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


風力渦輪機本質(zhì)上就是一個反向的電風扇。風力渦輪機不是使用電力來產(chǎn)生風力，而是利用風能來產(chǎn)生電力。

當風力足夠強時，可以吹動旋轉(zhuǎn)風力渦輪機的葉片。風力渦輪機葉片借助于低速軸、齒輪箱和高速軸連接到發(fā)電機。


風力渦輪機的不同組成部分

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

風力渦輪機的可見組件

風力渦輪機具有多個外部可見的部件。以下是這些外部可見的組件：

（1）塔架

風力渦輪機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高度超過200英尺的塔式風力渦輪機。而這并沒有考慮葉片的高度。風力渦輪機葉片的高度在塔架的基礎(chǔ)上很容易地將風力渦輪機的總高度再增加100英尺。
塔架上有一架梯子供維修人員進入渦輪機頂部，塔架上還安裝和敷設(shè)了高壓電纜，用于將渦輪機頂部發(fā)電機產(chǎn)生的電力輸送到其基座。

（2）發(fā)動機艙

在塔頂上，人們會進入發(fā)動機艙，這是一個流線型外殼，內(nèi)置風力渦輪機內(nèi)部組件。機艙外觀像一個方形盒子，并且位于塔架的頂端。

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

（3）葉片/轉(zhuǎn)子

可以說，風力渦輪機中最引人注目的部件是其葉片。風力渦輪機葉片的長度可超過100英尺，人們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)商用風力渦輪機上安裝三個葉片，構(gòu)成轉(zhuǎn)子。

風力渦輪機的葉片采用空氣動力學的設(shè)計，以便它們能夠更容易地利用風能。當風吹動時，風力渦輪機葉片將開始轉(zhuǎn)動，提供在發(fā)電機內(nèi)產(chǎn)生電力所需的動能。

（4）風速計和風向標

風力渦輪機的其他外部部件包括風速計和風向標。人們在遠處并不容易在商用風力渦輪機上發(fā)現(xiàn)這些組件，因為它們與渦輪機相比尺寸相對較小。

風速計和風向標通常安裝在機艙的后部，用于測量當前的風速和風向。然后可以將該數(shù)據(jù)饋送到風力渦輪機內(nèi)部控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)然后可以調(diào)節(jié)渦輪機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，并非所有商用風力渦輪機都具有偏航和俯仰機構(gòu)。

風力渦輪機的隱藏組件

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

（1）低速軸

當風力渦輪機葉片旋轉(zhuǎn)時，低速軸通過風力渦輪機葉片的轉(zhuǎn)動而帶動轉(zhuǎn)動。低速軸將動能傳遞給變速箱。

（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，其唯一目的是驅(qū)動發(fā)電機以便發(fā)電。

（4）發(fā)電機

發(fā)電機由高速軸驅(qū)動，并在高速軸輸送足夠的動能時發(fā)電。

（5）俯仰和偏航電機

一些風力渦輪機具有俯仰和偏航電機，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力渦輪機效率。

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

（6）制動系統(tǒng)

風力渦輪機的關(guān)鍵部件是其制動系統(tǒng)。其作用是可以防止風力渦輪機葉片轉(zhuǎn)動太快導(dǎo)致?lián)p壞部件。當實施制動時，一些動能將轉(zhuǎn)化為熱量。

（7）控制系統(tǒng)

風力渦輪機具有內(nèi)部控制系統(tǒng)，其具有多種用途。它具有在風速足夠高時啟動風力渦輪機的能力，并且還可以在風速過高時關(guān)閉風力渦輪機。

控制系統(tǒng)也是根據(jù)風速和風向計算渦輪機的最有效的俯仰和偏航的機構(gòu)。

風力渦輪機如何產(chǎn)生電力

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

（1）這個過程由渦輪機葉片/轉(zhuǎn)子啟動。隨著風的吹動，采用了空氣動力學設(shè)計的葉片通過風力吹動開始轉(zhuǎn)動。

（2）當風力渦輪機的葉片旋轉(zhuǎn)時，借助于低速軸將該運動的動能傳遞到渦輪機的內(nèi)部，該低速軸將以大約30至60rpm的速度轉(zhuǎn)動。

（3）低速軸連接到齒輪箱，齒輪箱是一個傳動裝置，負責將轉(zhuǎn)速從每分鐘大約30提高到60轉(zhuǎn)，達到發(fā)電機所需的旋轉(zhuǎn)速度（通常在每分鐘1,000和1,800轉(zhuǎn)之間）。

（4）高速軸將動能從齒輪箱傳遞到發(fā)電機，然后發(fā)電機開始轉(zhuǎn)動，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。