風(fēng)力發(fā)電基葉輪及偏航系統(tǒng)介紹

　　風(fēng)電場的風(fēng)力機(jī)通常有２片或３片葉片，葉尖速度50～70ｍ／ｓ，具有這樣的葉尖速度，3葉片葉輪通常能夠提供最佳效率，然而2葉片葉輪僅降低2～3％效率。甚至可以使用單葉片葉輪，它帶有平衡的重錘，其效率又降低一些，通常比2葉片葉輪低6％。盡管葉片少了，自然降低了葉片的費(fèi)用，但這是有代價的。對于外形很均衡的葉片，葉片少的葉輪轉(zhuǎn)速就要快些，這樣就會導(dǎo)致葉尖噪聲和腐蝕等問題。更多的人認(rèn)為3葉片從審美的角度更令人滿意。3葉片葉輪上的受力更平衡，輪轂可以簡單些，然而2葉片、1葉片葉輪的輪轂通常比較復(fù)雜，因?yàn)槿~片掃過風(fēng)時，速度是變的，為了限制力的波動，輪轂具有翹翹板的特性。翹翹板的輪轂，葉輪鏈接在輪轂上，允許葉輪在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)向后或向前傾斜幾度。葉片的擺動運(yùn)動，在每周旋轉(zhuǎn)中會明顯的減少由于陣風(fēng)和剪切在葉片上產(chǎn)生的載荷。

　　葉片是用加強(qiáng)玻璃塑料（GRP）、木頭和木板、碳纖維強(qiáng)化塑料（CFRP）、鋼和鋁構(gòu)成的。對于小型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，如葉輪直徑小于５米，選擇材料通常關(guān)心的是效率而不是重量、硬度和葉片的其它特性。對于大型風(fēng)機(jī)，葉片特性通常較難滿足，所以對材料的選擇更為重要。

　　世界上大多數(shù)大型風(fēng)力機(jī)的葉片是由GRP制成的。這些葉片大部分是用手工把聚脂樹脂敷層，和通常制造船殼、園藝、游戲設(shè)施及世界范圍內(nèi)消費(fèi)品的方法一樣。其過程需要很高的技術(shù)水平才能得到理想的結(jié)果，并且如果人們對重量不太關(guān)心的話，比如對于長度小于２０米的葉片，設(shè)計也不很復(fù)雜。不過有很多很先進(jìn)的利用GRP的方法，可以減小重量，增加強(qiáng)度，在此就不贅述了。玻璃纖維要較精確的放置，如果把它放在預(yù)浸片材中，使用高性能樹脂，如控制環(huán)氧樹脂比例，并在高溫下加工處理。當(dāng)今，出現(xiàn)了簡單的手工鋪放聚脂，通過認(rèn)真地選擇和放置纖維，為GRP葉片提供了降低成本的途徑。

　　風(fēng)力機(jī)的偏航系統(tǒng)也稱為對風(fēng)裝置，其作用在于當(dāng)風(fēng)速矢量的方向變化時，能夠快速平穩(wěn)地對準(zhǔn)風(fēng)向，以便風(fēng)輪獲得最大的風(fēng)能。

　　小微型風(fēng)力機(jī)常用尾舵對風(fēng)，它主要有兩部分組成，一是尾翼，裝在尾桿上與風(fēng)輪軸平行或成一定的角度。為了避免尾流的影響，也可將尾翼上翹，裝在較高的位置。

　　中小型風(fēng)機(jī)可用舵輪作為對風(fēng)裝置，其工作原理大致如下當(dāng)風(fēng)向變化時，位于風(fēng)輪后面兩舵輪（其旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面相垂直）旋轉(zhuǎn)，并通過一套齒輪傳動系統(tǒng)使風(fēng)輪偏轉(zhuǎn)，當(dāng)風(fēng)輪重新對準(zhǔn)風(fēng)向后，舵輪停止轉(zhuǎn)動，對風(fēng)過程結(jié)束。

　　大中型風(fēng)力機(jī)一般采用電動的偏航系統(tǒng)來調(diào)整風(fēng)輪并使其對準(zhǔn)風(fēng)向。偏航系統(tǒng)一般包括感應(yīng)風(fēng)向的風(fēng)向標(biāo)，偏航電機(jī)，偏航行星齒輪減速器，回轉(zhuǎn)體大齒輪等。

　　其工作原理如下

　　風(fēng)向標(biāo)作為感應(yīng)元件將風(fēng)向的變化用電信號傳遞到偏航電機(jī)的控制回路的處理器里，經(jīng)過比較后處理器給偏航電機(jī)發(fā)出順時針或逆時針的偏航命令，為了減少偏航時的陀螺力矩，電機(jī)轉(zhuǎn)速將通過同軸聯(lián)接的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉(zhuǎn)體大齒輪上，帶動風(fēng)輪偏航對風(fēng)，當(dāng)對風(fēng)完成后，風(fēng)向標(biāo)失去電信號，電機(jī)停止工作，偏航過程結(jié)束。