1. 风力发电机组常用的叶片翼型系列及其特点
水平轴与垂直轴风力发电机的不同在以下几个方面:
1、设计方法
水平轴风力发电机的叶片设计,普遍采用的是动量—叶素理论,主要的方法有Glauert法、Wilson法等。但是,由于叶素理论忽略了各叶素之间的流动干扰,同时在应用叶素理论设计叶片时都忽略了翼型的阻力,这种简化处理不可避免地造成了结果的不准确性,这种简化对叶片外形设计的影响较小,但对风轮的风能利用率影响较大。同时,风轮各叶片之间的干扰也十分强烈,整个流动非常复杂,如果仅仅依靠叶素理论是完全没有办法得出准确结果的。
垂直轴风力发电机的叶片设计,以前也是按照水平轴的设计方法,依靠叶素理论来设计。由于垂直轴风轮的流动比水平轴更加复杂,是典型的大分离非定常流动,不适合用叶素理论进行分析、设计,这也是垂直轴风力发电机长期得不到发展的一个重要原因。
2、风能利用率
大型水平轴风力发电机的风能利用率,绝大部分是由叶片设计方计算所得,一般在40%以上。如前所述,由于设计方法本身的缺陷,这样计算所得的风能利用率的准确性很值得怀疑。当然,风电厂的风力发电机都会根据测得的风速和输出功率绘制风功率曲线,但是,此时的风速是风轮后部测风仪测得的风速参见,要小于来流风速,风功率曲线偏高,必须进行修正。应用修正方法修正后,水平轴的风能利用率要降低30%~50%。对于小型水平轴风力发电机的风能利用率,中国空气动力研究与发展中心曾做过相关的风洞实验,实测的利用率在23%~29%。
3、结构特点
水平轴风力发电机的叶片在旋转一周的过程中,受惯性力和重力的综合作用,惯性力的方向是随时变化的,而重力的方向始终不变,这样叶片所受的就是一个交变载荷,这对于叶片的疲劳强度是非常不利的。另外,水平轴的发电机都置于几十米的高空,这给发电机的安装、维护和检修带来了很多的不便。
垂直轴风轮的叶片在旋转的过程中的受力情况要比水平轴的好的多,由于惯性力与重力的方向始终不变,所受的是恒定载荷,因此疲劳寿命要比水平轴风轮长。同时,垂直轴的发电机可以放在风轮的下部或是地面,便于安装和维护。
4、起动风速
水平轴风轮的起动性能好已经是个共识,但是根据中国空气动力研究与发展中心对小型水平轴风力发电机所做的风洞实验来看,起动风速一般在4~5m/s之间,最大的居然达到5.9m/s,这样的起动性能显然是不能令人满意的。垂直轴风轮的起动性能差也是业内的共识,特别是对于Darrieus式Ф型风轮,完全没有自启动能力,这也是限制垂直轴风力发电机应用的一个原因。但是,对于Darrieus式H型风轮,却有相反的结论。根据笔者的研究发现,只要翼型和安装角选择合适,完全能得到相当不错的起动性能,通过双涡轮式垂直轴风力发电机、垂直轴风力发电机、鼠笼式垂直轴风力发电机的风洞实验来看,这种Darrieus式H型风轮的起动风速只需要2m/s,优于上述的水平轴风力发电机。
2. 风力发电机组叶片结构
具体取决于风力发电机的型号,一般来说 600-1000kw的风机、配20-30米的叶片 、1.5左右的 37.5左右、2.5的40米以上都有的。
取决于你整台机组的设计功率,和风场状况。
同一风场,功率越大叶片越长。
同一功率,年平均风速较低的风场需要更长的叶片。
实际上根据研究,不同风场,需与之配套的相应功率风机,才能实现真正的性价比。
另外:同样长度的叶片,由于翼型差异,功率并不相同。因此叶片厂家尽可能的在优化叶片结构。实际上真正优秀叶片的具体形状的确定是个非常复杂的过程,对流体力学,空气动力学非常高。国内许多叶片厂家直接引进国外翼型,或者设计软件。
你所提的问题过于笼统,只能找大致叶片的长度等少数基本数据,即便是很多国内整机厂也只能拿到叶片的基本设计相关数据,而拿不到真正的叶型数据。真正翼型数据时商业秘密,不会轻易获得。
叶片式风力发电机中最基础和最关键的部件, 其良好的设计,可靠的质量还优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。恶劣的环境和长期不停地运转,对叶片的要求有:
1.密度轻且具有最佳的疲劳强度和力学性能,能经受暴风等极端恶劣条件和随机负载的考验;
2.叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲线都正常,传递给整个发电系统的负载稳定性好,不得在失控(飞车)的情况下载离心力的作用下拉断并飞出,亦不得在风压的作用下折断,也不得在飞车转速以下范围内产生引起整个风力发电机组的强烈共振;
3.叶片的材料必须保证表面光滑以减小风阻,粗糙的表面亦会被风“撕裂”;
4.不得产生强烈的电磁波干扰和光反射;
5.不允许产生过大噪声;
6.耐腐蚀、紫外线照射和雷击性能好;
7.成本较低,维护费用最低。
3. 常用风力发电机叶片材料
叶片的材料有木头、金属、工程塑料、玻璃钢等。
1、木制叶片及布蒙皮叶片
近微、小型风力发电机也有采用木制叶片的,但木制叶片不易做成扭曲型。
2、钢梁玻璃纤维蒙皮叶片
叶片在近代采用钢管或D型型钢做纵梁,钢板做肋梁,内填泡沫塑料外覆玻璃钢蒙皮的机构形式,一般在大型风力发电机上使用。
3、铝合金等弦长挤压成型叶片
用铝合金挤压成型的等弦长叶片易于制造,可联系生产,又可按设计要求的扭曲进行扭曲加工,叶根与轮毂连接的轴及法兰可通过焊接或螺栓连接来实现。
4、玻璃钢叶片
玻璃钢增强塑料强度高、重量轻、耐老化,表面可再缠玻璃纤维及涂环氧树脂,其他部分填充泡沫塑料。泡沫在叶片中主要作用是在保证其稳定性的同时降低叶片质量,使叶片在满足刚度的同时增大捕风面积。
4、碳纤维复合叶片
碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃钢复合叶片的两至三倍。虽然碳纤维复合材料的性能大大优于玻璃纤维复合材料,但价格昂贵,影响了它在风力发电大范围应用。因此,全球各大复合材料公司正在从原材料、工艺技术、质量控制等各方面深入研究,以求降低成本。
4. 风力发电机组常用的叶片翼型系列及其特点是什么
主流风力发电机叶片叶片尺寸有68m、54m、56m三种。现在世界上最大的风力发电机,它的叶片长度达到164m左右,每一扇发电叶重达到32吨。
不同风场,需与之配套的相应功率风机,才能实现真正的性价比。另外,同样长度的叶片,由于翼型差异,功率并不相同。因此叶片厂家尽可能的在优化叶片结构。实际上真正优秀叶片的具体形状的确定是个非常复杂的过程,对流体力学,空气动力学非常高。
5. 风电机组叶片主要技术参数
明扬智能推出16MW海上风力发电机。型号为,MySE16.0-242。16兆瓦(1.6万千瓦)的功率是世界第一,转一圈就能发电65度左右,每天最多可发电38.4万度,可供2560户家庭用电一个月,每年平均发电量可达9000万度,可同时向21300户家庭供电,其使用寿命可达25年。主要参数有叶片长度118m,叶轮直径242m,扫风面积46000平方米。
6. 风电机组叶片都有哪些特征
成熟枝上叶柄粗壮,长30-40厘米,基部稍扩大,上部关节长2.5-3厘米、稍肥厚,腹面具宽槽,叶鞘长,叶片薄革质,翠绿色,通常(特别是叶面)有多数不规则的纯黄色斑块,全缘,不等侧的卵形或卵状长圆形,先端短渐尖,基部深心形,稍粗,两面略隆起。
叶柄长8-10厘米,两侧具鞘达顶部;鞘革质,宿存,下部每侧宽近1厘米,向上渐狭;下部叶片大,长5-10厘米,上部的长6-8厘米,纸质,宽卵形,短渐尖,基部心形,宽6.5厘米。
成熟枝上叶柄粗壮,长30-40厘米,基部稍扩大,上部关节长2.5-3厘米、稍肥厚,腹面具宽槽。
叶鞘长,叶片薄革质,翠绿色,通常(特别是叶面)有多数不规则的纯黄色斑块,全缘,不等侧的卵形或卵状长圆形,先端短渐尖,基部深心形,长32-45厘米,宽24-36厘米,I级侧脉8-9对,稍粗,两面略隆起,与强劲的中肋成70°-80°(-90度)锐角,其间II级侧脉较纤细,细脉微弱,与I、II级侧脉网结。
7. 风力发电机叶片的结构
风力发电机是一种用于将风能转换为机械能,再由机械能带动转子旋转,最终输出电能的发电设备,其包含发电机以及带动发电机旋转的叶片。
风力发电机的叶片在结构上可分为根部、外壳和龙骨三个部分,其中外壳是一种由复合材料制成的薄壳结构。风电叶片的种类很多,主要有尖头、平头、钩头以及带襟翼的尖部等多种结构。风电叶片是将风能转换为机械能的关键组件,其成本约占风机总成本的15%~20%,因此叶片的制造技术是风电领域的一个重要课题。
风电叶片的外壳分成上壳体和下壳体,上壳体和下壳体之间通过前缘腹板和后缘腹板支撑,前缘腹板和后缘腹板在顶部和底部均具有横向的粘合板,叶片制造时通过在粘合板上涂抹粘合胶将前缘腹板和后缘腹板与上壳体和下壳体粘合。
实际制造中一般是先粘下壳体,为了保证粘合质量,一般要在前缘腹板和后缘腹板的顶端施加压力,使粘合板与下壳体贴合的更加紧密,以避免粘合层中出现气泡或空隙。
现有技术中采用的加压方式通常是仅在前缘腹板或后缘腹板的顶部进行施压,这样由于受力的不均衡,极容易使前缘腹板或后缘腹板发生弯曲,造成定位精度差甚至是粘合失败的情况。
另一方面,粘合板与腹板的主体部分并非标准的90度夹角,因此当腹板粘在壳体上时,其上部的粘合板并非与水平面平行,而现有技术中的加压装置不能调节其施压面与水平面的角度,这就造成施压面与上部粘合板不能完全贴合,这也会进一步加剧腹板的受力不平衡状态。