风轮机的叶片
风轮机的好坏,主要取决于叶片的设计。现代风轮机与古老的风车相比, 在叶片设计上已由要求产生最大的扭矩改变为要求输出最大的功率。因而, 就不需要设计又宽又大的叶片,以便产生大的起动扭矩,使风轮机在低风速大负载下起动。现代风轮机的叶片细长,并要快速旋转,其叶型应该有高的升阻比,从而使风轮机有较高的效率。加拿大建造的大型垂直轴风轮机,其两个叶片总面积为 4000 平方米,有很小弯曲的翼型,叶片弦长 2.4 米,每个
叶片质量达 820 千克,叶片长 61 米。
为了降低风轮机的质量和制造成本,现代风轮机应尽力提高其转速。在
一般情况下,风轮机的转速都低于发电机的转速。四极和六极风轮发电机的转速,分别为 1450 转/分和 960 转/分。在通常情况下,希望叶片叶尖处的线速度小于 1/3 的声速,因为当叶尖速度过高时,叶尖附近的空气会受到压缩从而使效率下降。同时,叶尖速度减小,也会使风轮机减少噪声。
风轮机的损坏多半为叶片的断裂,这在风轮机运行中经常发生。中、小型风轮机的叶片大多是用木材和玻璃纤维制成的。所用木材大多是用红木、桧木等高档木材,成本并不比金属低。但由于疲劳和腐蚀问题,金属难以长期使用,故还是得用木材或玻璃纤维。叶片还必须很轻,这样才能在低风速下起动。玻璃纤维能满足这个要求,“WTS—4”水平轴风轮机,可产生 4000
千瓦的电力,叶片长达 39 米,是一种水平轴风轮机,其叶片就是用玻璃纤维制成的。