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水平/竖直

From Windpower Guided Tour

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风机:水平或垂直轴风机?

水平轴风机

这些页面描述的大部分技术都与水平轴风机有关(一些人喜欢称之为HAWTs)。

原因很简单:现在所有的并网商业风机都使用水平轴上的螺旋桨型转轮建成(即水平主轴)。

转轮的用途,当然,是把风力的线性运动转换成能够用来驱动发电机的转动能量。现代水轮机中使用同样的基本原理,其中水的流动与风机叶片的旋转轴平行。

垂直轴风机

你可能想起来,经典水轮让水以垂直于水轮旋转轴(机械轴)的合适角度到达。

垂直轴风机(一些人称之为VAWTs)在那种意义上有点像水轮。(一些垂直轴风机类型实际上能够与水平轴的一起工作,但是他们很难达到螺旋桨型风机的效率)。

唯一商业上已经制造出的具有不同容量的垂直轴风机是达里厄风机,法国工程师Georges Darrieus于1931年取得设计的专利权后命名。(由美国公司FloWind制造,1997年破产)。达里厄风机特有的地方是其C型转轮叶片,使其看起来有点像打蛋器。通常建有2个或3个叶片。

垂直轴风机的基本理论优势有:

1) 可以把发电机、齿轮箱等放置在地面上,可以不需要风机的塔架。
2) 不需要偏航结构,来转动叶片对风。


基本劣势有:

1) 接近地平面的风速很低,所以尽管可以节省塔架,但是转轮较低的部分风速会很低。
2) 垂直轴风机的总效率不令人印象深刻。
3) 风机不能自启动(例如达里厄风机启动前需要一个“推力”。然而这对于并网风机只是一个很小的不方便之处,因为可以把发电机当做电动机使用,从电网中提取电流来启动风机)。
4) 风机可能需要绷绳来使其立住,但是在高度开垦的区域绷绳是不切实际的。
5) 更换转轮主轴承,必须既去掉水平轴风机的转轮,又要去掉垂直轴风机的转轮。后面一种状况下,意味着拉倒整台风机。(这就是为什么图中的EOLE 4闲置着的原因)。
Eole C,一个4200 kW垂直轴达里厄(Darrieus)风机,具有100m转轮直径,在卡普沙(Cap Chat),魁北克(Québec),加拿大。Soren Krohn 摄影 © 1997 DWIA
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