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风叶

  随着经济的发展与科技水平的提高,生产力大幅度提升,国内各行业对风机的需求加大,需求更细,这也对风机行业提出了更高的要求。作为风力发电机的核心部件之一,风叶约占风机总成本的15%-20%,风叶设计的好坏将直接关系到风机的性能以及效益。

  风叶简介

  风叶,顾名思义,就是风机叶片。

  1888年,美国人Charles F. Brush建造了第一台用于发电的风机,其风叶采用平板设计,效率较低。

  1891年丹麦人Poul LaCour在设计风叶时,引入了空气动力学概念,从而开创了风叶更为科学的设计方法。

  经过百年来的发展,风叶不论从结构、造型,还是制造材料都发生了极大的改变。

  随着风机单机装机容量的增加,风叶的直径也不断上升。据数据统计显示,风叶直径每增大6%,风能利用率可增加约12%。现有的2兆瓦风叶直径可达80m。然而风叶直径的增大也会带来制造方面的困难,同时叶片的运输安装成本也将大大提升。

  风叶组成结构

  风叶由外壳、腹板、梁帽、挡雨环、人孔盖、避雷系统等部分组成,不同的部位有不同的效果。

  1、外壳:风叶的两个半壳,通常具有较复杂的空气动力学造型。

  2、腹板:又叫内部梁,主要用于支撑叶片外壳,并承担叶片所受到的弯曲载荷,腹板常采用工字梁结构以减轻重量。

  3、梁帽:用于连接腹板和叶片外壳

  4、挡雨环:安装于叶根处,用于防止雨水流入风机

  5、人孔盖:用于连接叶片与风机主轴

  6、避雷系统:由于风机较为高大且处于空旷地带,而雷击也是造成风机损坏的一大原因,因此避雷对于风机非常重要

  风叶制造材料

  风叶对材料要求很高,不仅需要具有较轻的重量,还需要具有较高的强度、抗腐蚀、耐疲劳性能,因此现在的风机厂商广泛采用复合材料制造风叶,复合材料占整个风叶的比重甚至高达90%。叶片制造材料由最初的亚麻布蒙着木板发展至钢材、铝合金,直至目前的复合材料。现在的风机厂商在制造风叶时,叶片外壳常采用玻璃纤维增强树脂,叶尖、叶片主梁则采用强度更高的碳纤维,前缘、后缘以及剪切勒部位常采用夹层结构复合材料(即“三明治夹芯”材料)。

  风叶分类

  风叶按其形状分有径向、前弯、后弯和机翼形等型式。径向风叶虽然加工简单,但效率低、噪声大;前弯风叶可以获得较高的压力;后弯风叶效率较高,噪声也不大;机翼形空心风叶使风叶线型更适应气体的流动要求,使效率得以提高。

  通常来说,具有机翼形空心风叶的风机称为高效风机。

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