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永磁同步風力發電機的原理和前景
我國風能資源非常豐富,可開發的風能潛力巨大。根據相關資料顯示,我國陸地風能資源可開發量大約有23.8億千瓦,海上風能資源可開發量約2億千瓦。我國風能資源比較集中,“三北”地區(華北、東北和西北)以及東南沿海地區、沿海島嶼潛在風能資源開發量約占全國的80%.風能資源與煤炭資源的地理分布具有較高的重合度,與電力負荷則呈逆向分布。
“十三五”時期,我國風力發電機裝機容量占發電機總容量比例將進一步加大,出于電網考慮,風力發電機組必須在“低電壓穿越”保障下“御風而行”。根據 發改委能源研究所有關人士透露,2020年陸地風電的成本將與煤電持平,之后風電將逐步脫離 補貼,“降低成本”也成為風電行業未來發展面臨的新的“瓶頸”。揚州市引江發電設備有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步風力發電機,實現了發電機低成本制造,使機組極易實現低電壓穿越,在國內處于技術領先水平。
永磁同步風力發電機由于機械損耗小、運行效率高、維護成本低等優點成為繼雙饋感應風電機組之后的又一重要風力發電機型受到社會廣泛關注,并逐漸開始投入使用。永磁同步風力發電機主要由風力機、永磁同步發動機、變頻器和變壓器組成。
(1)基本原理
永磁同步風力發電的基本原理,就是利用風力帶動風力機葉片旋轉,拖動永磁同步發電機的轉子旋轉,實現發電。永磁同步風力發電系統和籠型變速恒頻風力發電系統類似,只是所采用的發電機為永磁式發電機,轉子為永磁式結構,不需外部提供勵磁電源,提高了效率。它的變頻恒速控制是在定子回路中實現的,把永磁同步發電機的變頻的交流電通過變頻器轉變為電網同頻的交流電,實現風力發電的并網,因此變頻器的容量與系統的額定容量相同。
(2)技術特點
隨著科學技術的發展和更新,由于永磁材料性能和電力電子裝置的改善,永磁同步發電機已變得越來越具吸引力了。
采用永磁同步發電機的風力發電系統具有以下特點:1)永磁同步發電機系統不需要勵磁裝置,具有重量輕、效率高、功率因數高、可靠性好等優點;2)變速運行范圍寬,即可超同步運行也可以亞同步運行;3)轉子無勵磁繞組,磁極結構簡單、變頻器容量小,可以做成多極電機;4)同步轉速降低,使風輪機和永磁發電機可直接耦合,省去了風力發電系統中的齒輪增速箱,減小了發電機的維護工作并降低噪聲,使直驅永磁風力發電機系統。
(3)適用場合
1)在電力供應匱乏、交通不便、燃料短缺,但是風力資源豐富的地區,可以解決部分用電問題,如為高速公路照明設備提供電源等;2)在單機容量比較小的風場,永磁同步發電系統能夠并網發電;3)為農村、牧區、邊防哨所、氣象臺站等偏遠、負載較輕的用戶,提供電力。
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康明斯堅信過不了多久重型柴油卡車需求將得到恢復。康明斯的管理層將資金投入正在成長的小型發動機市場。1961年,在康明斯推出了V系列發動機,這是一種結構緊湊的發動機,不久就開始在英格蘭和克萊斯勒公司合作制造這種發動機。康明斯公司在這個10年里更具有劃時代意義的事件是,在塔爾先生的領導和約瑟夫·埃爾文·米勒的鼓勵下,于1968年在哥倫布市建成了耗資兩千三百萬美元的的研發技術中心,這是當時全球同類研發中心中 進的。該中心擁有88個試驗室以及現代化的儀器設備,它進一步強化了康明斯不斷追求技術創新的承諾,奠定了康明斯未來發展的基石。
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介紹組成柴油發電機的兩大組件和五大系統
柴油發電機是一種比較復雜的機器,它由許多組件和系統組成,這些組件和系統共同保證柴油機進行工作循環,實現能量轉換,并使其能連續正常運轉。目前,柴油機的結構形式很多,具體構造也有很多不同之處,但柴油機無論怎樣變化,其基本構造和組成形式是相同的。下面結合國內使用廣泛的135系列柴油機的結構,首先介紹組成柴油發電機的兩大組件和五大系統,以便于讀者進一步認識和熟悉柴油發電機。
四沖程柴油機由下列組件和系統組成。
一、燃燒室組件
燃燒室組件主要由固定不動組件組成,包括機體、汽缸蓋、汽缸套、活塞組件和汽缸墊。在組成燃燒室的各個部件中除活塞組件能運動外,其他部件均為固定不動組件。這些部件的主要作用是組成密封的燃燒室并完成柴油機的能量轉換。
二、動才傳動組件
動力傳動組件主要由運動部件組成,包括連桿組件、曲軸飛輪組件和活塞組件。動力傳動組件的作用是將活塞的往復直線運動轉變為曲軸的旋轉運動,并將作用在活塞頂部的燃氣壓力轉變為扭矩,通過曲軸向外輸出動力,使熱能轉變為機械能。
三、燃科供系統
燃料供給系統的主要作用是保證活塞由下止點向上運動到壓縮上止點一定上止點前一定度數時,定時、定量、定質地向燃燒室內噴入高壓霧化燃油。柴油機燃料供給給系統主要包括油箱、低壓油管、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵、調速器、高壓油管和噴油器等。
四、潤滑系統
潤滑系統的作用是將機油(潤滑油)輸送到柴油機各運動部件的摩擦表面,以減輕零件表面摩擦,帶走零件所吸收的部分熱量,沖洗零件表面,提高燃燒室的密封效果,防止部件生銹。潤滑系統主要由油底殼、吸油盤、機油泵、機油散熱器、機油粗濾器、機油細濾器、缸蓋內部油道和機體內部油道等組成。
五、冷卻系統
冷卻系統主要由水泵、風扇、水散熱器、水溫表、節溫器、機體內部水道以及缸蓋內部水道等組成。冷卻系統的主要作用是將柴油機運轉時各零部件所吸收的多余熱量迅速傳導出去,以保證柴油機在正常溫度下運轉,不致因各種零件過熱而損壞:同時還要對機油(潤滑油)進行強制冷卻。
六、配氣系統
配氣系統主要包括進氣管、排氣管、空氣濾清器、排氣消聲器、進氣閥、排氣閥、挺桿、配氣凸輪和傳動齒輪等機件。配氣系統的主要作用是定時打開和關閉各汽缸的進、排氣門,以使燃燒室內進氣充足、排氣干凈,且達到密封良好的目的。
七、起動和充電系統
起動和充電系統的作用是保證柴油機準時起動和按時給蓄電池充電。起動和充電系統主要包括蓄電池、起動機、磁力開關(電磁馬達)、控制按鈕、充電調節器、交(直)流發電機、充電線路、用電負載和控制開關等。
一臺完整的柴油機必須具備以上兩大組件和五大系統才能正常工作。