如今，風(fēng)力渦輪機(jī)在全球許多國家和地區(qū)都很常見，但是你有沒有想過風(fēng)力渦輪機(jī)是如何工作的？本文將幫助你了解風(fēng)力渦輪機(jī)的不同組件，以及它們?nèi)绾谓Y(jié)合在一起將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。


風(fēng)力渦輪機(jī)本質(zhì)上就是一個(gè)反向的電風(fēng)扇。風(fēng)力渦輪機(jī)不是使用電力來產(chǎn)生風(fēng)力，而是利用風(fēng)能來產(chǎn)生電力。

當(dāng)風(fēng)力足夠強(qiáng)時(shí)，可以吹動(dòng)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片借助于低速軸、齒輪箱和高速軸連接到發(fā)電機(jī)。


風(fēng)力渦輪機(jī)的不同組成部分

風(fēng)力渦輪機(jī)有許多部件，有些部件在外部可以看到，有些則隱藏在渦輪機(jī)艙內(nèi)（殼體中）。

風(fēng)力渦輪機(jī)的可見組件

風(fēng)力渦輪機(jī)具有多個(gè)外部可見的部件。以下是這些外部可見的組件：

（1）塔架

風(fēng)力渦輪機(jī)最值得注意的部件之一是其高大的塔架。人們通常所見的是一個(gè)高度超過200英尺的塔式風(fēng)力渦輪機(jī)。而這并沒有考慮葉片的高度。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的高度在塔架的基礎(chǔ)上很容易地將風(fēng)力渦輪機(jī)的總高度再增加100英尺。
塔架上有一架梯子供維修人員進(jìn)入渦輪機(jī)頂部，塔架上還安裝和敷設(shè)了高壓電纜，用于將渦輪機(jī)頂部發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力輸送到其基座。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)艙

在塔頂上，人們會(huì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)艙，這是一個(gè)流線型外殼，內(nèi)置風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部組件。機(jī)艙外觀像一個(gè)方形盒子，并且位于塔架的頂端。

機(jī)艙為風(fēng)力渦輪機(jī)的重要內(nèi)部部件提供保護(hù)。這些部件將包括發(fā)電機(jī)、變速箱和低速和高速軸。

（3）葉片/轉(zhuǎn)子

可以說，風(fēng)力渦輪機(jī)中最引人注目的部件是其葉片。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的長度可超過100英尺，人們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)商用風(fēng)力渦輪機(jī)上安裝三個(gè)葉片，構(gòu)成轉(zhuǎn)子。

風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片采用空氣動(dòng)力學(xué)的設(shè)計(jì)，以便它們能夠更容易地利用風(fēng)能。當(dāng)風(fēng)吹動(dòng)時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片將開始轉(zhuǎn)動(dòng)，提供在發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生電力所需的動(dòng)能。

（4）風(fēng)速計(jì)和風(fēng)向標(biāo)

風(fēng)力渦輪機(jī)的其他外部部件包括風(fēng)速計(jì)和風(fēng)向標(biāo)。人們在遠(yuǎn)處并不容易在商用風(fēng)力渦輪機(jī)上發(fā)現(xiàn)這些組件，因?yàn)樗鼈兣c渦輪機(jī)相比尺寸相對較小。

風(fēng)速計(jì)和風(fēng)向標(biāo)通常安裝在機(jī)艙的后部，用于測量當(dāng)前的風(fēng)速和風(fēng)向。然后可以將該數(shù)據(jù)饋送到風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)部控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)然后可以調(diào)節(jié)渦輪機(jī)的偏航角度和葉片的槳距，以便最大化其效率。應(yīng)該注意的是，并非所有商用風(fēng)力渦輪機(jī)都具有偏航和俯仰機(jī)構(gòu)。

風(fēng)力渦輪機(jī)的隱藏組件

風(fēng)力渦輪機(jī)還有許多的部件隱藏在機(jī)艙內(nèi)部。以下是這些內(nèi)部的組件：

（1）低速軸

當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，低速軸通過風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。低速軸將動(dòng)能傳遞給變速箱。

（2）變速器

變速箱是一種沉重且昂貴的設(shè)備，可將低速軸連接高速軸。變速箱的目的是將轉(zhuǎn)速提高到足以讓發(fā)電機(jī)發(fā)電的轉(zhuǎn)速。

（3）高速軸

高速軸將變速箱連接到發(fā)電機(jī)，其唯一目的是驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以便發(fā)電。

（4）發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)由高速軸驅(qū)動(dòng)，并在高速軸輸送足夠的動(dòng)能時(shí)發(fā)電。

（5）俯仰和偏航電機(jī)

一些風(fēng)力渦輪機(jī)具有俯仰和偏航電機(jī)，通過將葉片定位在盡可能最佳的方向和最佳角度來幫助最大化風(fēng)力渦輪機(jī)效率。

通常在轉(zhuǎn)子的輪轂附近可以看到變槳電機(jī)，這將有助于使葉片傾斜以提供更好的空氣動(dòng)力學(xué)。偏航變槳電機(jī)將位于機(jī)艙下方的塔內(nèi)，并將使機(jī)艙和轉(zhuǎn)子面向當(dāng)前的風(fēng)向。

（6）制動(dòng)系統(tǒng)

風(fēng)力渦輪機(jī)的關(guān)鍵部件是其制動(dòng)系統(tǒng)。其作用是可以防止風(fēng)力渦輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)太快導(dǎo)致?lián)p壞部件。當(dāng)實(shí)施制動(dòng)時(shí)，一些動(dòng)能將轉(zhuǎn)化為熱量。

（7）控制系統(tǒng)

風(fēng)力渦輪機(jī)具有內(nèi)部控制系統(tǒng)，其具有多種用途。它具有在風(fēng)速足夠高時(shí)啟動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)的能力，并且還可以在風(fēng)速過高時(shí)關(guān)閉風(fēng)力渦輪機(jī)。

控制系統(tǒng)也是根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)向計(jì)算渦輪機(jī)的最有效的俯仰和偏航的機(jī)構(gòu)。

風(fēng)力渦輪機(jī)如何產(chǎn)生電力

現(xiàn)在已經(jīng)很好地了解了風(fēng)力渦輪機(jī)的構(gòu)成組件，以下了解一下風(fēng)力渦輪機(jī)如何運(yùn)行并進(jìn)行發(fā)電。其產(chǎn)生電力的過程為：

（1）這個(gè)過程由渦輪機(jī)葉片/轉(zhuǎn)子啟動(dòng)。隨著風(fēng)的吹動(dòng)，采用了空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的葉片通過風(fēng)力吹動(dòng)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。

（2）當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，借助于低速軸將該運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能傳遞到渦輪機(jī)的內(nèi)部，該低速軸將以大約30至60rpm的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

（3）低速軸連接到齒輪箱，齒輪箱是一個(gè)傳動(dòng)裝置，負(fù)責(zé)將轉(zhuǎn)速從每分鐘大約30提高到60轉(zhuǎn)，達(dá)到發(fā)電機(jī)所需的旋轉(zhuǎn)速度（通常在每分鐘1,000和1,800轉(zhuǎn)之間）。

（4）高速軸將動(dòng)能從齒輪箱傳遞到發(fā)電機(jī)，然后發(fā)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生電能。

（5）最后，其產(chǎn)生的電力將通過高壓電纜從渦輪機(jī)塔架向下饋送，并且通常將被饋送到電網(wǎng)或用作本地電源。