本帖最后由 twq19810302 于 2022-12-21 14:19 編輯
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6 o. U4 Z" }0 X5 c& j: i0 s( O- M無論是我們對荷蘭大風(fēng)車的印象，還是根據(jù)中國的史料記載，利用風(fēng)能的風(fēng)車可以是4個(gè)葉片、6個(gè)葉片甚至更多，為什么現(xiàn)代利用風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)機(jī)基本上都只有3個(gè)葉片呢？5 q, d8 S. z; y+ t
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% i5 V* \# B X' y% [3 U廣東粵電平遠(yuǎn)泗水40兆瓦風(fēng)電場項(xiàng)目( Q; I5 @( I9 t- Z
4 J' v/ J# E) }1 `來來來，一起探討其中的奧秘吧
- b5 s0 F" e$ s5 f我們知道設(shè)計(jì)制造和運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其目的是在同等風(fēng)資源條件下，以最小的投資獲取最大的收益，說白了就是要盡可能降低風(fēng)機(jī)的成本、最大限度提高發(fā)電量。4 V0 j% e* o3 W( U2 ~* K
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% W4 J Z7 m" h悠悠風(fēng)機(jī)點(diǎn)綴著粵電湛江豐收公司農(nóng)業(yè)光伏綜合光伏項(xiàng)目: p- [0 G. E! B, N! _0 {
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首先，從發(fā)電功率的角度進(jìn)行分析：
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2 F& @, m; O. O% z0 SP（機(jī)械功率）=T（轉(zhuǎn)矩）×n（轉(zhuǎn)速）/9.55( N9 y j [5 t3 i6 ]' s
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也就是說機(jī)械功率與兩個(gè)參數(shù)有關(guān)，一個(gè)是風(fēng)輪的轉(zhuǎn)矩，另外一個(gè)是風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速。( @, Q3 l$ W6 w+ q+ G9 t9 R
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（注：風(fēng)輪的轉(zhuǎn)矩，是機(jī)械元件在轉(zhuǎn)矩作用下都會產(chǎn)生一定程度的扭轉(zhuǎn)變形，故又稱為“扭矩”。簡單的說，就是轉(zhuǎn)動風(fēng)輪所需要的力量的大小。）- K$ \; u0 i& ^- ]$ M8 U7 b+ N# g
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在設(shè)計(jì)功率確定的情況下，風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩越高，則風(fēng)輪轉(zhuǎn)速就越低；風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩越低，則風(fēng)輪轉(zhuǎn)速越高。
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那我們是選擇高轉(zhuǎn)矩還是低轉(zhuǎn)矩比較好？
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. \- m& o+ z' ]$ P在設(shè)計(jì)功率確定的情況下，獲取同樣的機(jī)械功率，轉(zhuǎn)速越高，葉尖速比就越大，轉(zhuǎn)矩就越低，制造成本就越低。
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風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖 - z$ Z, v2 b$ d: y
3 x7 p( V/ O: [& L8 O7 a因此我們要盡可能降低轉(zhuǎn)矩、提高葉尖速比，取得更大的風(fēng)能利用系數(shù)，獲取更大的發(fā)電量。0 r# U) R7 y. ]$ I; |
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轉(zhuǎn)矩是隨著葉片數(shù)量的增加而增加。在實(shí)際應(yīng)用中，3個(gè)葉片與4個(gè)葉片或更多葉片相比，3個(gè)葉片的轉(zhuǎn)矩是最低的。葉片越少，轉(zhuǎn)速越高，葉尖速比就越高。
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7 `' u, N8 f! j9 F2 `& N1 d那2個(gè)葉片的風(fēng)機(jī)" n+ ^+ e; |. I8 D- |
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不是轉(zhuǎn)速越高、葉尖速比越高？/ @2 o6 W% q* h/ f; u) N6 X
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![]() 2個(gè)葉片的風(fēng)機(jī) ! l* v. d7 c' |$ B3 d% [1 x
當(dāng)然。但我們需要考慮的是：雖然使用2個(gè)葉片可以獲取最大的葉尖速比，但是發(fā)電效率卻下降了，因?yàn)槭褂?個(gè)葉片的轉(zhuǎn)矩較低，而在低風(fēng)速下，較低的轉(zhuǎn)矩達(dá)不到發(fā)電的轉(zhuǎn)速，就沒有功率輸出。6 H( T$ L6 o; K! U
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其次，葉片越少，額定轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)速高到一定程度，葉尖的圓周線速度很大，引起風(fēng)阻也大，阻力矩限制了發(fā)電功率和轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高。
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另外，2個(gè)葉片的風(fēng)機(jī)又由于葉片間空隙大，所以捕風(fēng)效率不如3個(gè)葉片的風(fēng)機(jī)。為了提高捕風(fēng)效率，2個(gè)葉片風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速通常比3個(gè)葉片高，也會使風(fēng)機(jī)噪音增大、視覺影響放大。
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/ K/ c0 @( C' U8 h3 ^3 e7 W* X中航象州百丈50兆瓦風(fēng)電項(xiàng)目) P+ h. m6 B' H( I
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所以，葉片太少也不好。 那4個(gè)葉片甚至更多葉片的風(fēng)機(jī)呢？
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3個(gè)葉片便于風(fēng)機(jī)保持平衡，當(dāng)葉片數(shù)目過多，風(fēng)機(jī)平衡起來較困難，而且造價(jià)高。多葉風(fēng)機(jī)由于阻力較大，會產(chǎn)生干擾葉片旋轉(zhuǎn)的不利因素，降低能量的轉(zhuǎn)化率。
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& V* y l$ w9 W! n& `所以，使用3個(gè)葉片的風(fēng)機(jī)可以獲得最佳葉尖速比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最大限度的能量獲取，實(shí)現(xiàn)最大發(fā)電效率，同時(shí)具有好平衡、低成本的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過長時(shí)間的驗(yàn)證，3個(gè)葉片的風(fēng)機(jī)便成了如今最普遍的風(fēng)機(jī)形式。, X% X4 @/ n; N" N& y! m% S0 } X
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$ p6 @+ v* V. T( }So，我們的答案就是：3 r$ Y/ ?1 C5 t2 J& z
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風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用3個(gè)葉片的形式，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械穩(wěn)定性、發(fā)電效率、制造和安裝可行性以及成本和收益的最佳平衡，為實(shí)際運(yùn)用最佳實(shí)施方案。
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發(fā)表于 2022-12-21 14:16:46
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