Лопасть ветряной турбины
Лопасть ветровой турбины является самым основным и ключевым компонентом ветровой турбины, конструкция лопасти ветровой турбины напрямую влияет на эффективность преобразования энергии ветра, напрямую влияет на ее годовую выработку электроэнергии, является важной частью использования энергии ветра.
конструкция лопасти ветряной турбины
1.Конструкция формы лезвия
Аэродинамическая конструкция лопатки – это основной этап оптимизации формы, который является ключевым этапом проектирования лопатки. Оптимизация формы при проектировании аэродинамического профиля лопатки напрямую определяет эффективность генерации энергии вентилятора. В условиях эксплуатации ветряной турбины число Рейнольдса относительно низкое, лопасти обычно работают в режиме низкой скорости, с высоким коэффициентом подъёмной силы, а интерференция потока между лопатками, вызванная потоком, очень сложна. Учитывая форму лопатки в сложном состоянии потока и распределение состава в разных направлениях, проектирование формы лопасти приобретает большое значение.
В настоящее время при проектировании лопастей обычно используется передовой метод проектирования крыла самолёта. Передовые методы вычислительной гидродинамики широко применяются при проектировании различных аэродинамических форм. Для условий эксплуатации ветряных турбин с низким числом Рейнольдса и высоким коэффициентом подъёмной силы необходимо проанализировать поле обтекания лопасти с помощью уравнения NS с учётом вязкости.
2.Проектирование конструкции
Современная конструкция лопастей крупных ветряных турбин представляет собой обшивку главной балки. Обшивка в основном армирована двуосными композитными слоями, которые обеспечивают аэродинамическую форму и воспринимают большую часть сдвигающей нагрузки. Полость задней кромки шире, а сэндвич-структура используется для повышения её устойчивости к дестабилизации. Главная балка в основном армирована однонаправленными композитными слоями, которые являются основной несущей конструкцией лопасти. Стенка представляет собой сэндвич-структуру, которая обеспечивает поддержку главной балки.
Анализ силы лопасти: лопасть, воспринимающая осевую нагрузку, приводит в движение лопасть. Распределение осевой нагрузки неравномерно, но пропорционально длине лопасти. Кончик лопасти, воспринимающий осевую нагрузку, больше основания лопасти.
Конструкция балки: из-за собственного веса лопасти и внешнего давления, создаваемого изгибающей деформацией, лопасть испытывает наибольшую нагрузку. Для улучшения характеристик изгиба по длине лопасти используют ткань из однонаправленных волокон, а посередине через стенку сдвига будут максимально разделены два верхних и нижних слоя покрытия балки, стенка сдвига использует диагонально уложенную ткань из двухнаправленных волокон и композицию материала сердечника из вспененного (ПЭТ) материала, чтобы увеличить общую жесткость роли.
Внутренняя балочная структура: для снижения производственных затрат из конструкции можно исключить некоторые ненужные материалы, обычно лезвия имеют полую конструкцию.
Корпус лопатки: Роль корпуса лопатки заключается, прежде всего, в обеспечении аэродинамического профиля. Жёсткость корпуса лопатки увеличивается благодаря сэндвич-структуре, состоящей из поверхностного слоя FRP и сердечника из ПЭТ или BALTEK. Конструкция сердечника достаточно жёсткая, чтобы выдерживать изгибающие нагрузки и предотвращать отслоение. Диагонально распределённые волокна в оболочке створки обеспечивают необходимую жёсткость на кручение.
Конструкция основания лопатки: сечение основания лопатки обычно имеет круглую форму. При этом, для удобства обслуживания и других целей, основание лопатки обычно крепится болтами, что облегчает разборку и сборку. Для металлической балки может использоваться сварное фланцевое соединение.
3.Почему ветряным турбинам нужно всего три лопасти?
Чем больше лопастей у ветряной турбины, тем больший объём ветра она может перехватить, но при этом снижается скорость ветра, проходящего через лопасти. После расчёта КПД лопастей определяется оптимальным значением, а именно, трёхлопастной турбиной, которая находится на более высоком уровне. С увеличением количества лопастей КПД, безусловно, должен расти, но 3-4 лопасти для повышения эффективности значительно меньше, чем 2-3. Кроме того, с увеличением количества лопастей растёт и стоимость.
Таким образом, комплексный анализ множества факторов показал, что лучше использовать три лопасти, чем четыре. Причина, по которой не стоит использовать две лопасти, во многом кроется в конструктивных соображениях: при вращении двух лопастей очень легко создать дисбаланс вращения, что приводит к большой динамической нагрузке. Подводя итог, можно сказать, что выбор трёхлопастной ветряной турбины — это наилучший результат с учётом различных факторов.
Материал лопастей ветряных турбин
Стоимость лопасти ветряной турбины составляет от 151 до 201 т.е. от общей стоимости вентилятора. Современные лопасти крупных ветряных турбин в основном состоят из композитных материалов, содержание композитного материала обычно превышает 801 т.е. Согласно статистике, при увеличении размера лопасти вентилятора на 61 т.е., улавливание энергии ветра может увеличиться на 121 т.е.
Стеклопластик (GFRP) – это армированный пластик, изготовленный из эпоксидной смолы, ненасыщенной смолы и других пластиков, пропитанных стекловолокном или углеродным волокном различной длины. Армированный пластик отличается высокой прочностью, лёгкостью и устойчивостью к старению. Поверхность может быть обернута стекловолокном и эпоксидной смолой, а другие части заполнены пенопластом. Основная роль пенопласта в лопасти – обеспечение её стабильности, снижение её качества, что позволяет одновременно повысить жёсткость лопасти и увеличить площадь захвата ветра.
1. Для лопасти очень важна жёсткость. В настоящее время для изготовления лопастей современных ветрогенераторов наиболее распространённым композитным материалом является стеклопластик (GFRP). Исследования показывают, что жёсткость лопасти из углеродного композита в 2-3 раза выше, чем у лопасти из стеклопластика. Хотя по своим эксплуатационным характеристикам углеродный композит значительно превосходит стеклопластик, его цена высока, что негативно сказывается на его применении в крупномасштабных ветроэнергетических установках.
С увеличением диаметра лопасти диаметр ветряной турбины достиг 120 м, а самая длинная лопасть достигла 61,5 м, а вес лопасти составил 18 тонн. Цельная лопасть из стеклопластика (GFRP) не смогла удовлетворить требованиям к её масштабу и лёгкости. Поэтому преимущества обоих вариантов сочетания: основной корпус из стеклопластика, углеродного волокна или других высокопрочных волокон, в большей степени применяются к локальной зоне лопасти для достижения максимального эффекта.
2. Требования к материалу лопасти ветряной турбины
Лопасть — важнейшая и наиболее важная часть ветряной турбины. Её надёжная конструкция, надёжное качество и превосходные эксплуатационные характеристики — определяющие факторы для обеспечения нормальной и стабильной работы устройства. Для обеспечения длительной бесперебойной и безопасной работы в сложных условиях эксплуатации к материалам лопастей предъявляются следующие требования:
(1) легкая плотность и лучшая усталостная прочность и механические свойства, может выдерживать экстремально суровые условия, такие как штормовой ветер и испытания на случайную нагрузку.
(2) Упругость лопасти, инерция вращения и кривая ее частоты вибрации являются нормальными, передача нагрузки на всю систему генерации электроэнергии является хорошей, не должно быть в случае потери управления (летающее транспортное средство) центробежной силы под действием отрыва и вылета, также не должно быть роли давления ветра в этом разделе, также скорость летающего транспортного средства не должна быть ниже диапазона, вызванного сильным резонансом всей ветровой турбины.
(3) материал лопасти должен обеспечивать гладкость поверхности, чтобы уменьшить сопротивление ветра; шероховатая поверхность также будет рваться ветром.
(4) не должны создавать сильных электромагнитных помех и отражения света.
(5) не допускает возникновения большого шума.
(6) хорошая устойчивость к коррозии, ультрафиолетовому излучению и ударам молнии.
(7) Более низкая стоимость и минимальные затраты на техническое обслуживание.
Boland/CRRC использует лопасти с превосходными аэродинамическими характеристиками и интегрирует множество передовых технологий управления, что значительно повышает производительность генерации. Модели WT2000/WT2500 обладают большей удельной мощностью, чем обычные модели. Ветрогенераторы WT4000+/WT5000+ могут быть спроектированы с различной длиной лопастей и мощностью, что позволяет создавать индивидуальные решения для ветропарков; как с подъемом одной лопасти, так и с подъемом разделенной лопасти. Компания CRRC, специализирующаяся на ветроэнергетике, занимает первое место в Китае по продажам ветрогенераторов, второе место по продажам лопастей и третье место по продажам башен.
Длина лопасти ветряной турбины зависит от её проектной мощности и условий эксплуатации. Чем выше мощность ветряной турбины, тем длиннее лопасти. При одинаковой мощности и меньшей среднегодовой скорости ветра в поле ветра требуются более длинные лопасти. Согласно исследованиям, для достижения реальных показателей затрат на ветряные турбины разных типов необходимо подбирать ветряные турбины соответствующей мощности. Кроме того, при одинаковой длине лопасти мощность может различаться из-за различий в форме крыльев.
Boland Renewable Energy Co., LTD Как интегрированная новая энергетическая компания, предоставляющая вам высококачественные интегрированные решения для энергии ветра, солнечной энергии и систем хранения энергии. Boland теперь является дочерней компанией CRRC и отвечает за зарубежное расширение ветровой энергетики CRRC. и бизнес солнечной энергии. У нас есть относительно полная внутренняя цепочка поставок, сервисная сеть и отличное качество продукции и технологии.
Boland Обеспечить EPC электростанции, инвестиции и приобретение электростанции.
Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам, если вам нужна техническая поддержка. Приветствуем наше сотрудничество!
Моя электронная почта: marketing@boland-hydroturbine.com
WhatsApp:+8613923745989
