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风电新技术—全自动多叶片变角调速风轮(2)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2010/12/1 9:43:09   

 关键词:  风力发电 叶片 新技术

  风轮直径相同,叶片形状大小相同,叶片角度大,其旋转过程当中所受的空气阻力大,不利于风轮转动,风轮转速慢;叶片角度小,其旋转过程当中所受的空气阻力小,有利于风轮转动,风轮转速快。所以,叶片角度大风轮转速慢,叶片角度小风轮转速快。

  6、叶片角度大侧压力大启动风速小,叶片角度小侧压力小启动风速大

  风轮由静止状态下接受风能启动时,风轮叶片只受到迎风向风的压力,由于风轮没有旋转不挤压叶片旋转方向上的空气,所以没有空气带来的旋转阻力。相同外界条件下,叶片角度大侧压力大,风轮沿旋转方向上的合力大,有利于风轮启动;叶片角度小侧压力小,风轮沿旋转方向上的合力小,不利于风轮启动。所以,叶片角度大侧压力大风轮启动风速小,叶片角度小侧压力小风轮启动风速大。

  7、叶片迎风面凹,风能利用率高,叶片迎风面凸,风能利用率低

  外界条件相同的情况下,风轮叶片迎风面凹,风在通过叶片时,叶片对风的阻力较大,即风对叶片付出的力要大,即风对叶片做的功要多;相反,叶片迎风面凸,风通过叶片时,叶片对风的阻力较小,即风对叶片付出的力要小,即风对叶片做的功要少。所以,叶片迎风面凹,风能利用率高,叶片迎风面凸,风能利用率低。

  8、叶片多风能利用率高,叶片少风能利用率低

  外界条件相同的情况下,风轮叶片多,风轮能够更有效地接受和吸收通过风轮旋转面内的风能;风轮叶片少,风轮有效接受和吸收通过风轮旋转面内的风能相对较少。试想,相同条件下三叶片风轮与六叶片风轮接受和吸收的风能肯定是不一样的,叶片多风能利用率高,叶片少风能利用率低。

  三、全自动调速风轮的技术优势

  1、风叶优势:

  全自动调速风轮风叶采用独特设计,叶片与传统风叶不同,采用根部窄小,顶部宽大的梯形设计。风叶顶部更有利于受力,相同条件,此种风叶给风轮的转矩更大,更有利于风轮转动,风轮转动速度也会更高。另外,风叶采用凹陷型设计。这种设计使风叶迎风面能更有效地接受风能吸收风能,而背风一面同时可以降低风的阻力,更有利于风轮转动。总之,此风叶设计打破了传统的风叶设计思路,使风轮叶片更加合理,更加符合空气动力学,是风电史上的伟大革命与创新。

  2、风轮优势:

  全自动调速风轮风轮采用最优设计,风轮打破传统三叶风轮设计理念,风轮上可以加装多个叶片。因为叶片数量和风轮转速成正比,所以多叶片风轮可以更好地利用穿过风力发电机的风能,成倍提高风能的利用率。并且,风轮上安装有使风叶调整迎风角度的变角机构,可以使风叶随风速大小调整迎风角度控制风轮有安全平稳的转速,极大的提高了发电效率。

  总论,发明者研制的全自动调速风轮:包括叶片、轮毂(内装自动变角装置)、导流罩,主要性能及特点如下:

  1)自动改变风叶角度,免去复杂的风轮变角系统;

  2)风轮启动风速小;

  3)风轮启动速度快;

  4)风轮转速高,免去复杂变速系统;

  5)风轮可设定最高转速,免去复杂风机制动系统;

  6)风轮运转稳定,免去复杂变速系统;

  7)风轮多叶片直径小制造成本低;

  8)全自动调速风轮有效的提高风能利用率;

  9)风轮制造安装调整简单故障率低,风轮变角系统基本达到免维护;

  10)风力发电机整体制造成本低。

  11)独特叶片材质使用寿命30-50年。

  四、全自动调速风轮与其他风轮技术对比

  全自动调速风轮是根据内燃机调速器控制原理,在轮毂中安装弹簧,依靠弹簧的弹力平衡轮毂转动时叶片产生的离心力。当离心力和弹簧弹力平衡时风轮平稳转动。当外界风速发生变化时,叶片受风压力变化,风轮转速改变,叶片离心力变化,叶片迎风角度发生相应变化;此时,叶片根部弹簧压缩量变化,弹簧弹力变化,平衡离心力;同时,改变叶片迎风角度,改变叶片受风压力,改变风轮转速,当两个力再次平衡时,叶片角度不再变化,叶片受风压力稳定,风轮再次实现平稳转动。

  全自动调速风轮可以按照设计意图加装多片风叶,加装了多片风叶的风轮可以在更大程度上吸收和利用通过风轮的风能。同等风速条件下风轮更容易启动,启动后风轮转速也更高,更有利于风力发电机发电。相同等级的风力发电机应用全自动调速风轮并安装多片风叶,其风轮体积将会大幅度减小;并且,将降低风轮对风速的要求,进一步降低其配套塔架的高度节省相关材料;应用全自动调速风轮的发电机将省去齿轮箱而直接由风轮转速驱动发电机发电,而不需加装齿轮箱变速,发电机结构更简单,体积更小,更节省材料,且故障率更低;全自动调速风轮的应用可以从根本上降低风电设备成本,进一步从源头降低风电价格,使风电更加容易推广,更加容易被接受。

  目前,市场上应用的自动变角系统有利用重锤式离心力原理调整风轮叶片迎风角度,进行变角调整风机转速的技术。该技术虽然在调整精度上比较准确,但是,设备结构复杂,加工工艺复杂,设备造价过高;这种技术很难使风轮加装多叶片,因此并不能充分利用风能,并且该技术很难应用于大型风力发电机上,且风轮体积较大,造价过高。

  

来源:互联网
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