3480 水平轴风力发电机设计
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指导教师:工学院机械设计制造及其自动化机械工程2008金泰玉学院名称:专业名称:本科生毕业论文(设计)开题报告延 边 大 学学 号:年 级:学科门类:学生姓名:年 3 月 # 日2012 自然科学: 基础研究类 应用基础研究类 应用研究类类 型 论文 设计论文(设计)题目本 科 生 毕 业 论 文 ( 设 计 ) 开 题 报 告设计内容包括小型风力发电机所处的环境进行分析,对小型风力发电机各部分结构进行设计,并对关键部位进行应力计算,载荷计算及校核。同时进行三维建模及装配设计。面对日益增长的能耗需求和环保方面的压力,世界各国都在加大新能源的开发力度。清洁无污染、绿色环保的可再生能源是当今世界能源开发的焦点。风能是可再生清洁能源中最具代表性的一种,它对保护环境和维持生态平衡,以及减少对常规能源依赖和改善能源结构都有重要意义。风能开发的重点是利用风力发电机将风能转换成电能。水平轴风力机是风能利用中最主要的形式。据统计,截止2010年全国大约还有530万无电用户,其中大部分集中在偏远地区,居住相对分散,如果采用常规电网来供电,从经济效益上是不行的。相对于其他能源,风能还具有以下优势:风能是一种洁净的无污染能源,不存在燃煤、燃油的环境污染问题,不会引起因为过量的排放二氧化碳等气体所造成的温室效应,不存在核电放射性废料对人类的威胁。风力电场建设周期短,装机规模灵活,既可单台安装,也可以多台安装。建设一般规模的风电厂只需半年到一年的时间,而大型燃煤火电站、大型水电站以及核电站的建设周期则需要三到十年的时间。风力发电的经济性日益提高。和火电相比,它不存在建设厂房、煤的运输、锅炉除灰等问题;和水电相比,它不存在修筑水坝、淹没土地以及大规模移民等问题。风力发电不消耗燃料,无三废处理问题,风电价格已经达到电力市场可以接受的程度。在我国随着风力发电机国产化的进程,发电成本正在逐步下降。因此,从经济效益看,风力发电也具有较强的竞争力。风力发电机组安装分散,占地面积少,控制系统与塔架安装在一起,总占地面积仅仅为风电场总面积的1%,其他大部分的土地仍可供农业、林业、牧业使用,基本上不影响风电场以及周围的生态环境。据统计,截止2010年全国大约还有530万无电用户,其中大部分集中在偏远地区,居住相对分散,如果采用常规电网来供电,从经济效益上是不行的。此外一些偏远的农场、牧场、林场以及部分工厂,由于距供电线路较远,假设新的供电新路成本抬高,只有采用独立的风力供电系统才能解决供电问题。此外,近年来,各大城市在电力紧张时,采用拉闸限电的方式解决供电不足的问题,给居民生活造成很大不便,采用小型风力 工程类 装备置类 产品类 软件类选题的内容概述:选题的目的及意义:选题的相关研究现状:随着风电技术不断进步和风电产业规模化发展,风电成本一直呈下降趋势,从19811995年,世界风电成本己由15.8欧分/度电下降到5.7欧分/度电,目前风电成本约为4欧分/度电左右,在过去5年中,风电成本下降约20%。如果在常规能源电价中,考虑了因污染环境而发生的外部附加成本之后,那么风能是目前最具有与常规能源竞争的可再生能源。欧洲和美国等这些风电技术比较发达的国家,不论是政府还是企业自身都投入大量的资金用于风电技术的改进和发展。世界的风电技术都取得了长足进步,设计、制造技术也日益成熟,产品进入商品化阶段,功率发展成大功率兆瓦级。一方面风力机厂家为了满足市场需要开发不同类型的风力机,如低温型、高原型、海上风机等,另一方面在与传统能源竞争中,风电越来越注重降低成本以增加其竞争力。所以,目前的态势是机组单机容量的大型化,而同时单位成本却逐年减少。近年来,风力机仍以发展水平轴为主,虽然垂直轴有全风向、变速装置及发电机可以置于地面等优点,但其转轴过长、转换效率不高还是制约了其发展;其次通过齿轮箱多级变速驱动风电机组依然是目前风电市场上的主流产品,变速变桨距双馈恒频是大型风电机组的主要模式。现在也出现了直驱电机组,因为其部件少减少传动链损失和停机时间,以及维护费用低等优点在市场上占有越来越大的份额阔。一些欧洲国家,如丹麦、德国和英国等,风力发电正由陆地走向海洋,这也成为今后风力发电技术的主要发展方向之一。在空气动力学方面最重要的是进行新型翼型、叶片和风轮的设计与研究,以捕获更多的风能。据说美国国家可再生能源实验室(NREL)开发了一种新型叶片,试验表明:新型叶片比早期的风力机叶片捕获的风能要大20%以上。还有采用柔性叶片也是一个发展方向工,利用新型材料(如新型工程塑料等)进行设计制造叶片,变风况时能达到改善空气动力学性能,这样增加叶片的可靠性和风能的有效利用。另外,还在开发新的空气动力控制装置,如叶片上的副翼,它能够简单有效地限制转子的旋转速度,比机械刹车更可靠,并且能降低费用。因为风能技术是一项高新技术、它涉及到气象学、空气动力学、结构动力学、计算机技术、控制技术、材料力学、机电工程、电气工程、环境科学等学科和专业。我国这方面起步又晚,我国风能发展中技术创新还很薄弱,除小型的风电机组,很少有自主知识产权的核心技术,因此很大程度上还要从国外引进技术。总体来说还处于跟踪和引进国外的先进技术阶段,而且个别引进的技术并不实用。就是某些引进的许可证,有的是国外淘汰技术,有的图纸虽然先进,但受限于国内配套厂的技术、工艺、材料等原因,导致国产化的零部件质量、性能大打折扣。为了早日实现风电机组的国产化,国家投入大量的财力、物力和人力,早在“八五”“九五”期间,我国将风能利用列入了国家重点科技攻关项目,并组织了多家科研单位进行攻关,取得了一定成绩侧。此外,在风力发电机组的制造水平上,我国己经成为国际主流机型的兆瓦级机组主要市场。国外的很多知名风电制造商纷纷在中国设立分厂,或者和中方合作开发风机。我国在上世纪的也曾经由政府有关技术与产业部门组织并投资研究风力发电技术与产品开发。首先从国外引进原装产品、技术资料和图纸,消化吸收并与外方合作建立试验性的风电场,更主要的是组织科研所、高校及工厂独自研究与开发风力发电机组。但由于我国技术储备不够雄厚,或因研究方法不够科学,以致现在的很多大型机组仍然是依靠进口,或者是购买国外许可证,按照国外图纸加工生产,所以我国大型风力机技术的还有很长的路要走。在风力机桨叶设计和制造技术方面我国也远远落后于国外先进厂家,作为风力机国产化主要关键技术的叶片设计和制造技术没有完全掌握,叶片的设计和制造材料还需要从国外引进,叶片多数为仿制,生产工艺也不完全过关。风力机设计和制造技术还是与世界先进制造商的技术水平有一定的差距。为了提高机组利用率和可靠性,赶上世界先进水平,发展我国自己的风电事业,对于风力社会科学: 基础研究类 应用研究类 综合研究类小型风力风力发电机的设计分析 随着风电技术不断进步和风电产业规模化发展,风电成本一直呈下降趋势,从19811995年,世界风电成本己由15.8欧分/度电下降到5.7欧分/度电,目前风电成本约为4欧分/度电左右,在过去5年中,风电成本下降约20%。如果在常规能源电价中,考虑了因污染环境而发生的外部附加成本之后,那么风能是目前最具有与常规能源竞争的可再生能源。欧洲和美国等这些风电技术比较发达的国家,不论是政府还是企业自身都投入大量的资金用于风电技术的改进和发展。世界的风电技术都取得了长足进步,设计、制造技术也日益成熟,产品进入商品化阶段,功率发展成大功率兆瓦级。一方面风力机厂家为了满足市场需要开发不同类型的风力机,如低温型、高原型、海上风机等,另一方面在与传统能源竞争中,风电越来越注重降低成本以增加其竞争力。所以,目前的态势是机组单机容量的大型化,而同时单位成本却逐年减少。近年来,风力机仍以发展水平轴为主,虽然垂直轴有全风向、变速装置及发电机可以置于地面等优点,但其转轴过长、转换效率不高还是制约了其发展;其次通过齿轮箱多级变速驱动风电机组依然是目前风电市场上的主流产品,变速变桨距双馈恒频是大型风电机组的主要模式。现在也出现了直驱电机组,因为其部件少减少传动链损失和停机时间,以及维护费用低等优点在市场上占有越来越大的份额阔。一些欧洲国家,如丹麦、德国和英国等,风力发电正由陆地走向海洋,这也成为今后风力发电技术的主要发展方向之一。在空气动力学方面最重要的是进行新型翼型、叶片和风轮的设计与研究,以捕获更多的风能。据说美国国家可再生能源实验室(NREL)开发了一种新型叶片,试验表明:新型叶片比早期的风力机叶片捕获的风能要大20%以上。还有采用柔性叶片也是一个发展方向工,利用新型材料(如新型工程塑料等)进行设计制造叶片,变风况时能达到改善空气动力学性能,这样增加叶片的可靠性和风能的有效利用。另外,还在开发新的空气动力控制装置,如叶片上的副翼,它能够简单有效地限制转子的旋转速度,比机械刹车更可靠,并且能降低费用。因为风能技术是一项高新技术、它涉及到气象学、空气动力学、结构动力学、计算机技术、控制技术、材料力学、机电工程、电气工程、环境科学等学科和专业。我国这方面起步又晚,我国风能发展中技术创新还很薄弱,除小型的风电机组,很少有自主知识产权的核心技术,因此很大程度上还要从国外引进技术。总体来说还处于跟踪和引进国外的先进技术阶段,而且个别引进的技术并不实用。就是某些引进的许可证,有的是国外淘汰技术,有的图纸虽然先进,但受限于国内配套厂的技术、工艺、材料等原因,导致国产化的零部件质量、性能大打折扣。为了早日实现风电机组的国产化,国家投入大量的财力、物力和人力,早在“八五”“九五”期间,我国将风能利用列入了国家重点科技攻关项目,并组织了多家科研单位进行攻关,取得了一定成绩侧。此外,在风力发电机组的制造水平上,我国己经成为国际主流机型的兆瓦级机组主要市场。国外的很多知名风电制造商纷纷在中国设立分厂,或者和中方合作开发风机。我国在上世纪的也曾经由政府有关技术与产业部门组织并投资研究风力发电技术与产品开发。首先从国外引进原装产品、技术资料和图纸,消化吸收并与外方合作建立试验性的风电场,更主要的是组织科研所、高校及工厂独自研究与开发风力发电机组。但由于我国技术储备不够雄厚,或因研究方法不够科学,以致现在的很多大型机组仍然是依靠进口,或者是购买国外许可证,按照国外图纸加工生产,所以我国大型风力机技术的还有很长的路要走。在风力机桨叶设计和制造技术方面我国也远远落后于国外先进厂家,作为风力机国产化主要关键技术的叶片设计和制造技术没有完全掌握,叶片的设计和制造材料还需要从国外引进,叶片多数为仿制,生产工艺也不完全过关。风力机设计和制造技术还是与世界先进制造商的技术水平有一定的差距。为了提高机组利用率和可靠性,赶上世界先进水平,发展我国自己的风电事业,对于风力在以往的设计中,主要是对入网式大型风力发电机进行研究。本课题选取的是对民用小型风力发电机进行设计,将风力发电机简便轻捷运用在日常生活中。并且在风力发电机运动中加入了偏航系统,使其可以对风保证其工作效率。3月1日之前 领会毕业设计任务书,调研,收集资料 3月1日-3月15日 毕业实习3月16日-3月23日 写开题报告3月24日-4月7日 总体方案的设计4月8日-5月18日 绘制总装图和零件图5月19日-5月29日 编写设计说明书5月30日-6月3日 制作ppt,准备答辩6月4日 进行答辩 选题研究工作进展安排:本 科 生 毕 业 论 文 ( 设 计 ) 开 题 报 告选题在哪些方面有所进展和创新:年 月 日年 月专业主任意见:日指导教师意见:1 濮良贵,纪名刚.机械设计. 北京.高等教育出版社.2006.5.2 宋海辉风力发电技术及工程M. 北京:中国水利水电出版社.20093 刘万琨,张志英,李银凤等风能与风力发电技术M. 北京:化学工业出版社.2006.9 4 包道日娜,刘志章.离网型风力发电机叶片设计方法研究J.北京.应用能源技术.2007.125 姚兴佳,宋俊等风力发电机组原理与应用M. 北京:机械工业出版社.2009.66 苏绍禹风力发电机设计与运行维护M. 北京:中国电力出版社. 2002主要参考文献:指导教师:专业主任:
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