第二章：水平轴风力机结构设计2.1.4陀螺效应1、叶片材料：木制叶片、钢制叶片、铝合金叶片目前叶片多为复合材料，即以玻璃纤维和碳纤维为增强材料，基体材料为聚酯树脂或环氧树脂。优点：比重小、拉伸强度高、易成型、耐腐蚀性强。2、叶片外形：等弦长直叶片、变弦长扭曲叶片.一、叶片主体结构大型水平轴风机组风轮的结构主要为梁、壳结构，有以下几种结构形式：1、叶片主体采用硬质泡沫塑料夹心结构；大梁是叶片的主要承载部件，材料为玻璃纤维增强塑料(GRP)，大梁常用D形、O形、矩形等形式；蒙皮GRP结构校薄，仅2~3mm，主要保持翼型和承受叶片的扭转载荷；成型：D形、O形和矩形梁在缠绕机上缠绕成型；在模具中成型上、下两个半壳，利用结构胶将C（或I）形梁和两半壳粘接。代表：丹麦Vestas公司和荷兰CTC公（NOI制造的叶片）。优点：重量轻，制造成本低；缺点：对叶片运输要求较高，由于叶片前缘强度和刚度较低，在运输过程中局部易于损坏；这种叶片整体刚度较低，运行过程中叶片变形较大，必须选择高性能的结构胶，否则极易造成后缘开裂。2、叶片壳体以GRP层板为主，厚度在10～20之间；为了减轻叶片后缘重量，提高叶片整体刚度，在叶片上下壳体后缘局部采用硬质泡沫夹心结构，叶片上下壳体是其主要承载结构。C形梁用玻璃纤维夹心结构，设计相对较弱，与壳体粘结后形成盒式结构，共同提供叶片的强度和刚度。这种结构形式叶片以丹麦LM公司为主。叶片壳体和大梁用结构胶牢固地粘接在一起。优点：叶片整体强度和刚度较大，在运输、使用中安全性好。缺点：这种叶片比较重，比同型号的轻型叶片重20%～30%，制造成本也相对较高。2.1.9叶片叶片的热胀、积水和雷击保护风力发电机组的塔架与基础2.3塔架一、单管拉线式二、桁架拉线式三、桁架式按结构材料分，塔架又可分为钢结构塔架和钢筋混凝土塔架。钢筋混凝土塔架在早期风力发电机中大量被应用，后来由于风力发电机大批量生产，从批量生产的需要而被钢结构塔架所取代。近年来随着风力发电机组容量的增加，塔架的体积增大，使得塔架运输出现困难，又有以钢筋混凝土取代钢结构塔架的苗头。第二节塔架基础2.3.2塔架的主要载荷塔架所受的风压2.3.2.2塔架动态特性一般常用的轮毂形式有以下两种：1、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。2、铰链式轮毂（柔性轮毂或跷跷板式轮毂）铰链式风轮常用于单叶片和二叶片风轮。2.4机舱、传动系统和刹车系统2.4.3刹车装置定桨距风力发电机组的刹车机构叶片扰流器是风力发电机组的主要制动器，每次制动时都是它起主要作用。脱网停机时，液压油缸失去压力，扰流器在离心力的作用下释放并旋转形成阻尼板。在正常停机的情况下，液压力并不是完全释放，即在制动过程中只作用了一部分弹簧力。为此，在液压系统中设置了一个特殊的减压阀和蓄能器,以保证在制动过程中不完全提供弹簧的制动力。为了监视机械刹车机构的内部状态,刹车夹钳内部装有温度传感器和指示刹车片厚度的传感器。定桨距风力发电机组的液压系统当需要停机时，两回路中的常开电磁阀先后失电，叶尖扰流器一路压力油被泄回油箱，叶尖动作；稍后，机械刹车一路压力油进入刹车油缸，驱动刹车夹钳，使叶轮停止转动。在两个回路中各装有两个压力传感器，以指示系统压力，控制液压泵站补油和确定刹车机构的状态。2.5对风装置2.5.2尾舵对风2.5.3舵轮对风第二节主动偏航系统一、偏航轴承偏航齿圈的偏航轴承内外圈分别与机舱和塔架用螺栓联接。轮齿可采用内齿或外齿型式:二、偏航驱动装置偏航驱动装置一般有:（1）电动机驱动偏航齿轮由偏航驱动电动机通过减速器驱动;（2）液压驱动偏航齿轮由液压马达通过减速器驱动。三、偏航制动器四、偏航计数器偏航计数器是记录偏航系统旋转圈数，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.五、纽缆保护装置必备装置。作用：失效保护。纽缆保护装置一般由控制开关和触点机构组成，控制开关安装在机组的塔架内壁的支架上，触电机构安装与机组悬垂部分的电缆上。当机组悬垂部分的电缆纽绞到一定程度后，触电机构触发控制开关，使机组进行紧急停机。三、功率调节1、定桨距（失速）调节方法叶片与轮毂刚性联结。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。在一般运行情况下，风轮上的动力来源于气流在翼型上流过产生的升力。由于风轮的转速恒定，风速增加叶片上的迎角随之增加，直到最后气流在翼型上表面分离而产生脱落，