风力发电机叶轮技术的发展现状.pdf

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1、研究、试验与应用风力发电机叶轮技术的发展现状赵慧欣田德王海宽韩巧丽孔令军（内蒙古农业大学机电工程学院!"!!"#）!摘要"本文通过对国内外风力发电现状及风力机叶轮技术发展的分析与研究，总结了风力发电机叶片的结构形式、风力发电领域中叶片翼型的研制情况、叶轮气动设计的新方法和新技术，并在此基础上介绍了浓缩风能型风力发电机叶轮技术的发展。经风洞实验和应用实验证明，浓缩风能型风力发电机叶轮具有切入风速低、输出功率大、风能利用率高、叶轮直径小、噪音低、成本费用低等特点。!关键词"风力发电机叶轮技术发展风能是一种清洁的可再生能源。据世

2、界气象组织（$%&）分此时空气动力学尚不够准确，故叶片的设计仍不很理想。+!世析，全球总风能为’("!")*$，其中可利用的风能为+("!"!*$,"-。纪初，空气动力学的蓬勃发展和飞机的发明使人们对叶片的气因此，开发和利用风能资源，不仅可以为+"世纪寻找新的替代动设计更为重视，它决定了整个风力机能从风中提取的能量多能源，而且有利于环境保护。风力发电已进入商业化发展的前少及其转化效率。现代风力机大都采用水平轴转子，叶片多采期阶段，与之相配套的叶轮技术的发展也十分迅速。风力发电用轻型玻璃钢纤维强化新材料，三叶片翼面形状。在保

3、护系统机的风轮是接受风能的最主要部件，也是风力发电机中最基础方面，由于采用顺桨机构的阻尼装置和紧急制动阀，在风速过和最关键的部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是大时可自动减速，遇到台风时，叶片能自动停止运行，实现自动保证机组正常稳定运行的决定因素。保护。由于采用大型风力发电机、新型叶片设计、高级新型材料#世界风力发电现状和前景以及符合空气动力学的控制装置等，使风力发电能力大大提风能是世界上能源利用中增长速度最快的清洁能源，是未高，从而降低了发电成本。世界生产叶片三个顶级公司（丹麦来基于可持续发展和零污染电能的一线希

4、望。在过去的几年D%公司；丹麦EF公司；德国G4:8H974）占世界玻璃钢（6IC）叶中，新建风能设备已经超过了新建核能设备,+-。目前，中、大型风片总产量的#’1J其叶片直径也从十几米发展到一百多米。力发电机组已在世界上.!多个国家陆地和近海并网运行，风+!!!年举行的北京国际可再生能源展览会上汇聚了国内电增长率比其它电源增长率高的趋势仍然继续。"//0年到主要的风力发电机和玻璃钢（6IC）叶片制造公司，共""家。其+!!+年)年中，风电平均增长率为’"1，风电电量已经占到世中大型风力发电机叶片制造主要集中在两家：一是航

5、空工业总界总电量的!2.1,’-。+!!+年欧洲风能协会与绿色和平组织发表公司保定螺旋桨制造厂；二是上海玻璃钢结构研究所。保定螺了一份标题为“风力"+（$3456789:"+）”的报告。《风能"+1》旋桨制造厂是有多年研制航空螺旋桨经验，完备的桨叶气动设是一个世界性的行动方案，即使全球电能消耗在+!年内翻一计、计算、研制、试验力量和检测手段，是国内最大的风力机制番，风能仍能提供全世界电能总量的"+1。现在，全世界有.;造企业之一，年产各种型号的复合材料叶片数千片。目前我国个以上的国家正积极促进风能事业的发展,+-。到+!!

6、+年底，世的风力发电机的叶片绝大多数是实心6IC的，极少数是木质界累计装机容量为’+!’)%$，其中+!!+年新安装的容量为6IC蒙皮结构和木材外粘环氧玻璃；成型工艺除来自美国的（#)+’"%$。预期到+!!)年世界风力发电机的装机容量将达到号）是拉挤成型外，其余一律是手糊工艺,0-。#’’"/%$（见表）,.-。!"!风力发电机叶片的结构形式$风力发电机叶轮技术的发展+2+2"木制叶片及布蒙皮叶片。近代的微、小型风力发电机也!"#国内外风力发电机叶片的发展有采用木制叶片的，由于木制叶片不易做成扭曲型，而常采用"###年，

7、美国的<=>8?:@62A8B@=建立了世界上第一个用于等安装角叶片。大、中型风力发电机很少用木制叶片，采用木制发电的风力机，叶片采取平板设计，故效率较低。"#/"年，丹麦叶片的也是用强度很好的整体木方做叶片纵梁来承担叶片在的C7B?D><7B8教授首先将气体动力学引入风力机的研究,;-。但工作时所必须承担的力和弯矩。+2+2+钢梁玻璃纤维蒙皮叶片。叶片在近代采用钢管或K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结构形式，一般在大型风力发电机上使用。叶片纵梁的钢管及K型型钢从叶根至叶尖的截面应逐渐变小，以满足扭

8、曲叶片的要求并减轻叶片重量，即做成等强度梁。+2+2’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，可连续生产，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。铝合金叶片重量轻、易于加工，但不能做到从叶根至叶尖渐缩的叶片，因为到目前为止世界各国尚未