簡述小型風(fēng)力發(fā)電機軸的區(qū)別
小型風(fēng)力發(fā)電機主要有以下幾部分組成：風(fēng)輪、發(fā)電機、回轉(zhuǎn)體、調(diào)速機構(gòu)、調(diào)向機構(gòu) 、剎車機構(gòu)和塔架。平軸與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的不同在以下幾個方面：
1、設(shè)計方法不同
水平軸風(fēng)力發(fā)電機的葉片設(shè)計，普遍采用的是動量—葉素理論，主要的方法有Glauert法、Wilson法等。但是，由于葉素理論忽略了各葉素之間的流動干擾，同時在應(yīng)用葉素理論設(shè)計葉片時都忽略了翼型的阻力，這種簡化處理不可避免地造成了結(jié)果的不準確性，這種簡化對葉片外形設(shè)計的影響較小，但對風(fēng)輪的風(fēng)能利用率影響較大。同時，風(fēng)輪各葉片之間的干擾也十分強烈，整個流動非常復(fù)雜，如果僅僅依靠葉素理論是完全沒有辦法得出準確結(jié)果的。
垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的葉片設(shè)計，以前也是按照水平軸的設(shè)計方法，依靠葉素理論來設(shè)計。由于垂直軸風(fēng)輪的流動比水平軸更加復(fù)雜，是典型的大分離非定常流動，不適合用葉素理論進行分析、設(shè)計，這也是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機長期得不到發(fā)展的一個重要原因。
2、風(fēng)能利用率大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)能利用率，絕大部分是由葉片設(shè)計方計算所得，一般在40%以上。如前所述，由于設(shè)計方法本身的缺陷，這樣計算所得的風(fēng)能利用率的準確性很值得懷疑。當然，風(fēng)電廠的風(fēng)力發(fā)電機都會根據(jù)測得的風(fēng)速和輸出功率繪制風(fēng)功率曲線，但是，此時的風(fēng)速是風(fēng)輪后部測風(fēng)儀測得的風(fēng)速參見，要小于來流風(fēng)速，風(fēng)功率曲線偏高，必須進行修正。應(yīng)用修正方法修正后，水平軸的風(fēng)能利用率要降低30%～50%。對于小型水平軸風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)能利用率，中國空氣動力研究與發(fā)展中心曾做過相關(guān)的風(fēng)洞實驗，實測的利用率在23%～29%。
3、起動風(fēng)速
水平軸風(fēng)輪的起動性能好已經(jīng)是個共識，但是根據(jù)中國空氣動力研究與發(fā)展中心對小型水平軸風(fēng)力發(fā)電機所做的風(fēng)洞實驗來看，起動風(fēng)速一般在4～5m/s之間，最大的居然達到5.9m/s，這樣的起動性能顯然是不能令人滿意的。垂直軸風(fēng)輪的起動性能差也是業(yè)內(nèi)的共識，特別是對于Darrieus式Ф型風(fēng)輪，完全沒有自啟動能力，這也是限制垂直軸風(fēng)力發(fā)電機應(yīng)用的一個原因。但是，對于Darrieus式H型風(fēng)輪,卻有相反的結(jié)論。根據(jù)筆者的研究發(fā)現(xiàn)，只要翼型和安裝角選擇合適，完全能得到相當不錯的起動性能，通過JDX-雙渦輪式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機、JDX-H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機、JDX- 鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)洞實驗來看，這種Darrieus式H型風(fēng)輪的起動風(fēng)速只需要2m/s，優(yōu)于上述的水平軸風(fēng)力發(fā)電機。
4、結(jié)構(gòu)特點
水平軸風(fēng)力發(fā)電機的葉片在旋轉(zhuǎn)一周的過程中，受慣性力和重力的綜合作用，慣性力的方向是隨時變化的，而重力的方向始終不變，這樣葉片所受的就是一個交變載荷，這對于葉片的疲勞強度是非常不利的。另外，水平軸的發(fā)電機都置于幾十米的高空，這給發(fā)電機的安裝、維護和檢修帶來了 很多的不便。
垂直軸風(fēng)輪的葉片在旋轉(zhuǎn)的過程中的受力情況要比水平軸的好的多，由于慣性力與重力的方向始終不變，所受的是恒定載荷，因此疲勞壽命要比水平軸風(fēng)輪長。同時，垂直軸的發(fā)電機可以放在風(fēng)輪的下部或是地面，便于安裝和維護。
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