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2009-11-20 瀏覽數(shù):4487
“三葉片風(fēng)輪”的葉片幾何形狀不符合上述原理,其形狀主要是受飛機螺旋槳影響,飛機螺旋槳根部粗頂部奸細,主要是考慮整個槳葉在旋轉(zhuǎn)過程中能夠產(chǎn)生平穩(wěn)的提升力,防止槳葉切割空氣沿徑向產(chǎn)生大小不一的升力引起震動,損壞槳葉。而風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪葉片獲取動力將動力傳給發(fā)電機軸心,不存在平衡升力的問題。所以, “三葉片風(fēng)輪”的葉片幾何形狀設(shè)計并不符合空氣動力學(xué)原理,導(dǎo)致葉片本體產(chǎn)生力矩損失嚴重,風(fēng)能利用率低。 其三,以“三葉片風(fēng)輪”為代表的傳統(tǒng)風(fēng)輪設(shè)計,存在誤區(qū),那就是“葉片寬度、葉片數(shù)與轉(zhuǎn)速成反比”。 不可否認,寬葉片與窄葉片相比,寬葉片在旋轉(zhuǎn)過程當(dāng)中產(chǎn)生的阻力較大,但是,同時寬葉片迎風(fēng)面受風(fēng)壓力也比窄葉片大。風(fēng)輪之所以轉(zhuǎn)動是因為葉片所受風(fēng)的正壓力大于風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)過程中葉片所受阻力,而壓力和阻力均遵循物理學(xué)壓力等于壓強乘以受壓面積,即F=P*S(F,葉片所受壓力;P,葉片單位面積所受壓強;S,葉片受壓有效面積)。因為同等條件下風(fēng)壓不變,所以葉片受力大小與葉片的有效受壓面積有關(guān)。因此,可以看出同等條件下寬葉片風(fēng)輪較窄葉片風(fēng)輪更容易接受和吸收風(fēng)能,風(fēng)輪獲得的能量更多,風(fēng)輪更容易轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速更高。同樣道理,相同條件下的風(fēng)輪,其葉片數(shù)不同獲得的風(fēng)能也將不同,葉片多則獲取風(fēng)能更多,風(fēng)輪更容易啟動,風(fēng)輪轉(zhuǎn)速也會更高。 由以上論述可知,“三葉片風(fēng)輪”為代表的傳統(tǒng)風(fēng)輪設(shè)計中所說的“葉片寬度、葉片數(shù)與轉(zhuǎn)速成反比”是不正確的,應(yīng)該成正比才對。 五、 全自動調(diào)速風(fēng)輪與最佳風(fēng)輪葉片形式誕生 全自動調(diào)速風(fēng)輪與最佳風(fēng)輪葉片專利技術(shù)發(fā)明人、世紀風(fēng)能風(fēng)電研究小組主要技術(shù)負責(zé)人、風(fēng)電技術(shù)與機械專家姜工于上世紀八十年代便已經(jīng)開始接觸并安裝維護由北京聯(lián)合收割機總廠生產(chǎn)的FD1.6-50型兩扇葉帶偏航裝置的三項交流永磁式風(fēng)力發(fā)電機組。由于姜工是最早的農(nóng)機專業(yè)出身,有幾十年的機械研究設(shè)計經(jīng)驗;并且,姜工多年自學(xué)電力相關(guān)專業(yè),潛心研究風(fēng)力發(fā)電機各部組成。研究發(fā)現(xiàn)目前“三葉片風(fēng)輪”存在嚴重不足,經(jīng)過反復(fù)試驗最后發(fā)明了最佳的風(fēng)輪葉片形式,同等條件下這種風(fēng)輪葉片可以最大程度獲取風(fēng)能。 為了使風(fēng)力發(fā)電機達到以下目的: 1、啟動風(fēng)速盡量小; 2、大風(fēng)時風(fēng)力發(fā)電機可以保持恒定轉(zhuǎn)速、不超速; 3、不用因為防止發(fā)電機飛車而剎車停止發(fā)電; 姜工想到可以通過改變?nèi)~片迎風(fēng)角度來改變?nèi)~片受力,進而改變風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩,控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。經(jīng)過反復(fù)思考與研究,姜工最終由內(nèi)燃機系統(tǒng)工作時,機組在工況發(fā)生變化時可以迅速調(diào)整供油量以保持內(nèi)燃機平穩(wěn)正常工作受到了啟發(fā)。經(jīng)過仔細研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)燃機得以平穩(wěn)工作是由于內(nèi)燃機內(nèi)部調(diào)速器可以隨時調(diào)整控制供油量的結(jié)果。 內(nèi)燃機調(diào)速器的功用:當(dāng)內(nèi)燃機在某一轉(zhuǎn)速下工作時,說明內(nèi)燃機發(fā)出的扭矩和外界阻力相適應(yīng)。如果外界阻力增大,即負荷增大,為使內(nèi)燃機仍保持穩(wěn)定工作,必須迅速增加供油量,否則,內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速會迅速下降,甚至熄火。如果外界阻力減小,應(yīng)相應(yīng)減小供油量,否則,內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速迅速升高,甚至“飛車”。 根據(jù)此原理,姜工經(jīng)過無數(shù)次實驗對比,最終發(fā)明了可以根據(jù)風(fēng)速大小自動調(diào)整風(fēng)輪風(fēng)葉迎風(fēng)角度的全自動變角器,進一步發(fā)明了全自動變角調(diào)速風(fēng)輪。此發(fā)明配以姜工發(fā)明的獨特形狀風(fēng)葉,可以使風(fēng)力發(fā)電機啟動風(fēng)速更低,大風(fēng)時不超速、不飛車;風(fēng)力發(fā)電機可以設(shè)定最高轉(zhuǎn)速,大風(fēng)時仍可正常工作發(fā)電。 六、 全自動調(diào)速風(fēng)輪的技術(shù)優(yōu)勢 1、風(fēng)葉優(yōu)勢: 全自動調(diào)速風(fēng)輪風(fēng)葉采用獨特設(shè)計,扇葉與傳統(tǒng)風(fēng)葉不同,采用根部窄小,頂部寬大的梯形設(shè)計。風(fēng)葉頂部更有利于受力,相同條件,此種風(fēng)葉給風(fēng)輪的轉(zhuǎn)矩更大,更有利于風(fēng)輪轉(zhuǎn)動,風(fēng)輪轉(zhuǎn)動速度也會更高。另外,風(fēng)葉采用凹陷型設(shè)計。這種設(shè)計使風(fēng)葉迎風(fēng)面能更有效地接受風(fēng)能吸收風(fēng)能,而背風(fēng)一面同時可以降低風(fēng)的阻力,更有利于風(fēng)輪轉(zhuǎn)動。總之,此風(fēng)葉設(shè)計打破了傳統(tǒng)的風(fēng)葉設(shè)計思路,使風(fēng)輪葉片更加合理,更加符合空氣動力學(xué),是風(fēng)電史上的偉大革命與創(chuàng)新。 2、風(fēng)輪優(yōu)勢: 全自動調(diào)速風(fēng)輪風(fēng)輪采用最優(yōu)設(shè)計,風(fēng)輪打破傳統(tǒng)三葉風(fēng)輪設(shè)計理念,風(fēng)輪上可以加裝多個葉片。因為葉片數(shù)量和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速成正比,所以多葉片風(fēng)輪可以更好地利用穿過風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)能,成倍提高風(fēng)能的利用率。并且,風(fēng)輪上安裝有使風(fēng)葉調(diào)整迎風(fēng)角度的變角機構(gòu),可以使風(fēng)葉隨風(fēng)速大小調(diào)整迎風(fēng)角度控制風(fēng)輪有安全平穩(wěn)的轉(zhuǎn)速,極大的提高了發(fā)電效率。 總論,發(fā)明者研制的全自動調(diào)速風(fēng)輪包括葉片、輪轂(內(nèi)裝自動變角裝置)、導(dǎo)流罩 ,主要性能及特點如下: 1)自動改變風(fēng)葉角度,免去復(fù)雜的風(fēng)輪變角系統(tǒng); 2)風(fēng)輪啟動風(fēng)速小; 3)風(fēng)輪啟動速度快; 4)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速高,免去復(fù)雜 變速系統(tǒng); 5)風(fēng)輪可設(shè)定最高轉(zhuǎn)速,免去復(fù)雜風(fēng)機制動系統(tǒng);
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