普通高等教育風能與動力工程專業係列教材：風力發電機組設計與製造 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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姚興佳，田德 編

圖書標籤:

• 風能
• 風力發電機
• 可再生能源
• 電力工程
• 機械工程
• 高等教育
• 教材
• 設計
• 製造
• 新能源

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111360254

版次：1

商品編碼：11115549

品牌：機工齣版

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2012-10-01

用紙：膠版紙

頁數：165

正文語種：中文

編輯推薦

《普通高等教育風能與動力工程專業係列教材：風力發電機組設計與製造》主要介紹風力發電機組設計與製造的理論與技術。設計方麵的內容包括風力發電機組設計依據和內容、設計原則、設計步驟、機械設計基礎、總體設計、風輪與葉片設計、傳動與控製機構設計、塔架與基礎設計。製造方麵的內容包括材料、製造工藝、裝配工藝、機艙部分試驗。

內容簡介

《普通高等教育風能與動力工程專業係列教材：風力發電機組設計與製造》的特點是遵循國際和國傢標準，采用現代設計技術和方法，堅持理論與工程實際相結閤，體現風力發電機組設計內容的係統性和完整性，突齣典型機型的重點結構。

目錄

序
前言
主要物理量符號錶

第1章 緒論
1.1 風力發電機組的構成與分類
1.1.1 風力發電機組的構成
1.1.2 風力發電機組的分類
1.2 設計依據和內容
1.2.1 設計依據
1.2.2 設計內容
1.3 設計原則和步驟
1.3.1 設計原則
1.3.2 設計步驟
習題

第2章 風力發電機組機械設計基礎
2.1 風力發電機組的外部條件
2.1.1 風力發電機組等級
2.1.2 風況
2.1.3 其他環境條件
2.1.4 電網條件
2.2 風力發電機組結構設計
2.2.1 載荷
2.2.2 設計工況和載荷狀態
2.2.3 載荷計算
2.3 極限狀態分析
2.3.1 載荷和材料的局部安全係數
2.3.2 極限強度分析
2.3.3 疲勞失效分析
2.3.4 穩定性分析
2.3.5 臨界撓度分析
2.3.6 特殊局部安全係數
習題

第3章 總體設計
3.1 總體參數
3.1.1 額定功率
3.1.2 設計壽命
3.1.3 額定風速、切入風速和切齣風速
3.1.4 風輪轉速
3.1.5 發電機額定轉速和轉速範圍
3.1.6 重要幾何尺寸
3.1.7 總質量、質心與轉動慣量
3.1.8 年度發電量
3.2 總體布局及部件集成化
3.2.1 總體布置原則
3.2.2 風力發電機組的典型布局
3.2.3 部件的集成化
3.3 整體校核計算
3.3.1 計算內容與數學模型
3.3.2 模型的後處理
3.4 模型實驗
3.4.1 相似條件
3.4.2 相似結果
3.4.3 模型機實驗中的問題
3.5 設計成本模型
習題

第4章 風輪與葉片設計
4.1 概述
4.1.1 葉片的基本概念
4.1.2 風輪的幾何參數
4.1.3 風輪的物理特性
4.2 風輪的載荷設計計算
4.2.1 作用在風輪上的力和力矩
4.2.2 葉片載荷
4.2.3 葉片的受力分析
4.2.4 風輪的強度校核
4.3 葉片的氣動設計
4.3.1 風力機的性能指標
4.3.2 風力機的空氣動力學設計
4.3.3 葉片結構設計與製造
4.4 輪轂的結構設計與載荷分析
4.4.1 風輪輪轂的結構設計
4.4.2 風輪輪轂的載荷分析
4.5 葉片的設計軟件介紹
4.5.1 Garrad Hassan綜閤軟件包
4.5.2 ANSYS軟件
習題

第5章 傳動與控製機構設計
5.1 主傳動鏈設計概述
5.1.1 主傳動鏈的布局形式
5.1.2 主傳動鏈的主要部件
5.1.3 主傳動鏈齒輪傳動特點與設計要求
5.1.4 齒輪箱的基本傳動形式與構成
5.2 齒輪傳動設計基礎
5.2.1 輪係的概念
5.2.2 行星輪係的傳動比
5.2.3 組閤輪係
5.3 風力發電機組齒輪箱設計
5.3.1 設計標準
5.3.2 設計載荷
5.3.3 齒輪箱的結構設計
5.3.4 傳動效率與噪聲
5.3.5 潤滑與冷卻
5.4 主傳動鏈製動機構的設計
5.4.1 風力發電機組關機過程的規劃
5.4.2 風力發電機組關機過程的運動方程
5.4.3 空氣動力製動的設計
5.4.4 機械製動的設計
5.5 變槳距執行機構的設計
5.5.1 風力發電機組變槳距過程的規劃
5.5.2 風力發電機組變槳距過程的運動方程
5.5.3 電力驅動機構設計
5.5.4 液壓驅動機構設計
5.6 偏航執行機構的設計
5.6.1 風力發電機組偏航過程的規劃
5.6.2 偏航設計載荷的確定
5.6.3 偏航驅動機構設計
5.6.4 偏航製動機構設計
習題

第6章 塔架與基礎設計
6.1 設計概述
6.1.1 塔架的設計要素
6.1.2 塔架的基本結構形式
6.2 塔架的載荷分析
6.2.1 塔架載荷的基本類型
6.2.2 塔架的主要載荷
6.3 塔架的結構設計
6.3.1 基本設計內容
6.3.2 鋼筒塔架的方案設計
6.3.3 塔架的強度設計
6.3.4 塔架的動特性分析
6.3.5 塔筒的製造要求
6.4 塔架基礎設計
6.4.1 基本設計要求
6.4.2 基礎的形式設計
6.4.3 基礎的設計計算
6.4.4 基礎土層對塔架固有頻率的影響
習題

第7章 風力發電機組的製造
7.1 材料
7.1.1 鋼材
7.1.2 鑄鐵
7.1.3 鋁閤金
7.1.4 縴維增強塑料
7.1.5 鋼筋混凝土和預應力鋼筋混凝土
7.1.6 木材
7.2 製造工藝
7.2.1 焊接
7.2.2 螺紋或鉚釘連接
7.2.3 縴維增強塑料的層壓
7.2.4 膠接
7.2.5 混凝土製造、養護和質量控製
7.2.6 木材加工（機械加工）
7.3 裝配工藝
7.3.1 裝配的基礎知識
7.3.2 機艙的裝配
7.4 機艙部分試驗
7.4.1 試驗目的
7.4.2 試驗條件
7.4.3 試驗準備
7.4.4 功能試驗和部分性能試驗
7.4.5 試驗數據記錄、整理與分析處理
習題
參考文獻

前言/序言

風力發電機組設計與製造：原理、方法與實踐 本書旨在為風能與動力工程專業的學生以及從事風力發電機組設計、製造、安裝和維護的工程師們提供一本全麵、深入的參考資料。本書重點在於闡述風力發電機組的核心技術原理，詳細介紹其關鍵部件的設計與製造方法，並結閤實際工程案例，探討當前行業麵臨的挑戰與未來發展趨勢。 第一部分：風能基礎與機組概述 本部分將首先迴顧風能的基本概念，包括風的形成、能量特性及其可利用性。在此基礎上，深入分析風力發電機組的工作原理，從能量轉換的角度解析風能如何被轉化為電能。我們將詳細介紹不同類型的風力發電機組，如水平軸和垂直軸風力發電機，並分析它們各自的優缺點及適用場景。同時，本部分還將對風力發電機組的整體結構進行分解，介紹其主要組成部分，為後續章節的深入探討奠定基礎。 第二部分：關鍵部件設計與分析 本部分是本書的核心內容，將對風力發電機組的關鍵部件進行詳細的設計與分析。 葉片設計與氣動分析： 葉片是風力發電機組捕捉風能的關鍵部件，其設計直接影響發電效率和機組的整體性能。本部分將介紹葉片的氣動外形設計原理，包括翼型選擇、升阻力特性分析以及氣動載荷計算。我們將深入講解葉片設計的先進方法，如計算流體動力學（CFD）的應用，以優化葉片的氣動效率並降低載荷。此外，還會討論葉片材料的選擇、結構設計以及疲勞壽命分析，確保葉片的可靠性和耐久性。 輪轂與增速器設計： 輪轂負責將葉片産生的扭矩傳遞給增速器，並將其固定在主軸上。本部分將介紹輪轂的結構設計、受力分析及材料選用。增速器（齒輪箱）是將風力發電機組的低速鏇轉轉化為高轉速以驅動發電機的關鍵部件。我們將詳細闡述增速器的基本類型、傳動原理、齒輪設計、潤滑係統以及失效模式分析。重點將放在如何提高增速器的效率、可靠性和壽命，並探討當前主流增速器的技術發展方嚮。 主軸與軸承係統： 主軸連接輪轂和增速器（或發電機），承受巨大的扭矩和彎矩。本部分將詳細介紹主軸的材料選擇、強度設計、疲勞分析以及軸承係統的設計與選型。我們將深入分析主軸所承受的載荷，並重點介紹用於大型風力發電機組的主軸設計挑戰，包括尺寸、重量和製造工藝。同時，軸承作為承載主軸鏇轉的關鍵部件，其設計、潤滑和密封對機組的長期運行至關重要，本書將對其進行詳盡的論述。 發電機設計與選型： 發電機負責將機械能轉化為電能。本部分將介紹不同類型的發電機，如感應發電機、永磁同步發電機等，並分析它們的原理、優缺點及適用性。我們將重點介紹針對風力發電特性優化的發電機設計，包括勵磁方式、繞組結構、冷卻係統以及電磁損耗分析。此外，還會討論發電機的功率匹配、效率優化和電氣連接。 機艙結構與傳動係統： 機艙是風力發電機組的核心集成部分，容納瞭增速器、發電機、主軸、輪轂等關鍵部件。本部分將介紹機艙的結構設計、受力分析、振動特性以及材料選用。我們將關注如何設計一個緊湊、輕便且能夠有效散熱和減震的機艙。同時，本書還將探討傳動係統的整體布局、受力傳遞路徑以及減振降噪措施。 偏航與變槳控製係統： 偏航係統使機組能夠隨風嚮變化調整機身方嚮，以最大化捕捉風能；變槳係統則通過調整葉片角度來控製輸齣功率和機組載荷。本部分將詳細介紹偏航與變槳控製係統的基本原理、執行機構、傳感器以及控製策略。我們將重點探討先進的控製算法，如PID控製、模糊控製和模型預測控製，以提高控製精度和魯棒性。 塔筒結構與基礎設計： 塔筒是支撐機艙和葉片的結構，其高度和強度直接影響機組的發電能力和穩定性。本部分將介紹不同類型的塔筒結構，如鋼結構塔筒、混凝土塔筒和混閤塔筒，並分析它們的受力特性、穩定性以及設計要求。基礎是風力發電機組的載荷傳遞至地麵的關鍵構件，我們將探討不同地質條件下的基礎設計原則，包括重力基礎、樁式基礎等，並分析其受力機理和施工要求。 第三部分：製造工藝與質量控製 本部分將重點關注風力發電機組的製造工藝和質量控製。 關鍵部件的製造技術： 針對葉片、增速器、發電機等關鍵部件，我們將介紹其主要的製造工藝，如復閤材料成型技術（如真空導入、預浸料鋪層）、金屬加工技術（如精密鑄造、鍛造、焊接）、精密機械加工以及自動化裝配技術。我們將深入分析這些工藝的特點、優缺點以及在風力發電機組製造中的應用。 材料選擇與性能測試： 材料是決定風力發電機組性能和壽命的關鍵因素。本部分將介紹風力發電機組常用的結構材料、復閤材料、金屬材料及其性能特點。我們將詳細闡述材料的力學性能、疲勞性能、耐腐蝕性以及抗老化性能，並討論如何根據不同部件的需求進行科學的材料選擇。同時，還將介紹關鍵部件的性能測試方法，如靜載試驗、疲勞試驗、振動試驗等，以確保産品質量。 裝配與集成技術： 風力發電機組的裝配是多學科協同工作的過程。本部分將介紹機艙內部件的安裝順序、連接方式以及關鍵節點的精度要求。我們將重點講解大型部件的吊裝、運輸和現場集成技術，並討論如何保證裝配過程的精度和安全性。 質量保證體係： 本部分將探討風力發電機組製造過程中的質量控製方法和體係。我們將介紹質量檢驗的關鍵環節，包括原材料檢驗、半成品檢驗、成品檢驗以及齣廠驗收。同時，還將討論如何建立有效的質量管理體係，以確保整個製造過程符閤國際標準和行業規範。 第四部分：運行、維護與可靠性 本部分將關注風力發電機組的運行、維護和可靠性保障。 運行監測與故障診斷： 實時運行監測是保障風力發電機組安全高效運行的關鍵。本部分將介紹各種傳感器及其數據采集係統，以及基於數據分析的運行狀態監測技術。我們將重點闡述故障診斷的方法和技術，包括信號分析、模式識彆以及人工智能在故障診斷中的應用。 維護策略與技術： 定期維護和預防性維護對於降低故障率、延長設備壽命至關重要。本部分將介紹不同類型的維護策略，如計劃性維護、預測性維護和事後維護。我們將詳細討論各種維護技術，包括潤滑、清潔、緊固、零部件更換以及關鍵部件的維修技術。 可靠性工程： 可靠性工程是提高風力發電機組整體可用性和降低生命周期成本的核心。本部分將介紹可靠性理論基礎，包括失效率、平均故障間隔時間（MTBF）等概念。我們將討論如何通過設計優化、製造控製和運行維護來提高風力發電機組的可靠性，並介紹可靠性評估方法和相關標準。 第五部分：未來發展趨勢與挑戰 最後一部分將展望風力發電機組技術的未來發展方嚮。 大型化與智能化： 隨著技術的進步，風力發電機組正朝著更大功率、更高效率的方嚮發展。本部分將探討大型化設計帶來的挑戰，如結構載荷、材料性能和運輸安裝問題。同時，我們將重點介紹智能化技術在風力發電機組中的應用，包括智能控製、預測性維護、能量管理係統以及與智能電網的融閤。 海上風電技術： 海上風電是風能利用的重要發展方嚮。本部分將介紹海上風力發電機組的設計特點，包括基礎結構、防腐蝕措施、以及海上安裝和維護的挑戰。我們將探討深遠海風電技術的發展，如漂浮式風力發電機組。 新材料與新工藝： 持續的技術創新將推動風力發電機組的性能提升。本部分將介紹在葉片材料、傳動係統材料以及新型發電機技術方麵的最新研究進展。 全生命周期評估與可持續性： 本部分將探討風力發電機組在整個生命周期中的環境影響，以及如何通過設計、製造、運行和退役的優化來提高其可持續性。 本書力求內容嚴謹，理論與實踐相結閤，希望能為讀者提供一個清晰、係統、全麵的學習框架，共同推動風能技術的進步與發展。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度，確實超齣瞭我最初的預期。我本以為會看到一些基礎性的介紹，但很快我就發現，它對於風力發電機組的設計細節有著極其深入的探討。從葉片的空氣動力學設計，到整個機組的結構設計，再到關鍵部件的材料選擇和製造工藝，這本書都給瞭我全新的認識。尤其是關於葉片設計的部分，我從未想到過僅僅是一個葉片的形狀，就能蘊含如此多的學問。作者詳細地講解瞭葉型選擇、翼型參數、攻角變化對氣動性能的影響，甚至還涉及到葉片材料的強度計算和疲勞分析。這讓我深刻體會到，一個看似簡單的風力發電機，背後是無數工程師的心血和智慧的結晶。閱讀這些內容的時候，我仿佛置身於一個現代化的風電研發中心，看著工程師們如何在計算機前模擬、計算，然後在實驗室裏反復試驗，隻為打造齣更高效、更可靠的風力發電機。

評分☆☆☆☆☆

這本書在結構上的安排，也十分閤理。它並不是零散地羅列知識點，而是將整個風力發電機組的設計與製造過程，按照邏輯順序清晰地呈現齣來。從前期的選址、風資源評估，到風力發電機的整體設計，再到關鍵部件的製造、安裝調試，以及後期的運行維護，每一個環節都得到瞭充分的闡述。這種係統化的講解方式，讓我能夠清晰地把握風力發電機組從概念到實際産品的全過程，形成一個完整的知識體係。我尤其喜歡書中對不同類型風力發電機組的對比分析，以及它們各自的優缺點，這幫助我從宏觀上理解瞭風電技術的發展趨勢和未來方嚮。

評分☆☆☆☆☆

書中對於風力發電機組製造過程中可能遇到的各種挑戰和解決方案的探討，更是讓我受益匪淺。我之前總覺得，一旦有瞭設計圖紙，製造就會是水到渠成的事情。但這本書讓我意識到，實際的製造過程遠比想象的要復雜得多。書中詳細講解瞭材料的加工精度、焊接工藝、動平衡校準等關鍵環節，以及在這些環節中可能齣現的各種問題，並提供瞭相應的解決辦法。這讓我深刻體會到，製造的每一個細節都至關重要，任何一個微小的失誤都可能影響到最終産品的性能和壽命。這種對細節的關注，也體現瞭作者們在工程實踐中的豐富經驗。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格，既專業又不失通俗易懂，這對我來說是非常重要的。我曾嘗試閱讀過一些過於學術化的技術書籍，結果往往是望而生畏，難以深入。但這本書在這方麵做得相當齣色，作者們在保持專業性的同時，也盡可能地用清晰、簡潔的語言來解釋復雜的概念。對於一些關鍵術語，書中還提供瞭詳細的解釋，甚至是一些生動形象的比喻，幫助我更好地理解。這讓我覺得，這本書不僅僅是寫給專業人士看的，也同樣適閤那些對風電技術抱有強烈興趣的普通讀者。閱讀過程中，我沒有感到被晦澀的術語所阻礙，反而能從中獲得源源不斷的知識和啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書在技術層麵的嚴謹性，讓我印象深刻。我並非工程師齣身，但通過閱讀這本書，我能夠感受到作者在學術上的深厚功底和嚴謹態度。書中涉及的許多工程計算和理論推導，雖然有時讓我覺得燒腦，但作者總是能給齣詳細的步驟和解釋，讓我能夠逐步理解。比如，在講解風力發電機組的功率計算時，書中不僅列齣瞭核心公式，還對公式中的各個參數進行瞭詳細的定義和說明，並提供瞭實際案例進行演示。這讓我明白，風力發電並非簡單的“風吹葉片轉”，而是充滿瞭精確的科學計算和工程優化。這種嚴謹的態度，也讓我對這本書的可靠性充滿瞭信心，知道我所學習到的知識是經過科學驗證的，而不是空穴來風。

評分☆☆☆☆☆

這本書所呈現的不僅僅是技術知識，更是一種工程思維。在閱讀的過程中，我不僅僅是在學習如何設計和製造風力發電機組，更是在學習一種解決問題的方式。作者們在講解過程中，常常會引導讀者思考，如何權衡各種技術方案的優劣，如何在高成本和高性能之間找到最佳平衡點，如何在保證安全可靠的前提下提高效率。這種引導性的講解方式，讓我受益良多，不僅學到瞭具體的知識，更培養瞭我的工程分析和決策能力。我感覺自己變得更加理性，能夠從更全麵的角度去分析和解決問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的最新技術發展動態的提及，讓我感受到瞭其前瞻性和時效性。風電技術日新月異，這本書能夠及時地反映行業內的最新進展，這對我來說非常重要。書中提及瞭當前正在研究的新型葉片材料、智能控製係統、海上風電技術等，這些都讓我對風電行業的未來充滿瞭期待。瞭解到這些前沿技術，也讓我意識到，風電領域是一個不斷創新和發展的領域，學習永無止境。這本書就像一個窗口，讓我得以窺見風電技術未來的發展圖景，也激勵我不斷學習和探索。

評分☆☆☆☆☆

這本書在理論與實踐的結閤上，做得非常到位。它不僅僅是理論的堆砌，更是將理論知識與實際工程應用緊密地聯係在一起。書中穿插瞭大量的工程案例、圖錶和數據，這些都為我的理解提供瞭生動的佐證。例如，在講解葉片製造工藝時，書中不僅介紹瞭不同工藝的原理，還展示瞭實際生産綫上的照片和關鍵參數。這種“理論+實踐”的模式，讓我能夠更直觀地感受到書本知識是如何轉化為實際産品的，也讓我對風力發電機組的製造過程有瞭更深刻的認識。讀完這本書，我感覺自己仿佛參與瞭一次完整的風電機組製造過程，從設計藍圖到最終成品。

評分☆☆☆☆☆

風力發電機組的設計與製造，這本書的齣現，簡直就是為我這樣對新能源領域充滿好奇，卻又不知從何下手的新手量身定做的。翻開這本書，首先映入眼簾的是清晰明瞭的排版，以及那種撲麵而來的專業氣息，瞬間就讓我覺得，這絕對是一本值得深入研讀的寶藏。我一直對風力發電這個概念非常著迷，想象著巨大的葉片在風中鏇轉，轉化為清潔的能源，這背後究竟蘊含著怎樣的科學原理和工程智慧？這本書的作者們，似乎早就預料到瞭我這樣的睏惑，從風力發電的基本原理講起，就像是循循善誘的老師，一步步地將我引入這個奇妙的領域。他們沒有一開始就拋齣復雜的公式和概念，而是從最基礎的空氣動力學入手，解釋風是如何被轉化為動能的，再到動能如何進一步轉化為電能。這個過程的闡述，詳實且易於理解，讓我這個非專業人士也能大緻掌握其中的精髓。

評分☆☆☆☆☆

總而言之，這本書給我帶來的不僅僅是知識的增長，更是一種視野的拓展和思維的升華。我曾帶著一絲好奇和睏惑翻開它，如今則帶著滿滿的收獲和對風電技術的更深理解閤上。這本書的價值，遠不止於教科書的範疇，它更像是一本啓發思考的指南，一本引人入勝的技術故事集。從最基礎的原理講解，到復雜的設計細節，再到製造過程中的種種考量，書中無一不體現著作者們嚴謹的學術態度和豐富的實踐經驗。我強烈推薦這本書給所有對風力發電技術感興趣的朋友，無論你是學生、工程師，還是僅僅想瞭解這個清潔能源領域的普通人，相信這本書都能給你帶來意想不到的收獲。

評分☆☆☆☆☆

6.3.4

評分☆☆☆☆☆

傳動效率與噪聲

評分☆☆☆☆☆

19條

評分☆☆☆☆☆

1條

評分☆☆☆☆☆

3.4.3

評分☆☆☆☆☆

4.1.1

評分☆☆☆☆☆

部件的集成化

評分☆☆☆☆☆

葉片的氣動設計

評分☆☆☆☆☆

(100%好評)