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《風力機設計、制造與運行》是《風力發電技術叢書》的一個分冊。《風力機設計、制造與運行》介紹了風和風能的基本知識及各種風能發電技術，詳細介紹了風輪機設計、設計優化、風輪機動態分析和風輪機安全性設計及風輪機的數值模型和數值計算技術，風輪葉片和各主要部件輪轂、齒輪箱、變槳距、增速箱、發電機、機艙、塔架和基礎的結構設計和制造技術，以及風力機的安裝、調試、運行、維護、故障分析和故障診斷技術。還簡要介紹了幾種新型的風力機，供有興趣的讀者參考?！ 讹L力機設計、制造與運行》是一本有關風能發電的技術參考書，適合從事風能發電產品設計、制造和風電場風力機運行的工程師、工程技術管理人員和設計院風電場工程設計參考使用，也適合高等院校熱物理和動力專業師生作為教學參考書，對想了解風能發電的讀者也是一本極好的科技讀物。
$ d# | g& H5 d第1章 風和風電場的特性% Q1 Y% `0 T' Q. O% Z# [8 ?& u
1.1 風和風的特性+ n( O: K. K7 [9 O8 H; W/ z
1.1.1 風的形成和分類
8 ?" Q9 R7 Y) i1.1.2 風速與風向
9 W4 i, E1 T# o/ ]# o" Z1.1.3 風速特性和風能“玫瑰”圖
. L: z: p5 F( u9 r6 \1.1.4 環境對風速的影響 S' I8 E. ?4 q3 k1 i4 ^3 @
1.2 風能和風能密度7 J3 l& B \$ Q. i. O
1.2.1 風能
f( i) h7 @/ q5 A8 g( P5 t- C1.2.2 風能密度3 D0 A( p: B) w; j
1.2.3 風能密度計算方法
- K8 I' M# P4 l8 X7 ~3 {1.3 風電場特性和風電場設計原則
, E! X0 @5 x! y$ {, Y2 L6 h& [1.3.1 風電場特性資料 X9 [) \2 T8 R/ @6 m
1.3.2 風電場設計原則
/ A* S) ~6 m; G' N m1.4 風電場優化設計
) w- @+ u/ ]0 F1.4.1 風力發電機組選型
( q* s; l. c( c! ]# d1.4.2 風力發電機基礎
3 \( H0 w9 C3 H3 Q1.5 離網型和并網型風電場9 G5 o5 s3 F7 y, B& L1 T, R. R
1.5.1 小型離網型風電場
: [4 \0 U1 {# j ]" ^5 D1.5.2 大型并網型風電場9 Y, U: ^9 \% _( r
. G. Q8 k! I5 F+ a8 R( w7 A
第2章 風力發電技術
, D5 O" N$ T4 u U3 Y7 w2.1 風力機功率調節技術 \9 d6 I$ O' v O* k
2.1.1 功率調節方式
6 ~. A4 F5 e9 D. Y2.1.2 風力發電技術的發展
' k4 d/ G, Y, g& U W, n: w' I2.2 恒速/恒頻發電系統/ P1 f% F9 A: _
2.2.1 恒速/恒頻發電系統6 x9 | R) O: ~! [$ e& U
2.2.2 恒速/恒頻系統發電機; l( H- o% Y2 k W% y5 A% R
2.3 變速/恒頻發電系統
; V. T6 ]- `9 X. Y/ k/ {2.3.1 風力機變轉速技術
' ~) R2 y1 F! B: Q! V2.3.2 變速/恒頻發電系統
! R* \5 b, S3 b" G" ^' v2.3.3 變速運行的發電機, J4 P3 C% `5 R! i7 T1 Y" B5 s
2.4 小型直流發電系統( O: \* U7 `4 f- A4 K. j
2.4.1 離網型風力發電機系統
" K2 s3 n7 Q' L* @) W9 y2.4.2 小型直流發電系統
- i5 L: C* f1 O' W- p! ^) z, e7 ^5 E, D
第3章 風輪機設計
$ x( E7 n% P7 R6 B- V3.1 風輪機設計的基本原則2 i7 D% B* u4 Y9 `9 q' w# j; N- A7 K
3.1.1 基本參數的定義$ z. r# q* l! z1 W
3.1.2 部件設計強度分析步驟5 x* k' N$ D: i4 Q: \% Z
3.1.3 部件應力分析數學模型/ f- m3 f+ H7 r8 x& E' R; p
3.2 風輪機設計條件! p7 \( Y2 G7 m' a6 K! f7 p# F
3.2.1 外部條件
+ d+ G) C/ f) p+ {. ^3.2.2 風輪機等級
+ ?% o- U m( S( a& K$ _3.2.3 風況, M9 _$ ]! W& b
3.2.4 其他環境條件) p9 f* {$ V& R
3.2.5 電網條件, P I. A8 ~! T- z" x. Q
3.3 載荷的計算5 Q" a7 e7 `9 L1 G3 O. d( T
3.3.1 載荷
5 E* T5 f1 V( N4 t# t3.3.2 設計工況和載荷狀態1 \5 _) T! m; _1 M
3.3.3 載荷計算
C2 }9 U1 n1 g. ` q L. s6 L) D6 d5 _3 w3.3.4 載荷的安全系數
4 ~9 j$ a+ H. @) p& l" r8 n3.4 風輪機部件設計
' d% ^8 L) A0 n1 \" W; u3.4.1 設計參數
9 J& E& W7 I; I. E1 h; ]. F3.4.2 設計參數的選定
+ i2 S# Y/ U# j1 A7 f8 s k5 }3.4.3 機艙偏航系統6 O+ w. k' \- ^# z' _7 e4 i0 [
3.4.4 傳動系統
% _" o; C6 E+ n- Q' {- O; W9 E3.4.5 額定風速和額定轉速
+ {1 G, k+ d C! y F& A5 N3.4.6 發電機設計; I8 b7 ]& r7 @" x! ?9 R8 J# L& d
3.4.7 齒輪箱設計
( }& U j5 i6 T3 k; d: \: h3.5 風輪機工程設計方法
/ e3 z- U1 o$ ~6 e6 H3.5.1 風能計算
: O) } ~. [$ m0 t# E2 B0 @7 l' ~3.5.2 風輪機典型設計參數
( g; C, e2 @, R1 l5 u W3.5.3 主要參數與技術經濟指標舉例
# q0 G8 \, I9 d6 v+ n! }- F3.5.4 貝茨（Betz）基本理論
0 N, M, f: F3 s7 X# S2 c3.5.5 風輪機工程設計
' i7 N5 J" G( d9 p! v- D1 C3.6 風輪機設計優化
" F, Q! }* b6 w1 A3.6.1 葉輪優化設計法2 y; F, l1 ^' N
3.6.2 葉片數、直徑、轉速及翼型優化' a3 p9 x' E* O/ S# G9 r
3.6.3 葉輪葉片各截面弦長優化. U2 W% K% B2 d1 x# m3 s8 H7 c
3.6.4 葉輪葉片各截面扭轉角優化
, @! K0 G/ W+ X' s4 a2 J0 W8 y# t! u
' e6 k) k" w W! G( F( {# {+ f1 T' a# O S第4章 風輪機數值分析技術
; ?# [& \) H; [+ F6 b4.1 風電場數值模型5 O7 }$ b* I; l0 G
4.1.1 流體力學控制方程
3 ?6 f) y2 d& W- [3 ?# w; z4.1.2 流場解的補充方程5 d; L" Y! G3 D" i1 r
4.1.3 邊界條件
& X! w; L Z$ ^( D4.1.4 控制方程組離散和有限差分解& ~; g0 i( Q& V% ?( _5 ~
4.2 風電場數值計算軟件包
0 m9 g5 H" H: I h4.2.1 GH Bladed軟件包數值模型和功能; T; N9 F' v7 E& Y
4.2.2 AREVA T&D/E?terra wind軟件" F8 {8 a" B. Q9 s3 R
4.2.3 Garrad Hassan(GH)綜合軟件包/ B) D4 \. y, y( m6 d. A
4.2.4 風電場設計優化和風資源預測評估軟件5 N7 y. Q4 w' q) d$ }, A8 r- {
4.3 風力機設計與研究4 M4 z6 J* h# g" Q6 V, o7 |
4.3.1 軟件包開發、模塊和數據庫
: ^ m5 x9 K% H( n3 z4.3.2 風力機空氣動力學研究) K% o0 c. Q- o2 S' G. g6 u6 y9 \
4.3.3 風力機動態測試方法的研究/ z3 W8 H! e4 I
4.3.4 儲能方法的研究
$ L/ G2 R4 C5 U' j$ y8 W4.3.5 小型風電場規劃方法的研究
) N" T2 X* }9 o4.4 轉子/ 機艙/ 塔架系統耦合響應分析
; d+ N/ w7 x, f' n% o) j, F4.4.1 系統坐標系5 B' M+ v H) x) G' H! E! [( T' A- b
4.4.2 系統建模
% S( M; K) B5 d0 O4.4.3 計算方法與結果分析 ?) N: G2 m" w: c1 t
4.5 風輪機數值分析實例
# o2 B9 a( [5 I& k
6 ?5 ]# Z0 `/ l第5章 風輪機葉片設計 [. F D8 Y! h* q6 O! h& c
5.1 風輪機葉片數據庫
9 l% [* t h. o/ D5.1.1 葉片剖面翼型 R& I E5 _* L. y# F# F
5.1.2 風輪葉片尺寸確定
9 s. @- d+ F( U- Y5 Y5.1.3 風輪機葉片設計典型數據
, n+ S5 u9 J2 Y2 Z5.2 風輪機葉片型線設計方法2 i" Y* U0 Z. Q. ~# g
5.2.1 計算機CAD設計扭曲葉片/ R7 P: k0 b' b. C
5.2.2 某中型風力機葉片設計計算表例(表5?7、圖5?11～圖5?17). h2 G `1 X x6 G$ h8 p
5.3 風輪機葉片強度振動設計; U6 I7 z9 t% @5 f1 r B R9 [
5.3.1 槳葉片數值方程0 Y+ L: p0 O( U8 @+ P1 ?+ N
5.3.2 計算結果分析" u2 v( I& s, R! a4 x
# ?+ z; z# b/ T) D' g8 j$ c0 W3 ~$ h; ^第6章 風力機主要部件結構設計和制造技術4 Z8 S& M: i: v0 T; C1 H; V6 S6 m
6.1 葉片結構設計、材料和制造
5 |- T6 y. @6 q3 R, r/ N7 |* t6.1.1 葉片結構9 k* ^2 q% b; ~
6.1.2 葉片結構設計要點5 T6 |0 v1 _; d- _0 U k3 {* r2 T# J
6.1.3 葉片材料和結構
: U! C# h: M2 y4 }$ i- L6.1.4 典型葉片結構介紹
" R0 X9 u# V; l# f6.1.5 葉片的制造工藝/ G S9 Q+ k1 }9 i% ?/ Q
6.2 輪轂結構設計和材料* B9 S- f. D) j6 D% ^6 ~
6.2.1 輪轂結構形式& b& b# u8 J; D+ W0 ?
6.2.2 輪轂與主軸的連接方式
6 K" `0 q2 Y2 H W- H6.3 變槳距結構設計和材料
7 e) S3 ?) ]2 F' \6.3.1 變槳距風力機組的特點
. d3 h" T2 V0 Y- U, [6.3.2 電機驅動的變槳距系統
0 o3 s% g+ D. l2 o8 @ A+ G6.3.3 獨立變槳距系統電機及控制
; D4 w3 M1 l9 R9 N$ F( b6.4 增速箱結構設計和材料
* d$ P. b( k7 ^ G5 |0 O6.4.1 齒輪箱設計要考慮的問題- S# J7 J8 h m$ o/ a
6.4.2 齒輪箱設計要求
3 J# r4 m$ d+ X3 M' D1 e6.4.3 齒輪箱結構9 S0 r& N9 U- S, |
6.4.4 齒輪箱的主要零部件 C7 P. ~9 _$ { F& m
6.5 發電機結構設計和材料! Z3 o3 r9 L B& a
6.5.1 發電機的結構
6 n9 X7 E$ {/ @. u6.5.2 交流發電機的分類
6 v8 S" a0 a& K3 t2 |% g- o- |6.5.3 常用交流發電機
3 ~" f/ l1 I5 P. ~+ O2 M6 G6 a6.6 機艙結構設計和材料
, C: \1 m% o6 X- m6.6.1 機艙材料! D% t$ B7 n% _3 C8 \7 @% x8 K) P
6.6.2 底板與機艙蓋9 T' X4 `3 F9 i, d( @. y
6.7 塔架設計9 `$ h1 ]: ^- O: d6 ^( R& q
6.8 風力機基礎設計) k' B7 G1 {7 D, e ]
6.8.1 微、小型風力機的基礎/ M8 @- T* m8 F: J6 i+ Y0 O
6.8.2 中、大型風力機的基礎6 f3 ^$ O* o9 `, L( E: E
/ j- c6 P O4 P
第7章 風力機現場安裝和調試7 X9 x# C C m# W& u$ y. L# r
7.1 風電場風力機布置
* j7 H" D; o( z6 l+ b4 B7.2 風力機現場安裝技術
1 E; q) u& A. H# M2 Q& l7.2.1 微、小型風力機的安裝7 D" D0 R1 e( k& l" E* A2 m# j. p
7.2.2 中、大型風力機的安裝
* O; l" c3 ?3 m% o' C7.2.3 典型的安裝程序
9 J# f5 {' K9 T7.3 風力機安裝后的調整和試車0 C( j. n; P; y
7.3.1 風力機安裝后的調整% C- @' @( j$ r& C( ~: F" g
7.3.2 風力機的試車
' C( e3 Q$ ?. b+ R3 j7.3.3 風力機組并網與脫網
. M+ l/ a2 B3 q F7 S( o7.3.4 大、小發電機的軟并網程序6 ~' p* J* W" P, _6 m' ^
7.3.5 發電機間的切換
. @. N# H% t, J7.3.6 電動機啟動. D: N6 }! e: O* n
' c5 S' T1 Y; B9 H. o) @第8章 風力機運行與維護4 _8 p+ Z: l% e8 F, G
8.1 風力機運行技術: E8 O) d7 e7 \+ ? A
8.1.1 風力發電機組運行狀態
% J/ S5 m7 x0 E8 E W; d, E8.1.2 運行數據統計分析
( x5 X2 @) l/ a T8.1.3 風電場的監控系統) Y: d) c$ j0 w) k8 y$ Y
8.1.4 運行過程中的主要參數監測
3 o: j! W1 v% e% ^( J/ E5 e8.1.5 風力參數監測
, i6 Y9 v/ i+ H8 ]8.1.6 機組狀態參數檢測5 T2 a h% A2 z, o
8.1.7 各種反饋信號的檢測
5 L9 A1 ?$ p' e7 E* o& ?0 G8.1.8 增速器油溫的控制
& b0 J e$ S& W y2 Z. J8.1.9 發電機溫升控制
) i2 W4 n2 D* m# D+ _& i8.1.1 0發電機功率控制2 {$ {1 y, q1 J9 R$ N# z& \, {
8.1.1 1風力發電機組退出電網
% U* G0 o) b0 G; \, |) g W4 d; N8.1.1 2變槳距風力發電機組的運行狀態+ g3 n' j, ]4 Z4 Y' E- ~1 U) _
8.2 風力機維護技術
" ]% h5 g [% i8.2.1 風力機的日常檢修維護
! |5 M) a4 N1 \% B2 R4 A8.2.2 風力機的定期檢修維護( J0 r- a0 b2 p$ u
8.2.3 緊急狀況停機- D3 j. F6 n) k& d+ ?2 M0 u
8.2.4 重要零部件的維護
0 A- E9 b4 v- A8 T$ L8.2.5 風力機對自然災害的防護: ]- E+ _: ?3 a$ Y2 W* z5 U
7 I" P r, U5 E3 |/ {) ^第9章 風力機故障和故障診斷
2 N7 T% ~3 J; Z, _5 J' |9.1 風力機葉片故障分析
3 t% x! V! U$ n$ i T) f- w9.1.1 風力機葉片逐年受損狀況
, m+ ~. n8 D7 b. ^* ^9.1.2 聲音辨別葉片受損技巧/ G( T \7 D0 S6 {% A/ R
9.1.3 沿海和干旱地區葉片對比
, |5 h2 U* F( f6 i/ d, T9.1.4 風力機葉片目測技巧" \/ q" p, {1 |) S
9.2 增速箱故障分析
# {) b: `) P8 f) J: S9.2.1 齒輪箱常見故障及預防措施
~) F& M& @' N: d# ?6 x3 [9.2.2 齒輪箱故障診斷
. B" o% l0 @( |& F5 F& j0 b9.3 發電機故障分析. b# M* u5 |+ B4 k$ N
9.4 風力機迎風裝置及故障分析
6 x3 ^# U9 F" c$ j# h V9.4.1 迎風裝置的組成" ^: I; X3 I' e' T2 c
9.4.2 偏航電機過負荷故障原因
+ q& v3 p" a/ G# m* _9 K, M9.5 塔架故障分析及塔筒防腐
! {3 R( i F+ h1 C. }; Q! c9.5.1 動載荷對塔架的影響* ~. o7 v6 x" Z3 s5 q \3 N
9.5.2 風力機內外塔筒防腐
! x+ M0 y0 K8 J. i: X- \9.6 風力機部件故障診斷技術
; ~( N& m0 l3 s1 J/ r& Q: R( K6 ^) o9.6.1 葉片故障分析9 R6 i* r5 b, ]/ Z8 q! M
9.6.2 小型風力機劇烈抖動( }# r0 E& z) f8 L+ L2 G
9.6.3 風力機調向不靈
9 Y: O# a" S! l# s, L9.6.4 風力機異常雜音
6 ^; d" k% T% _2 Z1 k9.6.5 發電機不發電$ h4 B- `% X# j
9.6.6 風輪轉速明顯降低
' @ z. @ [7 }1 o* Q% R6 D! X9.6.7 發電機輸出電壓低* w. T( r1 o' T4 y- \
9.6.8 蓄電池輸出電容不足
j0 e1 D+ }2 E, N+ o2 j# Z) n, d7 `4 y; w5 F; @6 l
第10章 新型風力機 t$ A6 j! E8 Y Q, f6 O
10.1 直接驅動式風力機/ ^" N2 [2 O& W% [9 y
10.1.1 直接驅動式風力機原理2 e7 ^$ e# |( S' S! [5 y, N
10.1.2 離網型低速永磁發電機
7 ]: z( C3 c, y" G5 C10.1.3 變速直驅永磁發電機控制系統( u, k5 {$ x* R2 z( H
10.2 低溫式風力機: S% n( s, `6 E5 P8 i0 A
10.2.1 低溫環境對風力發電機組的影響
0 `* A) P2 y4 Y; h% {& b0 W/ r10.2.2 低溫對風輪葉片的影響4 ?1 g- E* b, { }4 z! \
10.2.3 高原環境對風力發電的影響' N7 S( c2 V. M5 @1 ~$ F
10.2.4 風力機在惡劣環境下的可靠性研究
5 {3 j; S/ m( e: [' U6 t10.2.5 熱帶氣旋對風電場安全性的影響
# ]/ k6 k9 K4 J2 Q6 A$ O4 u10.3 海上風力發電式風力機+ i# O& T4 s" y6 O6 [
10.3.1 海上風電場5 g) y/ ~6 o3 e( C% u+ x5 V, @
10.3.2 海上風力發電技術8 g. v$ ]0 ~+ F1 ^, T8 M. t
10.3.3 國內海上風電場建設, H4 `* X2 @+ \7 E* R5 b+ }, p
10.3.4 大功率淺海風電場風投資概算
: g2 t1 R0 {6 n! J$ S/ U5 \10.3.5 丹麥的海上風力發電
, K3 Q7 o& a* C* G10.3.6 漂浮式海上風電場0 o: j& q& e. u. \
10.3.7 近海風電場建設關鍵技術
# ]; J# ^4 k) c$ s m7 [10.4 太陽能煙囪熱能風力發電式風力機
4 k8 u! j9 W% l5 {/ k' f10.4.1 太陽能發電- k+ O1 U/ [. G( }
10.4.2 太陽能煙囪熱發電
5 f$ Q$ p% }& }/ z1 A. g10.4.3 太陽能煙囪發電系統理論基礎' @& D% O l# }( S
10.4.4 熱能風力渦輪機設計- |1 y) N" B' y, _0 m/ P' s
10.4.5 太陽能煙囪電廠熱能風力渦輪機方案
" e; d0 g6 S: Y# n: p* c附錄 典型風力機設計數據* C) Y1 L& Z5 Q ^9 d
參考文獻+ ]! G: i1 }% l! y
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發表于 2018-2-10 13:21:51
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