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風(fēng)電技術(shù)革新丨葉輪扭距倍增原理

光伏們發(fā)布時(shí)間:2021-09-10 09:11:30

設(shè)計(jì)理念:源于杠桿原理,特別是系統(tǒng)能繞共軸線旋轉(zhuǎn),相當(dāng)于以軸心為支點(diǎn),以輪緣半徑為省力杠桿,以均布在輪緣周邊上的多個(gè)小型葉片為動(dòng)力的“全葉尖”葉輪結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。

基本結(jié)構(gòu)再描述:葉輪結(jié)構(gòu)類型選用,與目前三葉片大型風(fēng)機(jī)相同的水平軸單支撐結(jié)構(gòu)?!叭~尖葉輪”顧名思義就是沒有葉中和葉根。輪轂與輪緣之間利用斜拉索交叉牽引(近似于自行車輻條編排方式)形成一個(gè)輪體,將多個(gè)(單體面積十平方米以下)的小型葉片均布在輪緣周邊。形象的比喻:就像在自行車輪的車圈外緣上安裝多個(gè)小型葉片(葉片總面積與相同輪徑的三葉片相等)。

利用杠桿原理可使葉輪扭距增加200%以上。假設(shè),葉尖處有10公斤的力、葉尖距軸心支點(diǎn)(主軸)100米,相對(duì)于主軸的力矩就是1000公斤,同樣10公斤的力,葉尖距主軸80米,相對(duì)于主軸的力矩就剩500公斤了(減少一半),也就是說同等大小的力,距主軸越遠(yuǎn),葉輪獲取的力矩越大。

背景技術(shù):(如圖1所示)現(xiàn)有三葉片葉輪存在著以下缺陷:

缺陷1、整個(gè)葉輪只有三只出力葉片,啟動(dòng)風(fēng)速高、可利用小時(shí)少。

缺陷2、動(dòng)力(風(fēng)能)分散在整體葉片多處,并非集中在動(dòng)力臂的遠(yuǎn)端,發(fā)揮不出杠桿效率、四兩撥千斤的作用。

缺陷3、百米長(zhǎng)、重達(dá)一、二十噸的大葉片只是靠葉根一端與輪轂連接,這種單支撐結(jié)構(gòu)(抗彎曲強(qiáng)度)可靠性極差,葉片材質(zhì)要求高。

通過以上兩種葉輪結(jié)構(gòu)對(duì)比至少有五大優(yōu)勢(shì):

1、可見圖2多個(gè)小葉片總面積≈圖1三支葉片面積之合。葉片總面積相同,安裝位置不同,實(shí)現(xiàn)了讓更多的動(dòng)力作用于動(dòng)力臂遠(yuǎn)端。充分利用了杠桿原理,具有科學(xué)依據(jù),(物理學(xué)杠桿定理是:動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂),又有實(shí)驗(yàn)機(jī)的驗(yàn)證。

2、小型化的葉片制造材料選擇范圍寬,可采用非復(fù)合材料制作,待風(fēng)機(jī)服役期限結(jié)束后,可以回收利用。

3、與現(xiàn)有三葉片技術(shù)對(duì)比:經(jīng)過實(shí)驗(yàn)機(jī)驗(yàn)證,葉輪扭距至少可翻倍。這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是未來大幅度提升葉輪效率最佳方案。目前三葉片10MW機(jī)組,葉輪直徑高達(dá)210米,如果采用全葉尖葉輪結(jié)構(gòu),同樣也是210米輪徑,單機(jī)容量可輕松突破30MW。假如單機(jī)容量不增加,輪徑可減小20%左右。

4、具有高可靠性:反觀現(xiàn)有三葉片技術(shù),百米長(zhǎng)的大葉片只是靠葉根一端與輪轂連接,這種單支撐設(shè)計(jì)是抗彎曲強(qiáng)度,而全葉尖結(jié)構(gòu)是:輪轂與輪緣之間利用斜拉索(鋼纜)的拉力相互牽引,是抗拉強(qiáng)度。道理很簡(jiǎn)單,一根筷子可輕易掰斷,要想拉斷確很難,存在著天壤之別。利用斜拉索替代了葉根和葉中的過渡支撐,輪體中間實(shí)度減少了70%左右,大型可超過摩天輪輪徑,載荷可達(dá)千噸。具有高可靠性、輕量化、重載荷、降本增效多重目的。

5、大幅度降低成本:幾厘米厚、幾平方米的小型葉片與桶形、半筒形的現(xiàn)有葉片比;從加工工藝、制造難度、所使用的原材料、成本、吊裝、運(yùn)輸、疲勞壽命、重量等等,均是根本性的改變。多個(gè)小葉片造價(jià)之合,只是現(xiàn)有三葉片的百分之幾,葉輪總體造價(jià)至少降低50%。

6、根據(jù)風(fēng)況變化,調(diào)整出力葉片數(shù)量。變槳機(jī)構(gòu)密封安裝在輪緣內(nèi)(加裝密封板后輪緣截面呈倒三角形)。采用雙軸變槳方式,可根據(jù)風(fēng)況變化不同調(diào)整出力葉片數(shù)量多少。低風(fēng)速時(shí)出力葉片多,高風(fēng)速時(shí)關(guān)閉部分葉片,遇,極端風(fēng)況時(shí)關(guān)閉所有葉片,葉片與輪緣合二為一,基本上只是輪體框架。具有優(yōu)越的抗臺(tái)風(fēng)能力,適應(yīng)海上、陸地等多種風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)所。

全葉尖葉輪設(shè)計(jì),具有科學(xué)依據(jù)又有實(shí)驗(yàn)機(jī)驗(yàn)證,原理清晰、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。專利看什么?就是看結(jié)構(gòu),通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,使葉輪效率倍增、可靠性更高、造價(jià)更低、葉輪重量大幅度降低、啟動(dòng)風(fēng)速更低、年有效發(fā)電小時(shí)大幅度提升。全葉尖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),為更大兆瓦機(jī)型拓展提供了無限的可能。

相信不遠(yuǎn)的將來風(fēng)電一定會(huì)像光伏那樣,通過技術(shù)變革大幅度降低度電成本。

圖3-1 、3-2 序號(hào)說明:1葉片、 2 密封板、 3 輪緣、 4 斜拉索、 5 碟狀法蘭、 6 主軸、 7 葉輪、 8 變槳電機(jī)、 9 電動(dòng)推桿、 10 通孔、 11 圓弧形導(dǎo)軌、 12 限位滑塊、 13 橫向支撐桿、 14 桿端軸承、 15 葉片翻轉(zhuǎn)連桿、 16 葉片支架、 17 中滑塊、 18 中間導(dǎo)軌。

7、輪體截面圖:3-1 局部放大圖:3-2

這不是天方夜譚,本人制作了一臺(tái)輪徑6米的小型實(shí)驗(yàn)機(jī)(有視頻),實(shí)驗(yàn)當(dāng)天(霧霾)當(dāng)風(fēng)速達(dá)到0.8m/s時(shí)葉輪即可啟動(dòng)(空載)其原因是:出力葉片多,而且葉片距離中心軸端遠(yuǎn),每只小葉片均處在輪體邊緣(葉尖位置),起到了四兩撥千斤作用。

為了務(wù)實(shí)合作:您可花很少的錢,先制作一個(gè)小型全葉尖葉輪(或計(jì)算機(jī)模擬)。然后用扭矩測(cè)試儀與同等輪徑的三葉片葉輪進(jìn)行對(duì)比。不比不知道,經(jīng)過對(duì)比,您會(huì)深切的感受到它將改變風(fēng)電歷史、具有革命性。

另外還有多項(xiàng)專利,尋:愿通過實(shí)施知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略,而求變的合作伙伴。

發(fā)明人:戚勝基

手 機(jī):13066577306(微信同號(hào))

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