小型风力发电机性能测试
1.2 小型风力机开发背景
近三十年来随着世界资源的过度消耗，人类可用资源日益减少，石油价格不断上涨，世界各地频发石油短缺信号，并且由于化学能源的应用，人类居住环境日益恶化，人类迫切需要一种清洁的持续能源。由于风能取之不尽，用之不竭，不消耗资源，清洁卫生，分布范围广等特点，风能发电成为世界许多国家可持续发展战略的组成部分，由于在过去十年间，风能发电的年增长率达到28%，全球安装总量达到7，400万KW，意味着每年在该领域的投资额达到180亿欧元。2006年，全球风度资金9%投向了中国，总额打16.2亿欧元（约162.7亿元人民币）[1]，中国有望成为全球最大的风力市场。
我国可开发的风力资源十分丰富，东南沿海及其附属岛屿属于风能资源丰富区，这些地区的年有效风能在200W/㎡以上，并且每年有7000——8000h的风速超过3.5m/s。东北、华北和西北北部，黑龙江、吉林东部，辽宁山东半岛的沿海地区，青藏高原北部，东南沿海20-100KM 的内陆地区，海南西部，台湾南北两端及新疆阿拉山等地区风能资源比较丰富，年有效风能在150W/㎡以上，全年有4000h的风速大于3.5m/s。长江、黄河中下游，西北和华北除上述资源丰富地区以外的地区，这类地区分布较广，属于风能资源可利用区[2][3]。
据统计，截止2005年底全国大概还有300万无电户（约1300万无电人口）[4]，其中大部分人口居住在低风区，且居住相对分散，如果采用常规电网来供电，从经济效益上是不可行的，只有采用小型风力发电系统才能解决偏远地区的农、牧、渔民的供电问题。近几年来，各大城市在电力供应紧张时，经常采用拉闸限电的方式来解决电力供应不足的问题，由此给广大居民带来诸多不便，采用小型风力发电机组给居民供电，一方面可用大大缓解供电不足的困难，另一方面，小型风力发电设备属于一次性投资产品，后期维护费用低，可用大大节省家庭用户在电费上的开支。另外，若采用小型风能发电系统给城市路灯供电，给城市供电减少不小负担，由此带来的经济效益十分可观。由此看来小型风力机有着巨大的市场前景。
1.2 风力发电技术介绍
早在几千年前，中国人在明代就开始使用风车带动磨面，灌溉，提盐，直到公元12世纪欧洲才使用风车来磨面和车水[5]。中世纪后荷兰才发明了水平轴风车，并成为著名的风车王国，十九世纪末丹麦人首先研制了世界第一台风力发电机组，建成了世界第一台风力发电站[6]，但是由于当时设计制造的局限性，风力发电发展缓慢，真正意义上的现代风力发电技术发展始于上世纪70年代。
风力发电机是将风能转化为电能的装置，按风能轴的安装位置不同可用将其分为两类：能量驱动链（风轮、主轴、增速箱、发电机）呈水平轴方向称之为水平轴风力机，能量驱动链呈垂直方向称之为垂直轴风力发电机[7]。
1.2.1水平轴风力发电机
水平轴风力发电机是目前国内研究最多、最常见、技术最成熟的一种风力机，水平轴风力发电机的叶片数一般为1-4片，水平轴风力机一般在风速较高时有较高的风能利用率（风能利用率表示风力机从自然风中吸取能量的多少），在大容量风力发电行业应用十分广泛。近些年来水平轴风力机的研究趋势主要集中在变浆距调节和变速恒发电机两方面。
按来流风向分，水平轴风力机分为上风向风力机和下风向风力机，上风向风力机需要加装一个调向装置，使风机和风向始终保持一致，下风向风力机能够自动跟随风向，无需安装调向装置，但是风流过塔架后载流向风轮，塔架会对流向风轮的风产生干扰，从而使分离机的效率下降[8]。水平风力发电机的技术已经非常成熟，在大型风力发电市场应用十分广泛，目前最大的水平轴风力发电机单机容量已经达到5MW。水平风力机叶片尖速比（尖速比表示风力机运行速度的快慢，
为叶片的叶尖圆周速度和风速之比）为5-7，在这样的高速下，叶片切割气流会产生较大噪音，同时会伤害靠近的鸟类，对环境的影响较为严重[9]，并且水平轴风力发电机结构较为复杂，成本较高，启动风速大[10]，使得小型水平轴风力在民用领域的应用收到限制，同时也造成了小型风力发电机的发展缓慢的局面。由于风机摄取风能的能力同其扫风面积的大小成正比，因此水平轴风机单机容量增大意味着风机叶片越来越长。叶片尺度增加使其质量增大，转动过程中收到的弯矩增大，给叶片强度提出更高要求。同时叶片尺度增加给运输和安装带来很大的问题。所以，水平轴风机的进一步大型化收到限制，而垂直轴风机显示出了明显的优势。
1.2.2 垂直轴风力发电机
垂直轴风力机风轮转动与风向无关，无需迎风调节装置，并且风速与发电机之间无需变速装置，机构对于水平轴风力机较为简单。按风推动风轮的方式可将垂直轴风力机分为阻力型和升力型两种[11]。
阻力型风力机的典型代表是S型风轮，由芬兰工程师S.J.Savonius于1922年发明[12]，阻力型风力机在逆风时会产生较大的反向力矩，降低了转动轴的总力矩，从而使其效率降低，上世纪二十年代很多学者对S型风车进行了气动性能试验，结果表明S型风车的最大风能利用系数最大仅为0.3[12]。因此阻力型风机的发展受阻，没有得到大规模的商业应用。
Darrieus是升力型风力机的典型代表。与阻力型风力机相比，升力型风力机的风能利用系数较高，应用较为广泛。第一台Darrieus型风力机形式多样，有Φ型、H型、△型、Y型等。其中H型和Φ型应用最为广泛[14]。Φ型风力机自启动性能很差，因此限制垂直轴风力机的应用[15]。H型风机具有自启动能力，低速时性能良好[16]，高风速时承受较大弯矩，较难实现大型化[12]，在小型风力发电机中应用较为广泛，小型垂直型风力发电机也是最近几年研究的热点。
第五章风轮与发电机匹配特性分析
不同来流风速下，风轮的风能利用率和功率变化很大，风轮在不同的来流风速下都有一个最佳运行转速，此时风轮的效率最高。为使风轮获得的机械能能够最大限度的转化为动能，必须使风轮的特性与发电机的特性达到匹配，从而实现风能的最大利用，提高风力发电机的运行效率。本章主要讨论发电机的功率特性，计算了来流风速为2m/s-12m/s下风轮的功率曲线对风轮和发电机的匹配特性进行了研究。
5.1 直驱式风力发电技术[44]-[47]
目前，市场上常见的风力发电机结构有两种：传统结构和直驱式结构。
传统结构的风力发电由风轮、齿轮箱和发电机三部分组成。由于风能具有不稳定性，在较低来流风速下，垂直轴风轮的转速每分钟只有几十转甚至十几转，发电机属于高速旋转机械，为使发电机在低速条件下正常工作，通常需要在风轮和发电机之间增加一个增速齿轮箱，为使风轮上输出的低转速变为高转速输出，从而使风轮与发电机转速相匹配。传统结构的风力发电机如下图所示。
然而增速齿轮箱的存在给风力发电机带来一系列问题。由于齿轮箱的高速运转，增加了系统的损耗，降低了能量利用率。风力发电机往往安装在偏远山区，孤岛等野外高空，经历严寒酷暑，温度变化较大，环境恶劣，导致齿轮箱的运行工况较差，维修和保养的工作量大。同时由于齿轮箱的存在，导致风力发电在运行时，由于多组齿轮不断磨合运动产生较大噪音，对环境产生了较大影响。小型风力发电机的购买者通常是一些低收入用户，增加齿轮箱会使风力发电机的机构变得更为复杂，从而导致风力发电的成本增加，不利于风力发电技术的普及。因此传统结构的风力机在进一步的发展中，受到严重的阻碍。
直驱式结构做到了风轮与发电机的直接耦合，省去了齿轮箱，可大大减小系统运行噪音，风力发电系统变得更加简单，增加了系统的可靠性，由于省掉了齿轮箱，使得风力发电机的制造过程变得更加简单，降低了风力发电机的生产成本。同时减轻了风力发电机的机身重量，并改善了传统各部件的受力情况，可以使风力发电机的支撑结构减轻，事风力机的基础费用和运行维护费用得到了降低。
与传统结构的风力发电机相比，直驱式风力发电机更具竞争力，1995年美国纽约的一家研究机构设计出一种新型的可变磁阻风力发电机，该发电机中的磁阻装置替代了机械的齿轮箱。此后，直驱式风力发电机成为是风电专家们的研究热点，直驱式风力发电机替代传统风力发电机在风力发电行业是一种趋势。
5.2 永磁同步发电机特性分析
异步发电机的转速必须超过1000r/min或1500r/min，才能运行在发电状态，而风能的运行转速多在几十转到几百转，必须在风轮和异步电机转子之间增加增速齿轮传动来提高转以达到适合异步发电机运转的转速。对于直驱式风力发电机来说，异步发电机不能满足低速运行的要求，永磁同步机采用特殊的方案，其较
多的极对数使得转子在转速较低时，发电机仍可以正常工作，采用永磁同步发电
机的直驱式发电系统在众多的变速恒频风力发电系统中具有较好的发展前景。
5.2.1 永磁同步发电机工作原理
根据电磁感应定律可知：导线在外力作用下在闭合的磁场中做切割磁感线的相
对运动时，也会产生感应电动势，这就是发电机发电的基本工作原理。
一般旋转磁场式交流发电机的工作原理可由上图说明：图中外面不动的部分是
定子，在两个突起的极掌上面绕右定子线圈里面转动的是转子，由永磁铁制成，
当风轮带动转子转动时，转子的磁力线穿过定子线圈的数量和方向不断变化，在
定子线圈中就可以产生感应电动势。定子线圈AB内电动势的变化规律如下：
当转子处于A位置时，磁极中心线与定子铁芯的中心线重合，转子磁场的磁力
线全部通过定子线圈，此时，穿过定子线圈的磁通没有发生变化，所以感应电动
势为零。转子顺时针转动时，穿过定子的磁通量减少，定子线圈中产生感应电动
势。当通过外负载组成闭合回路时，在感应电动势的作用下，线圈中产生感应电
流。感应电流也随之增大。当转子转过90度时，即图B的位置时，穿过定子线
圈的磁力线从有到无，磁通变化率最大，感应线圈中的感应电动势达到最大值，
线圈中电流最大，方向仍是有A到B。
转子机械转动时，定子铁芯中磁力线方向发生改变，从下而上变为从上而下，
此时，定子线圈中感应电流锁产生的磁场力图阻止自上而下的磁力线增加，定子
线圈中的磁通变化越来越少，所以感应电动势下降。当转子处于图示C位置时，
刺激中心线与铁芯中心线重合，通过定子线圈磁力线最多，但磁通变化率为零，
感应电动势为零。
如果感应电动势由A到B为正，则由B到A为负，定子线圈的感应电动势随转
子的变化规律如下图所示。由图中可以看到，从180°到360°电动势的变化规
律与0°到180°时相同，但方向相反。转子不停的旋转，电动势的方向和大小
便按下图规律周而复始变化。[48]-[50]
5.2.2 永磁同步发电机的功率-转速特性
在某一来流风速下，风力发电会在特定转速稳定运行，如下图中，曲线1为该时刻发电机外特性u=f(i),直线1为负载特性，两者的交点即为工作点系统的工作点，在此工作点对应有系统的输出电压u和电流i，二者乘积为系统的输出功率，当负载发生改变时，新的负载特性曲线2与发电机的输出特性曲线1的交点也发生了改变，系统的输出功率也随之改变。当来流风速变化时，风力发电机稳定在另一转速下运行，对应外特性u=f(i)曲线2，负载曲线与其相交点也发生了改变，风力发电机的功率输出也随之改变。
由此可知来流风速的变化和负载的变化可以改变风力发电机的公路输出。来流风速是风的自然属性，不可人为改变，在风力发电机运行过程中，如果风力发电机所接触的负载不变，发电机的输出功率也不变。当风速发生变化时，风轮的输出功率也会发生改变，而负载功率不变，此时会出现发电机与风轮不匹配的现象，风力发电机的运行效率不高。解决方法之一是可以人为改变发电机负载，使发电机的输出功率发生改变，使风轮和发电机的工作达到匹配状态，即风轮的最佳工作状态。
发电机负载功率特性曲线的计算比较困难，通常通过实验的方法测得，在设计好风轮后，由发电机厂家提供相关永磁电机的功率特性曲线，将给定的特性曲线哦计算获得的不同来流风速下风轮功率进行匹配，选择和风轮相匹配的发电机。在离网型风力发电机系统中，负载主要为蓄电池，因此在测试发电机的功率-转速特性时通常以蓄电池为负载进行测试。[52]
发电机电压电流输出特性发电机功率跟随转速变化的曲线
5.3 风轮与发电机的匹配特性分析
在风轮设计完成后，需要选择与风轮相匹配的发电机才能使风力发电机正常工作，风轮在某一来流风速下运行时，风轮的风能用率/功率都随转速有较大的变化，且在每一来流风速下，都有一个最佳运行转速，此时风轮对风能的利用率最高。如果能使风力发电机始终运行在最佳状态，在同样的时间内，会产生更多的电能，从而提高了风力机的运行效率。
5.3.1 风轮发电机的最佳功率匹配
在不同来流风速下，将风轮功率曲线的最优工作点连接起来，即可获得风轮的最优输出功率曲线。若通过试验方法获得发电机的功率曲线，可对风轮和电机的匹配特性进行分析，只要发电机的功率曲线与风轮的最优功率曲线重合，发电机和风轮组成的风力发电机系统获得最优匹配特性。
上图为风轮的最佳功率曲线图，当选用的永磁电机功率曲线和最佳功率曲线重合时，风轮获得的风能才可能被最大限度利用。
但实际工作中，风力发电机的负载通常是变化的，负载的变化会导致发电机的输出功率发生变化，从而使发电机的实际功率曲线与最优功率曲线发生偏移，风能得不到有效利用。[53]
上图为不同来流风速下，风轮的输出功率与发电机的匹配曲线，其中，曲线a、b、c分别为不同负载时，发电机的功率曲线。发电机的功率曲线与风轮的功率曲线的交点即为风力发电机的工作点。从图中可以看出，三种负载曲线与风轮的功率曲线的交点不同，对应的功率和转速也不相同，通过对负载的调节可以使风力发电机的输出功率和工作转速进行调节。
负载曲线c和负载曲线a的输出功率基本相等，但是曲线a对应风轮的转速明显要低于曲线c对应的转速。当风轮工作在转速过高时，风力发电机系统的稳定性和可靠性会明显降低，因此可以在保证输出功率不变的情况下，改变发电机的负载大小，从而使风轮的转速降低。当负载功率曲线为a和c时，同样可以调节改变发电机的负载大小，使风轮发电机工作在最佳转速下，从而保证最大的输出功率。
风力发电机的基础知识 一、风的认知 从某一个角度讲，风是太阳能的一种表现形式。 1.风的成因： ①地球的自转 ②温差: 地球表面的不同状态对太阳的吸热系数以及放热系数不同从而造成空气之间温度的差异，而导致风的形成。(如水面比地面的吸热慢,放热也慢)。 2.风的运动轨迹 风在遇到障碍物后，都会形成湍流。 二、风力发电机 风力发电机是一种将风能转换为电能的一种发电装置，实现风能转换成机械能，再由发电机把机械能转换成电能的过程。 1.风力发电机的技术原理 三相三相不控桥整流蓄电池 (1)发电机为三相(即三根线)，输出三相应该是相互导通的,两根引出线的电阻是相同的,任意两根线一打是会出现火花。 (2)12V蓄电池充满电之后,电压会上升，一般蓄电认为电池充满在13.8V~14.5V之间。用风力充电,蓄电池电压都会高,1.1V~1.3V为额定电压，多种蓄电池工作状态选择是不一样的。10.2V切入逆变器。 发电机频率的监控,控制器增加监控点,电压信号选择保护。 2.风力发电机实际上是一个由风机叶片、发电机及尾舵组成的机组。 (1)最理想的叶片 叶片扫风面积越大，接受风能则越大。叶片侧面叶型的不同设计，可提高转速，减小阻力。 叶片理论极限值CP(max)=0.593 P∝SρO3 *cp (目前,大风机叶片实际做出来最理想的CP值为0.48,小风机为0.48~0.36,而HY系列的叶片CP值可做到0.42。) （2）高效能的发电机 发电机效率： 大型发电机0.95 小型发电机0.6~0.5 整机转化效率：整机转化效率= 气动效率(CP值) * 发电机效率 三、风力发电机的特点 风是一种随机能源,我们要利用风能发电，便要捕捉风能。而风能可以无限大,在这种特性下，如果不作限速，即使再优良的风机也会被损 坏。现在风机一般利用于发电的，都是在3M/S~60M/S输出空间。 一般采用以下几种限速装置： （1）变浆距（离心变浆距） 这是目前较先进的叶片控制方式，当大风来时，调型叶片，形成阻力，使风能大部分消耗在叶尖，限制能量输出。 （2）折尾 （3）机头上昂（或上侧昂）：风大时向上推动，避让风。 以上三种叶片控制方式均有可靠性较差、较容易磨损风机相关部件的缺点。
第一章 概述 1.1 风力发电机概况 风能的利用有着悠久的历史。 近年来, 资源的短缺和环境的日趋恶化使世界各国开始重 视开发和利用可再生、 且无污染的风能资源。自80年代以来, 风能利用的主要趋势是风力发 电。风力发电最初出现在边远地区, 应用的方式主要有: 1) 单独使用小型风力发电机供家 庭住宅使用; 2) 风力发电机与其它电源联用可为海上导航设备和远距离通信设备供电; 3) 并入地方孤立小电网为乡村供电。 随着现代技术的发展, 风力发电迅猛发展。以机组大型化(50kW～ 2MW )、集中安装和 控制为特点的风电场(也称风力田、风田) 成为主要的发展方向。20 年来, 世界上已有近30 个国家开发建设了风电场(是前期总数的3 倍) , 风电场总装机容量约1400 万kW (是前期总 数的100 倍)。目前, 德国、美国、丹麦以及亚洲的印度位居风力发电总装机容量前列, 且 未来计划投资有增无减。美国能源部预测2010 年风电至少达到国内电力消耗的10%。欧盟5 国要在2000～ 2002 年达到本国总发电量的10%左右, 丹麦甚至计划2030 年要达到40%。 中国是一个风力资源丰富的国家, 风力发电潜力巨大。据1998 年统计, 风力风电累计 装机22.36万kW , 仅占全国电网发电总装机的0.081% , 相对于可开发风能资源的开发率仅 为0.088%。 中国第一座风力发电场于1986 年在山东荣成落成, 总装机较小, 为3×55kW。到1993 年我国风电场总装机容量达17.1MW , 1999 年底, 我国共建了24 个风力发电场, 总装机 268MW。我国风力发电场主要分布在风能资源比较丰富的东南沿海、西北、东北和华北地区, 其中风电装机容量最多的是新疆已达72.35kW。在未来2～ 3 年内, 我国计划新增风电场装 机容量将在800MW 以上, 并且将会出现300～ 400MW 的特大型风力发电场。 1.2 风力发电机的研究现状 1.2.1 国外风力发电机的研制情况 美国从1974年起对风能进行系统的研究，能源部对风能项目的投资累计已达到25亿美 元。许多著名大学和研究机构都参加了风能的研究开发，目前己安装了8个巨型风力发电机 组。到19%年末，风力发电总装机容量己达到170x 4 10 kw，所提供的电力占全美电力需求量 的10%，居世界之首位，主要集中在加利福尼亚州。美国国会己通过了能源政策法，在能源 部的规划下， 将会改变风力发电集中于加利福尼亚的局面，在年平均风速达5.6m/s的中西部 12个州将建风力电站。据能源部预测，在未来15年内，风电将增加6倍。在今后2年内，在怀 俄明、伊阿华、明尼苏达、得克萨斯、佛蒙特、缅因州等修建大型风电场，这些风电场将使 美国风力发电能力再增加40x 4 10 kw， 预计到2010年， 风力发电总装机容量将达到630x 4 10 kw， 可满足全美电力需求量的25%。 德国是欧洲风力发电增长最快的国家，近年风力发电量急增，尤其沿海各州，风力发电 发展迅速，己超过丹麦，成为世界第二。到1995年己建成1035座风力发电装置，装机容量 49.4x 4 10 kw，1996年新装机约950座，装机容量为48x 4 10 kw，到19%年底德国己拥有4500座 风力发电装置，总装机容量达到约160x 4 10 kw，1997年估计可增加5x 4 10 kw，可为20多万个 家庭提供日常用电。这些风力发电装置中的1600个是政府投资建设的。装机容量超过1OO0kW 的风电场有250个，300OkW的最大风电场已投入使用，发电能力63x 4 10 kw，西部5x 4 10 kw风
编号：PA—JYB—20150109 山西寿阳段王集团平安煤业有限公司 主通风机性能测试的安全技术措施 编制人： _________ 施工单位： _________ 编制日期: 2015 年 01月09日 执行日期: 2015 年 0 月日
审批意见
日月年会审单位及人员签字： 术科：技机电科： 室：调度安监科： 总经理助理：防科：通机运部经理：通防部经理： 副总经理：生产部经理： 总工程师：副总经理（安监）： 理：经总
主通风机性能测试的安全技术措施 一、工作概况： 主通风机目前已安装完成，近期计划对主通风机的性能进行测试，为确保测试期间的安全，特编制本安全技术措施。 二、人员组织及分工： 为有利于协调、组织及保证此次风机性能测试的安全顺利进行，特成立领导小组： 组长:曲正战 副组长：王绥增、李军 成员：王超、苗桂山、白华（中煤四处） 技术负责人：张吉福（机电）、李小牛（通风）、主通风机厂家技术员和风机在线监测和电控厂家技术员（由供应科负责联系）、中煤四处技术员（机电科负责通知）、山西公信检测技术负责人（机电科通知中煤四处，然后由中煤四处联系检测中心到矿检测风机性能），具体分工如下：
（1）、阻力调节组：由通防科负责。负责在回风立井井底打密闭，并确保密闭质量和测量期间的阻力调节。【调节方法：由中煤四处用吊车将防爆盖吊下，然后按照4等分的方法将长6m/根的30Kg/m的轨道用吊车吊起[采用卸液压支架专用平衡钩捆绑轨道两端）放在井口上方，通风机启动后抽取地面短路风流，利用人为增加木板(规格：长：3m、宽0.2m、厚0.3m)的方法（每块木板由两人负责放置，木板两端各1人，随着木板3 从井筒边缘往井筒中间推进，后端的人员逐步前移）调节通风阻力（最大通风阻力由主通风机厂家负责提供并在风机检测期间负责调节，确保风机在检测期间通风阻力在风机的最大承受范围内]】。后附《回风立井井口轨道、防护网、木板安装步骤示意图》 （2）、性能测试组：由山西公信检测人员负责。负责检测仪表的安装、使用及测定数据记录、整理。 （3）、电钳组：由机电科（机械负责人：潘福生、电控系统：刘明泉）、中煤四处、风机在线监测厂家（包含电控）、主通风机厂家的电钳工组成。负责测定仪表的电源及接线和风机倒台运行以及在线监测通风机的各种运行数据以及风机风叶的拆除、安装、调整等。 三、测试内容、方法及步骤： 本次通风机安全检测检验是在由风硐、通风机、扩散塔等部分组成可供调节的通风网络的情况下，对两台主通风机进行检测。 1、测定条件：
通风机安全检测检验方案 山西公信安全技术有限公司 二〇一八年六月二十一日
通风机安全检测检验方案 为搞好通风管理、确保通风机装置安全、经济运行提供科学的依据，依据《煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范》AQ1011-2005的规定要求，山西公信安全技术有限公司受炭窑坪煤业有限公司委托对该矿主通风机不同角度（+2.5，-2.5，0,+5，-5）进行安全检测检验。经现场查看和矿方对检测检验的要求，制订本方案。 一、确定通风网络的组成 本次通风机安全检测检验是在由防爆门、回风井、风硐、通风机、扩散器等部分组成可供调节的通风网络。 二、检测项目及测点布置 1.风压 利用风机现有静压测孔，接上矿井通风参数测定仪，直接测定各调节点的相对静压值。 位置：风机集流器处 形状：圆形 2.风量测定 在扩散器风流出口处安装智能测试风杯，测量风速。 3.电气参数 在主通风机电控柜的二次测线路中接入电动机经济运行测试仪，测取电动机的输入功率、电压、电流、功率因数等电气参数。 4.空气密度 用矿井通风参数仪测定风机房阴凉处的大气压力，用温湿度计在
风流出口处测取风流的温湿度，计算各调节工况点空气密度。 5.噪声 在距离通风机扩散器45°方向的3.4m处、离地高度1m处用声级计测取扩散器的A声级噪声。距通风机电机外壳1m外测量机壳辐射噪声。 6．转速 参照额定转速。 7．振动 用便携式测振仪在通风机直接与坚硬基础紧固连接处测量风机的振动。 8．轴承温度 利用矿方现有传感器直接读取数值。 9. 叶片径向间隙 用塞尺在主通风机叶片与机壳（或保护圈）的间隙处测量该间隙值。 三、测定条件 1.装置完好条件： ①测定前应检查通风机、电动机各零部件是否齐全，装配是否紧固，运行是否正常，备用风机确保在10分钟内启动，以保障在测定过程中通风机能安全运行。 ②通风机进风口或出风口至风量、风压测定断面之间应无明显漏风，以确保测定工作的准确性。
会审记录
主要通风机性能测定方案 一、概述 我矿主要通风机于 2017年 2 月 17 日-- 18 日对主扇0°角进行性能测定，依据相关规定，“主通风机每五年进行1次测定”。根据井下采掘部署情况，进行了叶片角度调整，为了掌握现阶段主要通风机的工作性能，为今后主扇工况、效率提高、节省电耗等方面取得可靠依据，确保安全生产，我矿定于2017年 2 月14 日-15 日请山西省测试中心对主要通风机性能进行全面测定，为确保性能测 定工作顺利进行了，特制定本测定方案。 二、主要通风机运行情况 通风机房安装2台FBCDZ№.22/2×132;型轴流式主通风机，一台工作，一台备用。电机型号为YBF2-355S-8，，主通风机额定风量37-105m3/s，额定风压936—3243pa，额定转速740r/min，额定频率50Hz。现阶段主通风机运行叶片角度为0°，实测排风量4626m3/min，通风阻力1100pa，等级孔3.23m2，主通风机承担全矿井的通风任务，采用木板控制调节风量，最大风量能满足全矿井的需风量。三、成立各主要通风机性能测定小组 为保证测试工作安全、准确、快速进行，测试前设领导小组和各测试小组，各小组各负其责，听从领导组指挥和安排。 （一）测试领导组 总指挥：康海兵 副总指挥：任杰、冯海强、韩建动、董永刚、 张蝉柱、康永强、车喜彬、李海军、任绍良（省测试中心负责人）职责：负责测定时间的选择，以及对鉴定人员进行动员。负责矿井主通
风机性能测试工作的组织、指挥、协调和技术审查工作。 （二）通风组 组长：韩建动 副组长：李海军、胡国峰 成员：通风队人员 职责：保证测试前后井下通风设施的完好和通风系统的稳定；具体性能测试技术方案的确定、需要提供的测试设备的布置和调试。 （三）风机启动和运行维护组 组长：冯海强 副组长：车喜彬、贺志忠 成员：主扇司机、风机房维修电工、井下机电设备维护人员职责：负责风机测试过程中启动和运行维护，按总指挥的指令进行风机的开停。保证测试前后井下通风系统的稳定。 （四）参数测试组 由山西省测试中心人员负责风机运行参数的测试（风机风量、风压、风机房水柱计读值、空气密度测算等），根据测试参数及时速算风机的运行工况点，确定测试工况的准确性和可靠性，并作为风机运行工况调节的指导。 （五）安全组 组长：张蝉柱 副组长：李宏强 成员：安全员 职责：负责风机测试过程中矿井设备和人员的安全监察。
风机性能试验 一、测量参数及测点布置 1、风机静压测量：（测点位置参考西安院在成都轴流风机所做试验报告） 引、送风机的进口静压测点均布置于各风机进风箱进口法兰略上的矩形直管段上，每个侧壁面中心线处各设一个静压测点，每台风机共设置4个进口静压测点。 引、送风机的出口静压测点布置于各风机扩压筒出口法兰略前的圆形管段上，每台风机沿圆周方向均匀布置3个静压测点。 一次风机进口静压测点布置于进口风门下部, 每个侧壁面中心线处各设一个静压测点,共设置4个进口静压测点。出口静压测点可利用现有标定孔测量。 附图1 1、1压力测孔内径d=2～3mm，最大不超过5mm，外部短导管内径为2～2.5d。见附图1。 1、2介质温度测点采用流量测量截面的测点。 2、流量测量 2、1测量截面布置：（测点位置参考西安院在成都轴流风机所做试验报告） 引风机的流量测量截面布置于引风机进气箱略前的收敛管段上，每台风机设置10个流量测孔。 送风机的流量测量截面布置于送风机进气箱略前的收敛管段上，每台风机设置8个流量测孔。我厂靠背管加长杆接头外径为32 φmm,引风机处测孔孔径应取不小于50 φmm。管座加工见附图。
一次风机流量测量可利用现有标定孔测量 附图2：点1和点2处分别为风机入口平面与出口平面。 2、2流量测量项目及公式 2、2、1风机流量ρ νd A p 2q ? = q V =为测量截面处流量,m 3/s ，A=截面面积m 2，ρ=流量测量截面处介质密度kg/m 3， P d =流量测量截面处平均动压,Pa 。 或风机流量q V =A ×ν q V =测量截面处流量m 3/s ，ν=测量截面处气流平均速度,m 3/s ，A=测量截面面积m 2 式中101325 273273 293.1s a p p t +?+? =ρ Pa=当地大气压Pa ，Ps=测量截面处静压Pa ，t 为流量测量截面处介质温度℃。 2、2、2风机全压()??? ? ? ?-+-=222 1122212νρνρs s p p P 式中P =风机全压Pa ，1s p =点1处静压Pa ，2s p =点2处静压Pa ，1ν=点1处气流速度，点2处气流速度2ν= 2 2ρA q m m/s 。m q =1A 1d 2ρP kg/s 2、2、3风机功率K/1000P ×q ?=νt P KW K=气体可压缩系数约为0.96,P =风机全压Pa,νq =风机容积流量m 3/s 2、2、4风机轴功率tr P P η0a = a P =风机轴功率，mot UI P ?ηcos 30=，tr η=传输效率%，直连时tr η=1。 0P =电动机输出功率，?cos =电动机功率因数，mot η=电动机效率。
小型风力发电机介绍 一，小型风力发电机的使用条件 小型风力发电机一般应在风力资源较丰富的地区使用。即年平均风速在3m／s以上，全年3-20m／s有效风速累计时数3000h以上；全年3-20m／s平均有效风能密度lOOW／m2以上。在选择使用风力发电机时，要做到心中有数，避免盲目性，这样才能充分地利用当地的风力资源，最大限度地发挥风力发电机的效率，取得较高的经济效益。 应该指出的是，在风力资源丰富地区，最好选择风机额定设计风速与当地最佳设计风速相吻合的风力发电机。如能做到这一点无论是从风力机的选择上，还是利用风力资源的经济意义上都有重要的意义。风洞试验证明，风轮的转换功率与风速的立方成正比，也就是说，风速对功率影响最大。例如，在当地最佳设计风速为6m／s的地区，安装一台额定设计风速为8m／s的风力发电机，结果其年额定输出功率只达到原设计输出功率的42％，也就是说，风力发电机额定输出功率较设计值降低了58%。若选用的风力发电机额定设计风速越高，那么其额定功率输出的效果就越加不理想。但也必须指出，风力发电机额定设计风速偏低，其风轮直径、电机相对要增大，整机造价相应也就加大．从制造和产品的经济意义上考虑都是不合算的。 二，小型风力发电执使用的一般要求 目前，小型风力发电机都采用蓄电池贮能，家用电器的用电都由蓄电池提供。所以，用电时总的原则是，蓄电池放电后能及时由风力发电机给以补充。也就是说，蓄电池充入的电量和用电器所需消耗的电量要大致相等(一般以日计算)。下面举一例说明这一问题：某地区使用了一台风力发电机，额定风速输出功率为IOOW,假设，该地区某日相当于额定风速的风力吹刮时数连续为4h，则该风机日输出并贮存到蓄电池里的能量为400Wh。考虑到铅蓄电池的转换效率为70%，则用户用电器实际可利用的能量280Wh。如果该用户使用的电器有： (1)15W灯泡两只，使用4h，耗能为120Wh； (Z)35W电视机一台，使用3h，耗能为105Wh； (3)15W收录机一台，使用4h，耗能为60Wh。 以上总耗能为285Wh。 这样，用电器日总耗能比风力发电机所能提供的能量超出了5Wh，也就是出现了所谓的“入不付出”用电；这种入不付出的用电，将会使蓄电池处在亏电的状态下工作。如果经常长时间地这么用电，将会使蓄电池严重亏电而损坏，缩短其使用寿命。 上例，是假定风力发电机在额定风速状击下的用电情况，而实际上，由于风的多变性，间歇性，风既有大小的不同(风速)又有吹刮时间长短的不同(风频)。所以，在使用用电器时要做到风况好时可适当多用电，风况差时少用电。这就需要用户在使用时认真总结经验。 另外，有条件的地区和用户可备一台千瓦级的柴油发电机组，当风况差的时候给蓄电池补充充电，做到蓄电池不间断地供电。 三，小型风力发电机的合理配套
小型风力发电机毕业设计 摘要 基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义，本论文对风力发电机的特性作了简要的介绍，且对风力发电机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。在此基础上，对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。首先，对风力发电机的总体机械结构进行了设计，并且设计了限速控制系统。本课题设计的是一种新型的立式垂直轴小型风力发电机，由风机叶轮、立柱、横梁、变速机构、离合装置和发电机组成。这种发电机有体积小、噪音小、使用寿命长、价格低的特点，适合在有风能资源地区的楼房顶部，供应家庭用电，例如照明：灯泡,节能灯；家用电器:电视机、收音机、电风扇、洗衣机、电冰箱。 关键词：风力发电限速控制系统小型风力发电机
Abstract Exploiting wind energy resources is of great significance in improving energy structure. In the discourse，the characters of wind generator are introduced briefly，while parameters and types of wind generators are also narrated. Base on these，the theory and constitution of the wind generator are meticulously analyzed. Firstly，Has carried on the design to wind-driven generator's overall mechanism, And has designed the regulating control system. What I design is one kind of new vertical axis small wind-driven generator, by the air blower impeller, the column, the crossbeam, the gearshift mechanism, the engaging and disengaging gear and the generator is composed. This kind of generator has the volume to be small, the noise is small, the service life is long, the price low characteristic, suits in has the wind energy resources area building crown, the supply family uses electricity, For example illumination: The light bulb, conserves energy the lamp; Domestic electric appliances: Television, radio, electric fan, washer, electric refrigerator. Key words：Wind power generation, Regulating control system, Small wind-driven generator
. . 编号：PA—JYB—20150109 寿阳段王集团平安煤业 主通风机性能测试的安全技术措施 编制人： _________ 施工单位： _________ 编制日期: 2015 年 01月09日 执行日期: 2015 年 0 月日
审批意见 会审单位及人员签字：年月日机电科：技术科： 安监科：调度室： 通防科：总经理助理： 通防部经理：机运部经理： 生产部经理：副总经理： 副总经理（安监）：总工程师： 总经理：
主通风机性能测试的安全技术措施 一、工作概况： 主通风机目前已安装完成，近期计划对主通风机的性能进行测试，为确保测试期间的安全，特编制本安全技术措施。 二、人员组织及分工： 为有利于协调、组织及保证此次风机性能测试的安全顺利进行，特成立领导小组： 组长:曲正战 副组长：王绥增、军 成员：王超、苗桂山、白华（中煤四处） 技术负责人：吉福（机电）、小牛（通风）、主通风机厂家技术员和风机在线监测和电控厂家技术员（由供应科负责联系）、中煤四处技术员（机电科负责通知）、公信检测技术负责人（机电科通知中煤四处，然后由中煤四处联系检测中心到矿检测风机性能），具体分工如下： （1）、阻力调节组：由通防科负责。负责在回风立井井底打密闭，并确闭质量和测量期间的阻力调节。【调节方法：由中煤四处用吊车将防爆盖吊下，然后按照4等分的方法将长6m/根的30Kg/m的轨道用吊车吊起[采用卸液压支架专用平衡钩捆绑轨道两端）放在井口上方，通风机启动后抽取地面短路风流，利用人为增加木板(规格：长：3m、宽0.2m、厚0.3m)的方法（每块木板由两人负责放置，木板两端各1人，随着木板从井筒边
煤矿主通风机性能测试方案分析应用 《煤矿安全规程》规定“新安装的主要通风机投入运行前，必须进行1次通风机性能测定”。亳州股份新更换的两台主通风机为轴流式风机（fbcdzno32/2），其中一台运行，一台备用。目前运行的为1#风机，风量：12800m3/min，负压：2700pa。风机采用机械静调方式改变叶片工作角度，配用ybf710s2-8型交流异步电机（pe：2×800kw，ue：6kv）。 2.测试准备 2.1.提前检查两台风机完好状况，立闸门、平闸门和动叶片调整装置的可靠性、灵活性。 2.2.提前清除风机前集风器及风道内污物、积水，保证无杂物被吸入风机。 2.3.预先准备好调节板阻的木板共20块，每块木板的尺寸为3500×200×100mm。 2.4.施工人员应熟悉《主通风机停风应急预案》与此测试方案。 2.5.测定前必须根据测试方案要求准备好测定仪器。 2.5.1.试前准备好4部对讲电话，方便指令传达。 2.5.2.据通风机使用说明书要求，对风机检查，确保正常，并具备测定条件。 2.5. 3.对风机保护系统进行检查，发现如果不能满足测试工况，应提前对2＃主通风机进行调整（1＃机在倒机后进行调整）。 2.5.4.检查1＃通风机各运行系统，保证2＃机测试期间1＃通风机能够
正常运行。 2.5.5.准备好调整风叶角度所需的工器具、测试工具以及通风机所用的备品备件。 2.5.6.检修2＃通风机并试运行，保证2＃通风机处在正常状态。 2.5.7.确认本次性能测试所需调整的风叶角度（-5°-2.5°0°2.5°），并在2#风机风叶调整窗上并做好记号，以方便调整风叶角度。 3.测定方案及步骤： 3.1.检查2#风机前集风器及风道内污物、积水，保证无杂物，倒2#风机运行测2#风机性能。 3.2.2#风机前立闸门全关闭，平风门全打开，开启2#风机，待运转平稳后，这是为最大风量；然后由4~6人站在风道平台上，系好安全带，根据命令依次在2#风机的平风门处放置木板4块、3块、2块、1块、0.5块，依次测量各工况点参数，直至风机出现喘振现象为止。根据每调节进风口面积工作完成后，进行相应的测试，并记好记录。 3.3.测量完毕后，将2#风机停机，去除全部木板，调至另一角度进行测试，直至测试完成（-5°-2.5°0°2.5°）。放下平风门。 3.4.按照倒机措施，倒2#风机运转，等2#风机运转正常后，按以上同样方法测试1#风机。 4.现场测试注意事项 4.1.为保证电机不过载，两个角度条件下均从低负压开始，逐渐增大风机进风侧阻力（用风机前的平风门控制）。
摘要 基于开发风能资源在改善能源结构中的重要意义，本论文对风力机的特性作了简要的介绍，且对风力机的各种参数和风力机类型作了必要的说明。在此基础上，对风力发电机的原理和结构作了细致的分析。首先，对风力发电机的总体机械结构进行了设计，并且设计了限速控制系统。本课题设计的是一种新型的立式垂直轴小型风力发电机，由风机叶轮、立柱、横梁、变速机构、离合装置和发电机组成。这种发电机有体积小、噪音小、使用寿命长、价格低的特点，适合在有风能资源地区的楼房顶部，供应家庭用电，例如照明：灯泡,节能灯；家用电器:电视机、收音机、电风扇、洗衣机、电冰箱。 其次，在老师的帮助下制作了限速控制的模型。通过模型验证了小型垂直式风力发电机限速控制系统总体方案在实践中的效果，并且验证了程序是否正确，以及电路的设计是否合理。 最后，模型验证的结果表明我设计的限速控制系统方案可行，程序正确，电路设计合理。为该类型风力发电机的设计和商品生产提供了理论依据。 关键词：风力发电；限速控制系统；小型风力发电机；小型垂直轴风力发电机。
Abstract Exploiting wind energy resources is of great significance in improving energy structure. In the discourse，the characters of wind generator are introduced briefly，while parameters and types of wind generators are also narrated. Base on these，the theory and constitution of the wind generator are meticulously analyzed. Firstly，Has carried on the design to wind-driven generator's overall mechanism, And has designed the regulating control system. What I design is one kind of new vertical axis small wind-driven generator, by the air blower impeller, the column, the crossbeam, the gearshift mechanism, the engaging and disengaging gear and the generator is composed. This kind of generator has the volume to be small, the noise is small, the service life is long, the price low characteristic, suits in has the wind energy resources area building crown, the supply family uses electricity, For example illumination: The light bulb, conserves energy the lamp; Domestic electric appliances: Television, radio, electric fan, washer, electric refrigerator. Secondly，I have manufactured the regulating control model. Through model verification small perpendicular wind-driven generator regulating control system overall concept effect in reality, and has confirmed the procedure to be whether correct, as well as electric circuit's design to be whether reasonable. Finally，Model verification's result indicated I design the regulating control system plan is feasible, the procedure is correct, the circuit design is reasonable. It provides according as theory for qualitative design and commercial manufacture of this type of wind generator. Key words：Wind power generation；Regulating control system；Small wind-driven generator；Small vertical axis wind-driven generator.
解决方案编号：YTO-FS-PD131 煤矿主扇风机性能测试方案及安全措 施通用版 The Problems, Defects, Requirements, Etc. That Have Been Reflected Or Can Be Expected, And A Solution Proposed T o Solve The Overall Problem Can Ensure The Rapid And Effective Implementation. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
煤矿主扇风机性能测试方案及安全 措施通用版 使用提示：本解决方案文件可用于已经体现出的，或者可以预期的问题、不足、缺陷、需求等等，所提出的一个解决整体问题的方案（建议书、计划表），同时能够确保加以快速有效的执行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 根据《煤矿安全规程》及AQ1011-2005有关规定，在矿井生产能力变更前需要对矿井主通风机进行性能测试。为了测试主通风机的安全运行状况和各种技术参数，我矿委托山西省煤矿安全技术监测中心对两台主扇风机性能进行测试。为了确保安全测试，特制定本方案及安全技术措施。 一、主通风机测试时间： 主通风机测试时间安排在20xx年月日点分至日点分。 二、测定时人员组织安排： 为保证测试工作安全、准确、快速进行，测试前设总指挥和各测试小组，各小组各负其责，听从总指挥领导和安排。 1、测试指挥组： 上榆泉煤矿现场总指挥：机电矿长 检测现场指挥：
职责：现场指挥和监护工作 2、工况调节组 组长： 副组长： 成员：通风组人员 职责：负责风机测试时风量调节。 3、风机启动和运行维护组 组长： 副组长： 成员：主扇司机2人、风机房维修电工2人、维修人员6人 职责：负责风机测试过程中启动和运行维护，按总指挥的指令进行风机的开停。 4、风机电机运行参数测试组 组长：成员：山西省煤矿安全技术监测中心 职责：负责风机测试过程中电机参数的测试（电流、电压、功率因数、电机输入功率和转速等）。 负责风机测试过程中风机运行参数的测试（风机风量、风压、风机房水柱计读值、空气密度测算等），根据测试参数及时速算风机的运行工况点，确定测试工况的准确性和可靠性，并作为风机运行工况调节的指导。 5、安全组
小型风力发电机基本常识 1.小型风力发电机一般都由那几部分组成的？ 小型风力发电机部件很多，但一般都是由5部分组成的： 一是风轮，由二个或多个叶片组成，安装在机头上，是把风能转化为机械能的主要部件。 二是机头，主要是发电机和安装尾翼的支座等，它能绕塔架中的竖直轴自由转动。 三是尾翼，它一般装于机头之后，是用来保证在风向变化时，使风轮正对风向，现在也有不带尾翼的垂直轴发电机。 四是塔架，是支撑机头的构架，它把风力发电机架设在不受周围障碍物影响的空中。 五是控制系统，是用来控制发电机的输入输出和发电机工作状态的。 2.如何选购一台真正适合自已使用的风力发电机？ 如何选购一台真正适合自已使用的风力发电机，其中是大有学问。首先，要看生产风力发电机的厂家。目前国内许多所谓的风力发电机生产厂家只是采购一些部件进行简单的组装，各部件之间根本不配套，故发电效率相对较小，故障也比较多，缺乏必要的科研能力，产品很难更新换代，还有一些厂家为了追求高利润.不惜偷工减料.其生产的发电机很难达到其标定的功率.更有一些产品经销商偷梁换柱.所以消费者在先购风力发电机时,一定要找正规的生产厂家.一般有能力有规模的生产厂家其产品大都配套齐全.其有较强的研发能力，其产品质量也都符合国家标准。
特别要查对电机的参数：（最好是拿几个厂家的对比就会很明显） 主要技术参数包括：起动风速，额定风速，额定电压，最大功率，额定功率，额定转速等。 其次用户要根据自已的使用要求和风力条件。选择相对应的风力发电机.比如在内地,由于风较小,更应选择一些功率小的发电机,因为他更容易被小风量带动而发电,特续不断的风,会比一时狂风更能供给较大的能量,而大功率的发电机.在小风的环境下动很难高效率的发电，甚至根本就无法发.这样,如果用户用电量大.可以选购几台小功率的发电机并联使用.其效果较购一台大功率的发电机效果好得多或者使用太阳板构成风光互补供电系统效果更稳定。同时,用户在选购风力发电机时还要注意以下几点：查看装箱单，数数配件是否齐全；用手转动一下各个转动部分,看是否转动灵活。 3.发电机的具体安装地点？ 小型风力发电机安装场址的选择非常重要。性能很高的风力发电机，假如没有风，它也不会工作，而性能稍差一些的风力发电机，如果安装场址选择得好，也会使它充分发挥作用。关于小型风力发电机的选址条件包含着非常复杂的因素，原则上，在一年之中极强风及紊流少的地点应算最好，但有时很难选出这样的地点。 一般本着这样的原则： 第一风能丰富，年平均风速越大越好，其大体上数字是：年平均风速3m／s以上，3-20m／s有效风速累计时效3000h以上，全年3一20m ／s平均有效风能密度100W／m2以上。只要能满足这个条件，小型
风机性能试验台 一、产品说明 本试验台能对各种不同类型的风机性能进行测定，能进行定风量和定风压试验，并能对试验参数进行曲线拟合，得出风机的性能曲线。试验台符合标准ASHRAE 51-75的要求。 二、测试项目 1. 定风量定电压试验 2. 定风压定电压试验 3. 定风量定转速试验 4. 定风压定转速试验 三、技术指标 1. 风量范围：110～7000m3/h 2. 重复性精度：±1% 3. 试验台规格：吸风式风机性能台，吹风式风机性能台（可按用户需要进行特殊设计）。 根据GB1236-2000的要求 －技术指标 1. 被测风机风量范围： ·吹风式：1000-20.000m3/h，转速0-6000RPM; 2. 测定精度：重复性精度：±2％ 3. 环境：温度：20±15℃；湿度：65±20%（用户保证） 4. 风机尺寸：1000mm以内,宽350 mm(根据客户要求) 一．控制方案 本试验台采用吹风式风洞测试风机性能，具体方案如下：
图1 风室出气试验示意图(用多喷嘴流量计测流量) 图2 风室进气试验示意图(用多喷嘴流量计测流量) 三、风机性能测试台,风机风量台，性能测试台控制参数（在全自动控制方案中为控制参数，在其他方案中为测量参数） 1．风管静压（定静压） u 差压变送器：微压变送器，-500Pa～500Pa/1～5V （精度0.075%） u 控制：PID u 数据记录：通过数据采集器采集到计算机
2．两内空板的压差（定风量） u 差压变送器：微压变送器，，量程0～1000Pa /1～5V（精度0.075%）u 控制：PID:输出控制电动风阀的开启度！ u 数据记录：通过数据采集器采集到计算机(国产) 3．被测风机电压 u 电压范围：0～380V DC 二．测量参数 1．被测风机电流 u 测量范围：0 ～50A（测量精度0.01V） u 电流变换器：带分流器, 0～50A / 1～5V DC 。精度0.1% u 数据记录：通过数据采集器采集到计算机 2．风洞温度 u 测量范围：相对温度0～100℃ u 测量精度：±0.2℃ u 信号变换器：0～100℃/ 1～5V DC u 数据记录：通过数据采集器采集到计算机 3．风洞湿度 u 测量范围：相对湿度0～100％RH u 测量精度：相对湿度±3％ RH
一、系统简介矿井通风机装置性能测定系统（主扇性能测定仪）是中矿能源与安全工程学院开发的科研产品，用于煤矿开展通风机装置性能测定工作，是局（矿）通风和机电管理部门必备的基础仪器。也可用于高校有关专业的实验教学以及科研测试服务。 矿井主要通风机是保证矿井安全生产的重要装备。因此《煤矿安全规程》规定：新安装矿井 主要通风机投产前，必须进行通风机性能的测定和试运转工作，以后每五年至少进行一次性 能测定。该测定系统正是因此需求而研发，其1型产品于1992年就通过原煤炭工业部组织 的技术鉴定。使用这套系统，测定工作除工况调节外只需简单操作计算机即可。且测定速度 快，采集数据量大，自动化程度高，需测参数全部由系统自动采集。测定完毕即可打印数据 报表和性能曲线。是一套先进高效的测定系统，可减小煤矿现场开展此项工作的难度。二、主要功能 该系统是在多年现场实测经验的基础上开发研制的，是将计算机数据采集和传感器技术用于 矿井通风管理工作的一项典型应用。所测参数指标符合国家标准“《工业通风机用标准化风 道进行性能试验》GB/T1236-2000”和煤炭行业标准“《煤矿用主要通风机现场性能参数测 定方法》MT 421-2004”的要求。通过多次改型和软硬件升级已基本适应我国各种类型风机 性能测定的需要。系统采用视窗环境（适用WINDOWS 98、2000、XP等）开发，用计算机控 制系统主机工作，与单片机等开发的测定装置相比，具有数据处理功能更强，人机界面更直 观，交互性更好，信息量更大等特点，更易于使用。该系统适用各种电网电压，并可选配正 压通风方式、双电机测量以及局扇性能测定等功能。 三、系统配置 测定系统的硬件部分由系统主机、测风（三杯式气象专用、差压）传感器、负压传感器、大 气参数（气压、温、湿度）传感器、电机功耗（电压、电流、功率、COSΦ）传感器、转速 传感器、笔记本计算机和打印机等组成。软件主要有数据采集与处理及打印绘图等用户程序。
小型风力发电机性能测试 1.2 小型风力机开发背景 近三十年来随着世界资源的过度消耗，人类可用资源日益减少，石油价格不断上涨，世界各地频发石油短缺信号，并且由于化学能源的应用，人类居住环境日益恶化，人类迫切需要一种清洁的持续能源。由于风能取之不尽，用之不竭，不消耗资源，清洁卫生，分布范围广等特点，风能发电成为世界许多国家可持续发展战略的组成部分，由于在过去十年间，风能发电的年增长率达到28%，全球安装总量达到7，400万KW，意味着每年在该领域的投资额达到180亿欧元。2006年，全球风度资金9%投向了中国，总额打16.2亿欧元（约162.7亿元人民币）[1]，中国有望成为全球最大的风力市场。 我国可开发的风力资源十分丰富，东南沿海及其附属岛屿属于风能资源丰富区，这些地区的年有效风能在200W/㎡以上，并且每年有7000——8000h的风速超过3.5m/s。东北、华北和西北北部，黑龙江、吉林东部，辽宁山东半岛的沿海地区，青藏高原北部，东南沿海20-100KM 的内陆地区，海南西部，台湾南北两端及新疆阿拉山等地区风能资源比较丰富，年有效风能在150W/㎡以上，全年有4000h的风速大于3.5m/s。长江、黄河中下游，西北和华北除上述资源丰富地区以外的地区，这类地区分布较广，属于风能资源可利用区[2][3]。 据统计，截止2005年底全国大概还有300万无电户（约1300万无电人口）[4]，其中大部分人口居住在低风区，且居住相对分散，如果采用常规电网来供电，从经济效益上是不可行的，只有采用小型风力发电系统才能解决偏远地区的农、牧、渔民的供电问题。近几年来，各大城市在电力供应紧张时，经常采用拉闸限电的方式来解决电力供应不足的问题，由此给广大居民带来诸多不便，采用小型风力发电机组给居民供电，一方面可用大大缓解供电不足的困难，另一方面，小型风力发电设备属于一次性投资产品，后期维护费用低，可用大大节省家庭用户在电费上的开支。另外，若采用小型风能发电系统给城市路灯供电，给城市供电减少不小负担，由此带来的经济效益十分可观。由此看来小型风力机有着巨大的市场前景。 1.2 风力发电技术介绍 早在几千年前，中国人在明代就开始使用风车带动磨面，灌溉，提盐，直到公元12世纪欧洲才使用风车来磨面和车水[5]。中世纪后荷兰才发明了水平轴风车，并成为著名的风车王国，十九世纪末丹麦人首先研制了世界第一台风力发电机组，建成了世界第一台风力发电站[6]，但是由于当时设计制造的局限性，风力发电发展缓慢，真正意义上的现代风力发电技术发展始于上世纪70年代。 风力发电机是将风能转化为电能的装置，按风能轴的安装位置不同可用将其分为两类：能量驱动链（风轮、主轴、增速箱、发电机）呈水平轴方向称之为水平轴风力机，能量驱动链呈垂直方向称之为垂直轴风力发电机[7]。 1.2.1水平轴风力发电机 水平轴风力发电机是目前国内研究最多、最常见、技术最成熟的一种风力机，水平轴风力发电机的叶片数一般为1-4片，水平轴风力机一般在风速较高时有较高的风能利用率（风能利用率表示风力机从自然风中吸取能量的多少），在大容量风力发电行业应用十分广泛。近些年来水平轴风力机的研究趋势主要集中在变浆距调节和变速恒发电机两方面。 按来流风向分，水平轴风力机分为上风向风力机和下风向风力机，上风向风力机需要加装一个调向装置，使风机和风向始终保持一致，下风向风力机能够自动跟随风向，无需安装调向装置，但是风流过塔架后载流向风轮，塔架会对流向风轮的风产生干扰，从而使分离机的效率下降[8]。水平风力发电机的技术已经非常成熟，在大型风力发电市场应用十分广泛，目前最大的水平轴风力发电机单机容量已经达到5MW。水平风力机叶片尖速比（尖速比表示风力机运行速度的快慢，