3480 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)

3480 水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì),水平,風(fēng)力發(fā)電機(jī),設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師：工學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化機(jī)械工程2008金泰玉學(xué)院名稱：專業(yè)名稱：本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告延 邊 大 學(xué)學(xué) 號(hào)：年 級(jí)：學(xué)科門類：學(xué)生姓名：年 3 月 # 日2012 自然科學(xué)： □ 基礎(chǔ)研究類 □ 應(yīng)用基礎(chǔ)研究類 □ 應(yīng)用研究類類 型□ 論文■ 設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)）題目本 科 生 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 開 題 報(bào) 告設(shè)計(jì)內(nèi)容包括小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)所處的環(huán)境進(jìn)行分析，對小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對關(guān)鍵部位進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，載荷計(jì)算及校核。同時(shí)進(jìn)行三維建模及裝配設(shè)計(jì)。面對日益增長的能耗需求和環(huán)保方面的壓力，世界各國都在加大新能源的開發(fā)力度。清潔無污染、綠色環(huán)保的可再生能源是當(dāng)今世界能源開發(fā)的焦點(diǎn)。風(fēng)能是可再生清潔能源中最具代表性的一種，它對保護(hù)環(huán)境和維持生態(tài)平衡，以及減少對常規(guī)能源依賴和改善能源結(jié)構(gòu)都有重要意義。風(fēng)能開發(fā)的重點(diǎn)是利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能。水平軸風(fēng)力機(jī)是風(fēng)能利用中最主要的形式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2010年全國大約還有530萬無電用戶，其中大部分集中在偏遠(yuǎn)地區(qū)，居住相對分散，如果采用常規(guī)電網(wǎng)來供電，從經(jīng)濟(jì)效益上是不行的。相對于其他能源，風(fēng)能還具有以下優(yōu)勢:①風(fēng)能是一種潔凈的無污染能源，不存在燃煤、燃油的環(huán)境污染問題，不會(huì)引起因?yàn)檫^量的排放二氧化碳等氣體所造成的溫室效應(yīng)，不存在核電放射性廢料對人類的威脅。②風(fēng)力電場建設(shè)周期短，裝機(jī)規(guī)模靈活，既可單臺(tái)安裝，也可以多臺(tái)安裝。建設(shè)一般規(guī)模的風(fēng)電廠只需半年到一年的時(shí)間，而大型燃煤火電站、大型水電站以及核電站的建設(shè)周期則需要三到十年的時(shí)間。③風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性日益提高。和火電相比，它不存在建設(shè)廠房、煤的運(yùn)輸、鍋爐除灰等問題;和水電相比，它不存在修筑水壩、淹沒土地以及大規(guī)模移民等問題。風(fēng)力發(fā)電不消耗燃料，無三廢處理問題，風(fēng)電價(jià)格已經(jīng)達(dá)到電力市場可以接受的程度。在我國隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)國產(chǎn)化的進(jìn)程，發(fā)電成本正在逐步下降。因此，從經(jīng)濟(jì)效益看，風(fēng)力發(fā)電也具有較強(qiáng)的競爭力。④風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝分散，占地面積少，控制系統(tǒng)與塔架安裝在一起，總占地面積僅僅為風(fēng)電場總面積的1%，其他大部分的土地仍可供農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)使用，基本上不影響風(fēng)電場以及周圍的生態(tài)環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2010年全國大約還有530萬無電用戶，其中大部分集中在偏遠(yuǎn)地區(qū)，居住相對分散，如果采用常規(guī)電網(wǎng)來供電，從經(jīng)濟(jì)效益上是不行的。此外一些偏遠(yuǎn)的農(nóng)場、牧場、林場以及部分工廠，由于距供電線路較遠(yuǎn)，假設(shè)新的供電新路成本抬高，只有采用獨(dú)立的風(fēng)力供電系統(tǒng)才能解決供電問題。此外，近年來，各大城市在電力緊張時(shí)，采用拉閘限電的方式解決供電不足的問題，給居民生活造成很大不便，采用小型風(fēng)力□ 工程類 ■裝備置類 □ 產(chǎn)品類 □ 軟件類選題的內(nèi)容概述：選題的目的及意義：選題的相關(guān)研究現(xiàn)狀：隨著風(fēng)電技術(shù)不斷進(jìn)步和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展，風(fēng)電成本一直呈下降趨勢，從1981~1995年，世界風(fēng)電成本己由15.8歐分/度電下降到5.7歐分/度電，目前風(fēng)電成本約為4歐分/度電左右，在過去5年中，風(fēng)電成本下降約20%。如果在常規(guī)能源電價(jià)中，考慮了因污染環(huán)境而發(fā)生的外部附加成本之后，那么風(fēng)能是目前最具有與常規(guī)能源競爭的可再生能源。歐洲和美國等這些風(fēng)電技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國家，不論是政府還是企業(yè)自身都投入大量的資金用于風(fēng)電技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展。世界的風(fēng)電技術(shù)都取得了長足進(jìn)步，設(shè)計(jì)、制造技術(shù)也日益成熟，產(chǎn)品進(jìn)入商品化階段，功率發(fā)展成大功率兆瓦級(jí)。一方面風(fēng)力機(jī)廠家為了滿足市場需要開發(fā)不同類型的風(fēng)力機(jī)，如低溫型、高原型、海上風(fēng)機(jī)等，另一方面在與傳統(tǒng)能源競爭中，風(fēng)電越來越注重降低成本以增加其競爭力。所以，目前的態(tài)勢是機(jī)組單機(jī)容量的大型化，而同時(shí)單位成本卻逐年減少。近年來，風(fēng)力機(jī)仍以發(fā)展水平軸為主，雖然垂直軸有全風(fēng)向、變速裝置及發(fā)電機(jī)可以置于地面等優(yōu)點(diǎn)，但其轉(zhuǎn)軸過長、轉(zhuǎn)換效率不高還是制約了其發(fā)展;其次通過齒輪箱多級(jí)變速驅(qū)動(dòng)風(fēng)電機(jī)組依然是目前風(fēng)電市場上的主流產(chǎn)品，變速變槳距雙饋恒頻是大型風(fēng)電機(jī)組的主要模式。現(xiàn)在也出現(xiàn)了直驅(qū)電機(jī)組，因?yàn)槠洳考贉p少傳動(dòng)鏈損失和停機(jī)時(shí)間，以及維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)在市場上占有越來越大的份額〔闊。一些歐洲國家，如丹麥、德國和英國等，風(fēng)力發(fā)電正由陸地走向海洋，這也成為今后風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。在空氣動(dòng)力學(xué)方面最重要的是進(jìn)行新型翼型、葉片和風(fēng)輪的設(shè)計(jì)與研究，以捕獲更多的風(fēng)能。據(jù)說美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)開發(fā)了一種新型葉片，試驗(yàn)表明:新型葉片比早期的風(fēng)力機(jī)葉片捕獲的風(fēng)能要大20%以上。還有采用柔性葉片也是一個(gè)發(fā)展方向工，利用新型材料(如新型工程塑料等)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造葉片，變風(fēng)況時(shí)能達(dá)到改善空氣動(dòng)力學(xué)性能，這樣增加葉片的可靠性和風(fēng)能的有效利用。另外，還在開發(fā)新的空氣動(dòng)力控制裝置，如葉片上的副翼，它能夠簡單有效地限制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，比機(jī)械剎車更可靠，并且能降低費(fèi)用。因?yàn)轱L(fēng)能技術(shù)是一項(xiàng)高新技術(shù)、它涉及到氣象學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、材料力學(xué)、機(jī)電工程、電氣工程、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科和專業(yè)。我國這方面起步又晚，我國風(fēng)能發(fā)展中技術(shù)創(chuàng)新還很薄弱，除小型的風(fēng)電機(jī)組，很少有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，因此很大程度上還要從國外引進(jìn)技術(shù)。總體來說還處于跟蹤和引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)階段，而且個(gè)別引進(jìn)的技術(shù)并不實(shí)用。就是某些引進(jìn)的許可證，有的是國外淘汰技術(shù)，有的圖紙雖然先進(jìn)，但受限于國內(nèi)配套廠的技術(shù)、工藝、材料等原因，導(dǎo)致國產(chǎn)化的零部件質(zhì)量、性能大打折扣。為了早日實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的國產(chǎn)化，國家投入大量的財(cái)力、物力和人力，早在“八五”“九五”期間，我國將風(fēng)能利用列入了國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，并組織了多家科研單位進(jìn)行攻關(guān)，取得了一定成績側(cè)。此外，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造水平上，我國己經(jīng)成為國際主流機(jī)型的兆瓦級(jí)機(jī)組主要市場。國外的很多知名風(fēng)電制造商紛紛在中國設(shè)立分廠，或者和中方合作開發(fā)風(fēng)機(jī)。我國在上世紀(jì)的也曾經(jīng)由政府有關(guān)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)部門組織并投資研究風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)。首先從國外引進(jìn)原裝產(chǎn)品、技術(shù)資料和圖紙，消化吸收并與外方合作建立試驗(yàn)性的風(fēng)電場，更主要的是組織科研所、高校及工廠獨(dú)自研究與開發(fā)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。但由于我國技術(shù)儲(chǔ)備不夠雄厚，或因研究方法不夠科學(xué)，以致現(xiàn)在的很多大型機(jī)組仍然是依靠進(jìn)口，或者是購買國外許可證，按照國外圖紙加工生產(chǎn)，所以我國大型風(fēng)力機(jī)技術(shù)的還有很長的路要走。在風(fēng)力機(jī)槳葉設(shè)計(jì)和制造技術(shù)方面我國也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外先進(jìn)廠家，作為風(fēng)力機(jī)國產(chǎn)化主要關(guān)鍵技術(shù)的葉片設(shè)計(jì)和制造技術(shù)沒有完全掌握，葉片的設(shè)計(jì)和制造材料還需要從國外引進(jìn)，葉片多數(shù)為仿制，生產(chǎn)工藝也不完全過關(guān)。風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)還是與世界先進(jìn)制造商的技術(shù)水平有一定的差距。為了提高機(jī)組利用率和可靠性，趕上世界先進(jìn)水平，發(fā)展我國自己的風(fēng)電事業(yè)，對于風(fēng)力社會(huì)科學(xué)： □ 基礎(chǔ)研究類 □ 應(yīng)用研究類 □ 綜合研究類小型風(fēng)力風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)分析 隨著風(fēng)電技術(shù)不斷進(jìn)步和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展，風(fēng)電成本一直呈下降趨勢，從1981~1995年，世界風(fēng)電成本己由15.8歐分/度電下降到5.7歐分/度電，目前風(fēng)電成本約為4歐分/度電左右，在過去5年中，風(fēng)電成本下降約20%。如果在常規(guī)能源電價(jià)中，考慮了因污染環(huán)境而發(fā)生的外部附加成本之后，那么風(fēng)能是目前最具有與常規(guī)能源競爭的可再生能源。歐洲和美國等這些風(fēng)電技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國家，不論是政府還是企業(yè)自身都投入大量的資金用于風(fēng)電技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展。世界的風(fēng)電技術(shù)都取得了長足進(jìn)步，設(shè)計(jì)、制造技術(shù)也日益成熟，產(chǎn)品進(jìn)入商品化階段，功率發(fā)展成大功率兆瓦級(jí)。一方面風(fēng)力機(jī)廠家為了滿足市場需要開發(fā)不同類型的風(fēng)力機(jī)，如低溫型、高原型、海上風(fēng)機(jī)等，另一方面在與傳統(tǒng)能源競爭中，風(fēng)電越來越注重降低成本以增加其競爭力。所以，目前的態(tài)勢是機(jī)組單機(jī)容量的大型化，而同時(shí)單位成本卻逐年減少。近年來，風(fēng)力機(jī)仍以發(fā)展水平軸為主，雖然垂直軸有全風(fēng)向、變速裝置及發(fā)電機(jī)可以置于地面等優(yōu)點(diǎn)，但其轉(zhuǎn)軸過長、轉(zhuǎn)換效率不高還是制約了其發(fā)展;其次通過齒輪箱多級(jí)變速驅(qū)動(dòng)風(fēng)電機(jī)組依然是目前風(fēng)電市場上的主流產(chǎn)品，變速變槳距雙饋恒頻是大型風(fēng)電機(jī)組的主要模式?，F(xiàn)在也出現(xiàn)了直驅(qū)電機(jī)組，因?yàn)槠洳考贉p少傳動(dòng)鏈損失和停機(jī)時(shí)間，以及維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)在市場上占有越來越大的份額〔闊。一些歐洲國家，如丹麥、德國和英國等，風(fēng)力發(fā)電正由陸地走向海洋，這也成為今后風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。在空氣動(dòng)力學(xué)方面最重要的是進(jìn)行新型翼型、葉片和風(fēng)輪的設(shè)計(jì)與研究，以捕獲更多的風(fēng)能。據(jù)說美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)開發(fā)了一種新型葉片，試驗(yàn)表明:新型葉片比早期的風(fēng)力機(jī)葉片捕獲的風(fēng)能要大20%以上。還有采用柔性葉片也是一個(gè)發(fā)展方向工，利用新型材料(如新型工程塑料等)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造葉片，變風(fēng)況時(shí)能達(dá)到改善空氣動(dòng)力學(xué)性能，這樣增加葉片的可靠性和風(fēng)能的有效利用。另外，還在開發(fā)新的空氣動(dòng)力控制裝置，如葉片上的副翼，它能夠簡單有效地限制轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，比機(jī)械剎車更可靠，并且能降低費(fèi)用。因?yàn)轱L(fēng)能技術(shù)是一項(xiàng)高新技術(shù)、它涉及到氣象學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、材料力學(xué)、機(jī)電工程、電氣工程、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科和專業(yè)。我國這方面起步又晚，我國風(fēng)能發(fā)展中技術(shù)創(chuàng)新還很薄弱，除小型的風(fēng)電機(jī)組，很少有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，因此很大程度上還要從國外引進(jìn)技術(shù)?？傮w來說還處于跟蹤和引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)階段，而且個(gè)別引進(jìn)的技術(shù)并不實(shí)用。就是某些引進(jìn)的許可證，有的是國外淘汰技術(shù)，有的圖紙雖然先進(jìn)，但受限于國內(nèi)配套廠的技術(shù)、工藝、材料等原因，導(dǎo)致國產(chǎn)化的零部件質(zhì)量、性能大打折扣。為了早日實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的國產(chǎn)化，國家投入大量的財(cái)力、物力和人力，早在“八五”“九五”期間，我國將風(fēng)能利用列入了國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，并組織了多家科研單位進(jìn)行攻關(guān)，取得了一定成績側(cè)。此外，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造水平上，我國己經(jīng)成為國際主流機(jī)型的兆瓦級(jí)機(jī)組主要市場。國外的很多知名風(fēng)電制造商紛紛在中國設(shè)立分廠，或者和中方合作開發(fā)風(fēng)機(jī)。我國在上世紀(jì)的也曾經(jīng)由政府有關(guān)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)部門組織并投資研究風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)。首先從國外引進(jìn)原裝產(chǎn)品、技術(shù)資料和圖紙，消化吸收并與外方合作建立試驗(yàn)性的風(fēng)電場，更主要的是組織科研所、高校及工廠獨(dú)自研究與開發(fā)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。但由于我國技術(shù)儲(chǔ)備不夠雄厚，或因研究方法不夠科學(xué)，以致現(xiàn)在的很多大型機(jī)組仍然是依靠進(jìn)口，或者是購買國外許可證，按照國外圖紙加工生產(chǎn)，所以我國大型風(fēng)力機(jī)技術(shù)的還有很長的路要走。在風(fēng)力機(jī)槳葉設(shè)計(jì)和制造技術(shù)方面我國也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外先進(jìn)廠家，作為風(fēng)力機(jī)國產(chǎn)化主要關(guān)鍵技術(shù)的葉片設(shè)計(jì)和制造技術(shù)沒有完全掌握，葉片的設(shè)計(jì)和制造材料還需要從國外引進(jìn)，葉片多數(shù)為仿制，生產(chǎn)工藝也不完全過關(guān)。風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)還是與世界先進(jìn)制造商的技術(shù)水平有一定的差距。為了提高機(jī)組利用率和可靠性，趕上世界先進(jìn)水平，發(fā)展我國自己的風(fēng)電事業(yè)，對于風(fēng)力在以往的設(shè)計(jì)中，主要是對入網(wǎng)式大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行研究。本課題選取的是對民用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡便輕捷運(yùn)用在日常生活中。并且在風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)動(dòng)中加入了偏航系統(tǒng)，使其可以對風(fēng)保證其工作效率。3月1日之前 領(lǐng)會(huì)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，調(diào)研，收集資料 3月1日-3月15日 畢業(yè)實(shí)習(xí)3月16日-3月23日 寫開題報(bào)告3月24日-4月7日 總體方案的設(shè)計(jì)4月8日-5月18日 繪制總裝圖和零件圖5月19日-5月29日 編寫設(shè)計(jì)說明書5月30日-6月3日 制作ppt，準(zhǔn)備答辯6月4日 進(jìn)行答辯 選題研究工作進(jìn)展安排：本 科 生 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 開 題 報(bào) 告選題在哪些方面有所進(jìn)展和創(chuàng)新：年 月 日年 月專業(yè)主任意見：日指導(dǎo)教師意見：[1] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì). 北京.高等教育出版社.2006.5.[2] 宋海輝．風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及工程[M]. 北京：中國水利水電出版社.2009[3] 劉萬琨，張志英，李銀鳳等．風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2006.9 [4] 包道日娜，劉志章.離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片設(shè)計(jì)方法研究[J].北京.應(yīng)用能源技術(shù).2007.12[5] 姚興佳，宋俊等．風(fēng)力發(fā)電機(jī)組原理與應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2009.6[6] 蘇紹禹．風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與運(yùn)行維護(hù)[M]. 北京：中國電力出版社. 2002主要參考文獻(xiàn)：指導(dǎo)教師：專業(yè)主任：