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为什么风力发电机只有三片叶子

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为什么风力发电机只有三片叶子

发布日期:2018-07-06 作者: 点击:

你知道风力发电机的设备结构是由什么组成的吗?广西发电设备告诉你。

风力发电机结构

机舱:机舱包容着风力发电机的关键设备,包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子,即转子叶片及轴。

转子叶片:捉获风,并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上,每个转子叶片的测量长度大约为20米,而且被设计得很象飞机的机翼。

轴心:转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。

低速轴:风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上,转子转速相当慢,大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管,来激发空气动力闸的运行。

齿轮箱:齿轮箱左边是低速轴,它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。

高速轴及其机械闸:高速轴以1500转每分钟运转,并驱动发电机。它装备有紧急机械闸,用于空气动力闸失效时,或风力发电机被维修时。

发电机:通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上,最大电力输出通常为500至1500千瓦。

偏航装置:借助电动机转动机舱,以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作,电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风力发电机偏航。通常,在风改变其方向时,风力发电机一次只会偏转几度。

电子控制器:包含一台不断监控风力发电机状态的计算机,并控制偏航装置。为防止任何故障(即齿轮箱或发电机的过热),该控制器可以自动停止风力发电机的转动,并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。

液压系统:用于重置风力发电机的空气动力闸。

冷却元件:包含一个风扇,用于冷却发电机。此外,它包含一个油冷却元件,用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。

塔:风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势,因为离地面越高,风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔,也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全,因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。

风速计及风向标:用于测量风速及风向

尾舵:常见于水平轴上风向的小型风力发电机(一般在10KW及以下)。位于回转体后方,与回转体相连。主要作用一为调节风机转向,使风机正对风向。作用二是在大风风况的情况下使风力机机头偏离风向,以达到降低转速,保护风机的作用。

蓝天白云下风力发电机的叶片悠悠转动,

你是否想过风机为什么是3个叶片?

简单的说,3片叶子的便于平衡,叶片数目太多了平衡起来很困难,而且造价高。

在额定风速下,发电功率与风轮扫掠面积成正比,即200个叶片的风轮与1个叶片的风轮都可以产生同样的功率。

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从上图看可以看出随着叶片数量的增加,风能利用的系数也在增加,但是在从3叶到4叶到5叶的过程中,风能利用系数增加的幅度,相比于1叶到2叶到3叶的增加的幅度要小很多,从成本角度讲,得不偿失。

那么,风力发电机的叶片数目越少越好喽?

首先,多叶片的优势在于较大的力矩转化率, 但从能量转化率来讲,4叶和5叶的效率却低于3叶风机。

主要原因在于多叶风机由于阻力较大,造成了相当部分干扰叶片旋转的扰流,从而降低了能量的转化率。

所以选择3叶比4叶或者5叶好的多。(恩,电风扇也是这个道理);其次,叶片数目太少了又会影响发电效率。

实际上,目前欧洲有种专利,2片叶子,竖直安放,效率可以提高一倍!不过呢, 2叶片的轮毂结构特殊,有跷跷板结构,疲劳问题也比3叶片厉害。

而且,叶片越少,额定转速越高,转速高到一定程度,叶尖的圆周线速度很大,引起风阻也大,阻力矩限制了发电功率和转速的进一步提高。所以,叶片太少也不好,三叶片主要是好平衡,而且成本低,经长时间验证,成了今天普遍的风机形式。


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