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介紹萬向風車 [複製鏈接]

bdlhz618

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調槳長的萬向風車（科博會稿）

本帖最後由 bdlhz618 於 2014-4-30 22:02 編輯

　　調槳長的萬向風車簡介
　　　
　　　風能是自然界中清潔的可再生能源，隨著地球上煤、石油等化石能源的不斷減少和大氣污染的不斷增加，風力發電受到了人們的密切關注與青睞。特別是由於我國的風能資源非常豐富，新疆、內蒙、甘肅一帶風能最大，在東南沿海一帶更是蘊藏著大量的風能資源，使得我們舉國上下都對風能抱有極大的熱情和殷切的希望，一次次掀起了對風能利用的改革創新熱潮，以及利用新能源的熱潮。
　　　要利用風力來發電，就必須先把風能轉化為機械能，然後再用發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，風車是風力發電過程中的關鍵設備。風車則利用帆或葉片、葉槳等，先把風能轉換成力的作用（當然既可以轉換成阻力，也可以轉換成升力），然後再用杠杆把力變成力矩，推動轉軸旋轉而變成機械能。
　　　風車的種類繁多，各類風車具有不同的結構，不同的效率。風車分類方法也有多種，按葉片數量分為：單葉片，雙葉片，三葉片，四葉片和多葉片；按主軸與地面的相對位置分為：水準軸、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電設備以三葉片水準軸升力型（一般稱螺旋槳風車）居多。
　　　然而，當前大量使用的螺旋槳風車卻存在著釵h問題和缺欠，諸如：輸出不穩，成本過高，入網困難，設備效率低，設備容易損壞，以及安全、維修、運輸……等，都存在不少問題，嚴重的影響著風電的發展。
　　　特別的，螺旋槳風車的最大缺欠就是利用閉門造車的方法，杜撰出一個額定風速，進而確定發電機的額定必v，這也就有了閉門造車出門不合轍的結果。風小時因電機太大發不了電；風大時為了不燒電機依靠失速而不能發電；風力不大不小合適的時候，發出來的是“垃圾風電”，入不了網，送不出去！——這就是現有風電技術……。
　　　為了克服螺旋槳風車的上述缺點，調槳長的萬向風車（201210393482.2）在現有技術的基礎上，進行了大膽的創新和改造，其核心技術是：
　　　1）利用葉槳頭的靈活調節，使葉槳處於正回饋係數最佳，風能利用係數最佳的運行姿態；從兩風車葉槳在風中的受力狀況分析可以看到，調槳長的萬向風車的風能利用效率高於螺旋槳風車的風能利用效率；
　　　2）調槳長的萬向風車利用槳長可調的葉槳和自動控制技術相配合，使風力發電機的輸出保持恒必v輸出，徹底解決低電壓穿越與因電壓不穩而脫網棄風等問題；
　　　3）垂直軸風車（單風輪）在風力的作用下旋轉時，因為一側風速高一側風速低，兩側風壓不一致，風車就會受到側面的推力作用，可能會引起風車的傾倒。調槳長的萬向風車應用行星齒輪連接兩個風輪上下串聯，使上下兩個風輪的旋轉方向相反，這樣就使兩個側向推力相互抵消，像雙螺旋槳直升機一樣，解決風車的側翻問題。
　　　4）調槳長的萬向風車的葉槳做成2～3節，並像無線電接收機拉杆天線一樣嵌套在一起。葉槳內部設有滑道、滾輪和鏈條，使葉槳能輕鬆自如的在可逆電機帶動下進行伸長和縮短。
　　　這樣，就可以採取以下控制策略：
　　　1、對葉槳長度進行連續的比例積分微分輸出必v定值控制，實現恒必v輸出；
　　　2、對葉槳長度進行不連續的階梯式控制，實現輸出必v的階梯式變化；
　　　3、根據風速大小，進行程式控制，使風車在不同的風力級別有不同的葉槳長度；
　　　4、手動控制或遙控，風大時縮短，風小時伸長，主要用於保證風車的運行安全，增加風能利用範圍。
　　　5）調槳長的萬向風車的葉槳通過葉槳頭斜向固定在支架上，形成V字形結構。這使得風車線速度增加時，引起升力的方向、大小以及攻角發生的變化使旋轉力矩增大，克服了螺旋槳風車使旋轉力矩減小，使效率降低的缺陷；
　　　6）由於風車槳長可調，就使風輪尺寸沒有固定的大小，而是隨著風場風力的變化而變化，保證了基本上穩定的必v輸出；也保證了風力發電機基本上工作在額定必v上，且能在風場風力變換莫測的情況下，基本上滿負荷運轉，從理論分析證明，調槳長的萬向風車比螺旋槳風車效益高十倍。
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　

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bdlhz618

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發表於 2014-5-21 08:35:48 |只看該作者.....

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　　　該出手時就出手
最近看到山東齊魯網登載了一篇報導，指出了螺旋槳風車的又一缺欠——雜訊污染！村民反映：沒法生活了。由此更讓人體會到，螺旋槳風車升級換代的重要性和緊迫性。現轉載在下面與網友共用：

山東東平風車發電被指噪音污染村民：沒法生活了
來源：齊魯網
我來說說
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2014-04-26 08:52
[提要]最近東平縣舊縣鄉山沃村的村民向記者反映雜訊污染的問題，風大的時候晚上睡不著覺，環保局工作人員來到實地進行調查，檢測數據有待出爐，村民提議晚上關掉風車，讓大家睡個好覺。

東平：風車發電雜訊擾民維權之路有點難
視頻來源：山東廣播電視臺新聞中心《早安山東》

視頻截圖
　　齊魯網4月26日訊據山東廣播電視臺新聞中心《早安山東》報導，環境雜訊污染，是指所產生的環境雜訊超過國家規定的環境雜訊排放標準，並干擾他人正常生活、工作和學習的現象。最近，東平縣舊縣鄉山沃村的村民向記者反映，他們那裏雜訊污染很厲害，希望有關部門好好管一管。
　　東平風車發電噪音擾民
　　村民抱怨晚上睡不著
　　一走進東平縣舊縣鄉山沃村，豎立在山頂上的幾個風車格外惹人注目。風力發電屬清潔能源，應該是好事，不過，對於這個村的村民來說，他們卻多了釵h煩惱。
　　“晚上不能再叫它轉，人家弄得都睡不著覺，很難受啊，白天怎麼出去幹活去。”
　　讓村民不勝其擾的風電機組，是今年一月起，大唐東平風電場建設的，在山沃村緊鄰的山頂上有4颱風力發電機組。風力小時，村民感覺並不明顯，一遇到大風，雜訊就很大。
　　“風大了越響的大，我們算是沒法了。都沒法生活了，我又有病，晚上我連3個小時的覺都睡不了，實在是沒辦法了，只要是還有辦法的話我就不在這住了，我就搬出去。”記者瞭解到，這些風電機組距離村民居住的村子100米左右，距離機組較近的村民不堪其擾。

視頻截圖
　　縣環保部門實地調查
　　指發電企業應修正噪音值
　　風電機組雜訊影響了村民休息，那發電企業以及當地環保部門對此持什麼態度呢？
　　記者跟隨環保局工作人員來到大唐東平風電場。工作人員告訴記者：“我在這是打工幹活的，我幹下段夜班，我任何事情都不負責。”
　　在東平縣環保局工作人員的要求下，大唐東平風電場這位工作人員決定隨隊前往實地查看。不巧的是，由於當天風力太小，風電機組並沒有運轉。東平縣環保局工作人員誠廣興只好表示，會給村民留下電話，到有風的天的時候，到現場再來測一下。
　　據東平縣環保局工作人員介紹，按照相關法律規定，風力發電雜訊屬於工業企業雜訊，應該從場界外一米處進行檢測：“按技術規範，雜訊應該有一個等效聲級上的修正，你比如說靠近什麼地方了，它不是說實測值是多少就是多少，他要根據你所處的環境，要根據天氣等原因，對雜訊值進行修正。”
　　環保部門檢測尚無定論
　　村民提議：晚上停早上再開
　　我國環境雜訊污染防治法明確規定，建設專案可能產生環境雜訊污染的，建設單位必須提出環境影響報告書，報告書中應當有該建設專案所在地單位和居民的意見。
　　那麼，建設這些風電專案時，是否徵求了當地村民意見呢？東平縣山沃村村民表示：“當時安的時候我也上山問過，他們說不影響，誰想到影響這麼大啊。”
　　山東博翰源律師事務所律師馬大山指出：“村莊原則上執行一類聲環境弁鈰洐n求，即晝間分貝55以內，夜間分貝45以內。對於超過該限值的產生的環境雜訊，則構成我國的環境雜訊污染。”
　　村民反映的噪音污染問題到底符不符合國家規定，要等到環保部門的檢測結果才有定論。不過，夏季就要到了，村民擔心，只能靠關窗來減少噪音污染，一位村民提出了自己的看法：“安上風車了，國家也花了這麼多錢，要是晚上9點多停，早上開，等著孩子上學以後再打開也行。”

淘汰旧技术，采用新发明。造福全人类，世界更文明！

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bdlhz618

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發表於 2014-6-12 10:35:53 |只看該作者.....

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　　　在風電創新路上遇到瓶頸
　　　近期在風電創新路上遇到了瓶頸，讓人欲進不得，欲罷不能，不得不停下了創新的腳步。因為，要想進一步創新，就需要證明調槳長的萬向風車的性能，就必須造一臺小型樣機（2~4千瓦）。可憑我的能力與經濟狀況，只能做些小模型而已，要做真正的樣機恐怕使出全身的解數也造不出來。本人去科技局（有科研基金）想得到政府部門的幫助，科技局的人說：“你的風車怎麼能讓我相信呢？”我說：“你幫助做個小樣機（不需要太大的），用風洞一測不就知道了？” 可他又說：“我對你的風車不相信，我怎麼幫你造樣機？” ……，對此，我說什麼也回答不上來了，只好啞口無言，灰溜溜的走開……。
　　　回家後仔細一想，還是覺得有點不對勁。到底是先“相信”，還是先“造樣機” ？這不正是先“有雞”，還是先“有蛋”的世界性難題嗎？為了少負責，少擔當，竟然擺出這樣的龍門陣，不是有點太過“聰明”了嗎？
　　　對於政府部門的科技局，我覺得，不應該只通過看樣機一種辦法判斷相信不相信。科技是可以預測的，只要掌握了客觀規律，就可以預測它的發展。而通過學習就可以掌握客觀規律，還可以找更多的人參加學習，甚至可以找專家來共同鑒定。但不能把先“有雞”還是先“有蛋”的世界性難題推給創新者。
　　　最近看到一篇文章，覺得寫得很好，現摘錄在下面與大家共用。
　　　《我國當前的風電事業的局限性在哪里》作者：CHen3372
　　　我國的風能事業存在局限性的第一個關鍵點是在於創新力度不足。我國關注可再生能源，尤其是風能，已經有30年了，但至今沒有聽說過政府有關部門向全國徵集並評選最佳風力機設計方案。政府官員為了保護自己的既得利益，寧可引進國外的產品技術也不願意向國民徵集好的創新設計。至於中國的風電企業都寧可薄利多銷，仿造外國產品也不願意搞風險投資爭取第一桶金。這也就是所謂的國情。而在國外，形形式式的風力機都有人在製造，以我的計算分析，一看就知道其效率不會高的風力機也有人投入大量的資金試製，因為外國企業有積年久遠的爭奪第一桶金的風險投資經驗體會。這更證明了造成這第一個局限性是國情限制了創新技術的應用。試想，如果國產的風力機風能利用率高出進口風力機的效率50%甚至100%，將意味著什麼？科技的進步和企業利益的豐厚且不說，在綠色能源的發展及降低對礦物能源的依賴就有不可估量的意義。
　　　　對於風電並網，政府的政策傾斜固然關係重大，但有關的技術創新得不到發展也同樣是風電事業發展的局限性之一。自然界的風是一陣陣的，這在根本上決定了風電天然的品質不好，如果我們能夠做到大功率移相，將一部分風力機風電功率的峰值移到其餘風力機穀值附近，這多少也能將風電輸出網的供電品質改善一些，好在陣風的頻率不是太低。移相可以用大容量電容或蓄電池，但因為功率終究太小，難以滿足現實的需要。因此最好是有大功率的蓄能裝置。由此可見，解決第二個造成風電事業發展局限性的關鍵也是在技術創新上。
　　　（轉載文章有刪節）
　　　

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bdlhz618

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發表於 2014-8-23 22:22:17 |只看該作者.....

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再次證明風車原理正確無誤
在發明創新過程中最怕原理有誤，因為我們的認識能力有限，實驗條件有限，知識有限，所以，在認識上有偏差，或者完全弄錯了，是常有的事。原理就是自然規律的總結和描述，如果我們在發明創新過程中對原理的理解、應用、認識出現了錯誤，就相當於違背了客觀規律，走入了歧途，那失敗就是肯定的，只是時間的早晚問題。所以，每個發明人都會反反復複的製作各種各樣的模型或實驗裝置，進行反復多次的實驗、驗證、研究，以便發現自己是否在原理上有任何錯誤，以便及時更正。
近些日子，用了大約一個星期的時間，製造了兩個小一點的風車，在相同風力的作用下，一個正轉，一個反轉。做成後，放到小房頂讓它旋轉。但近些日子基本無風，運轉情況不太好，雖然也能啟動旋轉（說明啟動風速降低了），但轉得很慢，準備將兩個風車串聯起來的實驗也沒實現（看來在貧風區發展風電是十分有限的，那就只能向高空發展）。不過，再一次證明風車原理正確無誤，葉槳的受力分析，結構分析，速度分析，都是合理的，正確的。等到下次風大時再完成串聯實驗，相信一定會運轉的很好，這樣就更像實際樣機的運轉了。
看視頻請點擊：
（專利技術，請勿仿造！下載轉載引用，請注明出處。）
http://v.youku.com/v_show/id_XNzYwMDc4Mzky.html

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發表於 2014-8-28 12:02:14 |只看該作者.....

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再次證明
風車原理正確無誤（續1）
由於兩個小風車的軸承阻力不一樣，使它們的啟動風速不一樣。順時針旋轉的風車軸承阻力小，啟動風速低；而逆時針旋轉的風車軸承阻力大，啟動風速高。所以，順時針旋轉的風車經常旋轉，而逆時針旋轉的風車卻經常不轉。為了等到兩個風車都轉，由此看出其一個正傳一個反轉的旋轉方向不同，足足等了六天。
今天，天氣預報說本地風力一至二級，終於看到了兩風車都轉的情景，就用DV拍了下來，讓有些人看個門道，讓另些人看個熱鬧。
兩個小風車在同樣風力作用下，一個正傳一個反轉，說明了對葉槳的受力分析原理正確，產生的升力和升力產生的旋轉力矩分析正確……。
今後還要使葉槳加長，驗證一下掃風面積增加，風車的輸出功率是否增加？敬請期待。
看視頻請點擊：http://v.youku.com/v_show/id_XNzYyODA1NjY0.html

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發表於 2014-9-6 21:59:24 |只看該作者.....

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再次證明
風車原理正確無誤（續2）
風車在變化莫測的自然風場中，如果任其自然運行，那後果將是不堪設想的，這將對風車的安全運行造成危險，使轉速、輸出功率都極不穩定。
為了使風力機在變化莫測的風場中，能夠有穩定的輸出轉速或者功率，水準軸螺旋槳風車往往採用調槳距的辦法，使槳葉攻角發生變化，從而使槳葉產生的升力的大小和方向發生變化，以達到穩定的輸出轉速或者功率的目的。
這一控制過程是這樣的：當檢測元件檢測到轉速或功率發生變化後，控制機構就會對槳葉的槳距進行調節，使槳葉產生的升力的大小和方向發生變化，以達到穩定的輸出轉速或者功率的目的。如果這一控制過程是連續進行的，那就是閉環控制；如果不是連續進行，那就是開環控制。
水準軸螺旋槳風車一般採用的是開環控制，因為要形成閉環控制那對控制對象的穩定性、可控性、靈敏度等要求是非常高的，水準軸螺旋槳風車調槳距系統對象特性根本達不到。
開環控制就像是籃球場上的投籃，球出手後，能否投中就看運氣了。所以，水準軸螺旋槳風車採用調槳距的辦法，根本達不到穩定輸出轉速或者功率的目的，使風車發出的電，仍然是所謂的“垃圾電”，不能改變棄風、脫網的結果。
調槳長的萬向風車改螺旋槳風車的調槳距為調槳長。因為調槳長的萬向風車的葉槳是斜向向上的，形成V字形，V字形結構使掃風面積與槳長的平方成正比，這就使被控對象的特性發生了根本性的變化，使控制可以形成閉環控制，控制更靈敏，精度更高。
為了驗證槳長的變化對風車性能的影響，將小風車的槳長由1米改為1.2米，掃風面積增大了44%，風車的輸出功率也應該增加44%。
通過風車運行可以看出，風車的啟動風速減少了，轉動慣量增大了，運行更平穩了。
看視頻請點擊：
http://v.youku.com/v_show/id_XNzc1MDMwOTc2.html

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發表於 2014-9-22 23:15:56 |只看該作者.....

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再次證明
風車原理正確無誤（續3）
在自然風場中，風通過風輪掃掠面積時把一部分動能傳給風力機，我們把風輪接受的風的動能與通過風輪掃掠面積的全部風的動能的比值稱為風能利用係數（或稱風車效率）。根據貝茨理論，風力機的最大風能利用係數是59%，風能利用係數是衡量風力機性能的重要指標。
效率是標量，沒有方向性，它的大小只能說明設備運行的情況如何，但不能確定運行的結果是好是壞，如果效率很高但運行的方向錯了，結果可能更糟。
然而，在以往的風電技術領域中，對風力機性能的評價，往往把效率（也即風能利用係數）說得過分的重要，認為衡量風力機性能的指標最重要的就是效率，其他都不重要。有人甚至說，沒有效率其他都是白搭。
其實，這都是因為在現有風電技術中，螺旋槳風車除了效率與其他類型的風車相比有點優越以外，其他的都不好說，所以，就片面的強調效率。（有人說，這是西方人忽悠中國人）
強調效率，不如強調效益。因為效益是有方向性的，必須對社會和經濟有益，才會有社會效益和經濟效益。螺旋槳風車在效益方面有缺欠，有點差強人意，所以人們才千方百計的想改造它，想創新它，才在世界上出現了五花八門的風車。
調槳長的萬向風車由於風車槳長可調，就使風輪尺寸沒有固定的大小，而是隨著風場風力的變化而變化，保證了基本上穩定的功率輸出；也保證了風力發電機基本上工作在額定功率上，且能在風場風力變換莫測的情況下，基本上滿負荷運轉。從理論分析證明，調槳長的萬向風車比螺旋槳風車效益高十倍。
將1.2米槳長改為1.8米，風車掃風面積增加了2.24倍，吸收的風能就增加了2.24倍，而增加的重量卻很少，效率肯定提高，所以風車越大效率越高。
調槳長的萬向風車比螺旋槳風車效益高十倍，這是創新專案最大的亮點！
看視頻請點擊：
http://v.youku.com/v_show/id_XNzg2MzUzOTk2.html

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