萬向風車(三)(1)

1、1萬向風車萬向風車風能是自然界中普遍存在且很有應用價值的可再生能源，地球上可利用的風能資源為200億kW，是地球上可利用水能的20倍。中國陸地10m高度層可利用的風能為2.53億kW，海上可利用的風能是陸地上的3倍，50m高度層可利用的風能是10m高度層的2倍。我國的風能資源非常豐富，新疆、內蒙、甘肅一帶風能最大，強度約200~300瓦米2，平均4000~5000小時年（參見《中國大百科全書》—風力機）。我國西部地域遼闊，如能大力發(fā)展風

2、力發(fā)電，不僅可為經濟建設提供動力，而且還能保護環(huán)境，治理風沙，減少二氧化碳氣體排放，可謂一舉多得！風能其實準確地說也是太陽能，是由太陽的熱量，地球的旋轉，地球表面的不規(guī)則而引起的空氣流動。風能具有許多優(yōu)勢條件，所以它是世界上成長非常迅速的能源。人類早就把研究的目標，定為最大限度的利用風能而奮斗。風能是清潔能源，風能不像依靠燃燒化石燃料（例如，煤炭或者天然氣）的火電廠那樣污染空氣，風能不產生引起酸雨的物質，也不產生溫室氣體。利用風能的最大

3、挑戰(zhàn)就是風力是斷斷續(xù)續(xù)的。風能不能儲存（除非用蓄電池），也不能根據電力的需求進行調整。風電站與傳統(tǒng)電站相比較還有一些環(huán)境上的小影響，例如：由于葉片旋轉而產生噪音；審美方面的影響；還有鳥兒會被旋轉的風輪殺死……等等，但這些問題通過技術的發(fā)展和選擇合適的風場位置已經解決或大大的減少了。幾個世紀以來，風力發(fā)電一直受到人們的關注。1890年，丹麥的一項風力發(fā)電機計劃，首次將風力機（也稱風車、風透平機、風輪）用于發(fā)電設想，到1918年丹麥已有12

4、0臺風力發(fā)電機。第一次世界大戰(zhàn)后，應用風力來發(fā)電曾出現(xiàn)高潮，丹麥、荷蘭應用最早也最廣。后來由于中東油田的發(fā)現(xiàn)，使風力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展緩慢下來，直到20世紀70年代，由于能源短缺和環(huán)境污染，風力發(fā)電才又出現(xiàn)高潮。要利用風力來發(fā)電，就必須先把風能轉化為機械能，然后再用發(fā)電機把機械能轉換為電能。把風能轉化為機械能，就要利用風車，風車是風力發(fā)電過程中的關鍵設備。鑒于風車的種類繁多，因此分類方法也是多種。按葉片數(shù)量分為：單葉片，雙葉片，三葉片，四葉

5、片和多葉片；按主軸與地面的相對位置分為：水平軸、垂直軸(立軸)；按槳葉工作原理分為：升力型、阻力型。目前大量使用的風力發(fā)電設備以三葉片水平軸升力型居多。風車承擔著收集風能再把它轉換成機械能的重要任務。要了解風車的組成、構造和發(fā)展，3生產70100千瓦電力的相同尺寸的現(xiàn)代升力型風車相比，該風車證明了高密度轉子在應用上的低速度的局限性。在1891年，丹麥人PoulLaCour結合空氣動力學設計原理和原始的螺旋槳形狀設計了四葉片風輪，應用在歐

6、洲最好的塔式磨坊。LaCour風輪的高速度使這些風車完全實踐了發(fā)電。第一次世界大戰(zhàn)停止期間，25千瓦的發(fā)電機的應用，擴散到整個丹麥。但是，便宜的大量的化石燃料的蒸汽工廠，很快使風車的操作者離開了商業(yè)市場。第一個用飛機推進器進行簡單的修改后的小的（1到3千瓦）風力發(fā)電機，在1920年中期由ParrisDunn和Jacobs風電公司開發(fā)制造，并在中西部大草原的鄉(xiāng)村建立了廣泛的應用。被安裝的這些系統(tǒng)，為農場提供照明和給電池充電，供晶體管收音機

7、電力。它們的應用被擴展到用直流電機驅動的一系列電器上，包括，電冰箱，冰激凌機，洗衣機，動力工具等。但是它們的間歇操作成了一個問題。不論任何形式的小型風力機的市場，在1950年的美國，很大程度上被逐漸銷蝕了。風力機和電力系統(tǒng)在歐洲的有風地區(qū)和貧瘠干旱的非洲與澳大利亞部分地區(qū)繼續(xù)建立。大功率多范圍的風能轉換系統(tǒng)首先在蘇聯(lián)產生，1931年，建立了100kWBalaclava風電站。這個機器在里海沿岸工作了大約兩年，產生了200000度電力。后

8、來在美國，丹麥，法國，德國和英國都有風場的實驗。在1935年1970年期間，大功率風力機展示了它們的工作，但也導致了不少失敗的結果。最大的1.25兆瓦SmithPutnam風力機（右圖3）在佛蒙特州于1941年安裝。這個水平軸風車設計有兩個葉片，175英尺直徑的風輪，16噸的不銹鋼風輪采用全槳距調節(jié)葉片，定值維持在28轉分。在1945年，僅斷斷續(xù)續(xù)工作了幾百小時，一個葉片就在靠近輪轂根部損壞了，顯然是金屬疲勞的結果?？紤]到用巨人般的旋轉