风力涡轮机:它们是如何制造的?

风力涡轮机将风能转化为用于做功的“旋转机械能”。在复杂的模型中，转动能在发电机的帮助下转化为电能。

几千年来，人们一直在使用风车来研磨谷物或抽水。细长、高大的多叶片风力涡轮机由金属制成，在美国的牧场和家庭中用于将水抽到房屋的管道系统或牛的水槽中。

帕尔默·科斯利特·帕特南构想了美国第一台大型风力涡轮机。它能够为一个小镇供电;然而，后来由于机械故障而被放弃。

在20世纪70年代，风力涡轮机越来越多地用于发电。目前流行并在商业上广泛生产的型号包括一台水平轴涡轮机，容量为100千瓦，三个叶片长度不超过30米。

三个叶片的风力涡轮机比两个叶片的风力涡轮机更好，因为它们旋转更平稳，更容易平衡。虽然较小的涡轮机产生的能量较少，但它们易于维护，机械故障的可能性较小。

“三个涡轮机比两个好”-平滑和容易平衡这些类型的涡轮机更适合大型风力发电场。图片来源:Photos.com

风力发电机部件

风力涡轮机包括以下基本部件:

• 塔-无论是钢管塔与内部梯子导致机舱或钢格塔类似于电力塔。建造这座塔的目的是为了吸收由于风力变化而产生的巨大静载荷。
  
• 转子和转子叶片-转子连同转子叶片将风能转化为旋转机械运动。目前，三叶片水平轴转子是最受欢迎的。转子叶片主要由增强碳纤维塑料或玻璃纤维制成。叶片的外形与飞机机翼的外形相似。
  
• 带传动装置的机舱-所有涡轮机械都装在机舱内。由于它应该能够在风的方向上旋转，所以它通过轴承与塔连接。需要变速箱将18-50转/分的转子运动转换为发电机所需的约1500转/分。对于大功率风力发电机异步，双馈发电机是最常用的。同步发电机也被使用。由于扭矩大，变速器与主轴之间的联轴器是刚性的。刹车类型是基于叶片控制机构。
  
• 电子设备2022世界杯美洲区赛程表-风力涡轮机的电子设备包括电网馈电系统和若干传感器。2022世界杯美洲区赛程表用于测量风向、温度和风速的传感器被发现在机舱周围，并使涡轮机监测和控制。
  
• 其他组件-风力涡轮机包括加热、冷却、跟随风向、起重装置和灭火设备等部件。2022世界杯美洲区赛程表

“大规模操作”——建造风力涡轮机需要几个关键部件。图片来源:Photos.com

风力发电机的建造过程

涡轮机的建造遵循以下步骤:

• 首先是建造塔。塔的钢部分可能在工厂外制造，但通常是在现场组装。这些部件用螺栓连接在一起，塔保持在水平位置，直到它被放置。用起重机将塔吊到指定位置，拧紧螺栓，完成后进行稳定性测试。
  
• 接下来安装玻璃纤维吊舱。齿轮箱、主传动轴、偏航控制装置和叶片节距在工厂组装并安装在基础框架上。吊舱用螺栓围住设备，在现场，吊舱被吊起在完成的塔架上并固定。2022世界杯美洲区赛程表机舱通常由玻璃纤维制成，包括变速箱和主传动轴。
  
• 对叶片新材料的试验已经开始。在商用风力涡轮机中，叶片采用中空核心的玻璃纤维;然而，铝和轻质木材也被使用。铝叶片是通过将铝片螺栓连接在一起制成的，木制叶片被雕刻成一个与飞机机翼上的截面相似的气动螺旋桨。玻璃纤维叶片的制造相对繁琐。首先，模具被分成两半，形状像刀片。模具内表面涂有玻璃纤维树脂复合混合物。玻璃纤维混合物必须干燥几个小时，模具中充满空气的气囊有助于保持其形状。玻璃纤维干燥后打开模具，取出膀胱。然后清洗刀片，打磨，两半密封，然后涂漆。
  
• 叶片通常在放置在塔上后用螺栓固定在机舱上。通常情况下，三叉叶片在吊舱上有两个叶片，第三个叶片在吊舱就位后用螺栓固定。
  
• 风力涡轮机和风电场电气通信系统的公用箱与放置叶片和机舱一起安装。

“固定”——在建造过程的最后阶段，叶片被固定在一起。图片来源:Photos.com

质量控制

风力涡轮机需要定期维护以减少故障。每三个月进行一次检查，每六个月进行一次关键维护检查。

对运动部件进行润滑，并检查变速箱内的油位。电气系统也要检查。

风力涡轮机的未来

风能和风力涡轮机的未来只会越来越好。目前正在进行研究，以提高对风能资源的认识。根据风力的强度和可靠性，越来越多的地区正在测试风力发电场。

新材料正在进行测试，以提高叶片的效率，提供改进的控制，开发持久的传动系统，并允许更好的接地和浪涌保护。

“下一个在哪里?——可靠风量强的地区适合建设风电场。图片来源:Photos.com

参考文献

• 风力发电机-马德豪
• 风力涡轮机-国际贸易委员会
• 一个现代风力涡轮机的结构-德国风能协会