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沿着兰州铁路西行到乌鲁木齐一路,你都可以看见很多的风电场,近几年从湖南到广州的铁路沿线,也看到有很多风力发电机在山顶晃动,有时明明看见树枝在弯腰,说明风很大,可是风力发电机叶片为啥不转了呢,小伙伴们估计说是坏了吧。
的确有很多机组很快就坏了,坏的模样都差不多,如下图,从网上随便搜索,很多坏了的风力发电真实照片瞬间映入眼帘,很快你就浮想联翩了。
其实,这些机组没有全部坏,顶多就是一部分坏了,但是就需要全面停止转动不发电的,那这为什么呢?
好,我们先看看这些机组工作在空中的实际气流是个啥样子,如下图所示,虚线表示气流方向,蓝色表示叶片和发电机组,黑色曲线表示气流流过叶片的路径。
小伙伴注意了,风力从前面冲击过啦,在叶片中心必然撞击成阻力反向流动,叶片远端气流自然被离心滑流出去,而在机组后面就成了一个相对真空,那么真空的压力当然小于前面的冲击力,这就会形成前后震荡,叶片在前后震荡中,就很容易断裂了。
我们再用垂直于叶片旋转方向的角度看,气流导致叶片旋转起来后是啥样子,如下图所示,外圈箭头表示叶片被风吹起来形成的扭力,内圈箭头表示接近叶片中心的阻力。
内圈阻力为啥是反方向呢?
先科普线速度概念,如我们自行车的轮胎,在转的很快时,眼睛都无法看出轮胎的花纹时,可缠在后轴上的链条却转的很慢,几乎可以数数是几秒一圈,这就是线速度不同的结果。
风吹过来,可以认为是均匀的全部吹到叶片旋转的整个圆面上。旋转起来后,尽管叶片的角速度相同,可是叶片半径各处,得到的线速度是不同的,半径越远处线速度就越高。
那么,靠近轴心处转的线速度很慢,而中心处风力与半径远处是一样的大,这样就相对外圈扭力方向产生了反向的阻力。特别是大风情况下,风速很快,叶片旋转也跟着快,这时这个反向阻力非常明显,在靠近中心三分之一处的叶片半径开始内外震荡,震荡猛烈程度也随风力的加大而加剧。
最后,风叶在前后震荡和内外震荡下,咔嚓就断了!
当然这些机组内部也有刹车系统,类似我们汽车一样,大风时紧急刹车,可是有时刹车失灵,那么叶片就被大风咔嚓了。
所以风场的某些老板们,宁可不发电,也不能让它被大风吹断了。一年几场大风就随它而去吧,发不发电,有补贴在就行,叶片断了,被人看见,很不雅观,连补贴都没了,何必呢?
原来传统风力发电利用率很低,还有这个经常停车的原因,怪不得行业媒体是从来没有科普报道过。
细心的小伙伴也发现了,叶片断了咋就连发电机身子都炸飞了呢?这次就算了,下次细说吧。
还有,就是在机组后面的相对真空区,对机组有啥坏影响,我们也下次细说吧!
那请问,没有离心滑流,没有震荡破坏的风力发电方案有吗?看视频,直线风力发电工程试验现场。
这下,聪明的小伙伴终于高兴起来了,直线风力发电技术真牛!
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