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如何正确认识及定位VGs技术?
修复受侵蚀的叶片
Roper Partner研发中心的Chris Bley认为:“前缘侵蚀是导致翼型性能下降的最大问题,当你能从地面上看到叶片发生了侵蚀时,叶片性能往往已经受到比较大的影响了。”侵蚀能够穿透表面漆深入到玻璃纤维材料里面,当严重到能在远处看出来的话,就已经不是简单修复能够解决的问题了。Bley说,近距离观察能看到叶片表面有许多细小的裂缝和分层,这在地面上是看不出来的,在寒冷的天气里,水会渗进这些裂缝然后结冰,使之进一步扩大,因此防止叶片发生严重问题的关键在于及早发现表面问题并及时修复。
维护的第一步
“维护公司应该能够识别问题并提出解决方案,使性能能够有预期的提升,” Rob Kamisky说,“我们咨询公司会帮助业主寻找出性能下降的可能。”同时也可能需要Rob的团队对叶片进行检查,看叶片的状态有没有问题,一旦诊断完成,就可以提出一个解决方案。例如叶片需要加强、改进,或者就是用涂料、UD布等对叶片前缘进行修复和保护。
设备制造商可能会提供一些叶片改进方案,如Spoiler或者Dynofin,有人认为锯齿状边缘可以改善气流。 附图显示在叶根附近有一个鼓包或者鳍一样的东西,这就是Spoiler,一些叶片制造商用这个来改善空气动力特性,增加输出功率。
一种来自航空工业概念——涡流发生器(Vortexgenerators,VGs)能够恢复叶片性能,受到了风力机行业的广泛关注。VGs从1940年代开始得到应用,现代的客机机翼上依然能看到它的身影,有的看起来像小的矩形,沿着机翼的展向布置。当应用在风力机上的时候,总的来说涡流发生器能够为风力机带来更高的能量输出。
在过去的20年里VGs一度被应用到风力机上并取得了不同程度的成功,能够有效抑制流动分离。Kamisky解释说气流通常沿着翼型表面附着流动,但也会在某些点发生分离,并且分离后的流动状况很难预测。涡流发生器通过带动高能流动区域的能量进入边界层内的低能区域,使流体能量重新分布、抑制了流动分离。Kamisky说这能够减少由于气流分离带来的性能损失,“但是必须在安装涡流发生器之前考虑其对风力机的载荷和性能影响”。
Bley的团队有时会承担为叶片安装涡流发生器的任务,“我们负责安装和维护VGs,比如有时候叶片上结的冰掉了,VGs也有可能跟着一起掉下来”他说。
RopePatner 与WINDprove这样的公司合作, 后者在涡流发生器的设计以及位置确定方面研究得更深入。设计公司提供分析来指导如何提高翼型效率,他们知道涡流发生器该用多大的尺寸、设计外形及安装位置,Rope Patner则以一个安全、快速、经济的方式来实施安装。Bley认为涡发生器的安装位置很重要,并且一定要保证粘贴到位。但是由于叶片表面是曲面,并且沿展向前缘的曲率不同,这项工作也不容易。“这是一个相当大的挑战,因为安装位置的允许误差相当小,”他说。安装涡流发生器需要的时间取决于安装的范围,但通常情况下一天能够装两只叶片。
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