風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)圖：2MW風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及靜力學(xué)分析

　　01

　　葉片模型設(shè)計(jì)

　　參照國內(nèi)２ ＭＷ 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片運(yùn)行參數(shù)，本文選用三葉片風(fēng)機(jī)，葉片數(shù)Ｂ ＝ ３，選取葉尖速比［６］ λ０ ＝８．

　　１.１ 翼型選擇

　　風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率與可靠性與翼型的氣動(dòng)性能密切相關(guān)，為了設(shè)計(jì)出具有更錦工能捕獲能力和低氣動(dòng)載荷的高性能葉片［７］ ，在風(fēng)電應(yīng)用初期階段，葉片外形比較小，載荷較低，對(duì)翼型的要求很低，主要選擇低速航空翼型，如ＮＡＣＡ４４系列和ＮＡＣＡ６３——２ 系列翼型等［８］ ．自２０ 世紀(jì)８０ 年代起，歐美國家陸續(xù)進(jìn)行了風(fēng)力機(jī)先進(jìn)翼型的研究，研制了一批專用風(fēng)力機(jī)翼型，如德國Ａｅｒｏｄｙｎ 公司的ＡＥ０２ 系列翼型、荷蘭的ＤＵ 翼型族、瑞典的ＦＦＡ 翼型族．其中，荷蘭的Ｄｅｌｆｔ 大學(xué)先后發(fā)展了相對(duì)厚度１５％——４０％的ＤＵ 系列翼型，而且在功率３５０——３ ５００ ｋＷ 的風(fēng)力機(jī)上廣泛應(yīng)用，本文選用ＤＵ 系列的翼型，翼型如圖１ 所示．

　　１.２ 葉片直徑設(shè)計(jì)

　　本文參考國內(nèi)２ ＭＷ 風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)性能參數(shù)，設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)葉片．因此，風(fēng)輪直徑可按式（１） 進(jìn)行估算：

　　１.３ 葉片長和扭角設(shè)計(jì)

　　風(fēng)機(jī)葉片外形復(fù)雜，總體表現(xiàn)為展向扭曲，而且在展向方向上，弦長與扭角也大小迥異，不能夠簡(jiǎn)單地將它們的特點(diǎn)進(jìn)行描述，所以在研究中多采用“分段” 法，即沿展向?qū)⑷~片劃分許多“截面”，對(duì)每個(gè)“截面”的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，隨后對(duì)數(shù)據(jù)分析、擬合．

　　本文基于動(dòng)量理論進(jìn)行計(jì)算，利用Ｍａｔｌａｂ 中的優(yōu)化函數(shù)ｆｍｉｎｃｏｎ 進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，優(yōu)化目標(biāo)為使風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大值，通過優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)公式（２），條件方程為公式（３），利用迭代法計(jì)算軸向因子ａ 和周向因子ｂ．

　　優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：

　　條件方程：

　　其優(yōu)化步驟為：１）根據(jù)葉素理論，沿葉片展向分成若干等截面；２）針對(duì)每截面，求解得出各個(gè)截面的軸向因子ａ、周向因子ｂ 和葉梢損失系數(shù)Ｆ；３）計(jì)算每個(gè)截面的流傾角，并根據(jù)β ＝Ｉ——α，計(jì)算每個(gè)截面的扭角；４）計(jì)算出各個(gè)截面的處的弦長；５）對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)．６）根據(jù)改進(jìn)結(jié)果進(jìn)行修正模型、建模．

　　利用Ｍａｔｌａｂ 迭代分析并進(jìn)行曲線擬合，結(jié)果見圖２——５，可以看出，經(jīng)過擬合，曲線過渡光滑平穩(wěn)．

　　１.４ ＵＧ 三維建模

　　由于風(fēng)機(jī)葉片模型復(fù)雜，以及ＦＥＡ 軟件建模效果的局限性，必須借用三維軟件完成葉片精確模型的設(shè)計(jì)，本文利用表１ 中計(jì)算的葉片弦長ｃ和扭角θ 的值，在ＵＧ 中對(duì)導(dǎo)入翼型進(jìn)行縮放和扭轉(zhuǎn)，完成葉片截面圖的創(chuàng)建，利用樣條曲線連接各個(gè)翼型，并建立主梁，最終模型如圖６ 所示．

　　02

　　葉片鋪層設(shè)計(jì)

　　２．１ 葉片材料選擇

　　本文采用目前常用的玻璃鋼材料Ｅ——玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料．

　　２．２ 葉片鋪層設(shè)計(jì)

　　在葉片運(yùn)行過程中，由于環(huán)境對(duì)葉片各個(gè)部位施加的載荷不同，通常對(duì)葉片進(jìn)行塊化處理，將葉片分為前緣、后緣、腹板和主梁４ 種結(jié)構(gòu)．參照國內(nèi)外和以往鋪層設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)［８——１４］ ，其設(shè)計(jì)原則如下［１２］ ：

　　１）為了最大限度地利用纖維軸向的高性能，應(yīng)用０°鋪層承受軸向載荷；±４５°鋪層用來承受剪切載荷，即將剪切載荷分解為拉、壓分量來布置纖維承載；９０°鋪層用來承受橫向載荷，以避免樹脂直接受載．

　　２）為了提高葉片的抗屈曲性能，除布置較大比例的０°鋪層外，也要布置±４５°鋪層，以提高結(jié)構(gòu)受壓穩(wěn)定性．

　　３）構(gòu)件應(yīng)包含４ 種鋪層，一般在０°、±４５°層板中加入９０°的鋪層，構(gòu)成正交異性板．對(duì)葉片不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)，表２——５ 分別為葉片不同部位的鋪層順序表．

　　圖７ 為利用ＡＢＡＱＵＳ 對(duì)風(fēng)機(jī)葉片不同部位建立鋪層后腹板和主梁的效果圖，從效果圖中可以直觀地看出不同位置的鋪層差異．

　　03

　　靜力學(xué)分析

　　３.１ 載荷計(jì)算

　　由于風(fēng)機(jī)所處環(huán)境復(fù)雜，葉片表面載荷難以準(zhǔn)確的計(jì)算和測(cè)量，一般都是利用風(fēng)機(jī)專用分析軟件ＧＨ Ｂｌａｄｅｄ 計(jì)算葉片表面的數(shù)據(jù)，本文利用ｂｌａｄｅｄ軟件計(jì)算風(fēng)機(jī)葉片不同部位在額定風(fēng)速下的載荷［１６］ ，將分析所得載荷加載在葉片表面，葉片加載位置和加載力與扭矩的大小如圖８ 和表６ 所示（在ＡＢＡＱＵＳ 中通過選擇節(jié)點(diǎn)和曲線添加載荷）．

　　３.２ 應(yīng)力分布規(guī)律分析

　　由圖９ 葉片應(yīng)力云圖可以看出，應(yīng)力最大的位置出現(xiàn)在根部，而且分布較為復(fù)雜，其最大值為１５ ＭＰａ．此外，應(yīng)力從葉根部位向葉尖部位逐漸減小，各分塊的處節(jié)點(diǎn)應(yīng)力值的變化如圖１０——１５ 所示．圖１０ 為葉片根部截面的應(yīng)力變化規(guī)律曲線，從圖中可以看出根部的應(yīng)力基本都保持在兆帕級(jí)以上，而且力的大小呈現(xiàn)一個(gè)正態(tài)分布的形式，其原因是葉片的承受力主要集中在迎風(fēng)面，所以迎風(fēng)面的壓力較大，造成葉根部位迎風(fēng)面的壓力大于壓力面．

　　圖１０、圖１１ 分別為后緣和前緣部位葉根到葉尖的應(yīng)力變化曲線，可以看出：葉片表面的應(yīng)力是從葉根向葉尖部位逐漸變小，而且在局部地方還有應(yīng)力集中；后緣部位的應(yīng)力突變的部位比前緣的多，而且變化更為嚴(yán)重，這是由于葉片翼型的后緣曲率較大，變化快，造成后緣應(yīng)力集中部位較多．

　　３.２ 葉片根部復(fù)合材料應(yīng)力變化規(guī)律分析

　　圖１６～１８ 分別為葉根部位４５°、－４５°、９０°和０°鋪設(shè)角度的Ｍｉｓｅｓ 應(yīng)力云圖，可以看出，由于復(fù)合材料的鋪設(shè)角度不同，層和板的應(yīng)力存在明顯的差異， 最大應(yīng)力出現(xiàn)在４５° 的鋪層中， 為１５．２ ＭＰａ，出現(xiàn)在第２ 層，然后是９０°的鋪層，為１５．１９ ＭＰａ，出現(xiàn)在第５８ 層，再然后為４５°鋪層，為１５ ＭＰａ，出現(xiàn)在第１ 層，０°鋪層的應(yīng)力最小，是９．７ ＭＰａ，出現(xiàn)在第５２ 層．從應(yīng)力云圖中可以看到，隨層數(shù)的變化，葉片上的應(yīng)力差異在逐漸減小，而且應(yīng)力最大的部位向葉片根部連接端移動(dòng)．

　　圖２０ 為葉根部位鋪層自外向內(nèi)的應(yīng)力變化曲線，葉片根部部位單層層合板上的最大應(yīng)力呈現(xiàn)周期性變化規(guī)律，與葉片根部鋪層的鋪設(shè)基本一致，雖然相同角度的不同位置的鋪層上的應(yīng)力有一定的差異，但總體上差異遠(yuǎn)小于鋪設(shè)角度的差別．圖２１ 為其最小應(yīng)力的位置改變曲線，由圖形可知，最小應(yīng)力出現(xiàn)在中間靠近葉片內(nèi)腔的位置，這是因?yàn)槿~片受到外力的作用導(dǎo)致應(yīng)力變化向內(nèi)轉(zhuǎn)移．

　　04

　　結(jié) 論

　　運(yùn)用翼型設(shè)計(jì)軟件Ｐｒｏｆｉｌｉ、分析軟件Ｍａｔｌａｂ以及三維制圖軟件ＵＧ 和ＡＢＡＱＵＳ，能夠創(chuàng)建更貼近實(shí)際工程的風(fēng)機(jī)葉片模型，通過ＧＨ Ｂｌａｄｅｄ 計(jì)算載荷以及對(duì)葉片加載分析后得到以下結(jié)論：

　　１）在額定風(fēng)速下，由于葉片的承受力主要集中在迎風(fēng)面，導(dǎo)致葉片根部應(yīng)力的大小呈現(xiàn)一個(gè)正態(tài)分布的形式，應(yīng)力大小基本保持在兆帕級(jí)，最大應(yīng)力為１５ ＭＰａ．

　　２）通過對(duì)葉片根部不同鋪層應(yīng)力分析可知：由于復(fù)合材料的鋪設(shè)角度不同，層和板的應(yīng)力存在明顯的差異，最大應(yīng)力出現(xiàn)在４５°的鋪層中，為１５．２ ＭＰａ；第二是９０°的鋪層，為１５．１９ ＭＰａ；之后為４５°鋪層，為１５ ＭＰａ； ０°鋪層的應(yīng)力最小，是９．７ ＭＰａ．

　　３）對(duì)葉片根部復(fù)合材料層間力分析可知，——４５°鋪層的層間應(yīng)力最大，而且應(yīng)力跟隨鋪設(shè)角度的不同而成周期性變化．

　　■ 來源:材料科學(xué)與工藝

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風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)圖：一種風(fēng)機(jī)葉片的制作方法

　　本實(shí)用新型涉及風(fēng)機(jī)發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)機(jī)葉片。

　　背景技術(shù)：

　　近年來，“能源危機(jī)”越來越引起人們的重視，能源短缺使得可再生能源得到空前發(fā)展。風(fēng)能作為取之不盡，用之不竭的可再生能源在近幾年得到了飛速的發(fā)展。關(guān)于風(fēng)力發(fā)電的各方面研究將成為未來發(fā)展方向。

　　風(fēng)機(jī)葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一個(gè)重要部件，風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片往往是由不能承受雷擊的材料或不能傳導(dǎo)雷電流的復(fù)合材料制成，為了防止風(fēng)機(jī)葉片免受雷擊的損壞，現(xiàn)有技術(shù)中，風(fēng)機(jī)葉片的頂端設(shè)置有一塊小面積接閃器，用來吸引閃電，并導(dǎo)入錦工，防止雷電擊中其他關(guān)鍵部件，但該接閃器的面積很小，閃電會(huì)頻繁擊中在這一個(gè)點(diǎn)，加上水汽的侵入，水汽膨脹容易引起風(fēng)機(jī)葉片開裂。

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種風(fēng)機(jī)葉片，增大了接閃器的面積，引雷效果更好，用于避免直擊雷不會(huì)頻繁擊中在一個(gè)點(diǎn)，防止接閃器損壞。

　　本實(shí)用新型實(shí)施例中提供了一種風(fēng)機(jī)葉片，包括：

　　葉片本體以及接閃器；

　　所述葉片本體的頂端的葉尖部分被切除形成頂端臺(tái)面；

　　在所述頂端臺(tái)面上設(shè)置有凹槽，所述凹槽中設(shè)置有接閃線纜；

　　所述接閃器包括預(yù)埋部分和外部基準(zhǔn)面，所述預(yù)埋部分與所述外部基準(zhǔn)面相連，所述預(yù)埋部分鑲嵌于所述凹槽中，所述預(yù)埋部分與所述接閃線纜相連。

　　可選的，所述預(yù)埋部分與所述外部基準(zhǔn)面為一體成型結(jié)構(gòu)。

　　可選的，所述預(yù)埋部分與所述外部基準(zhǔn)面為活動(dòng)連接。

　　可選的，所述外部基準(zhǔn)面在葉片徑向上的長度為80毫米至200毫米。

　　可選的，所述外部基準(zhǔn)面在葉片徑向上的長度為100毫米。

　　可選的，所述接閃器為鋁制。

　　可選的，所述預(yù)埋部分設(shè)置有鉚釘，并通過所述鉚釘將所述預(yù)埋部分固定于所述凹槽中。

　　可選的，所述凹槽中設(shè)置有排水孔。

　　可選的，所述接閃線纜為銅制線纜。

　　可選的，所述外部基準(zhǔn)面的表面積大于預(yù)埋部分的表面積。

　　本實(shí)用新型實(shí)施例中接閃器的預(yù)埋部分及外部基準(zhǔn)面面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有技術(shù)中的接閃器，引雷效果更好，直擊雷不會(huì)頻繁擊中在一個(gè)點(diǎn)，并且完整的鋁制葉尖(外部基準(zhǔn)面)能有效降低水汽的進(jìn)入避免產(chǎn)生銹蝕，及水汽進(jìn)入后膨脹引起的風(fēng)機(jī)葉片開裂。

　　附圖說明

　　圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中風(fēng)機(jī)葉片改造方法的步驟流程示意圖；

　　圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；

　　圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；

　　圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中凹槽內(nèi)排水孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

　　具體實(shí)施方式

　　本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種風(fēng)機(jī)葉片改造方法及風(fēng)機(jī)葉片，用于增大接閃器的表面積，避免閃電會(huì)頻繁擊中在一個(gè)點(diǎn)上，避免接閃器損壞。

　　本實(shí)用新型實(shí)施例中提供了一種風(fēng)機(jī)葉片改造方法，請(qǐng)結(jié)合圖1所示，圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中一種風(fēng)機(jī)葉片改造方法的步驟流程示意圖。

　　步驟101、切除風(fēng)機(jī)葉片頂端的葉尖部分形成頂端臺(tái)面。

　　風(fēng)機(jī)葉片可以為葉展形狀，風(fēng)機(jī)葉片包括葉根、葉中和葉尖，葉片沿葉展方向?yàn)閺较颍谐?0mm葉尖部分后，形成頂端臺(tái)面。

　　步驟102、在所述頂端臺(tái)面上制作凹槽，所述凹槽中設(shè)置有接閃線纜。

　　在該頂端臺(tái)面上制作凹槽，該凹槽的形狀與接閃器相匹配，該凹槽用于容置接閃器。

　　步驟103、在所述凹槽中鑲嵌接閃器，所述接閃器包括預(yù)埋部分和外部基準(zhǔn)面，所述預(yù)埋部分與所述外部基準(zhǔn)面相連，所述預(yù)埋部分鑲嵌于所述凹槽中，所述預(yù)埋部分與所述接閃線纜相連。

　　該預(yù)埋部分與外部基準(zhǔn)面相連，保證該接閃器的面積充足，該預(yù)埋部分通過銷釘固定并鑲嵌于該凹槽中。

　　風(fēng)機(jī)葉片接閃器防雷原理為：通過葉片表面的接閃器將雷電引入，電流通過風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)部接閃線纜傳導(dǎo)至風(fēng)機(jī)葉片根部的金屬法蘭或其他結(jié)構(gòu)，再通過風(fēng)機(jī)自身的防雷系統(tǒng)將電流引導(dǎo)至錦工，約束雷電，保護(hù)風(fēng)機(jī)葉片。

　　可選的，所述預(yù)埋部分與所述外部基準(zhǔn)面為一體成型結(jié)構(gòu)。

　　可選的，在預(yù)埋部分上設(shè)置有第一固定孔，外部基準(zhǔn)面上設(shè)置有第二固定孔，該第一固定孔的位置與該第二固定孔的位置相對(duì)應(yīng)，將螺釘穿過第一固定孔和第二固定孔，通過螺釘與第一固定孔和第二固定孔的配合，從而使得所述預(yù)埋部分與所述外部基準(zhǔn)面為活動(dòng)連接。

　　可選的，所述外部基準(zhǔn)面在葉片徑向上的長度為80毫米至200毫米。例如，所述外部基準(zhǔn)面在葉片徑向上的長度為100毫米。

　　可選的，接閃器為鋁制。

　　本實(shí)用新型實(shí)施例中接閃器的預(yù)埋部分及外部基準(zhǔn)面面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有技術(shù)中的接閃器，引雷效果更好，直擊雷不會(huì)頻繁擊中在一個(gè)點(diǎn)，避免接閃器損壞，并且完整的鋁制葉尖(外部基準(zhǔn)面)能有效降低水汽的進(jìn)入避免產(chǎn)生銹蝕，也避免由于水汽進(jìn)入引起膨脹后風(fēng)機(jī)葉片開裂。

　　請(qǐng)結(jié)合圖2進(jìn)行理解，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中一種風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型實(shí)施例中的風(fēng)機(jī)葉片包括：

　　葉片本體201以及接閃器202；所述葉片本體201的頂端的葉尖部分被切除形成頂端臺(tái)面2011；在所述頂端臺(tái)面2011上設(shè)置有凹槽203，所述凹槽203中設(shè)置有接閃線纜204；該接閃線纜204為銅制線纜。所述接閃器202包括預(yù)埋部分2021和外部基準(zhǔn)面2022，外部基準(zhǔn)面2022的表面積大于預(yù)埋部分2021的表面積，該外部基準(zhǔn)面2022的形狀可以為葉尖形狀。所述預(yù)埋部分2021與所述外部基準(zhǔn)面2022相連，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述預(yù)埋部分2021與所述外部基準(zhǔn)面2022為一體成型結(jié)構(gòu)。在另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述預(yù)埋部分2021與所述外部基準(zhǔn)面2022為活動(dòng)連接。在預(yù)埋部分2021上設(shè)置有第一固定孔，外部基準(zhǔn)面2022上設(shè)置有第二固定孔，該第一固定孔的位置與該第二固定孔的位置相對(duì)應(yīng)，將螺釘穿過第一固定孔和第二固定孔，通過螺釘與第一固定孔和第二固定孔的配合，從而使得所述預(yù)埋部分2021與所述外部基準(zhǔn)面2022為活動(dòng)連接。

　　所述預(yù)埋部分2021鑲嵌于所述凹槽203中，所述該凹槽203的形狀與接閃器202相匹配，該凹槽203內(nèi)設(shè)置有固定孔，通過鉚釘205與該固定孔的配合，將該預(yù)埋部分2021固定于該凹槽203內(nèi)。

　　另參見圖3所示，圖3為風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。所述預(yù)埋部分2021與所述接閃線纜204相連。該接閃線纜204用于連接防雷系統(tǒng)導(dǎo)線206，從而使該電流可以從接閃線纜傳導(dǎo)至防雷系統(tǒng)導(dǎo)線206。

　　該預(yù)埋部分與該接閃線纜相連，具體的，該預(yù)埋部分與該接閃線纜可以是焊接，或者，該預(yù)埋部分上設(shè)置有金屬銷釘，接閃線線纜纏繞至該金屬銷釘上以連接。

　　風(fēng)機(jī)葉片接閃器防雷原理為：通過葉片表面的接閃器將雷電引入，電流通過風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)部接閃線纜傳導(dǎo)至風(fēng)機(jī)葉片根部的金屬法蘭或其他結(jié)構(gòu)，再通過風(fēng)機(jī)自身的防雷系統(tǒng)將電流引導(dǎo)至錦工，約束雷電，保護(hù)風(fēng)機(jī)葉片。

　　可選的，外部基準(zhǔn)面在葉片徑向上的長度為80毫米至200毫米。例如，外部基準(zhǔn)面在葉片徑向上的長度為100毫米。

　　可選的，接閃器為鋁制。

　　請(qǐng)結(jié)合圖4進(jìn)行理解，圖4為凹槽203的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)示意圖。該凹槽203中設(shè)置有排水孔401，該排水孔401的形狀可以為圓形，也可以為橢圓形，排水孔401用于將滴落到該凹槽203中的雨水排除，避免在該凹槽203中長期積累雨水對(duì)接閃器的預(yù)埋部分進(jìn)行銹蝕。

　　該排水孔可以沿著該凹槽邊緣排布，例如，若該凹槽的形狀為梯形，則該排水孔可以沿著該梯形的四個(gè)邊排布，且該排水孔距離該凹槽的側(cè)邊具有預(yù)置距離，例如該預(yù)置距離可以為20mm，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，雨滴受離心力向外部流動(dòng)，此種布局方式可以將水滴排除，避免雨水殘留。

　　該排水孔的數(shù)量本實(shí)用新型實(shí)施例中并不限定，例如，該排水孔的數(shù)量可以為8個(gè)，16個(gè)等等，優(yōu)選的，該排水孔在該凹槽的每個(gè)邊上均勻排布。

　　需要說明的是，本實(shí)用新型實(shí)施例中，對(duì)于預(yù)置距離，凹槽的形狀及排水孔的數(shù)量只是為了方便說明而舉的例子，并不造成對(duì)本實(shí)用新型的限定性說明。

　　本實(shí)用新型實(shí)施例中的接閃器包括的預(yù)埋部分及外部基準(zhǔn)面的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有技術(shù)中的接閃器，引雷效果更好，直擊雷不會(huì)頻繁擊中在一個(gè)點(diǎn)，并且完整的鋁制葉尖(外部基準(zhǔn)面)能有效降低水汽的進(jìn)入避免產(chǎn)生銹蝕，也避免由于水汽進(jìn)入引起膨脹后風(fēng)機(jī)葉片開裂。

　　以上所述，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。

風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)圖：八種常見的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理動(dòng)態(tài)圖解，不能錯(cuò)過了！

　　風(fēng)機(jī)包括通風(fēng)機(jī)、透平鼓風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)和透平壓縮機(jī)，詳細(xì)劃分為離心式壓縮機(jī)、軸流式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、離心式鼓風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、離心式通風(fēng)機(jī)、軸流式通風(fēng)機(jī)和葉氏鼓風(fēng)機(jī)等八大類。

　　一、離心式壓縮機(jī)

　　離心式壓縮機(jī)是一種葉片旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（即透平式壓縮機(jī)）。在離心式壓縮機(jī)中，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪給予氣體的離心力作用，以及在擴(kuò)壓通道中給予氣體的擴(kuò)壓作用，使氣體壓力得到提高。早期，由于這種壓縮機(jī)只適于低，中壓力、大流量的場(chǎng)合，而不為人們所注意。由于化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，各種大型化工廠，煉油廠的建立，離心式壓縮機(jī)就成為壓縮和輸送化工生產(chǎn)中各種氣體的關(guān)鍵機(jī)器，而占有極其重要的地位。隨著氣體動(dòng)力學(xué)研究的成就使離心壓縮機(jī)的效率不斷提高，又由于高壓密封，小流量窄葉輪的加工，多油楔軸承等技術(shù)關(guān)鍵的研制成功，解決了離心壓縮機(jī)向高壓力，寬流量范圍發(fā)展的一系列問題，使離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展，以致在很多場(chǎng)合可取代往復(fù)壓縮機(jī)，而大錦工擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。

　　有些化工基礎(chǔ)原料，如丙烯、乙烯、丁二烯、苯等，可加工成塑料、纖維、橡膠等重要化工產(chǎn)品。在生產(chǎn)這種基礎(chǔ)原料的石油化工廠中，離心式壓縮機(jī)也占有重要地位，是關(guān)鍵設(shè)備之一。除此之外，其他如石油精煉，制冷等行業(yè)中，離心式壓縮機(jī)也是極為關(guān)鍵的設(shè)備。我國在五十年代已能制造離心式壓縮機(jī)，從七十年代初開始又以石油化工廠，大型化肥廠為主，引進(jìn)了一系列高性能的中、高壓力的離心式壓縮機(jī)，取得了豐富的使用經(jīng)驗(yàn)，并在對(duì)引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化、吸收的基礎(chǔ)上大大增強(qiáng)了自己的研究、設(shè)計(jì)和制造能力。

　　性能特點(diǎn)：

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　離心式壓縮機(jī)之所以能獲得這樣廣泛的應(yīng)用，主要是比活塞式壓縮機(jī)有以下一些優(yōu)點(diǎn)。

　　1、離心式壓縮機(jī)的氣量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，重量輕，機(jī)組尺寸小，占地面積小。

　　2、運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，操作可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，摩擦件少，因之備件需用量少，維護(hù)費(fèi)用及人員少。

　　3、在化工流程中，離心式壓縮機(jī)對(duì)化工介質(zhì)可以做到絕對(duì)無油的壓縮過程。

　　4、離心式壓縮機(jī)為一種回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器，它適宜于工業(yè)汽輪機(jī)或燃汽輪機(jī)直接拖動(dòng)。對(duì)一般大型化工廠，常用副產(chǎn)蒸汽驅(qū)動(dòng)工業(yè)汽輪機(jī)作動(dòng)力，為熱能綜合利用提供了可能。但是，離心式壓縮機(jī)也還存在一些缺點(diǎn)。

　　缺點(diǎn)：

　　1、離心式壓縮機(jī)還不適用于氣量太小及壓比過高的場(chǎng)合。

　　2、離心式壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)較窄，其氣量調(diào)節(jié)雖較方便，但經(jīng)濟(jì)性較差。

　　3、離心式壓縮機(jī)效率一般比活塞式壓縮機(jī)低。

　　二、軸流式壓縮機(jī)

　　軸流式壓縮機(jī)是屬于一種大型的空氣壓縮機(jī)，最大的功率可以達(dá)到KW，排氣量是20000m3每分鐘，它的壓縮機(jī)能效比可以達(dá)到百分之90左右，比離心機(jī)要節(jié)能一些。它是由3大部分組成，一是以轉(zhuǎn)軸為主體的可以旋轉(zhuǎn)的部分簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)子，二是以機(jī)殼和裝在機(jī)殼上的靜止部件為主體的簡(jiǎn)稱定子（靜子），三是殼體、密封體、軸承箱、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、聯(lián)軸器、底座和控制保護(hù)等組成。軸流式壓縮機(jī)也屬于透平式或速度式壓縮機(jī)，煉油廠多選用作催化裂化裝置的主風(fēng)機(jī)。

　　性能特點(diǎn)：

　　效率較高，單機(jī)效率可達(dá)86%～92%，比離心式壓縮機(jī)高5%～10%，單位面積流通能力大，徑向尺寸小，適宜流量大于1500m3/min的場(chǎng)合，單級(jí)壓力比較低，單缸多級(jí)壓力比可達(dá)11，與離心式壓縮機(jī)相比，靜葉不可調(diào)試式軸流壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)較窄，在恒定轉(zhuǎn)速下，流量變化相對(duì)較少，壓力變化較大。此外，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。因此，軸流壓縮機(jī)對(duì)于中、低壓、大流量，且載荷基本不變的情況較為理想。全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機(jī)可以擴(kuò)大壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)，彌補(bǔ)了靜葉不可調(diào)式軸流壓縮機(jī)的不足，而且可以提高壓縮機(jī)的效率，降低起動(dòng)功率。目前，煉油廠主要用全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機(jī)。

　　三、往復(fù)式壓縮機(jī)

　　曲軸帶動(dòng)連桿，連桿帶動(dòng)活塞，活塞做上下運(yùn)動(dòng)。活塞運(yùn)動(dòng)使氣缸內(nèi)的容積發(fā)生變化，當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，汽缸容積增大，進(jìn)氣閥打開，排氣閥關(guān)閉，空氣被吸進(jìn)來，完成進(jìn)氣過程；當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，氣缸容積減小，出氣閥打開，進(jìn)氣閥關(guān)閉，完成壓縮過程。通常活塞上有活塞環(huán)來密封氣缸和活塞之間的間隙，氣缸內(nèi)有潤滑油潤滑活塞環(huán)。靠一個(gè)或幾個(gè)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞來改變壓縮腔內(nèi)部容積的容積式壓縮機(jī)。目前往復(fù)式壓縮機(jī)主要是活塞式空壓機(jī),化工工藝壓縮機(jī)，石油，天然氣壓縮機(jī)，為主，而活塞式空壓機(jī)現(xiàn)在主要向中壓及高壓方向發(fā)展，這個(gè)是螺桿機(jī)，離心機(jī)目前無法達(dá)到的一個(gè)高度。

　　性能特點(diǎn)：

　　由于設(shè)計(jì)原理的關(guān)系，就決定了活塞壓縮機(jī)的很多特點(diǎn)。比如運(yùn)動(dòng)部件多，有進(jìn)氣閥、排氣閥、活塞、活塞環(huán)、連桿、曲軸、軸瓦等；比如受力不均衡，沒有辦法控制往復(fù)慣性力；比如需要多級(jí)壓縮，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；再比如由于是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，壓縮空氣不是連續(xù)排出、有脈動(dòng)等。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　1、熱效率高、單位耗電量少

　　2、加工方便 對(duì)材料要求低，造價(jià)低廉

　　3、裝置系統(tǒng)較簡(jiǎn)單

　　4、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)早，制造技術(shù)成熟

　　5、應(yīng)用范圍廣

　　缺點(diǎn)：

　　1、運(yùn)動(dòng)部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修工作量大，維修費(fèi)用高

　　2、轉(zhuǎn)速受限制

　　3、活塞環(huán)的磨損、氣缸的磨損、皮帶的傳動(dòng)方式使效率下降很快

　　4、噪音大

　　5、控制系統(tǒng)的落后，不適應(yīng)連鎖控制和無人值守的需要，所以盡管活塞機(jī)的價(jià)格很低，但是也往往不能夠被用戶接受。

　　四、離心式鼓風(fēng)機(jī)

　　在設(shè)計(jì)條件下，風(fēng)壓為15kPa~0.2MPa或壓縮比e=1.15~3的風(fēng)機(jī)叫鼓風(fēng)機(jī)，有兩個(gè)或更多葉輪串聯(lián)組成的離心鼓風(fēng)機(jī)叫多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)，（相鄰葉輪之間必須有導(dǎo)葉連接）。多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于各種冶煉高爐及化鐵爐鼓風(fēng)、洗煤跳汰機(jī)配套、礦山浮選、污水曝氣、化工造氣等需要輸送空氣的場(chǎng)合,亦可用于輸送其它特殊氣體。

　　性能特點(diǎn)：

　　該系列鼓風(fēng)機(jī)具有效率高、噪聲低、運(yùn)行平穩(wěn)、絕無脈沖、穩(wěn)定區(qū)域廣、輸送的氣體清潔、干燥且無油,易損件少和安裝、操作、維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。

　　五、羅茨鼓風(fēng)機(jī)

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)系屬容積回轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)。這種壓縮機(jī)靠轉(zhuǎn)子軸端的同步齒輪使兩轉(zhuǎn)子保持嚙合。轉(zhuǎn)子上每一凹入的曲面部分與氣缸內(nèi)壁組成工作容積，在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)過程中從吸氣口帶走氣體，當(dāng)移到排氣口附近與排氣口相連通的瞬時(shí)，因有較高壓力的氣體回流，這時(shí)工作容積中的壓力突然升高，然后將氣體輸送到排氣通道。兩轉(zhuǎn)子互不接觸，它們之間靠嚴(yán)密控制的間隙實(shí)現(xiàn)密封，故排出的氣體不受潤滑油污染。下側(cè)兩“鞋底尖”分開時(shí)，形成低壓，將氣體吸入；上側(cè)兩“鞋底尖”合攏時(shí)，形成高壓，將氣體排出。

　　性能特點(diǎn)：

　　其最大的特點(diǎn)是使用時(shí)當(dāng)壓力在允許范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)時(shí)流量之變動(dòng)甚微，壓力選擇范圍很寬，具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)。輸送時(shí)介質(zhì)不含油。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、使用壽命長、整機(jī)振動(dòng)小。羅茨鼓風(fēng)機(jī)輸送介質(zhì)為清潔空氣，清潔煤氣，二氧化硫及其他惰性氣體，特殊氣體行業(yè)（煤氣、天然氣、沼氣、二氧化碳、二氧化硫等）及高壓工況的首選產(chǎn)品。鑒于具有上述特點(diǎn)，因而能廣泛適應(yīng)冶金、化工、化肥、石化、儀器、建材行業(yè)。

　　與離心風(fēng)機(jī)的區(qū)別比較大：

　　⒈工作原理不同，離心風(fēng)機(jī)用的是曲線風(fēng)葉，靠離心力將氣體甩到機(jī)殼處，而羅茨風(fēng)機(jī)用的是兩個(gè)8字形的風(fēng)葉，它們間的間隙很小，靠?jī)蓚€(gè)葉片的擠壓，將氣體擠至出氣口。

　　⒉由于工作原理不同，一般它們的工作壓力不同，羅茨風(fēng)機(jī)的出氣壓力比較高，而離心風(fēng)機(jī)比較小。

　　⒊風(fēng)量不同，一般羅茨風(fēng)機(jī)用在風(fēng)量要求不大但壓力要求較高的地方，而離心風(fēng)機(jī)用在壓力要求低，風(fēng)量要求大的地方。

　　⒋制造精度不一樣，羅茨風(fēng)機(jī)要求的精度很高，對(duì)裝配要求也很嚴(yán)，而離心風(fēng)機(jī)比較松。

　　六、離心式通風(fēng)機(jī)

　　其原理與離心泵相同。葉輪上葉片的數(shù)目比離心泵的稍多，葉片比較短。中低壓風(fēng)機(jī)的葉片常向前彎，高壓風(fēng)機(jī)的葉片為后彎葉片。

　　性能特點(diǎn)：

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　1、通風(fēng)換氣效果好，非常適合用在管道抽風(fēng)或者送風(fēng)；

　　2、適用性強(qiáng)、無腐蝕、易燃易爆氣體場(chǎng)所均可使用。

　　3、噪聲低，離心式通風(fēng)機(jī)根據(jù)空氣流力學(xué)采用合理葉輪角度設(shè)計(jì)，運(yùn)行時(shí)，無任何機(jī)械摩擦，合理葉片形線使噪聲降為最低；離心式通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪音是高頻噪音，只要有障礙物，即可隔音。

　　4、運(yùn)行平穩(wěn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)的葉輪使軸向力減小到最低程度，且有高效的葉輪，并經(jīng)靜動(dòng)平衡校正，使整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，在不加任何減振裝置的情況下，軸承振幅比較小。

　　5、維護(hù)方便，部分機(jī)型可配置清理門，勿須拆機(jī)維護(hù)清潔，省時(shí)省力。

　　缺點(diǎn)：

　　1、體積較為龐大，其進(jìn)風(fēng)與送風(fēng)之方向垂直，在配置上，系統(tǒng)風(fēng)管需要較妥當(dāng)?shù)呐浜稀?/p>

　　2、無法逆向送風(fēng)。

　　3、價(jià)格較貴。

　　七、軸流式通風(fēng)機(jī)

　　送風(fēng)方向與軸向相同。靠葉片的軸向傾斜，將軸向空氣向前推進(jìn)。

　　性能特點(diǎn)：

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　1、軸流式通風(fēng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、轉(zhuǎn)速高。

　　2、可直接與電動(dòng)機(jī)相連，風(fēng)量調(diào)節(jié)較為方便、可以逆向送風(fēng)。

　　3、價(jià)格便宜。

　　4、適用于低壓、錦工量的情況。

　　5、由于風(fēng)吹送的方向與軸平行，故可容易與管路相連接，成為管路統(tǒng)之套件。

　　缺點(diǎn)：

　　1、其缺點(diǎn)是噪音大、構(gòu)造復(fù)雜、檢修困難、并聯(lián)工作穩(wěn)定性差。它一般運(yùn)用于風(fēng)壓變化較大，風(fēng)量變化較小的礦井。

　　2、效率特性曲線陡直，略超出設(shè)計(jì)點(diǎn)之運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生激變的現(xiàn)象，效率迅速降低。

　　3、對(duì)塵埃及表面腐蝕的現(xiàn)象較為敏感，造成效率降低的現(xiàn)象。

　　八、葉氏鼓風(fēng)機(jī)

　　葉氏鼓風(fēng)機(jī)是另一種回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)。它是由長圓筒形機(jī)殼、阻風(fēng)翼、鼓風(fēng)翼以及兩根平行的軸所組成。圖1為葉氏鼓風(fēng)機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)子，它們的結(jié)構(gòu)互不相同。兩根平行軸的兩端裝有式樣完全相同的兩個(gè)活動(dòng)齒輪，其中一個(gè)軸與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)，叫主動(dòng)軸，另一根叫從動(dòng)軸。鼓風(fēng)翼裝在主動(dòng)軸上，阻風(fēng)翼裝在從動(dòng)軸上。

　　(a)—阻風(fēng)翼 (b)—鼓風(fēng)翼

　　圖1葉式鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

　　葉氏鼓風(fēng)機(jī)實(shí)際上是羅茨鼓風(fēng)機(jī)的一種變形，其工作原理如圖2所示；

　　1—阻風(fēng)翼；2—鼓風(fēng)翼；3—機(jī)殼；4—鼓風(fēng)翼蓋。

　　圖2葉氏鼓風(fēng)機(jī)的工作原理

　　來源于化工707和網(wǎng)絡(luò)，編輯整理：桑尼。

風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)圖：風(fēng)機(jī)葉片構(gòu)造.ppt

　　明陽1.5MW風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì) 1. 葉片由上下兩個(gè)半殼、組成，并以由兩個(gè)單向梁帽和兩個(gè)多向的由夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的抗剪腹板組成的梁作為結(jié)構(gòu)支撐。 2. 梁帽由單向環(huán)氧玻璃玻纖組成，抗剪腹板由二維（+45°/-45°）環(huán)氧玻纖組成，葉片外殼由雙軸和三軸（+45°/-45°/0°）的E-玻纖復(fù)合成型。根部由三軸E-玻纖增強(qiáng)。由輕木和部分的PVC泡沫作為芯材。為了獲得邊緣應(yīng)有的剛性，后緣單向增強(qiáng)。上殼、下殼、梁帽和梁腹由各自的模具制造。上、下殼由前緣和后緣粘接成一體，同時(shí)和梁帽粘接。 3. 擋雨環(huán)和人孔蓋由各自的模具制造，再粘結(jié)在葉片型腔內(nèi)外 4. 葉片根部的連接設(shè)計(jì)成T桿連接形式。 明陽1.5MW風(fēng)機(jī)葉片的基本構(gòu)造 風(fēng)機(jī)葉片基本術(shù)語 葉片： 具有空氣動(dòng)力形狀、接受風(fēng)能，使風(fēng)能繞其軸轉(zhuǎn)動(dòng) 的主要構(gòu)件 葉根： 風(fēng)輪中連接葉片和輪轂的構(gòu)件 葉尖： 葉片距離風(fēng)能回轉(zhuǎn)軸線的最遠(yuǎn)點(diǎn) 前緣： 翼型在旋轉(zhuǎn)方向的最前端 后緣： 翼型在旋轉(zhuǎn)方向的最后端 葉片長度： 葉片在展向上沿壓力中心連線測(cè)得的最大長度 0°標(biāo)記： 葉尖弦的標(biāo)記。0°標(biāo)記位于翼根法蘭的外表和內(nèi)部 重心： 葉片配重的中心。重心要做標(biāo)記，這是因?yàn)橹匦脑? 葉片搬運(yùn)時(shí)至關(guān)重要。 逆風(fēng)面： 壓力面，即葉片迎風(fēng)的一面。 順風(fēng)面： 負(fù)壓面，即葉片背風(fēng)的一面。由于空氣動(dòng)力學(xué)的輪 廓形狀，這一側(cè)產(chǎn)生提升力。 預(yù)彎曲度： 葉片逆風(fēng)方向預(yù)彎曲，以防止運(yùn)轉(zhuǎn)過程中葉片朝 向塔架變形。 導(dǎo)雷系統(tǒng)： 接收和傳導(dǎo)雷電的系統(tǒng) 接收器： 裝進(jìn)葉片表面的金屬設(shè)備來傳導(dǎo)電流以使葉片 避免電擊破壞。 葉片扭旋： 所有葉片輪廓截面上的葉片扭旋。 葉片（blade） 預(yù)彎 葉片截面圖 結(jié)構(gòu)膠粘接PS及SS面 腹板粘接 后緣（ Trialing edge）前緣（Leadling edge） 葉尖（tip of blade） 葉根（root of blade） 0°標(biāo)記 擋雨環(huán) 人孔蓋 銘牌 雷電峰值卡卡片夾 避雷系統(tǒng)電阻 葉片固定工裝示意圖 葉片固定工裝 Ming Yang 1.5 MW / Loop 1 Development / December 2006 避雷系統(tǒng) 人孔蓋 擋雨環(huán) 梁帽 腹板 外殼 葉片 迎風(fēng)面（Pressure side） 背風(fēng)面（Suction side） 葉尖接閃器 排水口 起吊標(biāo)志 重心位置 螺栓連接 0°標(biāo)記

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