風(fēng)機(jī)的起源

1、1第一章風(fēng)機(jī)的起源1.1概述風(fēng)能作為一種可再生能源越來(lái)越受到世界各國(guó)政府的重視。與此同時(shí)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和裝備的研究開發(fā)也日益成為科技領(lǐng)域和企業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)課題項(xiàng)目之一。本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主體—機(jī)械部分中的變槳系統(tǒng)及偏航系統(tǒng)進(jìn)行了一定的研究、分析。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作環(huán)境的惡劣性，這就要求其各個(gè)部件的維護(hù)周期要長(zhǎng)，從而便于降低維護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)工作時(shí)間。首先，采用葉素理論建立了風(fēng)電機(jī)組變槳距調(diào)節(jié)原理。設(shè)計(jì)了一套新型變距傳動(dòng)機(jī)構(gòu)——電動(dòng)變槳距傳

2、動(dòng)機(jī)構(gòu)。構(gòu)建了基于CAXA的三維實(shí)體模型，施以正弦運(yùn)動(dòng)律，其動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果驗(yàn)證了該變槳模型建立的有效性和準(zhǔn)確性，進(jìn)一步為風(fēng)力機(jī)變槳距系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。其次，針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航時(shí)的要求設(shè)計(jì)了偏航控制器，改以前的遮掩式角度傳感器為絕對(duì)式數(shù)字角度傳感器，增加了系統(tǒng)的靈敏性。1.2風(fēng)機(jī)鼻祖出神州在我國(guó)古代也就是在商代、西周之前，就發(fā)明了一種強(qiáng)制送風(fēng)的工具，名叫鼓風(fēng)器，主要用于冶鑄業(yè)。公元前14至前l(fā)l世紀(jì)的殷代時(shí)期，已開始運(yùn)用了退火處理的

3、熱處理技術(shù)。在商代中朝，公元前14世紀(jì)，我國(guó)用隕鐵制造武器，已采用了加熱鍛造工藝，所有這些工藝技術(shù)的發(fā)明、創(chuàng)造和用之于生產(chǎn)，都和送風(fēng)工具鼓風(fēng)器分不開的。在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期或者更早些時(shí)，我國(guó)出現(xiàn)了多橐并聯(lián)或串聯(lián)的裝置，漢代稱之為“排橐”。北寧時(shí)期又發(fā)明了木風(fēng)扇。從元代王禎于1313年所著《農(nóng)書》中的臥式水排圖和《熬波圖》來(lái)看，它的外形好像一個(gè)木箱，是利甩箱蓋啟閉來(lái)實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)的。在1634年明代宋應(yīng)星著的古代科技名著《天工開物》中記載有木風(fēng)箱，它是古

4、老的活塞式鼓風(fēng)器，一直沿用至今，可稱之為現(xiàn)代往復(fù)式壓縮機(jī)的鼻祖。木風(fēng)箱兩端各設(shè)有一個(gè)進(jìn)風(fēng)口，口上設(shè)有活瓣。箱側(cè)設(shè)有一風(fēng)道，風(fēng)道側(cè)端各設(shè)一個(gè)出風(fēng)口，口上亦裝有活瓣。通過(guò)伸出箱外的桿，驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，促3機(jī)，結(jié)構(gòu)比較完善。1898年，愛(ài)爾蘭人設(shè)計(jì)出前向葉片的西羅柯式離心通風(fēng)機(jī)，并為各國(guó)廣泛采用。19世紀(jì)，軸流通風(fēng)機(jī)已應(yīng)用于礦井通風(fēng)和冶金工業(yè)的鼓風(fēng)，但壓力僅為100～300Pa，效率僅為15%～25％。這種通風(fēng)機(jī)，直到20世紀(jì)40年代以后才

5、得到較快的發(fā)展。1935年，德國(guó)首先采用軸流等壓通風(fēng)機(jī)作為鍋爐通風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)。1948年丹麥制成運(yùn)行中動(dòng)葉可調(diào)的軸流通風(fēng)機(jī)。對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)、子午加速軸流通風(fēng)機(jī)、斜流通風(fēng)機(jī)和橫流通風(fēng)機(jī)也都獲得發(fā)展。離心式壓縮機(jī)是在離心通風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，20世紀(jì)出現(xiàn)了壓力比為4.5的離心壓縮機(jī)。50年代開始，離心壓縮機(jī)制造業(yè)在歐美的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家得到發(fā)展。1963年，美國(guó)生產(chǎn)出第一臺(tái)合成氨廠用的14.7MPa高壓離心壓縮機(jī)，采用筒型機(jī)殼代替水平剖分型

6、機(jī)殼，又稱筒型壓縮機(jī)，它能承受10MPa以上的壓力。70年代，美國(guó)、意大利和德國(guó)先后制成60～70MPa高壓筒型壓縮機(jī)，筒體壁厚280mm。80年代初排氣壓力已達(dá)80MPa。離心壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為每分鐘幾千轉(zhuǎn)以上，有的已達(dá)到25000轉(zhuǎn)以上。所需功率可達(dá)幾萬(wàn)千瓦，流量已達(dá)10000m3min。離心壓縮機(jī)的常規(guī)葉輪是以一維流動(dòng)理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，60年代開始應(yīng)用三維流動(dòng)理論設(shè)計(jì)空間扭曲葉片，以改善葉輪級(jí)的性能。軸流壓縮機(jī)也是在歐洲首先出現(xiàn)的

7、。19世紀(jì)末，英國(guó)人CA帕森斯讓多級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，作為試驗(yàn)用軸流壓縮，但由于效率很低而不能實(shí)用。20世紀(jì)初，英國(guó)制造出第一臺(tái)軸流壓縮機(jī)，效率仍不高。一直到30年代，由于航空事業(yè)的發(fā)展，開展了對(duì)軸流壓縮機(jī)氣體動(dòng)力學(xué)理論研究和試驗(yàn)研究，效率才有顯著提高。亞音速級(jí)(氣流速度低于聲速)中壓力比不大，一般不超過(guò)13。為了提高級(jí)的壓力比和增大流量，人們研究跨聲速和超聲速壓縮機(jī)，并已廣泛應(yīng)用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。1.4世界風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀地球上蘊(yùn)藏的風(fēng)力