为3个级别。
1）kW级机组（小于1000kW）。
2）MW级机组。目前我国1.5~2MW级的机组已经成为主流成熟机型。
3）多MW级机组。主要安装在海上风电场，尚未大规模投入商业运行。
- 机型的选择
根据目前国内外风力发电机组的发展趋势及当前国内装机的类型、制造水平、技术成熟度，并结合场区的风资源情况、地形地貌、安装条件，进行初步选择。
维护保养
- 风力发电机的定期维护检测
定期维修检测的重点内容有：
风力发电机组的连接点之间的螺栓力矩检测（包括电气连接），各个传动带以及传动部件之间的润滑程度和各项重点功能的测试。风力发电机在可以正常运行之中，各个连接部件之间的螺栓在长期运行工作之下在长期工作震动之中容易造成螺栓松动，为了防止在螺栓松动之后在受力不均匀的情况下而被剪切，我们必须定期的对各个连接部件的螺栓力矩进行检测维修。假如周围的环境低于零下五摄氏度的时候，应该使其力矩下降到额定力矩的80%以便进行固定，并同时在周围温度高于五摄氏度的时候来进行检查。我们一般对螺栓的固定检测维修情况大多都安在无风或者风小的夏天来进行检测维修，以躲避开风力发电所在的高风力季节。
风力发电机的主要润滑系统有两种方式，分别为稀油润滑和干油润滑。风力发电机的齿轮箱和偏航减速齿轮箱大多都采用稀油润滑方式，其维护的主要方法是补加油和采取样品来进行化验，若是化验结果表示该润滑油已过期，不能正常使用，就得立即跟换润滑油。干油润滑的部件主要有轴承、偏航齿轮等等，这些部件因为运行时的温度过高，极容易发生变质，导致轴承遭受到严重的受损，在定期维护当中，一定要对其进行补加。另外，谨记发电机轴承补加的计量一定不宜过多，要按数量来进行加入，以防止加入过多导致烧坏电机。
- 日常维护工作
首先要仔细的观察发电机以内的安全平台和梯子是否安全牢固，还要注意观察螺栓是否松动，控制监控柜内是否有烧焦糊味，电缆是否有移动位置，夹板是否有松动的现象等等。
听，认真的听一下控制柜中是否有放电的声音传出，有声音就代表接线可能松动了，或者是有接触不良的现象，必须经过仔细的检测，听偏航时的声音是否正常，有无杂音，然后再听听发电机的轴承有无异响，再听齿轮处、闸盘与闸垫之间、叶片的切风声音是否有异常声响。
要认真的清理好自己的工作现场，并且将液压站的各个部件与管头接口处擦拭干净，以便日后更清晰的检查，有无泄漏情况。
注意事项
风力发电机内部工作安全注意事项：
当风力发电机处于运行状态时，如果要检查齿轮箱的噪声等级、机械部件和发电机时，只可进入机舱，不得进入轮毂内。
如果叶片被冰冻上，在转子附近或下面行走将非常危险。如果在叶片上有冰的情况下起动风力发电机，操作员必须小心且确保在风力发电机附近没有其他的人，因为有冰块落下的危险。
在开门进入塔内时，必须小心，不要站在打开的半径内并且查看确保也没有其他人在这一半径内。
在进行任何检查工作之前，必须通过登入塔底权限断开远程控制器的连接，叶片朝向展平的啮合位置，如果叶片停止转动或者缓慢转动，按下紧急按钮，在这种情况下，风力发电机停止运转（建议按下机舱内的另一紧急按钮以免有人松开地面控制器上的紧急按钮）。如果需要执行任何对风力发电机的检查或者维修工作，控制必须传到顶部控制（远程控制保持无效）。
在登塔工作时，要佩戴安全帽。系安全带，并把防坠落安全锁扣安装在钢丝绳或防滑导轨上，同时要穿结实防滑的工作鞋。
登塔维修时，不得两个人在同一段塔筒内同时登塔，尽量避免工具跌落伤人的可能性。
在风力发电机组机舱内工作时，风速低于12m/s可以开启机舱盖，但在离开风力发电机组前要将机舱盖合上，并锁定。风速超过14m/s时应关闭机舱盖。风速超过18m/s时禁止登塔工作。
进行风电机维护检修工作时，风机零部件，检修工具必须传递，不得空中抛接。零部件，工具必须摆放有序，检修结束后应清点。
检修液压系统前，必须开启泄压手阀对液压站蓄能器泄压，保证回路内无压力。
在风力发电机组风轮上工作时需要将风轮锁定。
故障排除
- 风力发电机剧烈抖动
- 紧固拉索；
- 拧紧松动部位；
- 更换桨叶；
- 拆卸、润滑保养，重新安装；
- 风轮转速明显降低
- 润滑、保养；
- 更换轴承；
- 修复和更换叶片；
- 调速、调向不灵
- 润滑、保养 ；
- 清除异物，润滑、保养；
- 校正塔架上端；
- 异常杂音
- 放倒风力发电机，检查并采取相应措施；
- 更换轴承，重新安装端盖；
- 更换轴承；
- 更换或修复轴承部位；
- 风轮不平衡，引起风力机转动时轻微来回摆动，风力机每转一周都发出‘砰砰’或‘咔咔’声，尤其是在低速时。
- 检查导流罩的紧固件是否松动、螺栓孔是否变大 ；
- 拆下发动机，调换轴承，之后重新装上发电机；
- 机身有大块油渍
检查所有含油部件 ；修理或调换相关部件。