John Yan, Kiina sawt.com

useimmat tuuliturbiinit kuuluvat jompaankumpaan kahdesta yleisestä kategoriasta: vaaka-ja pystyakseliin. Kumpikin voidaan jakaa edelleen pieniin ja suuriin tuulivoimaloihin.

tuulivoimalat voidaan luokitella hyötyakseliksi ja pieneksi ja sitten vaaka-akseliksi (HAWTs) ja pystyakseliversioiksi (VAWTs).

perinteisten vaaka-akselisten tuuliturbiinien (HAWTs) tekniikka on ollut kehitteillä yli sata vuotta. Tähän tekniikkaan kuuluvat terät ja niiden valmistus, vaihdelaatikot ja niiden valmistustekniikka, nousukulmalaitteet ja niiden tekniikka ja niin edelleen. Teknologia on hyvin kypsää. Betzin laki, joka määrittelee maksimimäärän energiaa, jonka HAWT voi saada tuulesta, perustuu yhteen kiekkoon (roottoriin), joka liikkuu kaksiulotteisessa avaruudessa.

muutama osa tavanomaisessa tuulivoimalassa.

1. Pienet pystyakseliset tuuliturbiinit

Pienet pystyakseliset tuuliturbiinit eroavat suuresti keskimmäisestä suureen pystyakseliin ?? tuuliturbiinit, koska terän käyttövoima ja suunta ovat erilaiset, kun terä pyörii. Jossain asennossa lapavoima on iso ja suunta positiivinen. Joissakin asennoissa käyttövoima on pienempi ja myös positiivinen. Mutta muissa asennoissa ajovoima ja suunta ovat negatiiviset, ja iso ja pieni. Myös, kun roottorin halkaisija on suurempi, negatiiviset voimat kasvavat. Joten jos roottorin halkaisija on suurempi, terän kulma (sävelkorkeus) on säädettävä reaaliajassa. Tätä kutsutaan” reaaliaikaiseksi hyökkäyskulman säätötekniikaksi”.

1.1 useimmissa nykyisissä pystyakselisissa tuuliturbiineissa on kolme suurta ongelmaa:

1. pienitehoiset tuulennopeudet
2. ne toimivat kapealla tuulennopeusalueella ja jarruttavat usein, mikä vähentää niiden tehoa

huono stabiilisuus pyörimisen lyhentäessä turbiinin käyttöikää.

galleriassa näkyy laaja pystyakselien kuviointi.

1.2 kolmen ongelman ratkaiseminen

saha, pystyakselin rakenne, ratkaisee pystyakselin tuuliturbiiniteollisuuden kolme teknistä ongelmaa. Eräs suunnittelija on valmistanut pienen pystytuuliturbiinin, jota myytiin yli 4 000 kappaletta noin 60 maassa vuodesta 2007 lähtien ja joka käytti patentteja teknisten esteiden asettamiseen.

1.3 kuinka suunnitella hyvä pieni pystyakselinen tuulivoimala

1.3.1 vaikka VAWTIN ydintekniikka eroaa HAWTISTA, se on edelleen tuulimyllyrakenne terineen. Kun olet valinnut airfoil, on tarpeen laskea kovera suunta, kulma, leveys ja määrä, koska jokainen näistä tekijöistä määrittää suorituskykyä VAWT.
ensimmäinen askel on siis valita hidaskäyntinen airfoil. Toinen vaihe asettaa koveran suunnan ulkopuolelle, kolmas vaihe valitsee pienen teräkulman (8° toimii hyvin) ja sopivan terän leveyden. Paras terämäärä on viisi. Ja sitten terän Kytkentätapa on tärkeä. On parasta käyttää pistorasiarakennetta helppoon asennukseen ja vähentää vastusvoimia. Nämä tekijät määräävät vawt: n sähköntuotannon suorituskyvyn.
1.3.2 HAWT − turbiinin on ulotuttava − ohjattava itsensä tuuleen-mutta VAWTIN ei tarvitse. Joten VAWTs muse käyttää ”positive pitch attack angle regulation”. Tämä ominaisuus käyttää keskipakoisvoimaa ohjaamaan terän kulmaa, kun pyörimisnopeus ylittää nimellisnopeuden.

1.3.3 hyvän pystyakselisen tuulimyllyn on pysyttävä vakaana pyörittäessään sitä. Jos ei, turbiini ”pudistaa päätään”roottorin kääntyessä. Tämä lyhentää turbiinin käyttöikää ja aiheuttaa muita ongelmia, kuten melua ja mekaanista kulumista. Paras ratkaisu on siis käyttää tuulimyllyn ja generaattorin koaksiaalirakennetta. Tuulimyllyn ja generaattorin koaksiaalinen järjestely takaa luotettavan tiivisteen, turvallisuuden ja vakauden, ilman mekaanista melua, kohtuullisen laakerin tuulimyllylle ja pitkän käyttöiän.
1.3.4 Tuuliturbiineille voi syntyä vaurioita, kun Tuulen nopeus ylittää 25 m/s. pystyakselinen tuuliturbiini tarvitsee siis automaattisen jarrujärjestelmän. Kun tuuliturbiini alkaa jarruttaa, sen on voitettava pyörimisinertia ja tuulesta tuleva käyttövoima. Hyvä rakenne siis laskee roottorin vääntömomentin selviytymistuulennopeudella ja valitsee sopivan levyjarrun tälle energiamäärälle.

2. Medium & large VAWT technologies

vaikka monet muut turbiinivalmistajat kehittävät keskikokoista ja suurta VAWT: tä, ne ovat omaksuneet suunnittelumallin pienistä Vawt: istä laajentamalla pienen turbiinin yksinkertaisesti suhteellisesti”keskisuureksi tai suureksi VAWT: ksi”. He eivät todella ymmärrä vawtin ominaisuuksia.

on tunnettua, että VAWT on hiljainen, turvallinen, eikä tarvitse korkeaa tornia. Kaupallistettuja suuria VAWTEJA ei kuitenkaan juuri ole lanseerattu lukemattomien insinöörien ponnisteluista huolimatta. Syyt ovat ilmeiset: aerodynaamiseen tehokkuuteen, itsestään käynnistymiseen, rakenteelliseen vakauteen ja turvalliseen jarrutukseen liittyvät ongelmat ovat edelleen ratkaisematta. Ongelmat on ratkaistava kaikissa tuulivoimaloissa.

nämä kolme ongelmaa on ratkaistu ”active real-time pitch attack angle regulation” – ja ”Truss Structure Shaft” – tekniikoilla.

2.1 ”Active real-time pitch attack angle regulation” – tekniikka

tämän tekniikan ydin on säätää lapakulmia pyörivässä turbiinissa. Laitetta testattiin 1-m korkealla x 1,36-m leveällä VAWTILLA tuulitunnelissa tuulen nopeudella 2 m/s. mitattu vääntömomentti oli 0,9-1 Nm nopeudella 44 rpm. Tuulienergian muuntoaste mekaaniseksi energiaksi nousee 68 prosenttiin, ylittäen Betzin lain mukaisen 59,3 prosentin rajan. Tämä ei tarkoita, että Betzin laki olisi väärä. Tässä teoriassa HAWT käyttää yhtä kaksiulotteisessa avaruudessa pyörivää levyä, kun taas VAWT on usean levyn pyöriminen kolmiulotteisessa avaruudessa. Tällöin VAWT vastaa kahta Hawtia.

Tuulitunnelikokeet osoittivat käyttökelpoista vääntöä 2 m / s tuulessa.

2,2 ristikon rakenne suuren VAWTIN pääakselille

tuulimyllyn taivutusmomentti voi olla erittäin suuri, kun roottorin halkaisija on riittävän suuri. Se tarkoittaa, että pääakselilla on oltava suuri ja vahva halkaisija, mikä vaikeuttaa kaupallistamista. Ratkaisumme käyttää onttoa ristikkoa pääakselina sisällä, koska ristikon rakenne on vahva ja suhteellisen kevyt ja täyttää pääakselin vaatimukset keskikokoisilla ja suurilla Vawteilla sekä kaupallistamisen kysynnän.

Tuulen potentiaali: Bernoullin periaatetta sovelletaan purjeveneisiin

Vestas Sailrocket 2 teki purjeveneiden maailmanennätyksen Walvis Bayssa Namibiassa vuonna 2012. Aluksen nopeus oli 64,78 solmua (119.95 km / h) vain 25 solmun (46,3 km/h) tuulessa. Sen keskimääräinen purjehdusnopeus saavutti 59,23 solmua (109,65 km/h) 500 metrin suoralla kanavalla. Tätä purjevenettä liikutti Bernoullin periaatteesta johtuva nostovoima.

3.1 ongelmat perinteisissä suunnitelmissa

jotkut väittävät, että perinteisen tuuliturbiiniteollisuuden kipupisteitä ovat:

• usein korkea sähköntuotantokustannus kuin perinteinen energia
• valmistus on monimutkaista
• suuria osia on vaikea kuljettaa
• perustus, joka vaatii suuren määrän
  betonia ja raudoitusta.
• asennus vaatii monimutkaisia ja kalliita nostureita
• Melusaaste
• ekosysteemin vahingoittuminen
• kemiallinen saastuminen on mahdollista
• suurjännite synnyttää sähkömagneettista säteilyä ja häiriöitä

ratkaisu: SUPERTURBIINI ja sen toimintatapa

yli kymmenen vuoden R&D VAWT-teollisuudessa on johtanut Superturbiiniin, joka on eräänlainen suuri tuuliturbiini. Vuoteen 2014 mennessä kehitetyn Superturbiinin sähköntuotantokustannukset ovat alhaiset ja asennus ja huolto helppoa. Sen ytimessä on ”active real-time pitch attack angle regulation” – teknologian laajennus, joka on vahvistettu kokeilla. Uskomme, että se voisi johtaa vallankumoukseen nykyisessä suuressa tuuliturbiiniteollisuudessa.

yläkuvassa on yleiskuva Superturbiinista. Alemmat kuvat kertovat yksityiskohtia.

• voiman tuottamiseksi satoja teriä liikutetaan nostovoimin rataa pitkin ja lähetetään ketjun kautta ajamaan satoja pyöreälle radalle kiinnitettyjä generaattoreita.
• Active real-time pitch angle regulation technology seuraa tuulen suuntaa, nopeutta ja kunkin terän sijaintia radalla. Sitten se säätää terien kulmia saadakseen suurimman nostovoiman. Näin Superturbiini voi tehostaa tuulienergian muuntokurssia ja mahdollistaa suurtehon tuottamisen.
• yksittäinen Superturbiini voidaan suunnitella tuulipuiston olosuhteisiin ja asiakkaiden vaatimuksiin sopivaksi. Turbiinin koko voi olla 7-50 MW.

3.3 tuulitunnelikokeilla todennetut teknologiat

suunnittelu on ”active real-time attack angle regulation” – tekniikan laajennus ja jatko-sovellus. Tuulen ohjaamalla pyöreällä kiertoradalla eri kohdissa olevat lavat tuottavat eri suuruusluokan ja suunnan mukaisen käyttövoiman.
muokatulla raidalla on lisäetuja. Esimerkiksi, jos käyttövoima on suurin, leikkaa ympyrärata tästä kohdasta ja pidennä se suoraksi linjaksi, joka on superturbiinin prototyyppi. Purjeveneen tavoin se on nopein suoralla.

superturbiini voitaisiin suunnitella pyöreäksi, pitkäksi tai jopa kolmiomaiseksi, mutta kääntösäde on sama maa-ja tuuliolosuhteiden mukaan.

muutamia lisätietoja suunnittelusta.

3.4 ominaisuudet Superturbiini

suunnittelu käyttää nykyisiä kehittyneitä tekniikoita kaikissa osissa. Pääkomponentteja ovat:

3,6 alemmat laitekustannukset

• Superturbiinit käyttävät nykyistä ja kypsää tekniikkaa, kuten liikkeenohjausta, hydrauliikkaa, ratoja ja liikkuvaa tehoa. Joten se on helppo valmistaa.
• 40 MW: n Superturbiinin käyttäjän kokonaiskustannukset ovat 15 miljoonaa dollaria eli 0,38 dollaria wattilta.

kuvateksti